พลังงาน…เป็นปัจจัยสำคัญและจำเป็นในชีวิตประจำวันของมวลมนุษยชาติ โดยเฉพาะพลังงานเชื้อเพลิงที่ช่วยขับเคลื่อนกิจกรรมหลายสิ่งบนโลก

   ปัจจุบัน พลังงานเชื้อเพลิงถูกหยิบยกมาเป็นประเด็นด้านสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ทำให้มีการศึกษา วิจัย คิดค้นหาแหล่งพลังงานสะอาด รวมทั้งกระบวนการใหม่ๆ มาเป็นพลังในการขับเคลื่อนกิจกรรมต่างๆ

แล้ว “ภารกิจด้านอวกาศ” ล่ะ...

  การปล่อยจรวดขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศใช้พลังงานแบบไหนได้อีกบ้าง?  

   Jonathan Yaney ได้รับแรงบันดาลใจจนสามารถมีแนวคิดการพัฒนาระบบการปล่อยจรวดแบบจลศาสตร์โดยประยุกต์ต่อยอดจากระบบ Super HARP ภายใต้ Project HARP: High Altitude Research Project ที่ ดร. จอห์น ฮันเตอร์ ได้คิดค้นระบบการปล่อยขีปนาวุธที่ขับเคลื่อนด้วยก๊าซมีเทนและไฮโดรเจนเมื่อปี พ.ศ. 2533

   จากนั้น 24 ปีต่อมา เมื่อปี พ.ศ. 2557 Jonathan Yaney ได้ก่อตั้งบริษัท Startup ที่รวมทีมวิศวกรและนักเทคโนโลยีกว่า 200 คน เปลี่ยนแปลงวิธีการเข้าสู่ห้วงอวกาศด้วยเทคโนโลยีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและลดต้นทุนมากขึ้น แนวคิดของ SpinLaunch นั้นทั้งเรียบง่ายและซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ แทนที่จะใช้การยิงด้วยปืนเหมือนที่ Project HARP ทำ SpinLaunch ใช้แนวคิดสร้างเครื่องเร่งความเร็วแบบวงกลมขนาดใหญ่ ซึ่งคล้ายกับเครื่องหมุนเหวี่ยงที่ปลายด้านหนึ่ง มีการเตรียมน้ำหนักบรรทุกภายในยานแอโรไดนามิก ในอีกด้านหนึ่งน้ำหนักถ่วงจะสมดุล อากาศภายในถูกคายออก ทำให้เกิดสุญญากาศ จากนั้นการปั่นเริ่มขึ้น ด้วยการหมุนแต่ละครั้งภายในกลไก SpinLaunch น้ำหนักบรรทุกและน้ำหนักถ่วงจะเร็วขึ้น เพิ่มความเร็วเชิงมุมซ้ำแล้วซ้ำอีก เมื่อทำความเร็วจนได้ระยะ น้ำหนักบรรทุกจะแยกออกจากส่วนอื่นๆ ของอุปกรณ์และพุ่งขึ้นตรงๆ โดยทะลุผ่านชั้นบรรยากาศของโลกไปยังระดับความสูงผ่านชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ จนไปอยู่เหนือชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์จนกระทั่งถึงชั้นมีโซสเฟียร์ จากนั้นจรวดบูสเตอร์จะนำน้ำหนักบรรทุกที่เหลือขึ้นสู่อวกาศ ช่วยประหยัดค่าเชื้อเพลิงและค่าปล่อยจรวดโดยรวมได้มหาศาล ตามหลักการและแนวคิดของ SpinLaunch นั้นจะทำให้สามารถปล่อย Payload จำนวนมากในแต่ละวันได้ในราคาเพียงเศษเสี้ยวของการปล่อยจรวดที่นำกลับมาใช้ซ้ำ

   การปล่อยจรวดด้วยพลังการเหวี่ยง ของ Startup SpinLaunch นับเป็นนวัตกรรมใหม่ที่นำส่งสิ่งต่างๆ ขึ้นสู่อวกาศอย่างสร้างสรรค์ ที่เริ่มพัฒนาและทดลองแนวคิดให้สามารถปฏิบัติงานได้จริง ในระยะแรกได้ทำการทดลองแนวคิดด้วยการยิงสิ่งของอื่นที่ไม่ใช่การส่งจรวดขึ้นสู่อวกาศ ด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยงใช้พลังงานจลน์ทำหน้าที่เป็นกลไกขั้นแรกที่แท้จริงของระบบในการเคลื่อนย้ายวัตถุออกจากพื้น แขนหมุนอย่างรวดเร็วภายในห้องหมุนเหวี่ยงที่ปิดสนิทด้วยสุญญากาศ หมุนยานส่งด้วยความเร็วเหนือเสียงก่อนที่จะเหวี่ยงมันขึ้นไปบนท้องฟ้าเบื้องบน น้ำหนักบรรทุกเหล่านั้นจะต้องสามารถรับน้ำหนักได้ 10,000 กรัม และความเร็ว 5,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (กิโลเมตรต่อชั่วโมง) มีเป้าหมายที่ระดับความสูงระหว่าง 31 ถึง 44 ไมล์ (50 และ 70 กม.) เมื่อถึงจุดนั้น ขั้นตอนการขับเคลื่อนของยานปล่อยจะเริ่มขึ้นเพื่อสิ้นสุดการเดินทางสู่วงโคจรระดับต่ำของโลก ระบบขั้นสุดท้ายควรจะสามารถปล่อยดาวเทียมที่มีน้ำหนัก 440 ปอนด์ (200 กิโลกรัม) สู่วงโคจรระดับต่ำของโลกได้

   SpinLaunch ได้พัฒนาต่อเนื่องจนถึงต้นแบบเครื่องเร่งความเร็วรูปทรงจานขนาดยักษ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไดรฟ์ไฟฟ้าที่ส่งน้ำหนักบรรทุกไปรอบๆ ที่ความเร็วเสียงหลายเท่าก่อนจะปล่อยผ่านท่อปล่อยและพุ่งขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ รุ่น A-33 ที่ได้ถูกทดสอบนับสิบครั้งตั้งแต่ปี พ.ศ. 2564 จนถึง พ.ศ. 2565 จนสามารถขว้างขีปนาวุธยาว 10 ฟุต (3 เมตร) ไปยังระดับความสูงถึง 25,000 ฟุต (7,620 เมตร) SpinLaunch ประสบความสำเร็จในการทดสอบส่ง Payload ของ NASA ขึ้นสู่อวกาศ ด้วยเครื่องหมุนสร้างแรงเหวี่ยง ณ Spaceport America ในรัฐนิวแม็กซิโก ท่ามกลางหลากหลายสายตาของผู้สนับสนุนในแวดวงอุตสาหกรรมทั้งภาครัฐและเอกชนที่เป็นสักขีพยาน โดย NASA ได้ติดตั้งมาตรความเร่ง 2 ตัว ไจโรสโคป แมกนิโตมิเตอร์ และเซ็นเซอร์สำหรับความดัน อุณหภูมิ และความชื้น อันเป็นการบันทึกข้อมูลสำคัญร่วมกับระบบ Payload ที่จะเป็นปะโยชน์ต่อ SpinLaunch ในการพัฒนา ปรับปรุงเพิ่มเติม รวมทั้งสามารถนำเทคโนโลยีการปล่อยจรวดแบบใหม่นี้ไปใช้ประยุกต์ต่อในเชิงพาณิชย์ได้อีกด้วย นอกจาก Payload ของ NASA แล้ว ยังมี Payload จาก Airbus, Cornell University และ Outpost ผู้พัฒนาดาวเทียมที่ได้ร่วมทดสอบด้วยระบบปล่อยและหมุนรอบด้วยความเร็วสูงถึง 10,000 กรัมใน Suborbital Accelerator ซึ่งการทดสอบดังกล่าวสามารถดึงดูดความสนใจจากนักลงทุนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศได้อย่างมาก และ SpinLaunch ประสบความสำเร็จจากการพยายามสร้างระบบปล่อยจรวดจนสามารถส่งดาวเทียมขนาดเล็กสู่วงโคจรแบบแรงเหวี่ยงด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำที่มีราคาถูก ลดต้นทุนการปล่อยจรวดลงกว่า 10 เท่า ลดการใช้พลังงานเชื้อเพลิงกว่า 70% มีกระบวนการส่งจรวดรวดเร็วขึ้น โดยสามารถทำการปล่อยจรวดได้ประมาณ 5 ครั้งต่อวันต่อเครื่องส่ง 1 ตัวและลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้การเข้าถึงอวกาศไม่แพง มีความยั่งยืน และรวดเร็ว ภายใต้แนวคิดและปฏิบัติการนี้ของ SpinLaunch จึงได้รับการยอมรับในการสร้างสรรค์นวัตกรรมล้ำสมัยนี้และเป็นผู้ชนะในงาน Gizmodo Science Fair ประจำปี พ.ศ. 2566 ในที่สุด

   GISTDA ก็เช่นกัน ภายใต้โครงการอุทยานรังสรรค์นวัตกรรมอวกาศ (Space Krenovation Park: SKP) ที่ยังคงมุ่งมั่นค้นหาและสร้างแรงบันดาลใจในการสนับสนุน ส่งเสริม การพัฒนาต่อยอดงานวิจัยและพัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศที่จะเพิ่มขีดความสามารถเพื่อสร้างสรรค์นวัตกรรมที่ล้ำสมัยให้สมกับความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศในภูมิภาค ดังเช่นที่ GISTDA สามารถเป็นผู้ประกอบดาวเทียม THEOS-2A สำเร็จด้วยตัวเอง หรือการทดสอบระบบดาวเทียมและชิ้นส่วนดาวเทียมซึ่งรวมทั้งอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง หรือการร่วมกับภาคเอกชนในการผลิตชิ้นส่วนสำคัญของดาวเทียม เป็นต้น

แหล่งอ้างอิง:
Bigthink. (2022). Will physics prevent SpinLaunch from succeeding?. ค้นวันที่ 12 พฤษภาคม 2566. สืบค้นจาก https://bigthink.com/starts-with-a-bang/physics-spinlaunch/

George Dvorsky. (2023). Spaceflight Pioneer SpinLaunch Aims for Liftoff—No Rocket Fuel Required. ค้นวันที่ 12 พฤษภาคม 2566. สืบค้นจาก https://gizmodo.com/spinlaunch-centrifugal-force-rockets...

Nick Lavars. (2022). Satellite-flinging SpinLaunch puts NASA payload through the wringer. ค้นวันที่ 12 พฤษภาคม 2566. สืบค้นจาก https://newatlas.com/.../satellite-spinlaunch-nasa.../