เครื่องยนต์พลาสมา: พลังขับเคลื่อนในการแข่งขันสู่ดาวอังคาร

ในช่วงต้นเดือนพฤษภาคม ปี 2026 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NASA) สร้างความฮือฮาด้วยการทดสอบระบบขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีกำลังขับสูงสุดถึง 120 กิโลวัตต์ได้สำเร็จ เหตุการณ์นี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคที่มนุษย์สามารถเหยียบย่างบนดาวอังคารได้อย่างแท้จริง

เพิ่มกำลัง 120 กิโลวัตต์

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดในการเดินทางในอวกาศคือเชื้อเพลิง เครื่องยนต์จรวดเคมีแบบดั้งเดิมใช้เชื้อเพลิงจำนวนมหาศาลแต่ไม่มีประสิทธิภาพ ทำให้ยานอวกาศหนักและเคลื่อนที่ช้า อย่างไรก็ตาม ระบบขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า หรือที่รู้จักกันในชื่อระบบขับเคลื่อนด้วยพลาสมา (แมกเนโต-พลาสมาไดนามิก - MPD) ซึ่งเพิ่งได้รับการทดสอบสำเร็จที่ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชันของนาซา (JPL) ได้เปลี่ยนโฉมหน้าของการเดินทางในอวกาศไปอย่างสิ้นเชิง

ห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพัลชันของนาซา (JPL-Caltech) สถานที่ทดสอบเครื่องยนต์ลิเธียมไอออนรุ่นใหม่ ภาพ: NASA/JPL-Caltech

แนวคิดของ MPD ได้มีการพูดถึงกันในแวดวงวิชาการมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แต่ไม่เคยถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติ แตกต่างจากระบบที่มีอยู่เดิม การออกแบบนี้ใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงและสนามแม่เหล็กเพื่อเร่งพลาสมาที่เกิดจากลิเธียม ทำให้เกิดแรงขับดันมากขึ้นในระดับพลังงานที่สูงขึ้น

จากข้อมูลของ Science Daily เครื่องยนต์ MPD ขนาด 120 กิโลวัตต์ ซึ่งใช้ลิเธียมในรูปไอเป็นเชื้อเพลิงแทนก๊าซซีนอนแบบดั้งเดิม สามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้สูงถึง 10 เท่าของระบบขับเคลื่อนทางเคมีแบบเดิม ระดับพลังงานนี้เหนือกว่าระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดที่ NASA เคยใช้กับยานอวกาศ รวมถึงระบบที่ช่วยให้ยานอวกาศ Psyche ทำความเร็วได้มากกว่า 124,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ด้วยแรงขับที่น้อยแต่เสถียร ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีนี้คือประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ซึ่งอาจลดปริมาณเชื้อเพลิงที่จำเป็นลงได้ถึง 90% ทำให้มีพื้นที่ว่างสำหรับอุปกรณ์ ทางวิทยาศาสตร์ เสบียง และระบบช่วยชีวิตสำหรับลูกเรือ

ที่สำคัญที่สุดคือ ปัจจัยด้านเวลาเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง หากใช้แหล่งพลังงานที่ทรงพลังเพียงพอ เช่น จากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็ก เครื่องยนต์ MPD อาจช่วยลดระยะเวลาการเดินทางไปยังดาวอังคารจาก 7-9 เดือน เหลือเพียงไม่กี่เดือน หรืออาจถึงไม่กี่สัปดาห์ นี่เป็นเรื่องสำคัญ เพราะยิ่งระยะเวลาการเดินทางสั้นลงเท่าใด ความเสี่ยงที่นักบินอวกาศจะได้รับรังสีคอสมิกและผลกระทบจากสภาวะไร้น้ำหนักต่อร่างกายก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

แผนที่อำนาจใหม่ในอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์มองว่าความสำเร็จของนาซาเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญที่ปูทางไปสู่การส่งมนุษย์ไปดาวอังคารภายในสิ้นทศวรรษนี้ ความท้าทายต่อไปที่นักวิจัยของนาซากำลังมุ่งเป้าไปคือการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ให้สูงขึ้นไปอีก จาก 500 กิโลวัตต์เป็น 1 เมกะวัตต์ต่อหน่วยขับเคลื่อนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า หากพัฒนาเทคโนโลยีพลาสมาต่อไป ก็อาจใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับภารกิจหุ่นยนต์ทั่วระบบสุริยะได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม อวกาศไม่ใช่สนามเล่นเฉพาะของ NASA อีกต่อไปแล้ว เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์จากบริษัทพลังงานนิวเคลียร์ของรัสเซียได้เปิดตัวเครื่องยนต์จรวดพลาสมาไฟฟ้าที่สามารถขับเคลื่อนยานอวกาศไปยังดาวอังคารได้ภายใน 1-2 เดือน ตามรายงานของ Interesting Engineering ระบบขับเคลื่อนขั้นสูงนี้แตกต่างจากเครื่องยนต์จรวดแบบดั้งเดิมที่ใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิง โดยใช้ตัวเร่งพลาสมาแม่เหล็ก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะลดเวลาในการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ได้อย่างมาก และคาดว่าจะพร้อมใช้งานภายในปี 2030

ในขณะที่สหรัฐฯ และรัสเซียกำลังทดสอบเครื่องยนต์พลาสมา จีนก็กำลังมุ่งเน้นความพยายามไปที่จรวดลองมาร์ช 10 และสถานีดวงจันทร์ ILRS (โดยความร่วมมือกับรัสเซีย) เพื่อใช้เป็นฐานสำหรับการสำรวจดาวอังคารภายในปี 2030 ขณะเดียวกัน ในเดือนมกราคม 2024 ญี่ปุ่นกลายเป็นประเทศที่ห้าที่ส่งยานอวกาศลงจอดบนดวงจันทร์ และวางแผนที่จะดำเนินภารกิจสำรวจดาวอังคารโดยใช้ยานสำรวจ อินเดียเป็นประเทศที่สี่ที่ประสบความสำเร็จในเรื่องนี้เมื่อปีก่อนหน้า

ในภูมิทัศน์ ทางการเมืองระหว่างประเทศ ด้านอวกาศที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เกาหลีใต้กำลังผงาดขึ้นมาเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่เหมือนใคร ผู้สังเกตการณ์ต่างมองว่าเกาหลีใต้เป็นกำลังสำคัญในเอเชีย ที่สามารถแข่งขันได้อย่างเท่าเทียมกันในโครงการสำรวจดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล ดินแดนแห่งความสงบสุขยามเช้าแห่งนี้ไม่เพียงแต่ซื้อดาวเทียมหรือพึ่งพาผู้อื่นในการปล่อยจรวดอีกต่อไป แต่ได้จัดตั้งองค์การสำรวจอวกาศแห่งเกาหลี (KASA ซึ่งมักถูกเรียกว่า NASA ของเกาหลีใต้) อย่างเป็นทางการในเดือนพฤษภาคม 2024 โดยมีเป้าหมายที่จะเปลี่ยนเกาหลีใต้ให้เป็นมหาอำนาจด้านอวกาศระดับโลกภายในปี 2026

เกาหลีใต้มีเป้าหมายที่ทะเยอทะยานหลายประการ ได้แก่ การสำรวจดวงจันทร์และดาวอังคาร การพัฒนาเทคโนโลยีจรวด และการปล่อยดาวเทียมสอดแนม/สังเกตการณ์รุ่นใหม่ เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม ดาวเทียม CAS500-2 ของเกาหลีใต้ประสบความสำเร็จในการปล่อยขึ้นสู่วงโคจรจากฐานอวกาศในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีดาวเทียมและความทะเยอทะยานในการพัฒนาอวกาศของประเทศ ตามรายงานของ Indo Pacific Defense Forum โซลมีแผนที่จะปล่อยยานอวกาศอย่างน้อย 3 ลำก่อนปี 2027 และคาดว่าจะปล่อยดาวเทียม ทางทหาร เพิ่มเติมอีกด้วย

เรียบเรียงโดย KHANH HUNG

ที่มา: https://www.sggp.org.vn/dong-co-plasma-luc-day-cua-cuoc-dua-den-hanh-tinh-do-post851991.html