ในช่วงต้นปี 2025 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย สหรัฐอเมริกา นำโดย ศาสตราจารย์เดวิด คิปปิ้ง (David Kipping) และ แคทรีน ลัมโป (Kathryn Lampo) ได้นำเสนอแนวคิดปฏิวัติวงการสำรวจอวกาศในชื่อ T.A.R.S. หรือ Torqued Accelerator Using Radiation from the Sun ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อสร้างระบบขับเคลื่อนที่ใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์โดยตรง ส่งยานสำรวจขนาดเล็กออกไปสู่ห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว
แนวคิดนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากหุ่นยนต์ TARS ในภาพยนตร์ชื่อดัง Interstellar โดยหวังจะทำให้การสำรวจจักรวาลที่เคยเป็นเพียงจินตนาการ กลายเป็นจริงได้ด้วยเทคโนโลยีที่ใช้งบประมาณต่ำกว่าโครงการที่เคยมีมา
จุดกำเนิด T.A.R.S.: แก้ปัญหาเดิมของใบเรือแสง
ที่ผ่านมา การใช้ ใบเรือแสง (Light Sail) เป็นแนวคิดที่ได้รับความสนใจมาก เนื่องจากแสงอาทิตย์สามารถสร้างแรงดันให้ยานอวกาศเคลื่อนที่ได้ แต่ปัญหาคือ เมื่อยานเคลื่อนออกห่างจากดวงอาทิตย์ แรงดันแสงจะลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ไม่สามารถเร่งความเร็วได้มากพอที่จะเดินทางไปยังระบบดาวอื่น
แม้โครงการ Breakthrough Starshot จะเสนอการใช้เลเซอร์กำลังสูง 100 กิกะวัตต์ยิงใบเรือเพื่อให้ยานสำรวจทำความเร็วได้ 20% ของความเร็วแสง แต่แนวทางนี้มีข้อจำกัดทั้งด้านเทคนิคและค่าใช้จ่ายมหาศาล จนไม่สามารถนำมาใช้จริงได้
T.A.R.S. ทำงานอย่างไร
ใช้ใบเรือบางเฉียบสองแผ่น ด้านหนึ่งสะท้อนแสง อีกด้านดูดซับแสง เมื่อตั้งใบเรือให้หันด้านสะท้อนแสงไปคนละทิศทางและเชื่อมเข้าด้วยกัน แสงอาทิตย์ที่ตกกระทบจะสร้าง แรงดันรังสีไม่สมดุล ทำให้ระบบเริ่มหมุนคล้ายล้อตุนกำลัง (Flywheel)
-
เมื่อหมุนด้วยความเร็วสูงจนถึงจุดวิกฤต ระบบจะปล่อย ยานสำรวจขนาดเล็กเท่าชิปคอมพิวเตอร์ ออกไป
-
ยานนี้จะพุ่งออกไปด้วยความเร็วสูงถึง 997.79 กม./วินาที หรือ 0.33% ของความเร็วแสง (ประมาณ 1/300 ของความเร็วแสง)
รักษาตำแหน่งพลังงานด้วยวงโคจร Quasite
หนึ่งในความท้าทายคือแรงดันรังสีที่ผลัก T.A.R.S ให้ออกห่างจากดวงอาทิตย์ ทำให้ได้รับพลังงานน้อยลง
เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยใช้แนวคิด Quasite Orbit ซึ่งเป็นการจัดตำแหน่งใบเรือให้อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่ระยะ 1 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) อย่างต่อเนื่อง โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และความเร็วเคลื่อนที่เล็กน้อย ทำให้ระบบสามารถรักษาพลังงานได้สูงสุดในระยะยาว
ประสิทธิภาพและวัสดุที่ใช้
-
ใบเรือทำจาก คาร์บอนนาโนทิวบ์ (Carbon Nanotube) ที่มีความแข็งแรงสูงและน้ำหนักเบา
-
ขนาดใบเรือ กว้าง 7 เมตร ยาว 63 เมตร หนาเพียง 2.8 ไมครอน
-
น้ำหนักรวมของระบบเพียง 1.6 กิโลกรัม
-
ใช้เวลา 3 ปี เพื่อเร่งความเร็วจนถึงจุดปล่อยยาน
เมื่อปล่อยยานออกจาก T.A.R.S รวมกับความเร็วโคจรรอบดวงอาทิตย์ ยานสำรวจจะมีความเร็วรวม 40.4 กม./วินาที เพียงพอที่จะหลุดพ้นแรงโน้มถ่วงของระบบสุริยะ และเดินทางไปสู่ดวงดาวอื่นได้
ศักยภาพและการใช้งานอื่น
แม้ความเร็วนี้ยังต้องใช้เวลากว่า 30,000 ปี กว่าจะถึงระบบดาว Alpha Centauri แต่ T.A.R.S สามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงในหลายด้าน เช่น
-
ขยายสัญญาณการสื่อสาร โดยส่งยานหลายลำเป็นเครือข่ายรีเลย์ข้อมูล
-
ป้องกันรังสีบนดาวอังคาร ด้วยการสร้างสนามแม่เหล็กป้องกันฐานทัพและนักสำรวจ
-
เป็นต้นแบบของระบบขับเคลื่อนราคาประหยัด สำหรับยานสำรวจขนาดเล็ก
ปัจจุบัน T.A.R.S ยังอยู่ในขั้นตอนแนวคิดและเอกสารวิชาการ แต่ ศาสตราจารย์เดวิด คิปปิ้ง เปิดเผยว่า ได้รับความสนใจจากบริษัทด้านอวกาศเอกชนหลายแห่งที่พร้อมจัดพื้นที่บนจรวดให้ หากสามารถสร้างต้นแบบขนาด CubeSat ได้
เขามองว่านี่เป็นโครงการที่นักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์สามารถร่วมสร้างได้ และหวังว่า T.A.R.S จะเป็นแรงบันดาลใจให้วงการอวกาศหันมาสำรวจวิธีการเดินทางที่ใช้งบประมาณน้อย แต่มีศักยภาพสูง เพื่อปูทางสู่การเดินทางระหว่างดวงดาวสำหรับมนุษยชาติในอนาคต
tags : news9live, TNN
