เครื่องยนต์พลาสมา (Plasma engine) ต้นแบบถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ ซึ่งอาจปฏิวัติการเดินทางในอวกาศได้ เพราะมันสามารถลดระยะเวลาการเดินทางได้อย่างมหาศาล จนเราอาจเดินทางไปดาวอังคารได้ภายในเวลาเพียง 1-2 เดือนเท่านั้น
เครื่องยนต์พลาสมากับการเดินทางไปดาวอังคาร
บรรษัทพลังงานปรมาณูแห่งรัฐของรัสเซีย Rosatom เพิ่งพัฒนาเครื่องยนต์ของยานอวกาศรุ่นใหม่ที่มีคุณสมบัติที่น่าประทับใจ เครื่องยนต์นี้มีความสามารถเหนือกว่าเครื่องยนต์จรวดเคมีแบบดั้งเดิมอย่างมาก โดยมันสามารถสร้างแรงขับได้อย่างน้อย 6 นิวตันและแรงกระตุ้นจำเพาะอย่างน้อย 100 กม./วินาที
“ปัจจุบัน การเดินทางไปดาวอังคารโดยใช้เครื่องยนต์ทั่วไปอาจใช้เวลาเกือบหนึ่งปีต่อเที่ยว ซึ่งเป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศเนื่องจากรังสีคอสมิกและการสัมผัสกับรังสี” Alexey Voronov รองผู้อำนวยการทั่วไปฝ่ายวิทยาศาสตร์ของสถาบันวิจัย Rosatom อธิบาย “การใช้เครื่องยนต์พลาสมาสามารถลดภารกิจให้สั้นลงเหลือ 30-60 วัน ซึ่งหมายความว่าจะสามารถส่งนักบินอวกาศไปดาวอังคารและกลับมาได้”
เครื่องยนต์พลาสมา (Plasma engine) คืออะไร?
เครื่องยนต์พลาสมาทำงานบนหลักการที่แตกต่างไปจากจรวดแบบดั้งเดิมอย่างสิ้นเชิง นักวิจัยรุ่นเยาว์ Egor Biriulin อธิบายว่า เครื่องยนต์จรวดพลาสมาเป็นระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่มีขั้วไฟฟ้าสองขั้ว เมื่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ระหว่างขั้วไฟฟ้าเหล่านี้และมีการใช้แรงดันไฟฟ้าสูง กระแสไฟฟ้าจะสร้างสนามแม่เหล็ก สนามนี้จะผลักดันอนุภาคออกจากเครื่องยนต์ ทำให้พลาสมาเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนด ซึ่งจะสร้างแรงขับดัน
วิธีการนี้มีกำลังขับประมาณ 300 กิโลวัตต์ ทำให้ได้ความเร็วที่ไม่เคยมีมาก่อน ในขณะที่ชุดพลังงานแบบดั้งเดิมมีความเร็วการไหลของสสารสูงสุดประมาณ 4.5 กม./วินาที เนื่องจากสภาวะการเผาไหม้เชื้อเพลิง เครื่องยนต์พลาสมาใหม่นี้จะเร่งอนุภาคที่มีประจุ – อิเล็กตรอนและโปรตอน – ไปสู่ความเร็ว 100 กม./วินาที
เครื่องยนต์พลาสมาในอดีต
หนึ่งในเครื่องยนต์พลาสมาที่เยถูกพัฒนาขึ้นในอดีตคือ Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (VASIMR) เป็นเครื่องยนต์จรวดไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ใช้พลาสมาเป็นตัวขับเคลื่อน โดยใช้คลื่นวิทยุในการไอออไนซ์และให้ความร้อนกับก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอนหรือฮีเลียม เพื่อสร้างพลาสมา จากนั้นใช้สนามแม่เหล็กในการควบคุมและเร่งพลาสมาเพื่อสร้างแรงขับ
VASIMR ถูกพัฒนาขึ้นโดยอดีตนักบินอวกาศของ NASA ดร.แฟรงคลิน ชาง-ดิแอซ ตั้งแต่ปี 1977 โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการขับเคลื่อนยานอวกาศ และลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องใช้ในการเดินทาง
ข้อดีของ VASIMR
ข้อดีของ VASIMR คือความสามารถในการปรับค่าแรงขับและอิมพัลส์จำเพาะ (Specific Impulse) ได้ตามความต้องการ ทำให้มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน นอกจากนี้ การใช้สนามแม่เหล็กในการควบคุมพลาสมายังช่วยลดการสึกหรอของส่วนประกอบ เนื่องจากไม่มีการสัมผัสโดยตรงกับพลาสมา
ข้อจำกัดของ VASIMR
อย่างไรก็ตาม VASIMR ยังมีความท้าทายที่ต้องเผชิญ เช่น ความต้องการพลังงานไฟฟ้าสูง ซึ่งในปัจจุบันยังไม่มีแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับการใช้งานในภารกิจระยะไกล นอกจากนี้ การจัดการความร้อนที่เกิดขึ้นจากการทำงานของเครื่องยนต์ก็เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่ต้องแก้ไข
ปัจจุบัน VASIMR อยู่ในขั้นตอนการพัฒนา โดยมีการทดสอบต้นแบบ VX-200SS ที่สามารถทำงานต่อเนื่องได้ถึง 88 ชั่วโมงที่กำลังไฟฟ้า 80 กิโลวัตต์ ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการนำเทคโนโลยีนี้ไปสู่การใช้งานจริงในอนาคต
การวิจัยเครื่องยนต์พลาสมา
วิศวกรจะทดสอบเทคโนโลยีนี้โดยใช้แท่นทดลองขนาดใหญ่ที่ประกอบขึ้นในเมืองทรอยต์สค์ อุปกรณ์สำคัญของแท่นคือห้องสุญญากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสี่เมตรและยาว 14 เมตร Rosatom จะติดตั้งชุดทดสอบพร้อมระบบสำหรับการปั๊มสุญญากาศประสิทธิภาพสูงและการกำจัดความร้อน ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองสภาวะของอวกาศลึกได้
ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นอย่างหนึ่งของการออกแบบเครื่องยนต์ใหม่นี้คือประสิทธิภาพของมัน Biriulin กล่าวว่าพลาสมาไม่จำเป็นต้องได้รับความร้อนอย่างรุนแรง ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนและส่วนประกอบของเครื่องยนต์จะไม่ต้องเจอกับอุณหภูมิที่มากเกินไป นอกจากนี้ เครื่องยนต์ยังแปลงพลังงานไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเกือบทั้งหมดให้เป็นการเคลื่อนที่
การปล่อยยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรครั้งแรกยังคงต้องพึ่งพาจรวดเคมีแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์พลาสมาจะถูกใช้เมื่อยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรที่กำหนด การเดินทางในอวกาศในอนาคตอาจรวมเทคโนโลยีนี้เข้ากับยานอวกาศเพื่อขนส่งสินค้าระหว่างดาวเคราะห์ต่างๆ
อนาคตของเครื่องยนต์พลาสมา
งานวิจัยนี้มีข้อควรระวังหลายประการ ประการหนึ่งคือเครื่องยนต์ยังอยู่ในขั้นตอนการสร้างต้นแบบ และยังคงต้องมีการพัฒนาอีกมากก่อนที่ Rosatom จะสามารถนำไปใช้ในภารกิจอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมได้ นอกจากนี้ แม้ว่ากลุ่มวิจัยจะอ้างว่าการประมาณการความสามารถของเครื่องยนต์นั้น “มีเหตุผล” ผ่านการทดสอบมากกว่า 2,400 ชั่วโมง แต่นี่อาจเป็นการมองโลกในแง่ดี เนื่องจาก Rosatom ยังไม่ได้ทดสอบเครื่องยนต์ในสภาวะคล้ายอวกาศเป็นเวลานาน
อ้างอิง techspot.com en.wikipedia.org และ cover rosatom.ru
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
เครื่องยนต์พลาสมา เดินทางไปยังดาวอังคารได้แค่ 30-60 วัน
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
