ยานอวกาศบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไรและใช้เวลานานเท่าใด?

เวลา 19:34 น. ของวันที่ 23 สิงหาคม (ตามเวลาฮานอย) ยานอวกาศไร้คนขับจันทรายาน-3 ของอินเดีย ลงจอดบนขั้วใต้ของดวงจันทร์ได้สำเร็จ หลังจากใช้เวลาบินนาน 41 วัน ภารกิจนี้ช่วยให้อินเดียกลายเป็นประเทศแรกใน โลก ที่ลงจอดยานอวกาศบนขั้วใต้ของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นสถานที่ที่มนุษย์ไม่เคยเหยียบย่างมาก่อน

คำถามใหญ่ข้อหนึ่งที่ถูกถามคือเหตุใดยานอวกาศจันทรายาน 3 ของอินเดียจึงใช้เวลา 41 วันในการลงจอดบนดวงจันทร์

เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ยานอวกาศ Luna-25 ของรัสเซียใช้เวลาเพียง 6 วันในการเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ ยานอวกาศ Chang'e 2 ของจีนใช้เวลาเพียง 4 วันในการไปถึงดวงจันทร์ในภารกิจที่ดำเนินการในปี 2010 ยานอวกาศ Apollo-11 ของ NASA ใช้เวลาเพียง 4 วันในการดำเนินการเดียวกัน และมีนักบินอวกาศ 3 คนลงจอดบนดวงจันทร์

แม้แต่ยานอวกาศ Luna-1 ของสหภาพโซเวียตก็ใช้เวลาเพียง 36 ชั่วโมงในการเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นภารกิจที่ดำเนินการในปีพ.ศ. 2502

เหตุผลที่เวลาภารกิจแตกต่างกันมากก็เพราะว่าจันทรายาน 3 ใช้ระบบจรวด Launch Vehicle Mark-III (LVM-3) ซึ่งมีแรงปล่อยที่อ่อนกว่ายานที่กล่าวมาข้างต้นมาก เพื่อประหยัดงบประมาณภารกิจ

เพื่อชดเชยข้อจำกัดทางเทคโนโลยี จันทรายาน-3 จำเป็นต้องใช้วิธีการอันชาญฉลาดที่อาศัยแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์และโลกเพื่อไปถึงจุดหมายปลายทาง ยานอวกาศต้องบินรอบโลก 4.5 รอบ และรอบดวงจันทร์หลายรอบเพื่อรักษาความเร็วที่จำเป็นก่อนลงจอด นั่นคือเหตุผลที่ระยะเวลาภารกิจถูกขยายเป็น 40 วัน

ยานอวกาศบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไรและใช้เวลานานเท่าใด - 1

นักบินอวกาศนีล อาร์มสตรอง ยืนอยู่ข้างธงชาติอเมริกาบนดวงจันทร์ระหว่างภารกิจอะพอลโล-11 (ภาพ: NASA)

จะบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไร?

ดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 384,400 กิโลเมตร ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลมาก หากคุณขับรถด้วยความเร็ว 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมงไปยังดวงจันทร์ คุณจะต้องใช้เวลามากกว่า 4,000 ชั่วโมง หรือประมาณ 166 วันในการไปถึงดวงจันทร์ ซึ่งเทียบเท่ากับการขับรถไม่หยุดนานถึง 5 เดือน

แน่นอนว่าเราไม่สามารถขับรถไปดวงจันทร์ได้ มนุษย์ต้องอาศัยยานอวกาศในการเดินทางสู่อวกาศ และนี่เป็นวิธีเดียวที่เราจะไปถึงดวงจันทร์ได้

ยานอวกาศเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อเดินทางในอวกาศสุญญากาศและสามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงของการเดินทางได้

มีวิธีการบินไปยังดวงจันทร์ที่แตกต่างกันบนยานอวกาศ รวมถึง Lunar Rendezvous Orbit, Earth Rendezvous Orbit และการบินตรง

จากสามตัวเลือกข้างต้น Lunar Rendezvous Orbit เป็นตัวเลือกที่นิยมมากที่สุด และถูกใช้โดยรัสเซีย สหรัฐอเมริกา และจีนในภารกิจสำรวจดวงจันทร์

Lunar Orbital Rendezvous (LOR) หรือ Lunar Orbital Approach เป็นแนวคิดในโครงการ Apollo ของสหรัฐอเมริกา โดยส่งยานอวกาศหลักและยานลงจอดขนาดเล็กเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์

จากนั้นยานลงจอดจะแยกตัวและลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์ ขณะที่ยานหลักจะยังคงอยู่ในวงโคจรของดวงจันทร์ หลังจากภารกิจลงจอดเสร็จสิ้น ยานลงจอดจะกลับสู่วงโคจรของดวงจันทร์และเชื่อมต่อกับยานหลัก หลังจากที่ลูกเรือเคลื่อนตัวจากยานลงจอดไปยังยานหลัก ยานลงจอดจะแยกตัว จากนั้นยานหลักจะนำนักบินอวกาศกลับสู่โลก

LOR เองยังแบ่งออกเป็นโหมดการบินที่แตกต่างกันมากมาย ขึ้นอยู่กับระบบจรวด ยานอวกาศที่มีคนขับและไม่มีคนขับ

ยานอวกาศบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไรและใช้เวลานานเท่าใด - 2

เส้นทางการเคลื่อนที่ของยานอวกาศจันทรายาน 3 ของอินเดียในระหว่างการเดินทาง 41 วันสู่ดวงจันทร์ (ภาพ: ISRO)

การบินตรงถือเป็นการผสมผสานระหว่างโหมดการบิน LOR โดยพื้นฐานแล้วคือการสร้างจรวดที่สามารถบินจากโลกไปยังดวงจันทร์ได้โดยตรง จากนั้นบินกลับมาด้วยจรวดเดียวกัน

วิธีสุดท้ายในการบินไปดวงจันทร์ที่มนุษย์เคยพยายามทำคือ Earth Orbital Rendezvous (EORR) ซึ่งเป็นวิธีที่ NASA ใช้ก่อนโครงการ Apollo

จุดเด่นของแนวทาง EOR คือการส่งชิ้นส่วนยานอวกาศหลายชิ้นขึ้นสู่วงโคจรโลก ซึ่งสามารถนำมาประกอบเป็นยานอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นได้ ยานอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นนี้จะบินไปยังดวงจันทร์และลงจอด จากนั้นจึงปล่อยตัวขึ้นและกลับสู่โลก

บินไปดวงจันทร์ใช้เวลานานแค่ไหน?

ความเร็วเฉลี่ยของยานอวกาศสำรวจดวงจันทร์อยู่ที่ประมาณ 38,000 กม./ชม. (10 เท่าของความเร็วเสียง)

เวลาที่ยานอวกาศใช้ในการเดินทางไปยังดวงจันทร์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ประเภทของยานอวกาศ ความเร็ว และวงโคจรที่ยานโคจร โดยเฉลี่ยแล้ว ยานอวกาศใช้เวลาประมาณ 3-4 วันในการเดินทางจากโลกไปยังดวงจันทร์ด้วยความเร็วประมาณ 5,300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งรวมถึงเวลาที่ยานอวกาศใช้ในการหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก เดินทางผ่านอวกาศ และเข้าสู่แรงโน้มถ่วงของวงโคจรดวงจันทร์

ยานอวกาศบินไปดวงจันทร์ได้อย่างไรและใช้เวลานานเท่าใด - 3

เวลาที่ยานอวกาศใช้ในการบินไปยังดวงจันทร์จะแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับภารกิจ แต่โดยเฉลี่ยแล้วจะอยู่ที่ 3 ถึง 4 วัน

วิถีโคจรหรือเส้นทางที่ยานอวกาศใช้ยังส่งผลต่อเวลาที่ใช้ในการเดินทางไปถึงดวงจันทร์ด้วย ยานอวกาศมักจะใช้เส้นทางโค้งที่เรียกว่าวิถีการถ่ายโอน (transfer trajectory) เพื่อไปถึงดวงจันทร์ ซึ่งทำให้ยานอวกาศสามารถใช้แรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์เพื่อประหยัดเชื้อเพลิงและเดินทางได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น วิถีโคจรที่แน่นอนขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของภารกิจและเป้าหมายเฉพาะของภารกิจอวกาศ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจใน การสำรวจ ดวงจันทร์เพิ่มมากขึ้นอีกครั้ง โดยมีแผนภารกิจในอนาคตที่จะส่งมนุษย์กลับไปยังดวงจันทร์ และสร้างสถานะถาวรของมนุษย์บนพื้นผิวดวงจันทร์ด้วย

ภารกิจเหล่านี้น่าจะเกี่ยวข้องกับยานอวกาศและเทคโนโลยีขั้นสูง และ นักวิทยาศาสตร์ และวิศวกรกำลังทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อพัฒนาวิธีใหม่ๆ เพื่อให้การเดินทางไปยังดวงจันทร์เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในขณะที่เทคโนโลยียังคงก้าวหน้าต่อไป เราอาจได้เห็นการเดินทางข้ามเวลาที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในอนาคต ซึ่งจะเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการสำรวจดวงจันทร์และที่ไกลออกไป

แหล่งที่มา