เทคโนโลยีอวกาศ 

 เทคโนโลยีอวกาศ (Technology)        

                     เทคโนโลยีอวกาศ คือการสำรวจสิ่งต่างๆที่อยู่นอกโลกของเราและสำรวจโลกของเราเองด้วย ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศได้มีการพัฒนาไปเป็นอย่างมากเมื่อเทียบกับสมัยก่อน ทำให้ได้ความรู้ใหม่ๆมากขึ้น โดยองค์การที่มีส่วนมากในการพัฒนาทางด้านนี้คือองค์การนาซ่าของสหรัฐอเมริกา ได้มีการจัดทำโครงการขึ้นมากมาย ทั้งเพื่อการสำรวจดาวที่ต้องการศึกษาโดยเฉพาะและที่ทำขึ้นเพื่อศึกษาสิ่งต่างๆในจักรวาล การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศนั้นมีทั้งด้านการสื่อสาร ทำให้การสื่อสารในปัจจุบันทำได้อย่างรวดเร็ว  การสำรวจทรัพยากรโลก ทำให้ทราบว่าปัจจุบันนี้โลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง   และการพยากรณ์อากาศก็จะทำให้สามารถเตรียมพร้อมที่จะรับกับสถานการณ์ต่างๆที่อาจจะเกิดขึ้นต่อไปได้

                                                                       

                                             

                                 

                 

                                                                   กล้องดูดาว (elescope)                              

            เป็นอุปกรณ์ที่มีความจำเป็นในการดูดาวเป็นอย่างยิ่ง ทำให้เรามองเห็นดวงดาวที่อยู่ไกลเป็นอย่างดี เเบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

 

                            1. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflect telescope)

 

                    เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล เซอร์ ไอเซค นิวตัน เป็นผู้ประดิษซ์กล้องชนิดนี้ เป็นบุคคลแรก บางที่เราก็เรียก กล้องแบบนี้ว่า กล้องแบบนิวโทเนียน ประกอบด้วยกระจกเว้า กระจกระนาบ และ เลนซ์นูน

                    หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดสะท้อนแสงกล้องจะรับแสงที่เข้ามากระทบกับกระจกเว้าที่อยู่ท้ายกล้องที่เราเรียกว่า Primary Mirror แล้วรวมแสง สะท้อนกับกระจกระนาบหรือ ปริซึม เราเรียกว่า Secondary Mirror ที่อยู่กลางลำกล้อง เข้าสู่เลนซ์ตาขยายภาพอีกทีหนึ่ง 

                    อัตราขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสของกระจกเว้า / ความโฟกัสของเลนซ์ตา 

                        โครงสร้างภายในของกล้องแบบนิวโทเนียน หรือ กล้องแบบสะท้อนแสง

ข้อดีของกล้องชนิดนี้ 

                        1. ใช้กระจกเว้าเป็นตัวรวมแสง ทำให้สามารถสร้างขนาดใหญ่มากๆได้ ซึ่งจะมีราคาถูกกว่าเลนซ์ที่มีขนาดเท่ากัน 

                        2. โดยทั้วไปกล้องชนิดนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-6 นิ้วขึ้นไป ทำให้มีการรวมแสงได้มากเหมาะที่จะใช้สังเกตวัตถุระยะไกลๆ เช่น กาแลกซี เนบิวล่า เพราะมีความเข้มแสงน้อยมาก

                        3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบสะท้อนแสง จะไม่กลับภาพซ้ายขวาเหมือนกล้องแบบหักเหแสง แต่การมองภาพอาจจะ หัวกลับบ้าง ขึ้นอยู่กับลักษณะการมองจากกล้องเพราะเป็นการมองที่หัวกล้อง ไม่ใช่ที่ท้ายกล้อง เหมือนกล้องแบบหักเหแสง

ข้อเสียของกล้องชนิดนี้ 

                        1. การสร้างนั้นยุ่งยากซับซ้อนมาก 

                         2. มีกระจกบานที่สองสะท้อนภาพอยู่กลางลำกล้อง ทำให้กีดขวางทางเดินของแสง หากเส้นผ่านศูนย์กลาง กล้องเล็กมากๆ ดังนั้นกล้องแบบสะท้อนแสงนี้จะมักมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 4.5 นิ้วขึ้นไป 

2. กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง (Refract telescope)

 

                        เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล กาลิเลโอ เป็นบุคคลแรกที่ประดิษฐกล้องชนิดนี้ขึ้น ประกอบด้วยเลนซ์นูนอย่างน้อยสองชิ้น คือ เลนซ์วัตถุ (Object Lens)เป็นเลนซ์ด้านรับแสงจากวัตถุ ซึ่งจะมีความยาวโฟกัสยาว (Fo) และเลนซ์ตา (Eyepieces) เป็นเลนซ์ที่ติดตาเราเวลามอง ซึ่งมีความยาวโฟกัสสั้น (Fe) กว่าเลนซ์วัตถุมากๆ อัตราการขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสเลนซ์วัตถุ Fo /ความยาวโฟกัสเลนซ์ตา Fe 

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดหักเหแสง 

                    เลนซ์วัตถุจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆแล้วจะเกิดภาพที่ตำแหน่งโฟกัส(Fo) เสมอ แล้ว เลนซ์ตัวที่สอง หรือ เลนซ์ตา (Fe) จะขยายภาพจากเลนซ์วัตถุอีกครั้ง ซึ่งต้องปรับระยะของเลนซ์ตา เพื่อให้ภาพจากเลนซ์วัตถุที่ตำแหน่ง Fo อยู่ใกล้กับ โฟกัสของเลนซ์ตา Fe และทำให้เกิดภาพชัดที่สุดโครงสร้างภายในของกล้องแบบหักเหแสง ที่เลนซ์วัตถุมักจะให้เลนซ์สองแบบที่ทำมาจากวัสดุคนละประเภท เพื่อลดอาการคลาดสี

ข้อดีของกล้องแบบหักเหแสง

                1. เป็นกล้องพื้นฐานที่สร้างได้ไม่ยากนัก 

                2. โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยๆจึงมีน้ำหนักเบา

ข้อเสียของกล้องแบบหักเหแสง

                1. เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อย ทำให้ปริมาณการรับแสงน้อยไม่เหมาะใช้ดูวัตถุไกลๆอย่าง กาแลกซีและเนบิวล่า

                2. ใช้เลนซ์เป็นตัวหักเหแสง ทำให้เกิดการคลาดสีได้หากใช้เลนซ์คุณภาพไม่ดีพอ จึงต้องมีการใช้เลนซ์ หลายชิ้นประกอบกันทำให้มีราคาสูง 

                3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบหักเหแสงจะให้ภาพหัวกลับและกลับซ้ายขวา คืออ่านตัวหนังสือไม่ได้นั่นเอง ดังนั้นกล้องแบบนี้จะต้องมี diagonal prism เพื่อช่วยแก้ไขภาพ (ดูเรื่องอุปกรณ์กล้องโทรทรรศน์

3. กล้องโทรทรรศน์แบบผสม (Catadioptic telescope)

 

            เป็นกล้องโทรทรรศน์คุณภาพสูงที่ถูกออกแบบมาให้ใช้หลักของการหักเหและสะท้อนแสงร่วมกัน โดยหลักการโดยรวมแล้ว จะใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสงกลับ ไป-มา ช่วยให้ลำกล้องสั้น เเละส่วนมากจะสามารถควบคุมระบบได้เเบบดิจิตอล เราจะพบว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่มี ความยาวโฟกัสมาก ดังเช่น กล้องโทรทรรศน์บนหอดูดาวต่างๆๆ มักจะเป็นกล้องชนิดนี้

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดผสม

กล้องจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆ ผ่านกระจกด้านหน้า ที่เราเรียกว่า Correcting Plated หรือกระจกสะสมแสง มีลักษณะเป็นเลนซ์เบื้องต้น มากระทบกระจกบานแรกที่ท้ายกล้อง ที่เราเรียกว่า เลนส์หลัก แล้วสะท้อนกลับไปที่กระจกสะสมแสง ซึ่งตรงกลางจะมี เลนส์รอง สะท้อนกลับมาที่ท้ายกล้องเข้าสู่เลนซ์ตาขยายภาพอีกทีหนึ่ง หลักการคล้ายกับกล้องแบบนิวโทเนี่ยน แต่กล้องแบบผสม จะดูภาพจากท้ายกล้อง ไม่ใช่ข้างกล้อง และภาพที่ได้ยังมีการกลับหัวและกลับซ้ายขวา ซึ่งต้องอาศัย diagonal prism ช่วยแก้ไขภาพเหมือนกับกล้องแบบหักเหแสง

                              

                                               
 

                                  ดาวเทียม                      

             

                    ดาวเทียมคือ วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นไปโครจรรอบโลก เพื่อวัตถุประสงค์ทางด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การรายงานสภาพอากาศ หรือเพื่อการลาดตระเวนทางทหาร ดาวเทียมเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ จะทำหน้าที่ในการ สังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวอื่นๆ รวมถึงวัตถุประหลาดต่างๆ ในกาแลคซี่ หรือระบบสุริยจักรวาล

           

ส่วนประกอบ

                ดาวเทียมเป็นเครื่องยนต์กลไกที่ซับซ้อนมาก ส่วนประกอบแต่ละส่วนถูกออกแบบอย่างประณีต และมีราคาแพง ดาวเทียมดวงหนึ่งๆ จะต้องทำงาน โดยไม่มีคนควบคุมโคจรด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนี จากแรงดึงดูดของโลกได้ ผู้สร้างดาวเทียมจะพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่างๆ ทำงานได้อย่างประสิทธิภาพที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมมีส่วนประกอบมากมาย แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทำงานแยกย่อยกันไป ดาวเทียมจะมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกัน ระบบย่อยๆ แต่ละอย่างต่างก็มีหน้าที่การทำงานเฉพาะ เช่น

            1. โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กำหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมากๆ (amptitude) 

            2. ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทำงานได้ดีในสภาพสูญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้ำหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย

            3. ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงาน (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน

            4. ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่างๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร

            5. ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ

            6. อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์ หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้ 

            7. เครื่องมือบอกตำแหน่ง เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีส่วนย่อยๆ อีกบางส่วนที่จะทำงานหลังจาก ได้รับการกระตุ้นบางอย่าง เช่น ทำงานเมื่อได้รับสัญญาณ สะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรือทำงานเมื่อได้รับลำแสงรังสี ฯลฯ

                ชิ้นส่วนต่างๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่างๆ ถูกออกแบบสร้าง และทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่วนต่างๆ ได้ถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกัน และทดสอบอย่างละเอียดครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยู่ในอวกาศก่อนที่มัน จะถูกปล่อยขึ้นไปโคจร ดาวเทียมจำนวนไม่น้อยที่ต้องนำมาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทำงานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทำงานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนำขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด

 

ประเภท

                                                                    ดาวเทียมประเภทต่างๆ แบ่งโดยอาศัยการทำงาน

                                    1. ดาวเทียมสื่อสาร 

                                    2. ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา

                                    3. ดาวเทียมเพื่อการเดินเรือ

                                    4. ดาวเทียมวิทยาศาสตร์

นอกจากนี้ยังมีดาวเทียมเพื่อการศึกษา ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก

              

            

        

                  จรวดและยานอวกาศ                      

                       อวกาศอยู่สูงเหนือศีรษะขึ้นไปเพียงหนึ่งร้อยกิโลเมตร แต่การที่จะขึ้นไปถึงมิใช่เรื่องง่าย เซอร์ไอแซค นิวตัน นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ผู้คิดค้นทฤษฎีเรื่องแรงโน้มถ่วงของโลกและการเดินทางสู่อวกาศเมื่อสามร้อยปีมาแล้ว ได้อธิบายไว้ว่า หากเราขึ้นไปอยู่บนที่สูง และปล่อยก้อนหินให้หล่นจากมือ ก้อนหินก็จะตกลงสู่พื้นในแนวดิ่ง เมื่อออกแรงขว้างก้อนหินออกไปให้ขนานกับพื้น (ภาพที่ 3) ก้อนหินจะเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้ง (A) เนื่องจากแรงลัพธ์ซึ่งเกิดจากแรงที่เราขว้างและแรงโน้มถ่วงของโลกรวมกัน หากเราออกแรงมากขึ้น วิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุจะโค้งมากขึ้น และก้อนหินจะยิ่งตกไกลขึ้น (B) และหากเราออกแรงมากจนวิถีของวัตถุขนานกับความโค้งของโลก ก้อนหินก็จะไม่ตกสู่พื้นโลกอีก แต่จะโคจรรอบโลกเป็นวงกลม (C) เราเรียกการตกในลักษณะนี้ว่า “การตกอย่างอิสระ” (free fall) และนี่เองคือหลักการส่งยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกหากเราเพิ่มแรงให้กับวัตถุมากขึ้นไปอีก เราจะได้วงโคจรเป็นรูปวงรี (D) และถ้าเราออกแรงขว้างวัตถุไปด้วยความเร็ว 11.2 กิโลเมตรต่อวินาที วัตถุจะไม่หวนกลับคืนอีกแล้ว แต่จะเดินทางออกสู่ห้วงอวกาศ (E) เราเรียกความเร็วนี้ว่า “ความเร็วหลุดพ้น” (escape speed) และนี่คือหลักการส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น

 

        หมายเหตุ: ในทางปฏิบัติเราไม่สามารถยิงจรวดขึ้นสู่อวกาศในแนวราบได้ เพราะโลกมีบรรยากาศห่อหุ้มอยู่ ความหนาแน่นของอากาศจะต้านทานให้จรวดเคลื่อนที่ช้าลงและตกลงเสียก่อน ดังนั้นเราจึงส่งจรวดขึ้นสู่ท้องฟ้าในแนวดิ่ง แล้วค่อยปรับวิถีให้โค้งขนานกับผิวโลก เมื่ออยู่เหนือชั้นบรรยากาศในภายหลังจรวด (Rocket)เมื่อพูดถึงจรวด เราหมายถึงอุปกรณ์สำหรับสร้างแรงขับดันเท่านั้น หน้าที่ของจรวดคือ การนำยานอวกาศ ดาวเทียม หรืออุปกรณ์ประเภทอื่นขึ้นสู่อวกาศ แรงโน้มถ่วง (Gravity) ของโลก ณ พื้นผิวโลกมีความเร่งเท่ากับ 9.8 เมตร/วินาที 2 ดังนั้นจรวดจะต้องมีแรงขับเคลื่อนสูงมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก

จรวดทำงานตามกฎของนิวตัน 

ข้อที่ 3 “แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา” จรวดปล่อยก๊าซร้อนออกทางท่อท้าย (แรงกริยา) ทำให้จรวดเคลื่อนที่ไปข้างหน้า (แรงปฏิกิริยา)

 

                เราแบ่งประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็น 2 ประเภท คือ

            -จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่สลับซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้

            -จรวดเชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างสลับซับซ้อน เพราะต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิเจนเหลว (เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีท่อและปั๊มเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีข้อดีคือ สามารถควบคุมปริมาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสก๊าซได้

 

จรวดหลายตอน

          การนำจรวดขึ้นสู่อวกาศนั้นจะต้องทำการเผาไหม้เชื้อเพลิงจำนวนมาก เพื่อให้เกิดความเร่งมากกว่า 9.8 เมตร/วินาที2 หลายเท่า ดังนั้นจึงมีการออกแบบถังเชื้อเพลิงเป็นตอนๆ เราเรียกจรวดประเภทนี้ว่า “จรวดหลายตอน” (Multistage rocket) เมื่อเชื้อเพลิงตอนใดหมด ก็จะปลดตอนนั้นทิ้ง เพื่อเพิ่มแรงขับดัน (Force) โดยการลดมวล (mass) เพื่อให้จรวดมีความเร่งมากขึ้น (กฎของนิวตัน ข้อที่ 2: ความเร่ง = แรง / มวล)ความแตกต่างระหว่างเครื่องบินไอพ่น และจรวด         เครื่องยนต์ของเครื่องบินไอพ่นดูดอากาศภายนอกเข้ามาอัดแน่น และทำการสันดาป (เผาไหม้) ทำให้เกิดแรงดันไปข้างหน้า จนปีกสามารถสร้างแรงยก (ความดันอากาศบนปีกน้อยกว่าความดันอากาศใต้ปีก) ทำให้เครื่องลอยขึ้นได้ ส่วนจรวดบรรจุเชื้อเพลิงและออกซิเจนไว้ภายใน เมื่อทำการสันดาปจะปล่อยก๊าซร้อนพุ่งออกมา ดันให้จรวดพุ่งไปในทิศตรงกันข้ามจรวดไม่ต้องอาศัยอากาศภายนอก มันจึงเดินทางในอวกาศได้ ส่วนเครื่องบินต้องอาศัยอากาศทั้งในการสร้างแรงยก และการเผาไหม้

             

                                   

อุปกรณ์ที่จรวดนำขึ้นไป (Payload)

          ดังที่กล่าวไปแล้ว จรวดเป็นเพียงตัวขับเคลื่อนขึ้นสู่อวกาศ สิ่งที่จรวดนำขึ้นไปมีมากมายหลายชนิด ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หรือภารกิจ ซึ่งอาจจะมีทั้งการทหาร สื่อสารโทรคมนาคม หรืองานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

          - ขีปนาวุธ (Missile) เป็นคำที่เรียกรวมของจรวดและหัวรบ เนื่องจากจรวดมีราคาสูง และมีพิกัดบรรทุกไม่มาก หัวรบที่บรรทุกขึ้นไปจึงมีขนาดเล็ก แต่มีอำนาจการทำลายสูงมาก เช่น หัวรบนิวเคลียร์

          - ดาวเทียม (Satellite) หมายถึง อุปกรณ์ที่ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น ถ่ายภาพ โทรคมนาคม ตรวจสภาพอากาศ หรืองานวิจัยทางวิทยาศาสตร์

          - ยานอวกาศ (Spacecraft) หมายถึง ยานพาหนะที่โคจรรอบโลก หรือเดินทางไปยังดาวดวงอื่น อาจจะมีหรือไม่มีมนุษย์เดินทางไปด้วยก็ได้ เช่น ยานอะพอลโล่ ซึ่งนำมนุษย์เดินทางไปดวงจันทร์ 

          - สถานีอวกาศ (Space Station) หมายถึง ห้องปฏิบัติการในอวกาศ ซึ่งมีปัจจัยสนับสนุนให้มนุษย์สามารถอาศัยอยู่ในอวกาศได้นานนับเดือน หรือเป็นปี สถานีอวกาศส่วนมากถูกใช้เป็นห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อประโยชน์ในการวิจัย ทดลอง และประดิษฐ์คิดค้นในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง สถานีอวกาศที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ สถานีอวกาศนานาชาติ ISS (International Space Station)

                                            

                                        

 

                        

 

                    นักบินอวกาศ                    

                    นักบินอวกาศ คือ บุคคลที่เดินทางไปกับยานอวกาศ ไม่ว่าจะไปในฐานะใด และไม่ว่าจะไปด้วยยานอวกาศแบบไหน ทั้งที่โคจรรอบโลก (ในระยะสูงจากพื้นราว 80-100 กิโลเมตรขึ้นไป)หรือที่เดินทางออกไปยังตำแหน่งอื่นใดนอกวงโคจรของโลก

สภาพแวดล้อมในอวกาศ

                  อวกาศเป็นสภาวะไร้อากาศและแรงโน้มถ่วง ดังนั้นการเคลื่อนที่จึงไร้แรงเสียดทานและความเร่ง ยานอวกาศหรือนักบินอวกาศเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ด้วยการจุดจรวดขนาดเล็ก และจุดจรวดด้านตรงข้ามด้วยแรงที่เท่ากันเมื่อต้องการจะหยุด (ภาพที่ 5) 

บนอวกาศเต็มไปด้วยรังสีคลื่นสั้นซึ่งมีพลังงานสูง ดาวเทียมและยานอวกาศอาศัยพลังงานเหล่านี้ด้วยการใช้เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ อย่างไรก็ตาม รังสีคลื่นสั้นเหล่านี้มีอานุภาพในการกัดกร่อนสสาร ดังจะเห็นว่ายานอวกาศและดาวเทียมส่วนมากถูกห่อหุ้มด้วยโลหะพิเศษ สีเงิน หรือสีทอง อุปกรณ์ทุกอย่างที่ใช้ในอวกาศถูกสร้างขึ้นด้วยวัสดุชนิดพิเศษ จึงมีราคาแพงมากบนพื้นผิวโลกมีบรรยากาศคอยทำหน้าที่กรองรังสีคลื่นสั้นที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต แต่ในอวกาศไม่มีเกราะกำบัง ในขณะที่นักบินอวกาศออกไปทำงานข้างนอกยาน พวกเขาจะต้องสวมใส่ชุดอวกาศ ซึ่งออกแบบมาเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมที่อยู่บนโลก กล่าวคือ ปรับอุณหภูมิให้พอเหมาะ มีออกซิเจนให้หายใจ มีแรงดันอากาศเพื่อป้องกันมิให้เลือดซึมออกตามผิวหนัง และรังสีจากดวงอาทิตย์

           

        

                                                  

                                            ใช้ชีวิตอยู่ในอวกาศ

                การเดินทางของนักบินอวกาศเพื่อเข้าสู่อวกาศครั้งแรก ๆ ในทศวรรษ 1960 แต่ละครั้งนั้นเป็นการก้าวกระโดดเข้าสู่อวกาศในระยะเวลาอันสั้น ๆ เพียงสอง สาม ชั่วโมง แต่เมื่อสหรัฐฯท้าทายอดีตสหภาพโซเวียตด้วยการส่งมนุษย์ไปดวงจันทรในปลาย

ทศวรรษ 1960 ก็ได้ทำให้ยานอวกาศพัฒนาไปสู่ความทันสมัยยิ่งขึ้น นักบินอวกาศสามารถใช้เวลาอยู่ในยานได้นานขึ้น แต่หลังการชิงชัยไปดวงจันทร์ ก็ทำให้เกิดการเปลี่ยแปลง เมื่อสองประเทศเริ่มเห็นว่าการส่งนักบินอวกาศเป็นสิ่งที่ฟุ่มเฟือยและ ราคาแพง รวมทั้งต้องเสี่ยงกับอันตรายที่มีอยู่ในอวกาศด้วย ดังนั้นเพื่อให้การขึ้นไปบนยานอวกาศเป็นไปอย่างเหมาะสมกับค่าใช้จ่าย นักบินอวกาศจะต้องทำงานให้คุ้มค่า ด้วยเหตุนี้อวกาศจึงได้ เปลี่ยนโฉมหน้าของมันไป จากเวทีการแสดงวีรกรรม และสร้าง "สงครามดวงดาว" ไปสู่เวทีของ การทดสอบทางเทคนิคใหม่ ๆ ในการผลิต โซเวียตเป็นผู้บุกเบิกในทางนี้โดยพัฒนาสถานีอวกาศ ซาลยุต และ เมียร์ ซึ่งนักบินอวกาศสามารถที่จะดำเนินการทดลองในเรื่องต่าง ๆ ได้นานเป็นสัปดาห์ เป็นเดือน หรือว่าเป็นปีได้ ส่วนสหรัฐอเมริกาก็ได้ทำการทดลองต่าง ๆ บนกระสวยอวกาศในช่วงเวลาที่สั้นกว่า และขณะนี้กำลังสร้างสถานีอวกาศของตนเอง ทั้งหมดนี้แสดงถึงการใช้ชีวิตอยู่ในอวกาศเป็นเวลายาวนานทั้งสิ้น

 

            สิ่งมีชีวิตแรกที่เดินทางไปยังอวกาศคือสุนัขมีชื่อว่าไลก้า โดยขึ้นไปกับยานสปุตนิก 2

            นักบินอวกาศคนแรกของโลกคือ ยูริ กาการิน สหภาพโซเวียตขึ้นไปกับยานวอสต๊อก 1

            นักบินอวกาศคนแรกที่โคจรรอบโลกคือ จอห์น เกลน สหรัฐอเมริกา

            นักบินอวกาศหญิงคนแรกของโลกเป็นชาวโซเวียต ชื่อ วาเลนติน่า เทเรชโกว่า เดินทางไปกับยานวอสต๊อก

            ยานอวกาศที่เดินทางไปยังดวงจันทร์เป็นของสหรัฐอเมริกาโดย นีลอาร์มสตรอง เป็นคนแรกที่ได้เดินบน

            ดวงจันทร์เดินทางไปกับยานอพอลโล 11

 

      

การสังเกตทางช้างเผือก

          ในคืนที่ฟ้ามืดไร้เมฆ และปราศจากแสงรบกวน เราจะมองเห็นแถบฝ้าสีขาวคล้ายเมฆ พาดยาวข้ามขอบฟ้า มิว่าลมจะพัดแรงเพียงใด แถบฝ้านี้ก็ยังคงอยู่ คนโบราณเรียกแถบฝ้าสว่างนี้ว่า "ทางช้างเผือก" หรือ "ทางน้ำนม" ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทราบดีแล้วว่า แถบฝ้าสว่างที่เห็น แท้จริงนั่นคือ อาณาจักรของดาวจำนวนมหาศาล ซึ่งเรียกว่า "กาแล็กซี" (Galaxy) กาแล็กซีของเรามีชื่อว่า "กาแล็กซีทางช้างเผือก" (The Milky Way galaxy) ที่เรียกเช่นนี้เป็นเพราะ คนไทยในสมัยโบราณเชื่อว่า พระมหากษัตริย์เป็นโอรสของสวรรค์ อวตารลงมาเกิดเป็นมนุษย์ และมีช้างเผือกเป็นสัตว์คู่บารมี จึงมีความเชื่อว่ามีทางช้างเผือกอยู่บนสวรรค์
          กาแล็กซีทางช้างเผือกประกอบด้วย ดาวฤกษ์จำนวนนับพันล้านดวง ดาวฤกษ์แต่ละดวงอาจจะมีดาวเคราะห์อีกหลายดวง และระบบสุริยะของเรา ก็เป็นสมาชิกหนึ่งในนั้น   หากส่องกล้องมองไปที่ทางช้างเผือก เราจะเห็นดวงดาวจำนวนมหาศาล มากมายเต็มไปหมดจนนับไม่ถ้วน คล้ายกับจำนวนเม็ดทรายบนชายหาด

ภาพที่ 1 ทางช้างเผือกบริเวณกลุ่มดาวแมงป่อง

           ทางช้างเผือกพาดผ่านกลุ่มดาวสว่างดังนี้ กลุ่มดาวแคสสิโอเปีย (ค้างคาว) เพอร์เซอุส สารถี คนคู่ กางเขนใต้ แมงป่อง คนยิงธนู นกอินทรี และกลุ่มดาวหงส์ (ดูแผนที่ดาววงกลมประกอบ)   ถ้าหากแกนหมุนของโลกตั้งฉากกับระนาบของกาแล็กซี เราจะมองเห็นทางช้างเผือกเป็นทางยาวคาดท้องฟ้าในแนวตะวันออก-ตะวันตก ทว่าความเป็นจริง แกนหมุนของโลกทำมุมเอียง กับระนาบของกาแล็กซีประมาณ 60 องศา และโลกก็หมุนรอบตัวเองอยู่ตลอดเวลา   ดังนั้นเราจึงมองเห็นทางช้างเผือกพาดยาวข้ามขอบฟ้า โดยมีทิศทางการวางตัวบนท้องฟ้า เปลี่ยนแปลงไปอย่างช้าๆ ตลอดเวลา   บางเวลาก็อยู่ในแนวเหนือ-ใต้ บางเวลาก็อยู่ในแนวเฉียง เป็นต้น
          อนึ่ง การสังเกตการณ์ทางช้างเผือก จะทำได้ต่อเมื่ออยู่ในที่มืดสนิด ในชนบท หรือ ป่าเขา ท้องทะเล และไม่มีแสงจันทร์รบกวนเท่านั้น    ดังนั้นในการดูทางช้างเผือก จะต้องมีการเตรียมการวางแผน ศึกษาเวลาการขึ้น-ตกของดวงจันทร์ ซึ่งสามารถคำนวณได้จากปฏิทิน (ดวงจันทร์ขึ้นช้าวันละ 50 นาที) หรือศึกษาด้วยซอฟต์แวร์แผนที่ดาวมาก่อน

ภาพที่ 2  กาแล็กซีทางช้างเผือกเมื่อมองจากอวกาศ

เมื่อมองจากอวกาศ

          กาแล็กซีของเรามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง มีรัศมี 50,000 ปีแสง (1 ปีแสง เท่ากับ ระยะทางซึ่งแสงใช้เวลาเดินทางนาน 1 ปี หรือ 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร) และหนาประมาณ 2,000 ปีแสง   ดังนั้นดวงดาวบนท้องฟ้าที่เรามองเห็นเป็นกลุ่มดาว ล้วนอยู่ห่างออกไปเป็นระยะทางไม่เกิน 2,000 ปีแสงทั้งนั้น   เมื่อเรามองไปตามแนวระนาบของทางช้างเผือก เราจะมองเห็นฝ้าขาวสว่างของดาวในทางช้างเผือก ซึ่งอยู่ห่างไกลนับหมื่นปีแสง และเมื่อมองไปในทิศระหว่าง กลุ่มดาวแมงป่องและกลุ่มดาวคนยิงธนู จะเห็นว่าทางช้างเผือกในบริเวณนั้น กว้างใหญ่และสว่างเป็นพิเศษ ทั้งนี้เป็นเพราะเรากำลังมองเข้าไปตรงศูนย์กลางของกาแล็กซี
          ทางช้างเผือกมิใช่มีแต่เพียงฝ้าสว่างสีขาว แต่ยังมีฝ้าทึบสีดำด้วย ในบางบริเวณของกาแล็กซีมีก๊าซและฝุ่นอยู่อย่างหนาทึบ ดังเช่น บนระนาบของกาแล็กซี สสารอุณหภูมิต่ำเหล่านี้ บดบังความสว่างของดาวที่อยู่เบื้องหลัง (ในทำนองเดียวกับเนบิวลามืด ซึ่งบังแสงของดาวสว่าง)   เมื่อมองดูด้วยตาเปล่า เราจึงอาจเข้าใจผิดว่า คิดว่ามีช่วงว่างของอวกาศ แทรกอยู่ระหว่างทางช้างเผือก แต่เมื่อศึกษาด้วยภาพถ่ายแล้ว จะพบว่า สีดำที่เห็นเหล่านั้น ล้วนเป็นกลุ่มก๊าซอันหนาทึบ (ภาพที่ 2)

กำเนิดเอกภพ

ทฤษฎีกำเนิดเอกภพ 

     ที่ได้รับความเชื่อถือมาก ในหมู่นักดาราศาสตร์ คือ ทฤษฎีระเบิดใหญ่ หรือ Big Bang  เป็นการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ จากพลังงานบางอย่าง สาดกระจายมวลสารทั้งหลาย ออกไปทุกทิศทาง แล้วเริ่มเย็นตัวลง จับกลุ่มเป็น ก้อนก๊าซ ขนาดใหญ่ จนยุบตัวลงเป็น กาแล็กซี และดาวฤกษ์ ได้ก่อรูปขึ้นมาในกาแล็กซีเหล่านั้น ประมาณหนึ่งหมื่นล้านปี หลังจากการระเบิดใหญ่ ที่เกลียวของของ กาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์ โลก และดาวเคราะห์ดวงอื่น ได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นระบบสุริยะ

บิกแบงต้นตอ

     บิกแบง (อังกฤษ: Big Bang หรือ the Big Bang หมายถึง การระเบิดครั้งใหญ่)  คือ แบบจำลองของการกำเนิดและการวิวัฒนาการของเอกภพในวิชาจักรวาลวิทยาซึ่งได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์และจากการสังเกตการณ์ที่แตกต่างกันจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปใช้คำนี้สำหรับกล่าวถึงแนวคิดการขยายตัวของเอกภพหลังจากสภาวะแรกเริ่มที่ทั้งร้อนและหนาแน่นอย่างมากในช่วงเวลาจำกัดระยะหนึ่งในอดีต และยังคงดำเนินการขยายตัวอยู่จนถึงในปัจจุบัน

จอร์จ เลอแมตร์ นักวิทยาศาสตร์และพระโรมันคาทอลิก เป็นผู้เสนอแนวคิดการกำเนิดของเอกภพ ซึ่งต่อมารู้จักกันในชื่อ ทฤษฎีบิกแบง ในเบื้องแรกเขาเรียกทฤษฎีนี้ว่า สมมติฐานเกี่ยวกับอะตอมแรกเริ่ม (hypothesis of the primeval atom) อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน ทำการคำนวณแบบจำลองโดยมีกรอบการพิจารณาอยู่บนพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

ต่อมาในปี ค.ศ. 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิลค้นพบว่า ระยะห่างของดาราจักรมีสัดส่วนที่เปลี่ยนแปลงสัมพันธ์กับการเคลื่อนไปทางแดง การสังเกตการณ์นี้บ่งชี้ว่า ดาราจักรและกระจุกดาวอันห่างไกลกำลังเคลื่อนที่ออกจากจุดสังเกต ซึ่งหมายความว่าเอกภพกำลังขยายตัว ยิ่งตำแหน่งดาราจักรไกลยิ่งขึ้น ความเร็วปรากฏก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้น หากเอกภพในปัจจุบันกำลังขยายตัว แสดงว่าก่อนหน้านี้ เอกภพย่อมมีขนาดเล็กกว่า หนาแน่นกว่า และร้อนกว่าที่เป็นอยู่ แนวคิดนี้มีการพิจารณาอย่างละเอียดย้อนไปจนถึงระดับความหนาแน่นและอุณหภูมิที่จุดสูงสุด และผลสรุปที่ได้ก็สอดคล้องอย่างยิ่งกับผลจากการสังเกตการณ์ ทว่าการเพิ่มของอัตราเร่งมีข้อจำกัดในการตรวจสอบสภาวะพลังงานที่สูงขนาดนั้น หากไม่มีข้อมูลอื่นที่ช่วยยืนยันสภาวะเริ่มต้นชั่วขณะก่อนการระเบิด ลำพังทฤษฎีบิกแบงก็ยังไม่สามารถใช้อธิบายสภาวะเริ่มต้นได้ มันเพียงอธิบายกระบวนการเปลี่ยนแปลงของเอกภพที่เกิดขึ้นหลังจากสภาวะเริ่มต้นเท่านั้น

เอ็ดวิน ฮับเบิลพิมพ์แผนภาพที่มีชื่อเสียง แสดงดาราจักรเกือบทั้งหมดเคลื่อนที่ห่างจากดาราจักรของเรา ด้วยความเร็วถอยห่าง เป็นสัดส่วนกับระยะทางปัจจุบัน หรือดาราจักรไกลกว่าก็เคลื่อนที่เร็วกว่าดาราจักรใกล้ๆ แม้แต่ฮับเบิลเองตอนแรกก็ปฏิเสธความคิดเช่นนี้  ข้อมูลเหล่านี้บอกว่า เอกภพทั้งหมดกำลังขยายตัวจากการยืดของอวกาศระหว่างดาราจักร เมื่อเอกภพขยายตัว มันหนาแน่นน้อยลงและเย็นตัวมากขึ้น การมองย้อนกลับไปในอดีตสรุปได้ว่าเอกภพมีการเริ่มต้นแน่นอน ตอนนั้นมันอยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัดและร้อนมาก จากจุดเริ่มต้นหนาแน่น มีการบวมตัวที่รู้จักในสภาพบิกแบง (Big Bang)

คำว่า “บิกแบง” ที่จริงเป็นคำล้อเลียนที่เกิดจากนักดาราศาสตร์ชื่อ เฟรด ฮอยล์ จากการออกอากาศทางวิทยุครั้งหนึ่งในปี ค.ศ. 1949 ซึ่งเขาดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลายความน่าเชื่อถือของทฤษฎีที่เขาเห็นว่าไม่มีทางเป็นจริง ในเวลาต่อมา ฮอยล์ได้ช่วยศึกษาผลกระทบของนิวเคลียร์ในการก่อเกิดธาตุมวลหนักที่ได้จากธาตุซึ่งมีมวลน้อยกว่า อย่างไรก็ดี การค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้

เอกภพขยายตัวยังไม่มีนิยามของจุดเริ่มต้นดีพอ มีแต่การขยายตัวตลอดเวลา ความหนาแน่นเฉลี่ยยังคงเหมือนเดิม เพราะมีการสร้างมวลต่อเนื่อง เฟรด ฮอยล์ , เฮอร์แมนน์ บอนดิ และ ทอมัส โกลด์ เสนอทฤษฎีสภาวะคงที่(steady – state theory)ในค.ศ.1948 แม้มีความสุนทรีในสายตานักดาราศาสตร์บางคน  แต่ทฤษฎีสภาวะคงที่ก็ไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างเดียวกับเอกภพบิกแบง ในค.ศ. 1965 อาร์โน เพนเซียส์ และโรเบิร์ต วิลสัน ล้มทฤษฎีสภาวะคงที่จากการค้นพบรังสีฉากหลังไมโครเวฟคอสมิค(CMB: cosmic microwave backgroud) ที่เป็นรังสีเรืองจางหลงเหลือจากอดีตร้อนไกล ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่มีเหตุผลอธิบายรังสีแบบนี้ แต่แบบจำลองบิกแบงอธิบายได้ ยิ่งกว่านั้น ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่สามารถอธิบายจำนวนไฮโดรเจนธรรมดา(โปรตอน) ไฮโดรเจนหนัก(ดิวเธอเรียม) ฮีเลียม และลิเธียม ในก้อนกาซระหว่างดาราจักร ที่ไม่ได้รับผลใดๆจากขบวนการวิวัฒนาการในดาว ภายในไม่กี่นาทีแรกหลังบิกแบง ความหนาแน่นและอุณหภูมิของเอกภพ เป็นตัวทำให้เกิดธาตุเบาในก้อนกาซเริ่มแรก ที่สอดคล้องกับที่วัดในก้อนกาซดั้งเดิมเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์เกือบทั้งหมดเชื่อแล้วว่า ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่ถูกต้อง

ทฤษฎีบิ๊กแบง 

      หลังจากได้มีการค้นพบกฎการขยายตัวของเอกภพโดย เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) ทำให้เกิดความคิดว่าเอกภพที่กำลังขยายตัวอยู่ในปัจจุบันจะมีลักษณะเป็นเช่นไรในอดีต แนวคิดที่สอดคล้องกับสามัญสำนึกของเราคือ เอกภพมีการขยายตัวเมื่อทิศทางของเวลาเดินไปข้างหน้า ดังนั้นถ้าเราย้อนทิศทางของเวลากลับไปยังอดีตเอกภพก็ควรจะหดเล็กลงเรื่อยๆ จนกระทั่งอาจเหลือเพียงแค่ปริมาตรที่เล็กมากๆ ปริมาตรหนึ่งในความว่างเปล่า
ถ้าเราลำดับทิศทางของเวลาตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงปัจจุบัน วิวัฒนาการของเอกภพจึงควรเริ่มมาจากปริมาตรที่เล็กมากๆแต่มีสสารอยู่อย่างอัดแน่น จู่ๆ ก็มีการระเบิดออกอย่างรุนแรง ทำให้ปริมาตรเล็กๆ นั้นขยายตัวออกมาเป็นเอกภพดังเช่นในปัจจุบัน ทฤษฎีดังกล่าวจึงกำลังจะบอกเราว่าเอกภพควรจะมีจุดเริ่มต้นในอดีตกำลังวิวัฒนาการไปสู่อนาคตโดยการขยายตัวจากการระเบิดออกอย่างรุนแรง ซึ่งแนวคิดดังกล่าวต่างจากทฤษฎีแบบจำลองเอกภพแบบสถานะคงตัวโดยสิ้นเชิง

ทฤษฎีบิ๊กแบงถูกเสนอโดย จอร์จส เลอแมท์ร (Georges Lemaitre) เมื่อปีพ.ศ.2470 (ค.ศ.1927) ต่อมาทฤษฎีดังกล่าวถูกพัฒนาโดย จอร์จ กามอฟ ( George Gamow) และนักคิดอีกหลายท่าน โดยกล่าวว่าในช่วงเริ่มต้นของเอกภพ สสารทุกอย่างจะอยู่รวมตัวกันอย่างหนาแน่นมากๆ จนความหนาแน่นของเอกภพมีค่าเป็นอนันต์ ในปริมาตรที่เล็กมากๆ ปริมาตรหนึ่ง เรียกว่า ซิงกูลาริตี้ (singularity)

ในบริเวณซิงกูลาริตี้นั้นมีพลังงานสูงมากจนมีอุณหภูมิมหาศาล กฎเกณฑ์ต่างๆทางฟิสิกส์ ที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ไม่สามารถ อธิบายเอกภพในช่วงนั้นได้ รามไปถึงเวลาที่ถูกกำหนดเป็นศูนย์ ทันทีทันใดนั้นการระเบิดอย่างรุนแรงของซิงกูลาริตี้ ทำให้สสารที่รวมอยู่ในปริมาตรเล็กๆ นั้นเกิดการกระจายตัวออก และเริ่มต้นนับเวลาตั้งแต่การระเบิดสิ้นสุดลง

ภายหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ของเอกภพ การกระจายตัวออกของสสารจะทำให้ความหนาแน่น และอุณหภูมิมีค่าต่ำลงเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ภาพของเอกภพในช่วงแรกเริ่ม (Early universe) จึงสามารถแบ่งได้ตามเวลาที่เริ่มนับตั้งแต่เกิดบิ๊กแบงไปเรื่อยๆ โดยสถานะของสสารในช่วงเวลาผ่านไปประมาณ 10-43 วินาที (เท่ากับ 0.0000000000000000000000000000000000000000001 วินาที) เอกภพร้อนจัดและมีความหนาแน่นสูงมาก

ต่อมาเอกภพได้เกิดการพองตัวออกอย่างรวดเร็ว (inflation) การพองตัวออกนี้เป็นสาเหตสำคัญที่ทำให้เอกภพที่เราเห็นในปัจจุบันมีความใหญ่โตมโหฬาร และดูเหมือนว่า จะมี ความหนาแน่นพอ ๆ กันในทุก ๆ ตำแหน่ง (homogeneous) และทุก ๆ ทิศทาง (isotropic) ซึ่งทำให้เอกภพตามแบบจำลองทฤษฎีบิ๊กแบงมีความสอดคล้องกับหลักสองข้อของเอกภพ ภายหลังจากการพองตัว เอกภพยังคงร้อนจัดและมีความหนาแน่นสูงอยู่ ดังนั้นสถานะของสสารขณะนั้นจึงอยู่ในรูปของ “พลาสมา” (plasma) ซึ่งเป็นสถานะที่สสารมีพลังงานสูงมาก มีการแผ่รังสีอย่างหนาแน่น จึงเรียกเอกภพลักษณะดังกล่าวว่า ยุคแห่งการแผ่รังสีของเอกภพ (Radiation Era)

ยุคแห่งการแผ่รังสีจะเริ่มต้นตั้งแต่ที่เอกภพพองตัวออกอย่างรวดเร็วไปจนกระทั่งเมื่อเวลาผ่านไปประมาณ 10-12 วินาที จึงเริ่มต้นเกิดอนุภาควิ่งพล่านไปทั่วเอกภพ โดยเอกภพในขณะนั้นจะมีอุณหภูมิประมาณ 1015 เคลวิน เรียกเอกภพในลักษณะดังกล่าวว่าอยู่ในยุคแห่งอนุภาค (Particle Era) หลังจากนั้นควากซ์แต่ละชนิดจะประกอบกันกลายเป็นโปรตอน นิวตรอน ในช่วงระยะเวลา 3 นาทีแรกหลังจากบิ๊กแบง แต่กว่าที่อุณหภูมิจะลดต่ำลงจนพอเหมาะที่จะทำให้ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนฟอร์มตัวกลายเป็นอะตอม ในครั้งแรกจะต้องใช้เวลาถึงประมาณ 300,000 ปี โดยอุณหภูมิขณะนั้นลดลงมาอยู่ที่ประมาณ 4000 เคลวิน เอกภพในช่วงเวลาดังกล่าวจะมีความโปร่งมากขึ้น

เนื่องจากการเกิดอะตอมทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกดูดกลืนได้น้อยและกว่าที่อะตอมทั้งหลายจะฟอร์มตัวเป็นกาแลกซี่จำเป็นต้องใช้เวลาไปอีกหนึ่งพันล้านปี กาแลกซี่แรกที่เกิดขึ้นมาประกอบขึ้นมาจากกลุ่มก๊าซไฮโดรเจนรวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์ขนาดมหึมาหลายล้านดวง จากนั้นธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนจึงกำเนิดขึ้นมาอีกทีภายหลังจากผ่านช่วงวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ไปแล้ว และกลายมาเป็นเอกภพที่กำลังขยายตัวอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งถ้านับเวลาตั้งแต่เพิ่งเริ่มเกิดบิ๊กแบงจนถึงตอนนี้ พบว่าใช้เวลาถึง 15-20 พันล้านปี ในขณะที่มนุษย์ชาติเพิ่มเริ่มเกิดเมื่อประมาณ 50,000 ปีที่แล้วเท่านั้น

ยุคที่มนุษย์อาศัยอยู่นี้ เป็นช่วงเวลาแค่เพียงเสี้ยวเล็กๆ แห่งมหกรรมการกำเนิดเอกภพ ในช่วงชีวิตของมนุษยชาตินั้นอยู่บนเอกภพที่กำลังวิวัฒนาการในยุคแห่งดวงดาว (Stelliferous Era) ซึ่งเป็นยุคที่วิวัฒนาการต่อมาจากยุคแห่งอนุภาค ดาวฤกษ์ทั้งหลายถือกำเนิดมาจากกลุ่มก๊าซ มีการฟอร์มตัวกันเป็นกาแลกซี่ โดยกาแลกซี่ในช่วงแรกๆ ยังคงหมุนเร็วและประกอบด้วยดาวฤกษ์สีน้ำเงินร้อนจัด ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจในช่วงนั้นคือกาแลกซี่ทั้งหลายยังคงอยู่รวมกันเป็นกระจุกกาแลกซี่ และมีการชนกันระหว่างกาแลกซี่เกิดขึ้นสม่ำเสมอ หลังจากนั้นกาแลกซี่ต่างก็วิ่งห่างออกจากกันเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ

ดาวที่เกิดขึ้นในรุ่นแรกเมื่อหมดอายุขัยต่างก็วิวัฒนาการกลายเป็นซากดาวและกลุ่มก๊าซ รอคอยให้ดาวรุ่นที่สองและรุ่นถัดมาวิวัฒนาการเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ดาวฤกษ์สีน้ำเงินซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่มีพลังงานสูงจะค่อยๆ มีจำนวนลดลง จำนวนของดาวฤกษ์สีแดงที่มีพลังงานต่ำจะยิ่งมีมากขึ้น คาดว่าความหนาแน่นของกลุ่มก๊าซที่ก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์จะลดลงเรื่อยๆ เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพจะทำให้อนุภาคต่างๆ ยิ่งห่างออกจากกัน จนไม่สามารถยุบตัวเป็นดาวฤกษ์ได้อีก ยุคแห่งดวงดาวจะสิ้นสุดลงเมื่อเอกภพมีอายุราว 1014  ปี

อย่างไรก็ตามภายหลังจากที่ยุคแห่งดวงดาวสิ้นสุดลงแล้ว ถ้าหากเอกภพยังจะขยายตัวต่อไปเรื่อยๆ อีก (หรือเรียกว่า “เอกภพเปิด” : ดูรายละเอียดในเรื่อง “การขยายตัวของเอกภพ”) นักดาราศาสตร์คาดว่าหลังจากนั้นเอกภพจะเข้าสู่ยุคมืด (Dark Era) เนื่องจากความหนาแน่นของกลุ่มก๊าซจะน้อยมากและอุณหภูมิกำลังเข้าใกล้อุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ ซึ่งตามทฤษฎีทางฟิสิกส์เชื่อว่า สสารจะไม่เกิดพลังงานจลน์เลย กลายเป็นยุคที่หนาวเย็นและไม่มีจุดจบ เรียกว่า “บิ๊กชิลล์” (Big Chill)

แต่ถ้าในกรณีที่เอกภพเกิดหยุดขยายตัวและเริ่มหดตัวลงเนื่องจากแรงจากการระเบิดครั้งใหญ่ในทฤษฎีบิ๊กแบงไม่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดกาแลกซี่ต่างๆ ให้เข้ามารวมกันแล้ว เอกภพก็จะหดตัวลงเช่นลูกโป่งที่ปล่อยลมออก (หรือเรียกว่า “เอกภพปิด” : ดูรายละเอียดในเรื่อง “การขยายตัวของเอกภพ”) นักดาราศาสตร์ก็คาดว่าเอกภพจะมีแนวโน้มยุบตัวรวมกัน หรือเรียกว่า “บิ๊กครั๊นช์” (Big Crunch)

แม้เอกภพจะดูเป็นเรื่องใหญ่และไกลตัวเราเกินไป แต่ความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีในปัจจุบัน ทำให้สามารถเก็บข้อมูลในทางดาราศาสตร์ได้ดียิ่งขึ้น โดยข้อมูลดังกล่าวมีแนวโน้มจะสนับสนุนแบบจำลองของเอกภพตามทฤษฎีบิ๊กแบง หนึ่งในข้อมูลดังกล่าวเช่น การสังเกตการณ์พบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นไมโครเวฟทั่วทุกทิศทาง หรือเรียกว่าคลื่นไมโครเวฟพื้นหลัง (Cosmic-microwave background radiation : CBR) ซึ่งเป็นข้อมูลที่ยืนยันว่าทฤษฎีบิ๊กแบงน่าจะเป็นแบบจำลองเอกภพที่ถูกต้อง

โลกกับเอกภพ

โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ระบบสุริยะเป็นสมาชิกส่วนหนึ่งในอาณาจักรแห่งดวงดาว หรือการแลกซีทางช้างเผือก ซึ่งมีสมาชิกดาวฤกษ์ประมาณสองแสนล้านดวง และกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นสมาชิก แห่งหนึ่ง ในเอกภพ ซึ่งประกอบด้วยกาแล็กซีมากมายกวามื่นล้านแห่ง มนุษย์จึงเปรียบประดุจผงธุลีในเอกภพอันกว้างใหญ่ไพศาล โลกอยู่ที่ใดในเอกภพ เพื่อแสดงให้เห็นว่ามนุษย์เปรียบดังผงธุลีในจักรวาล เมื่อพิจารณาจากโลกสู่อาณาจักรกว้างใหญ่ ของกาแล็กซีและของเอกภพ

ข้อมูลจาก atom

  สวัสดีเพื่อนๆชาว Blogger ทุกท่านและผู้ที่สนใจนะครับ

ระบบสุริยะ (อังกฤษ: Solar System) ประกอบด้วยดวงอาทิตย์และวัตถุอื่น ๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ได้แก่ ดาวเคราะห์ 8 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 166 ดวง^[5] ดาวเคราะห์แคระ 5 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 4 ดวง กับวัตถุขนาดเล็กอื่น ๆ อีกนับล้านชิ้น ซึ่งรวมถึง ดาวเคราะห์น้อย วัตถุในแถบไคเปอร์ ดาวหาง สะเก็ดดาว และฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์

โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งย่านต่าง ๆ ของระบบสุริยะ นับจากดวงอาทิตย์ออกมาดังนี้คือ ดาวเคราะห์ชั้นในจำนวน 4 ดวง แถบดาวเคราะห์น้อยดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบนอกจำนวน 4 ดวง และแถบไคเปอร์ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่เย็นจัดเป็นน้ำแข็ง พ้นจากแถบไคเปอร์ออกไปเป็นเขตแถบจานกระจาย ขอบเขตเฮลิโอพอส (เขตแดนตามทฤษฎีที่ซึ่งลมสุริยะสิ้นกำลังลงเนื่องจากมวลสารระหว่างดวงดาว) และพ้นไปจากนั้นคือย่านของเมฆออร์ต

กระแสพลาสมาที่ไหลออกจากดวงอาทิตย์ (หรือลมสุริยะ) จะแผ่ตัวไปทั่วระบบสุริยะ สร้างโพรงขนาดใหญ่ขึ้นในสสารระหว่างดาวเรียกกันว่า เฮลิโอสเฟียร์ ซึ่งขยายออกไปจากใจกลางของแถบจานกระจาย

ดาวเคราะห์ชั้นเอกทั้ง 8 ดวงในระบบสุริยะ เรียงลำดับจากใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดออกไป มีดังนี้คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

นับถึงกลางปี ค.ศ. 2008 วัตถุขนาดย่อมกว่าดาวเคราะห์จำนวน 5 ดวง ได้รับการจัดระดับให้เป็นดาวเคราะห์แคระ ได้แก่ ซีรีสในแถบดาวเคราะห์น้อย กับวัตถุอีก 4 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ในย่านพ้นดาวเนปจูน คือ ดาวพลูโต (ซึ่งเดิมเคยถูกจัดระดับไว้เป็นดาวเคราะห์) เฮาเมอา มาคีมาคี และ อีรีส

มีดาวเคราะห์ 6 ดวงและดาวเคราะห์แคระ 3 ดวงที่มีดาวบริวารโคจรอยู่รอบ ๆ เราเรียกดาวบริวารเหล่านี้ว่า "ดวงจันทร์" ตามอย่างดวงจันทร์ของโลก นอกจากนี้ดาวเคราะห์ชั้นนอกยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวอันประกอบด้วยเศษฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็ก

สำหรับคำว่า ระบบดาวเคราะห์ ใช้เมื่อกล่าวถึงระบบดาวโดยทั่วไปที่มีวัตถุต่าง ๆ โคจรรอบดาวฤกษ์ คำว่า "ระบบสุริยะ" ควรใช้เฉพาะกับระบบดาวเคราะห์ที่มีโลกเป็นสมาชิก และไม่ควรเรียกว่า "ระบบสุริยจักรวาล" อย่างที่เรียกกันติดปาก เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับคำว่า "จักรวาล" ตามนัยที่ใช้ในปัจจุบัน