สู่ดาวเคราะห์อันไกลโพ้น

Transcript

“สาม สอง หนึ่ง ศูนย์”

นาซา ยานวอยเอเจอร์ 2
วันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ.1977

นี่เป็นช่วงเวลาที่ ยานอวกาศวอยเอเจอร์ ได้เริ่มการเดินทางอันมุ่งมั่น ไปสู่ดาวเคราะห์ซึ่งอยู่ห่างไกลออกไป

โดยจะเดินทางผ่านดาวพฤหัสบดีก่อน เป็นลำดับแรก

ลำดับถัดมา ดาวเสาร์

ตามด้วย ดาวยูเรนัส

และสุดท้าย ดาวเนปจูน

แต่ในปี ค.ศ.1970 นักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกเขาสามารถสร้างจรวดให้มีแรงขับดัน ที่จะพายานวอยเอเจอร์ไปได้ไกลสุด เพียงแค่ดาวพฤหัสบดี

พวกเขาจำเป็นต้องใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ เพื่อพายานวอยเอเจอร์ไปให้ถึงดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ที่อยู่ไกลออกไป

ศาสตราจารย์บรูซ เมอเรย์ ห้องปฏิบัติการวิจัยการผลักดันจรวดขององค์การนาซา สหรัฐอเมริกา – “กลวิธีก็คือ คุณยิงด้วยจรวดที่มีแรงขับมากพอที่จะพายานวอยเอเจอร์ไปสู่ดาวพฤหัสบดี ซึ่งอยู่ห่างจากโลกออกไปประมาณห้าเท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ อ้อมผ่านรอบดาวพฤหัสบดีด้วยวงโคจรที่เหมาะสม และใช้แรงเหวี่ยงจากการอ้อมนี้พายานไปสู่ดาวเสาร์ ถัดจากนั้นก็ใช้กลวิธีเดียวกัน คือ ใช้แรงเหวี่ยงจากดาวเสาร์ ซึ่งถ้าจังหวะและเวลาถูกต้อง ก็จะสามารถพายานไปสู่ดาวยูเรนัส ซึ่งต้องอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเช่นกัน และหลังจากนั้นก็ไปสู่ดาวเนปจูน”

ดาวทั้งสี่ดวงนี้มาเรียงตัวกันอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องแบบนี้ ในปี ค.ศ.1977 ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่จะไม่เกิดขึ้นอีกจนกว่าจะอีก 175 ปี ข้างหน้า

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันสามารถใช้ในการอธิบายได้ว่า ทำไมการเดินทางของยานโดยใช้แรงเหวี่ยงของดาวเคราะห์นี้มีความเป็นไปได้

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน บอกว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุสองก้อน แปรผันตรงกับผลคูณระหว่างมวลของวัตถุทั้งสองก้อนนั้น

ซึ่งหมายความว่า ถ้าระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสองคงที่ แรงดึงดูดจะเพิ่มขึ้นตามมวลที่เพิ่มขึ้น

ในขณะเดียวกัน แรงนี้ก็แปรผกผันกับระยะห่างระหว่างมวลยกกำลังสอง

ซึ่งหมายความว่า แรงดึงดูดจะมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อระยะห่างระหว่างวัตถุน้อยลง หรือในทางกลับกัน ถ้าระยะห่างเพิ่มขึ้น แรงดึงดูดจะลดลง

ดังนั้น ในขณะที่ยานวอยเอเจอร์เคลื่อนเข้าใกล้ดาวเคราะห์ ระยะห่างระหว่างกัน ก็จะน้อยลง แรงดึงดูดเพิ่มมากขึ้น ทำให้โมเมนตัมของยานเพิ่มขึ้น

และถ้าได้มุมที่ถูกต้อง ยานวอยเอเจอร์ก็สามารถที่จะถูกเหวี่ยงผ่านดาวดวงนั้น และเคลื่อนที่ต่อไปในอวกาศได้

ความเข้าใจในหลักการทางฟิสิกส์และคณิตศาสตร์นี้เอง ที่ทำให้ยานวอยเอเจอร์สามารถเดินทางไปในห้วงอวกาศลึกได้มากกว่าที่เคยเป็นมา