เทคโนโลยีอวกาศ

1. เทคโนโลยีอวกาศ

2. กาลิเลโอ กาลิเลอี : Galileo Galilei

3. กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอกล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ

4. กาลิเลโอ กาลิเลอี : Galileo Galilei เกิดวันที่ 15 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1564  ที่เมืองปิซา (Pisa) ประเทศอิตาลี (Italy)เสียชีวิต วันที่    8 มกราคม ค.ศ. 1642     ที่เมืองฟลอเรนซ์ (Florence) ประเทศอิตาลี (Italy)ผลงาน - ค.ศ. 1584 ตั้งกฎเพนดูลัม (Pendulum) หรือกฎการแกว่างของนาฬิกาลูกตุ้ม           - ค.ศ. 1585 ตีพิมพ์หนังสือชื่อว่า Kydrostatic Balance และ Centre of Gravity           - ค.ศ. 1591 พิสูจน์ทฤษฎีของอาริสโตเติลที่ว่าวัตถุที่มีน้ำหนักเบาว่าผิด อันที่จริงวัตถุจะตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอ

5.  - กาลิเลโอ พัฒนากล้องโทรทรรศน์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และสามารถส่องดูดาวบนจักรวาลได้           - พบลักษณะพื้นผิวของดวงจันทร์           - พบว่าดาวมีหลายประเภท ซึ่งมีลักษณะแตกต่างกัน ได้แก่ ดาวเคราะห์ และดาวฤกษ์           - พบทางช้างเผือก (Milky Way)           - พบบริวารของดาวพฤหัสบดี ว่ามีมากถึง 4 ดวง           - พบวงแหวนของดาวเสาร์ ซึ่งปรากฎว่ามีสีถึง 3 สี           - พบว่าพื้นผิวของดาวศุกร์มีลักษณะคล้ายกับดวงจันทร์           - พบจุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sun Spot)           - พบดาวหาง 3 ดวง

6. สปุตนิก 1 อวกาศ” ในสายตาและการรับรู้ของมนุษยชาติเปลี่ยนไป นับจาก “สปุตนิก 1” ของ สหภาพโซเวียต ถูกส่งขึ้นฟ้าในวันที่ 4 ต.ค.2500

7. สปุตนิก 1 ถูกส่งขึ้นจากฐานปล่อยจรวดไบโคนัวร์ คอสโมโดรม ที่เมืองเตียรา ตามของอดีตสหภาพโซเวียต (ประเทศคาซัคสถานปัจจุบัน) ส่วนชื่อ “สปุตนิก” นั้น หมายถึง “เพื่อนหรือผู้ร่วมเดินทาง” ซึ่งในความรู้สึกของดาราศาสตร์แล้วก็คือ “ดาวเทียม” นั่นเอง

8. หลังจากหมีขาวประสบความสำเร็จในการส่งสปุตนิก 1 ขึ้นไปสำรวจพื้นผิวโลก อีก 1 เดือนถัดมา (3 พ.ย.) จึงส่งดาวเทียมสปุตนิก 2 ตามขึ้นไปอีก โดยได้แนบ “ไลก้า” (Laica) สุนัขฮัสกีเพศเมียขึ้นไปด้วยนับเป็นสิ่งมีชีวิตชนิดแรกที่ได้ขึ้นไปสำรวจอวกาศ

9. "ไลก้า" สิ่งมีชีวิตแรกที่ได้ออกไปสู่อวกาศ

10. โซเวียตอ้างว่าไลก้ามีชีวิตอยู่ในวงโคจรได้เพียง 4-10 วัน ซึ่งผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่า หมาที่เก็บได้จากข้างถนนในกรุงมอสโกวตัวนี้เกิดภาวะอาหารเป็นพิษ หรือไม่ก็ขาดออกซิเจนเพราะแบตเตอรีของระบบอื้อชีวิตหมดลง • ส่วนสปุตนิก 2 โคจรรอบโลก 2,370 รอบ และตกกลับไหม้กลางชั้นบรรยากาศโลกด้วยเวลานอกอวกาศนาน 163 วัน

11. สหรัฐฯ ถือว่าตามหลังสหภาพโซเวียตแต่ก็ส่งยานเอกซ์โพลเรอร์ 1 (Explorer 1) ขึ้นไปและค้นพบแถบรังสีแวน อัลเลน (Van Allen Belt) ที่ห่อหุ้มโลกด้วยอนุภาคไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบโลก ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่มีใครรู้ จากนั้นได้ส่งดาวเทียมแวนการ์ด 1 (Vanguard 1) ทำให้รู้ว่าแท้จริงแล้วโลกไม่ได้มีสัณฐานกลม แต่เหมือนลูกแพร์ที่ด้านหนึ่งป้านและอีกด้านแหลมหน่อย ซึ่งหลังจากนั้นก็พอประมวลรวมๆ ได้ว่าเราได้ส่งมนุษย์หรือสิ่งประดิษฐ์ขึ้นสู่อวกาศ

12. หลักการของกล้องโทรทรรศน์หลักการของกล้องโทรทรรศน์ •           นักดาราศาสตร์นำกล้องโทรทรรศน์ (Telescope) มาเป็นเครื่องมือในการศึกษาเทห์วัตถุท้องฟ้า เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ มีคุณสมบัติที่สำคัญ 2 ประการคือ                  1. ความสามารถในการรวบรวมแสง - เลนส์หรือกระจกขนาดใหญ่ สามารถรวบรวมแสงได้มากกว่าดวงตาของมนุษย์                   2. ความสามารถในการขยาย - ช่วยเพิ่มขนาดของภาพ ทำให้เห็นรายละเอียดของวัตถุได้มากขึ้น    

13. หลักการเบื้องต้น •           อุปกรณ์ที่สำคัญของกล้องโทรทรรศน์คือ "เลนส์นูน" มีหน้าที่รวมแสงให้มาตกที่จุด "จุดโฟกัส" (focus)   เราเรียก ระยะทางระหว่างจุดกึ่งกลางของเลนส์กับจุดโฟกัสว่า "ความยาวโฟกัส"             - หากเราใช้เลนส์นูนส่องมองวัตถุท ี่ระยะใกล้กว่ากว่าความยาวโฟกัส จะเห็นว่า เลนส์นูนช่วยในการขยายภาพ              - หากเราใช้เลนส์นูนส่องมองวัตถุที่ ระยะไกลกว่าความยาวโฟกัส จะเห็นว่า เลนส์นูนรวมแสง แล้วให้ภาพหัวกลับ ดังภาพที่ 1

14. การทำงานของกล้องโทรทรรศน์อาศัย หลักการหักเหของแสงผ่านเลนส์นูนจำนวน 2 ชุด โดยเลนส์แต่ละชุด ประกอบด้วยเลนส์ 2-3 ชิ้น สร้างจากเนื้อแก้วที่ต่างกัน ประกบกัน เพื่อแก้ความคลาดสี (ถ้าใช้เลนส์เดี่ยว จะให้ภาพขอบวัตถุเป็นสีรุ้ง เนื่องจากแสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน จึงทำให้ความยาวโฟกัสไม่เท่ากัน)   เลนส์ชุดหน้า มีขนาดใหญ่ เรียกว่า "เลนส์วัตถุ" (Objective Lens) ทำหน้าที่รวบรวมแสง    ส่วนเลนส์ชุดหลังซึ่งใช้มอง มีขนาดเล็ก เรียกว่า "เลนส์ตา" (Eyepiece) ทำหน้าที่เพิ่มกำลังขยาย ดังที่แสดงในภาพที่ 2

15. กำลังขยาย          นอกจากคุณสมบัติในการรวมแสงแล้ว นักดาราศาสตร์ยังต้องการ "กำลังขยาย" (Magnification) ในการศึกษารายละเอียดของเทห์วัตถุท้องฟ้า อาทิเช่น พื้นผิวของดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ พวกเขาสามารถปรับกำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ ด้วยการเปลี่ยนความยาวโฟกัสของเลนส์ตา ได้ตามสูตร • ยกตัวอย่าง: ถ้าความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ = 1000 mm ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา = 10 mm   กำลังขยายย่อมเท่ากับ 1000/10 คือ 100 เท่า

16. กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง (Refract telescope)

17. กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor)

19. เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล • กาลิเลโอ เป็นบุคคลแรกที่ประดิษฐ์กล้องชนิดนี้ขึ้น • ประกอบด้วยเลนส์นูนอย่างน้อยสองชิ้น คือ เลนส์ใกล้วัตถุ (Object Lens)เป็นเลนส์ด้านรับแสงจากวัตถุ ซึ่งจะมีความยาวโฟกัสยาว (Fo) และเลนส์ใกล้ตา (Eyepieces) เป็นเลนส์ที่ติดตาเราเวลามอง ซึ่งมีความยาวโฟกัสสั้น (Fe) กว่าเลนส์วัตถุมากๆ • กำลังขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสเลนส์วัตถุ Fo /ความยาวโฟกัสเลนส์

20. หลักการของกล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงคือ เลนส์ใกล้วัตถุจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆแล้วจะเกิดภาพที่ตำแหน่งโฟกัส(Fo) เสมอ แล้ว เลนส์ตัวที่สอง หรือ เลนส์ใกล้ตา (Fe) จะขยายภาพจากเลนส์ใกล้วัตถุอีกครั้ง ซึ่งต้องปรับระยะของเลนส์ใกล้ตา เพื่อให้ภาพจากเลนส์วัตถุที่ตำแหน่ง Fo อยู่ใกล้กับโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา Fe และทำให้เกิดภาพชัดที่สุด

21. ข้อดีของกล้องแบบหักเหแสง1. เป็นกล้องพื้นฐานที่สร้างได้ไม่ยากนัก 2. โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยๆจึงมีน้ำหนักเบา

22. ข้อเสียของกล้องแบบหักเหแสง1. เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อย ทำให้ปริมาณการรับแสงน้อย ไม่เหมาะใช้ดูวัตถุไกลๆอย่าง กาแลกซีและเนบิวล่า2. ใช้เลนส์เป็นตัวหักเหแสง ทำให้เกิดการคลาดสีได้หากใช้เลนส์คุณภาพไม่ดีพอ จึงต้องมีการใช้เลนส์ หลายชิ้นประกอบกันทำให้มีราคาสูง 3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบหักเหแสงจะให้ภาพหัวกลับและกลับซ้ายขวา คืออ่านตัวหนังสือไม่ได้นั่นเอง ดังนั้นกล้องแบบนี้จะต้องมี diagonal prism เพื่อช่วยแก้ไขภาพ

23. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflect telescope)

24. เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล • เซอร์ ไอเซค นิวตัน เป็นผู้ประดิษซ์กล้องชนิดนี้ เป็นบุคคลแรก บางที่เราก็เรียก กล้องแบบนี้ว่า กล้องแบบ นิวโทเนียน • ประกอบด้วยกระจกเว้า กระจกระนาบ และ เลนส์

25. กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflector)กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ถูกคิดค้นโดย "เซอร์ ไอแซค นิวตัน" จึงมีอีกชื่อหนึ่งว่า "กล้องโทรทรรศน์นิวโทเนียน" (Newtonian telescope) กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ใช้กระจกเว้าแทนเลนส์นูน ทำให้มีราคาประหยัด กระจกขนาดใหญ่ให้กำลังรวมแสงสูง จึงเหมาะสำหรับใช้สังเกตการณ์ เทห์วัตถุที่อยู่ไกลมาก และไม่สว่าง เช่น เนบิวลา และ กาแล็กซี ถ้าเปรียบเทียบกับกล้องแบบหักเหแสง ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแล้ว กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง จะมีราคาถูกกว่าประมาณสองเท่า

26. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง

27. กาแล็กซี่ทางช้างเผือก (The Milky Way Galaxy)คลื่นวิทยุ (Radio)คลื่นอินฟราเรด (Infrared)คลื่นแสงปกติ (visual)คลื่นแสงปกติ (visual) คลื่นรังสีแกมมา (Gamma ray)

28. หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดสะท้อนแสง • กล้องจะรับแสงที่เข้ามากระทบกับกระจกเว้าที่อยู่ท้ายกล้องที่เราเรียกว่า Primary Mirror แล้วรวมแสง สะท้อนกับกระจกระนาบหรือ ปริซึม เราเรียกว่า Secondary Mirror ที่อยู่กลางลำกล้อง เข้าสู่เลนส์ใกล้ตาขยายภาพอีกครั้งหนึ่ง กำลังขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสของกระจกเว้า / ความโฟกัสของเลนส์ตา

29. ข้อเสียของกล้องชนิดนี้1. การสร้างนั้นยุ่งยากซับซ้อนมาก 2. มีกระจกบานที่สองสะท้อนภาพอยู่กลางลำกล้อง ทำให้กีดขวางทางเดินของแสง หากเส้นผ่านศูนย์กลาง กล้องเล็กมากๆ ดังนั้นกล้องแบบสะท้อนแสงนี้จะมักมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 4.5 นิ้วขึ้นไป

30. ข้อดีของกล้องชนิดนี้1. ใช้กระจกเว้าเป็นตัวรวมแสง ทำให้สามารถสร้างขนาดใหญ่มากๆได้ ซึ่งจะมีราคาถูกกว่าเลนส์ที่มีขนาดเท่ากัน 2. โดยทั่วไปกล้องชนิดนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-6 นิ้วขึ้นไป ทำให้มีการรวมแสงได้มากเหมาะที่จะใช้สังเกตวัตถุระยะไกลๆ เช่น กาแลกซี เนบิวล่า เพราะมีความเข้มแสงน้อยมาก3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบสะท้อนแสง จะไม่กลับภาพซ้ายขวาเหมือนกล้องแบบหักเหแสง

31. ทั้งกล้องโทรทรรศน์แบบที่ใช้แสง และกล้องโทรทรรศน์คลื่นวิทยุ ต่างก็มีข้อจำกัด อันเนื่องมาจากบรรยากาศของโลก เนื่องจากชั้นบรรยากาศจะดูดซับรังสี หรือคลื่นหลังงานบางช่วงคลื่นไว้ โดยเฉพาะช่วงคลื่นที่มีความถี่ หรือพลังงานสูง เพื่อไม่ให้เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก

32. นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์วิทยุบนโลก ยังถูกรบกวนโดยคลื่นวิทยุ หรือโทรทัศน์ที่ใช้กันบนโลกจึงเป็นที่มาของโครงการ ที่จะส่งกล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ ออกไปอยู่นอกโลก เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว

33. กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิ้ล (The Hubble Space Telescope) ขึ้นไปโคจรรอบโลก ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1990(พ.ศ. 2533)หลังจากนั้น จึงมีการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างจริงจัง นอกจากคลื่นแสงที่มองเห็นเท่านั้น • ซึ่งต่อมา Karl Jansky ได้ค้นพบคลื่นความถี่ต่ำ ที่ออกมาจากใจกลางกาแล็กซี่ของเรา ในปี ค.ศ.1933 (พ.ศ.2476) และได้ออกแบบเสาของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ แบบหมุนได้ เพื่อศึกษาคลื่นวิทยุที่ส่งได้

34. กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิ้ล (The Hubble Space Telescope) ขึ้นไปโคจรรอบโลก ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1990(พ.ศ. 2533)

35. กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในวงโคจร (ภาพจาก ESA)

36. ภาพเนบิวลากระดูกงูเรือ ของขวัญวันเกิดครบ 17 ขวบของฮับเบิล (ภาพจาก NASA/ESA/N. Smith/STScI/AURA)

37. ดาราจักรหนวดแมลง(Antennae) ซึ่งประกอบไปด้วยก๊าซ ฝุ่น และดาวฤกษ์มากมาย เกิดจากสองดาราจักรพุ่งชนกัน มองเห็นภาพอันคมชัดที่เกือบยี่สิบปีหลังขึ้นสู่วงโคจร กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ได้ส่งภาพเหตุการณ์ล่าสุดจากห้วงอวกาศอันไกลโพ้นกลับสู่บ้าน.

38. กล้องโทรทรรศน์วิทยุ(Radio Telescope)

39. กล้องโทรทรรศน์วิทยุ

40. ในปี ค.ศ.  1931   ขณะที่วิศวกรผู้หนึ่งกำลังพยายามหาทางปรับปรุงการรับวิทยุให้ดีขึ้น  และตัดคลื่นรบกวนที่เกิดขึ้นในการรับวิทยุนั้น ก็พบโดยบังเอิญว่าคลื่นรบกวนที่เกิดขึ้นนั้นมีบางคลื่นมาจากอวกาศ   • ตั้งแต่นั้นมาเหล่านักดาราศาสตร์ก็ได้ใช้ความรู้ใหม่นี้สำหรับสำรวจฟากฟ้า  • ยังผลให้มีการสำรวจพบดาวฤกษ์ต่างๆ  อีกหลายดวง และลักษณะเฉพาะตัวของเอกภพอีกหลายประการในเวลาต่อมา

41. กล้องโทรทรรศน์วิทยุตรวจสอบได้ทุกความยาวคลื่นรวมทั้งคลื่นที่ไม่ได้เป็นส่วนของแสงที่เราสามารถมองเห็นได้ด้วย   • กล้องโทรทรรศน์วิทยุเหล่านี้มีขนาดใหญ่มาก  

42. ประกอบขึ้นด้วย • ตัวสะท้อน (  reflector)   ที่ทำเป็นรูปกระจกเงาเว้าเพื่อรวมแสงให้มีความเข้มสูงไว้ตรงจุดศูนย์กลางจุดหนึ่งซึ่งเป็นที่รับรังสีนั้นไว้ -  เรียกอีกอย่างว่า สายอากาศ  (antenna)   ซึ่งจากที่จุดนั้น  สัญญาณก็จะถูกแบ่งส่งไปยังเครื่องขยาย (amplifier)   เพื่อทำให้สัญญาณนั้นอยู่ในลักษณะที่จะใช้ศึกษาได้

43. กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่อารีซิโบ (Arecibo)  ของเปอร์โตริโก  (perto Rico) มีจานรับสัญญาณรูปโค้งกลมแบบลูกไข่  ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง  990  ฟุต  ( 300  เมตร)

44. หลักการของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ต้องใช้หลักการ ของการสะท้อนคลื่นวิทยุที่ได้รับ ซึ่งก็ต้องมีตัวสะท้อนและตัวรับคลื่น เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ แบบใช้แสง เพียงแต่คลื่นวิทยุ มีขนาดของความยาวคลื่นมากกว่า มีความถี่ต่ำกว่า และมีพลังงานต่ำกว่า จึงต้องอาศัยขนาดของจานสะท้อน ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่

45. ภาพแสดงกล้องโทรทรรศน์วิทยุ VLR (The Very Large Radio Telescope) ในประเทศแม็กซิโก ซึ่งประกอบด้วยจานรับคลื่นวิทยุ จำนวน 27 จาน ประกอบกันเสาวิทยุเสมือน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 36 กิโลเมตร

46. ดาวฤกษ์ประเภทควอซาร์  (Quasars)ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่แผ่รังสีแรงมากก็สามารถจะศึกษาได้ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุกับสเปกโทรมิเตอร์

47. การศึกษาวัตถุบนท้องฟ้า โดยอาศัยช่วงคลื่นที่มีพลังงานสูง อย่างรังสีเอ็กซ์ (X-ray), และรังสีแกมมา (Gamma ray) เริ่มต้นราวปี ค.ศ.1960 (พ.ศ.2503) เนื่องจากรังสีเอ็กซ์ มีพลังงานสูงกว่าคลื่นแสงมาก จึงไม่สามารถ สะท้อนกระจกได้เหมือนแสง จึงต้องให้สะท้อนอยู่ในมุมที่เหมาะสม เสมือนยิงกระสุน (ของโฟตอน) แฉลบกระจก ที่เคลือบด้วยโลหะหนัก ทะลุเข้าหาผนังนั่นเอง

48. ส่วนกล้องโทรทรรศน์รังสีเอ็กซ์อื่นๆ ได้แก่ • สกายแล็ป (Skylab) ในปี ค.ศ.1973 (พ.ศ.2516), • จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ในปี ค.ศ.1999 (พ.ศ.2542)

49. กล้องโทรทรรศน์แบบรังสีเอ็กซ์ มีหน้าตาเป็นทรงกระบอก คล้ายกล้องโทรทรรศน์แบบทั่วไปโดยอาศัยกล้องที่ติดตั้งบนบอลลูน หรือจรวด ซึ่งองค์การนาซ่า (NASA) ได้จัดส่งกล้องโทรทรรศน์รังสีเอ็กซ์ครั้งแรก ในปี ค.ศ.1970 (พ.ศ.2513) ในโอกาสครบรอบ 7 ปีที่ประเทศเคนยา เป็นอิสรภาพ โดยมีชื่อดาวเทียมว่า Uhuru หมายถึง "อิสรภาพ" (freedom)

50. กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรากล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา • กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา คือกล้องถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้า ในย่านรังสีเอ็กซ์ที่มีศักยภาพสูงสุด ในยุคนี้ • มีขนาดใหญ่ น้ำหนักรวมกันกว่า 22,500 กิโลกรัม • มีส่วนประกอบมากมายราว 1 ล้านชิ้น ทำหน้าที่ถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าในช่วงคลื่นรังสีเอ็กซ์ เช่น หลุมดำ ซุปเปอร์โนวา และควอซาร์ เป็นต้น