การใช้พลังงานนิวเคลียร์บนอวกาศ พาเราไปดาวอังคารใน 45 วัน

การมุ่งสู่อวกาศกลายเป็นเทคโนโลยีที่ผู้คนต่างให้ความสนใจ หลังการมาถึงของโครงการ Artemis ไปจนแผนงานด้านโครงการอวกาศของชาติต่างๆ แน่นอนว่าไม่หยุดอยู่เพียงดวงจันทร์ หลายประเทศจนถึงบริษัทเอกชนต่างมีจุดหมายปลายทางที่ไกลกว่านั้นอย่าง ดาวอังคาร

 

          นำไปสู่การคิดค้นเครื่องยนต์พลังงานนิวเคลียร์ที่สามารถพามนุษย์ไปดาวอังคารได้ใน 45 วัน

การขับเคลื่อนยานอวกาศผ่านพลังงานนิวเคลียร์

 

          อันที่จริงแนวคิดนำพลังงานนิวเคลียร์มาเป็นแกนหลักในการขับเคลื่อนยานอวกาศไม่ใช่ของใหม่ ถูกนำมาปรับใช้กับเครื่องยนต์จรวดมานับแต่การบุกเบิกอวกาศในยุคก่อน และประสบความสำเร็จในขั้นตอนทดสอบ แต่โครงการนี้ก็ไม่ได้รับความสนใจอีก หลังสิ้นสุดยุคสมัยของยานอพอลโลในปี 1973 เป็นต้นมา

 

          ล่าสุดภายใต้โครงการ Innovative Advanced Concepts (NIAC) จากการสนับสนุนของ NASA ทีมวิจัยจาก University of Florida อาศัยแนวคิดผสมผสานเครื่องยนต์ Nuclear-Thermal Propulsion(NTP) และ Nuclear-Electric Propulsion(NEP) เข้าด้วยกัน กลายเป็นเครื่องยนต์ชนิดใหม่ที่สามารถพายานอวกาศไปถึงดาวอังคารใน 45 วัน

 

          หลักการทำงานของ NTP อาศัยการสร้างความร้อนจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เพื่อสร้างพลังงานให้แก่จรวดและเชื้อเพลิงอย่างไฮโดรเจนเหลวแล้วส่งผ่านหัวฉีดไปใช้เป็นแรงขับ ส่วน NEP นั้นจะใช้เตาปฏิกรณ์สร้างสนามแม่เหล็กและก๊าซเฉื่อยเพื่อสร้างแรงขับของเครื่องยนต์ไอออน เป็นแนวทางของเครื่องยนต์ที่เคยใช้งานในอดีต

 

          แต่เครื่องยนต์รุ่นใหม่นี้ได้รวมเอาระบบของ NTP และ NEP เข้าด้วยกัน อาศัยเตาปฏิกรณ์ NERVA โดยจะให้แรงขับเคลื่อนเป็น 2 เท่าจากเครื่องยนต์ทั่วไป จากนั้นเมื่อรวมเข้ากับการทำงานของ Wave Rotor ช่วยบีบอัดมวลปฏิกิริยา จะสร้างแรงขับเคลื่อนมหาศาลเพิ่มจากเดิมขึ้นไปอีก

 

          ตัวผู้วิจัยคาดการณ์ว่าแรงขับเคลื่อนที่ได้รับจะช่วยให้นักบินอวกาศเดินทางจากโลกไปดาวอังคารใน 45 วัน ย่นระยะเวลาจากเดิมที่ต้องใช้ราว 6 – 9 เดือนลงไปหลายเท่า ซึ่งนั่นจะทำให้การเดินทางออกสู่อวกาศง่ายและสะดวกขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพในการสำรวจและคุณภาพชีวิตของนักบินอวกาศโดยตรง

 

          นี่จึงเป็นอีกแนวคิดที่มีความสำคัญและอาจเป็นอีกหนึ่งตัวเปลี่ยนเกมของเทคโนโลยีอวกาศ

ประโยชน์และอนาคตของนิวเคลียร์บนอวกาศ สู่ความเป็นไปได้ไม่สิ้นสุด

 

          ในด้านประโยชน์ของการคิดค้นเครื่องยนต์นิวเคลียร์ชนิดใหม่เห็นได้ชัดจากระยะเวลาเดินทาง การย่อระยะเวลาเดินทางจาก 9 เดือน สู่ 45วัน นับเป็นการลดลงอย่างก้าวกระโดด ส่วนนี้จะช่วยให้การดำรงชีวิตและภารกิจของนักบินอวกาศสะดวกยิ่งขึ้น ทั้งภารกิจต่อดาวอังคารและดาวเคราะห์ดวงอื่นในอนาคต

 

          แน่นอนผลลัพธ์ไม่ได้หมดเท่านั้นส่วนนี้เป็นประโยชน์ต่อนักบินอวกาศอย่างยิ่ง โดยเฉพาะการสำรวจดาวอังคาร เดิมทีดาวอังคารมีระดับรังสีเป็นอันตรายต่อมนุษย์สูงเพราะไม่มีชั้นบรรยากาศเหมือนบนโลก ต่อให้มีชุดอุปกรณ์ป้องกันครบครัน รังสีบนดาวอังคารยังสามารถทำอันตรายนักบินอวกาศได้หากอยู่เป็นระยะเวลานาน

 

          จากข้อมูลที่เก็บรวบรวมประเมินว่าขีดจำกัดการอยู่บนดาวอังคารของมนุษย์อยู่ที่ราว 4 ปี หากมากกว่านั้นอาจเกิดผลกระทบร้ายแรงต่อสุขภาพ เมื่อรวมกับระยะเวลาเดินทางไปดาวอังคารแต่ละครั้งกินเวลา 6 – 9 เดือน นั่นทำให้ในการออกเดินทางแต่ละครั้งนักบินอวกาศอาจมีเวลาปฏิบัติภารกิจราว 1 – 2 ปีเท่านั้น

 

          แต่การมาถึงของเครื่องยนต์ชนิดนี้อาจเปลี่ยนความเข้าใจต่อทุกเรื่องโดยสิ้นเชิง เมื่อการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จและนำไปใช้งาน จะยืดระยะเวลาปฏิบัติงานของนักบินอวกาศได้เกือบเท่าตัว ซึ่งนั่นจะช่วยขยายองค์ความรู้และข้อมูลอีกมากเกี่ยวกับดาวเคราะห์สีแดงดวงนี้

 

          แน่นอนประโยชน์ของเครื่องยนต์ชนิดนี้ไม่ได้จำกัดแค่เพียงดาวอังคาร เครื่องยนต์นี้สามารถนำไปใช้งานเร่งความเร็วการเดินทางในอวกาศ ทั้งสำหรับเที่ยวบินไปดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะเช่นกัน ส่วนนี้จะช่วยขยายขอบเขตการสำรวจอวกาศของมนุษยชาติได้อีกมาก

 

          นอกจากนี้หากพัฒนาอย่างต่อเนื่องพลังงานนิวเคลียร์อาจเป็นตัวเลือกใหม่ในการสำรวจอวกาศ ปัจจุบันเราทราบดีว่าพลังงานหลักของยานอวกาศ ดาวเทียม และสถานีอวกาศคือโซล่าเซลล์ ช่วยให้สามารถผลิตพลังงานได้ต่อเนื่องยาวนาน แต่ก็เป็นตัวจำกัดเส้นทางการเคลื่อนที่ ทำให้บางครั้งเราไม่สามารถสำรวจอวกาศได้รอบด้าน

 

          หากเปลี่ยนการใช้งานเครื่องยนต์ของยานอวกาศมาสู่พลังงานนิวเคลียร์ นั่นจะช่วยให้การสำรวจพื้นที่เงามืดแสงอาทิตย์ส่องไม่ถึงทำได้ง่ายขึ้น รวมถึงยังอาจสามารถสำรวจพื้นที่ไกลยิ่งกว่า ที่อาจช่วยเพิ่มความรู้ความเข้าใจของเราต่ออวกาศ ผลักดันให้ยุคสมัยแห่งการสำรวจอวกาศล้ำหน้าขึ้นอีกก้าว

 

          ไม่แน่ว่าในอนาคตเครื่องยนต์ชนิดนี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการตั้งรกรากที่ดาวดวงใหม่ก็เป็นได้

 

 

          นี่ไม่ใช่โครงการเดียวภายใต้การพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศของโครงการ NIAC ของ NASA ยังมีอีกมากที่ได้รับการสนับสนุนเงินทุน อีกทั้งสหรัฐฯเองก็ไม่ใช่ชาติเดียวที่ตั้งเป้าสำรวจไว้บนดาวอังคาร คงต้องรอดูต่อไปว่า การแข่งขันทางอวกาศครั้งนี้จะนำอนาคตไปสู่ทิศทางใด

 

 

 

          ที่มา

 

          https://newsroom.ucla.edu/releases/safe-for-humans-fly-to-mars

 

          https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2023/New_Class_of_Bimodal/

 

          https://www.nasa.gov/mission_pages/tdm/nuclear-thermal-propulsion/index.html

 

          https://interestingengineering.com/innovation/nasa-nuclear-propulsion-concept-mars-45-days