บัญชา ธนบุญสมบัติ
buncha2509@gmail.com, www.facebook.com/buncha2509
ข่าวขยะอวกาศรัสเซียพุ่งผ่านน่านฟ้าบ้านเราเมื่อวันที่ ๒ มกราคม ๒๕๕๙ อาจทำให้หลายคนตื่นเต้นเพราะได้เห็นของจริง แต่หลายคนอาจมีคำถามแบบบ้านๆ ว่า นักเทคโนโลยีอวกาศมีวิธีจัดการขยะอวกาศเหล่านี้ไหม คนทั่วไปจะได้ไม่ต้องกังวลว่าวันใดวันหนึ่งมันจะหล่นใส่หลังคาบ้าน
คำตอบคือ แนวทางกำจัดขยะอวกาศมีหลายแบบ ลองมาดูตัวอย่างกันครับ
ยาน e.Deorbit จับดาวเทียมเป้าหมายด้วยตาข่าย
เริ่มจากแนวคิดของ European Space Agency (ESA) คือขึ้นไปเก็บดาวเทียมที่มีวงโคจรรอบขั้วโลกด้วยยาน e.Deorbit ซึ่งหนักราว ๑,๖๐๐ กิโลกรัม โดยส่งขึ้นไปพร้อมจรวดชื่อ Vega ให้อยู่ที่ระดับความสูงช่วง ๘๐๐-๑,๐๐๐ กิโลเมตร เมื่อยานพบเป้าหมาย เช่น ดาวเทียมที่ใช้การไม่ได้แล้ว ก็จะตรงเข้า “จับ” เป้าหมาย วิธีจับมีสองแบบหลัก ได้แก่ ตาข่าย และแขนกลหลายแขน (ลองนึกถึงหนวดหมึกยักษ์) เมื่อจับได้แล้วยานจะลากขยะอวกาศลดระดับลงสู่บรรยากาศของโลก เพื่อให้ทั้งยานและขยะอวกาศเสียดสีกับบรรยากาศและเผาไหม้จนหมด (ภาพที่ ๑)
ลองดูไอเดียพี่ยุ่นบ้าง Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) เสนอให้ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า ทีเทอร์ (tether) เป็นหลัก ด้วยเป็นเส้นโลหะนำไฟฟ้าได้ดี ในทางปฏิบัติอาจใช้อะลูมิเนียมอัลลอยถักทอเป็นโครงข่ายเพื่อลดความเสี่ยงฉีกขาดจากการถูกเศษชิ้นส่วนในอวกาศพุ่งชน
การใช้ทีเทอร์ในการปรับระดับวงโคจรดาวเทียม
หลักการก็คือ ติดปลายข้างหนึ่งของทีเทอร์กับดาวเทียมที่ต้องการจะทำลาย ส่วนปลายอีกข้างแหย่ลงไปในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปในทีเทอร์จะเกิดแรงลอเร็นตซ์ (Lorentz force) เพราะเส้นโลหะทีเทอร์เคลื่อนที่ตัดผ่านสนามแม่เหล็กโลก (ภาพที่ ๒) ส่วนบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ทำหน้าที่ให้กระแสไฟฟ้าไหลครบวงจร เนื่องจากบรรยากาศชั้นนี้เป็นพลาสมา ประกอบด้วยอิเล็กตรอนปะปนกับอะตอมและโมเลกุลที่มีประจุ
แรงที่กระทำต่อเส้นลวดทีเทอร์จะส่งผลให้เส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวเทียมเปลี่ยนแปลงไป กรณีที่ต้องการทำลายก็จะทำให้ดาวเทียมค่อยๆ ลดระดับลงสู่ชั้นบรรยากาศโลกและเผาไหม้หมดไปในที่สุด
Sling-Sat
ฝั่งอเมริกาก็ไม่น้อยหน้า ทีมจากมหาวิทยาลัยเทกซัสเอแอนด์เอ็ม (Texas A&M University) เสนอแนวคิดกำจัดขยะอวกาศให้ได้หลายชิ้นที่สุดโดยใช้เชื้อเพลิงน้อยที่สุด วิธีการคือ ใช้ยานเคลื่อนที่ไปหาขยะอวกาศเป้าหมาย จากนั้นยานจะจับและเหวี่ยงเป้าหมายแรกสู่ชั้นบรรยากาศโลก หากออกแบบให้เหวี่ยงถูกจังหวะ ตัวยานเองจะเคลื่อนเข้าหาเป้าหมายที่ ๒ แล้วทำแบบเดียวกับเป้าหมายแรก คือเหวี่ยงขยะอวกาศชิ้นที่ ๒ สู่ชั้นบรรยากาศโลก แล้วก็เคลื่อนหาเป้าหมายต่อๆ ไปจนตัวเองหมดอายุขัย (ภาพที่ ๓)
ยานนักเลงอวกาศลำนี้มีชื่อว่า Sling-Sat หรือบางทีก็เรียกว่า Space Sweeper with Sling-Sat (4S) คุณผู้อ่านที่สนใจอาจชมคลิปวิดีโอจากยูทูบโดยค้นชื่อ Removing Space Debris : TAMU Sweeper with Sling-Sat
แล้วนักเทคโนโลยีอวกาศอังกฤษล่ะมีไอเดียอะไรไหม ? วิศวกรจากมหาวิทยาลัยเซอร์รีย์ (University of Surrey) ในสหราชอาณาจักร เสนอให้ใช้ CubeSail อุปกรณ์ที่จะประกบกับขยะอวกาศเป้าหมาย จากนั้นมันจะกางแผงที่เรียกว่าโซลาร์เซล (solar sail) ขนาด ๕ ตารางเมตรออกมา
CubeSail ซึ่งกางแผงโซลาร์เซลแล้ว
แผงโซลาร์เซลที่ว่านี้ไม่ใช่เซลล์สุริยะ (solar cell – เสียงฟังคล้ายๆ กัน) แต่อาจพอเทียบได้กับใบเรือซึ่งมีหน้าที่รับลมที่มาปะทะ ทำให้เรือแล่นไปได้ ส่วนแผงโซลาร์เซลทำหน้าที่รับโฟตอน (อนุภาคของแสง) จากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบ และก่อให้เกิดแรงผลักแผงไปในทิศทางพุ่งสู่ชั้นบรรยากาศโลก (ภาพที่ ๔) วิธีนี้ใช้กับขยะอวกาศที่ระดับความสูง ๗๐๐-๘๐๐ กิโลเมตรและต้องออกแบบให้แผงโซลาร์เซลอยู่ในวงโคจรที่รับแสงจากดวงอาทิตย์ได้ตลอดเวลา (sun-synchronous orbit)
ตัวอย่างสุดท้ายนี้แตกต่างจากที่เล่ามา คือผู้ออกแบบมองว่าวิธีต่างๆ ที่เสนอส่วนใหญ่นั้นต้องส่งยานหรืออุปกรณ์ขึ้นไปในอวกาศเพื่อกำจัดขยะอวกาศเป้าหมาย แต่จะเกิดอะไรขึ้นหากว่ายานหรืออุปกรณ์ที่ส่งไปเกิดมีปัญหาใช้การไม่ได้และกลายเป็นขยะอวกาศไปเสียเอง !
ระบบ SpaDE
แดเนียล เกรกอรี (Daniel Gregory) แห่งเรย์ทีออนบีบีเอ็น-เทคโนโลยีส์ (Raytheon BBN Technologies) เสนอระบบ SpaDE (Space Debris Elimination) ซึ่งใช้อุปกรณ์อัดอากาศร้อนส่งขึ้นเป็นห้วงๆ ไปยังบริเวณที่มีขยะอวกาศเป้าหมายโคจรอยู่ อากาศที่ส่งขึ้นไปนี้จะรบกวนเส้นทางการโคจรและทำให้ขยะอวกาศนั้นตกสู่ชั้นบรรยากาศโลก
ในทางปฏิบัติอุปกรณ์ SpaDE อาจติดตั้งบนบอลลูนที่อยู่สูงราว ๒๕-๓๕ กิโลเมตร เพื่อลดแรงฉุดจากอากาศที่หนาแน่นกว่าในระยะที่ต่ำกว่านี้ และได้มีการศึกษาเบื้องต้นว่า อากาศที่ส่งขึ้นไปจากระดับ ๘๐ กิโลเมตร อาจมีผลกระทบต่อขยะอวกาศเป้าหมายได้อย่างน้อยในระดับ ๖๐๐ กิโลเมตร แต่ปัญหาสำคัญอย่างหนึ่งก็คือ ต้องใช้พลังงานสูงมากในการทำให้อากาศร้อนจัด
คุณผู้อ่านอาจรู้สึกว่า วิธีการบางอย่างฟังคล้ายนิยายวิทยาศาสตร์ก็ไม่ปาน เรื่องนี้เข้าใจได้ เพราะการกำจัดขยะอวกาศไม่ใช่เรื่องง่าย เอาเป็นว่าถ้าใครมีไอเดียสนุก ๆ ก็เขียนมาเล่าสู่กันฟังได้ หรือถ้ามั่นใจมากก็ส่งไป NASA, ESA, JAXA หรือองค์กรอวกาศต่าง ๆ ที่สนใจเรื่องนี้ ไม่แน่ว่าไอเดียของคุณอาจกลายเป็นรูปธรรมขึ้นมาจริง ๆ ก็ได้ ใครจะไปรู้ !
ประตูทะลุมิติขอแนะนำเรื่อง Space Junk Clean Up : 7 Wild Ways to Destroy Orbital Debris |
