ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ โรงเรียนวัดเขาปิ่นทอง สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาราชบุรี เขต 1
วันที่ 1 มีนาคม 2021 10:23 AM
b-school03
logo-cโรงเรียนวัดเขาปิ่นทอง
หน้าหลัก » นานาสาระ » ดาว การสำรวจดาวเคราะห์นั้น ใช้เวลาเท่าไหร่ และได้ค้นพบอะไรบ้าง

ดาว การสำรวจดาวเคราะห์นั้น ใช้เวลาเท่าไหร่ และได้ค้นพบอะไรบ้าง

อัพเดทวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2021 เข้าดู 11 ครั้ง

ดาว การสำรวจดาวเคราะห์ หลังจากผ่านไปไม่กี่ร้อยวันหรือร้อยปี

ดาว การสำรวจดาวเคราะห์ ระบบสุริยะ เป็นระบบท้องฟ้าที่ถูกมัดด้วยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์อย่างแน่นหนา องค์ประกอบหลักของมันคือ ดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ทั้ง 8 ดวง จากภายในสู่ภายนอก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน นอกจากนี้ยังมีวัตถุท้องฟ้าจำนวนมาก เช่น ดาวเทียมดาวเคราะห์แคระดาว เคราะห์น้อยดาวหางและเมฆโมเลกุลระหว่างดวงดาว

โลกตั้งอยู่ทางด้านในของระบบสุริยะ และมีระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ซึ่งมีความยาวเท่ากับ 1 หน่วยดาราศาสตร์มาตรฐาน ทุกสิ่งในระบบสุริยะ ส่งผลต่อวงโคจรของยานสำรวจดาวอังคาร ดวงอาทิตย์ครอบครอง 99.9% ของมวลของระบบสุริยะและมวลของโลก มีเพียงประมาณหนึ่งในสามของดวงอาทิตย์ เพราะดวงอาทิตย์ของแรงโน้มถ่วงแรงเกินไป แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ใดๆ ที่ไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกับมัน ช่วงแรงโน้มถ่วงที่โดดเด่นของพวกเขา คือ ผู้มีอิทธิพลบีบอัดจากดวงอาทิตย์ในพื้นที่ขนาดเล็กมาก ซึ่งเป็นลูกฮิลล์

ยกตัวอย่างพื้นโลกด้วย Hill sphere มีรัศมีประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตรซึ่งเป็นเพียง 1% ของระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์และโลก ช่วงนี้ เป็นช่องว่างที่โดดเด่นของแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ภารกิจสำรวจห้วงอวกาศของมนุษย์ ส่วนใหญ่เริ่มต้นจากจุดสีน้ำเงินเข้ม ในระบบสุริยะของโลก พวกเขาจำเป็นต้องหลุดพ้นจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก ก่อนจากนั้นจึงต้องเผชิญกับแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ที่ทรงพลัง

ภายใต้ข้อจำกัด ของระดับปัจจุบันของยานพาหนะ การเปิดตัวที่โดดเด่นด้วยพลังงานเคมีที่ใช้วิธีการประหยัดพลังงานมากที่สุด ในการเอาชนะแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และประสบความสำเร็จถึงดาวเคราะห์ต่อไป คือเหตุผลหลักสำหรับการเลือกหน้าต่างการตรวจสอบ ในแง่ของการนำไปใช้งานเฉพาะมีกลยุทธ์หลักดังต่อไปนี้

1 Earth Neighbours ตามรอบการนัดพบ ตามกฎสามข้อของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ที่นักดาราศาสตร์เคปเลอร์สรุปไว้ คือยิ่งดาวเคราะห์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากเท่าไหร่ ความเร็วในการเคลื่อนที่ก็จะช้าลงระยะทางรอบวงกลมก็จะยาวขึ้น และระยะโคจรรอบดวงอาทิตย์ก็จะยาวขึ้น ลองเปรียบเทียบระหว่างโลกกับดาวอังคารเป็นตัวอย่างโลกโคจรประมาณ 365 วันและดาวอังคารประมาณ 687 วันและวงโคจรของพวกมันไม่ได้เป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์ ซึ่งหมายความว่า ระยะห่างระหว่างโลกกับดาวอังคารเปลี่ยนแปลงทุกขณะตั้งแต่ 55 ล้านถึง 400 ล้านกิโลเมตร

แผนผังของคาบการโคจรและช่วงเวลาการพบกันของโลกและดาวอังคาร จากมุมมองของโลก มันจะเข้าใกล้ดาวอังคารมากที่สุดทุก ๆ 780 วัน ประมาณ 26 เดือน ซึ่งเรียกว่าวัฏจักรการนัดพบ นอกจากนี้ยังเข้าใจได้ง่ายจากมุมมองทางเรขาคณิต โดยสมมติว่าทั้งสองเป็นวงโคจรแบบวงกลมที่บริสุทธิ์ภายใน 780 วัน

โลกจะเดินทางที่ 49 องศาเป็นเวลา 2 สัปดาห์และดาวอังคารเดินทางที่ 49 องศาเป็นเวลา 1 สัปดาห์ มันเหมือนกับคนสองคนที่วิ่งในสนามเด็กเล่น คนหนึ่งวิ่งเร็วกว่าในวงใน และคนที่วิ่งช้ากว่าอยู่รอบนอกหนึ่งรอบและทั้งสองก็พบกันอีก

หากใช้ช่วงเวลานี้ ในการเปิดตัวยานสำรวจดาวอังคารหลายเดือนก่อนที่ทั้งสองจะพบกัน จะช่วยลดข้อกำหนดด้านความสามารถของยานปล่อยและเพิ่มอัตราความสำเร็จ การเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างโลกและดาวอังคารตั้งแต่ปี 2000 ถึงปี 2022 และช่วงเวลาสำหรับภารกิจสำรวจแต่ละครั้งที่บินในอวกาศ ในความเป็นจริงมนุษย์ปฏิบัติตามกฎนี้อย่างเคร่งครัด ในการสำรวจดาวอังคารทุกๆ 26 เดือน หน้าต่างสำรวจ สีทองประมาณหนึ่งเดือนจะถูกนำเข้ามา

ดาว

ในทำนองเดียวกัน สำหรับการตรวจสอบของเพื่อนบ้านของโลกอื่น ๆวีนัสที่ระยะเวลาที่นัดพบประมาณ 584 วัน , ศตวรรษที่ผ่านมา60–80 ปีระหว่างวีนัสคลื่นของการสำรวจของมนุษย์เกือบ 40 ภารกิจที่เป็นไปตามกฎนี้ เพื่อหาสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับการเปิดตัว หน้าต่าง

2 เพื่อนบ้านของโลก แรงโน้มถ่วงช่วยเพิ่มระยะเวลาหน้าต่าง ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยโคจรรอบดวงอาทิตย์ในเวลาเพียง 88 วัน แม้ว่าดาวศุกร์จะแยกออกจากโลก แต่ก็เป็นเพื่อนบ้านที่มาบรรจบกับโลกมากที่สุดใกล้กว่า ตามทฤษฎีแล้วระยะเวลาการพบกันของโลก และดาวพุธคือ 116 วันซึ่งสามารถตรวจพบได้บ่อยครั้ง แต่สถานการณ์จริงไม่ง่ายอย่างนั้น

มีการระบุระยะห่างระหว่างดาวพุธดาวศุกร์ดาวอังคาร และโลกส่วนที่ใกล้โลกที่สุด คือ ดาวพุธเกือบตลอดเวลา ดาวพุธอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเกินไป หัววัดจะถูกรบกวนอย่างมากจากแรงโน้มถ่วง และรังสีของดวงอาทิตย์ และมวลของดาวพุธ มีขนาดเล็กมากและรัศมีแรงโน้มถ่วงที่โดดเด่น ยังถูกบีบอัดให้เหลือเพียง 170,000 กิโลเมตรโดยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ สำหรับยานสำรวจที่พุ่งเข้าสู่ระบบสุริยะด้วยความเร็วสูง เป็นเรื่องยากมากที่จะเบรกโดยตรง และถูกจับโดยแรงโน้มถ่วงต้องใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์และโลก เพื่อเปลี่ยนความเร็วและทิศทางซ้ำ ๆจนกว่าจะถึงสภาวะที่เหมาะสม กระบวนการทั้งหมดเป็นเวลาหลายปี

โดยคำนึงถึงความสัมพันธ์ทางเรขาคณิตของดวงดาวต่าง ๆ และความสามารถในการเปิดตัวจรวด การตรวจสอบช่วงเวลาที่เหมาะสำหรับหน้าต่างปรอทเป็นมากเกินกว่า 116 วันและมันมักจะใช้เวลาไม่กี่ปีที่ผ่านมาจะมีโอกาสที่ดี

การสำรวจดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ก็เช่นเดียวกัน ตามทฤษฎีแล้วระยะเวลาการพบกันระหว่างโลก กับพวกเขาค่อนข้างสั้นคือ 399 วัน ดาวพฤหัสบดี และ 378 วัน ดาวเสาร์ ตามลำดับ ซึ่งสามารถตรวจพบได้เกือบทุกปี แต่พวกมันอยู่ในดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะอยู่แล้ว

โดยมีรัศมีวงโคจรเฉลี่ย 780 ล้านกิโลเมตร ดาวพฤหัสบดี และ 1.44 พันล้านกิโลเมตร ดาวเสาร์ รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่ายานสำรวจจำเป็นต้องข้ามพื้นที่ระบบสุริยะที่ยาวสำหรับ หลายปีที่จะไปถึง

หากเป็นเพียงภารกิจบินบี้ที่สามารถสังเกตได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ การลงทุนด้านอวกาศจำนวนมากก็สูญเปล่า จากมุมมองของที่ครอบคลุมค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพพฤหัสบดี และดาวเสาร์ภารกิจจะต้องมีความซับซ้อนมากและยากที่จะสามารถไปในที่สุดวงโคจรของดาวเคราะห์สำหรับระยะยาวการสำรวจ

ดังนั้นภายใต้สภาวะจริงภารกิจในการตรวจจับดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์จึงมีขนาดใหญ่และหนักมากและยังจำเป็นต้องใช้ความช่วยเหลือจากแรงโน้มถ่วงของโลก ดาวพฤหัสบดีและแม้แต่ดาวศุกร์เพื่อลดความต้องการของจรวดและบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้

ลองใช้ Cassini ซึ่งเป็นยานสำรวจการโคจรของดาวเสาร์เพียงตัวเดียว ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์เป็นตัวอย่าง หลังจากเปิดตัวแล้วจุดแวะแรกของมันไม่ได้อยู่นอกระบบสุริยะ แต่บินเข้าสู่ดาวศุกร์และทำการช่วยเหลือด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ 2 ครั้งติดต่อกันจากนั้นก็ผ่านโลกและดาวพฤหัสบดี ในที่สุดแรงโน้มถ่วงก็บินไปที่ดาวเสาร์ เที่ยวบินทั้งหมดใช้เวลานานถึง 7 ปีเพื่อให้แน่ใจว่ายานแคสสินีมีความสามารถเพียงพอที่จะทำงานต่อไปได้เป็นเวลา 13 ปีหลังจากมาถึงดาวเสาร์ซึ่งทำให้ความรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับดาวเสาร์เพิ่มขึ้นอย่างมาก

วิถีการบินของ Cassini ใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์โลก และดาวพฤหัสบดีเพื่อเพิ่ม การออกแบบกราฟิก Phoenix7777 CC-BY-SA-4.0

3 ขอบเขตของระบบสุริยะ โอกาสครั้งหนึ่งในศตวรรษ สำหรับดาว ยูเรนัส, เนปจูน, พลูโต และ Kuiper Belt ในระบบสุริยะชั้นนอกนั้น พลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่นั้นอ่อนเกินไปที่จะใช้ในการขับเคลื่อนยานสำรวจ ทำให้การตรวจจับทำได้ยากขึ้น มนุษย์ไม่สามารถแม้แต่จะปล่อยเครื่องตรวจจับที่สามารถล้อมรอบพวกมันได้ แต่สามารถบินได้จากระยะไกลเท่านั้น

ถึงกระนั้นงานเหล่านี้ก็มีราคาแพง ตัวอย่างเช่น ยานสำรวจบินผ่านดาวพลูโตนิวฮอไรซันส์ของมนุษย์เพียงเครื่องเดียวจะใช้เงินมากกว่า800 ล้านเหรียญ แต่มีเพียงยานสำรวจดาวพลูโตขนาดเล็ก และมีขอบของระบบสุริยะ ปลายโลก ผลที่แท้จริงของเวลาสังเกตการณ์เพียงไม่กี่วัน ดังนั้นแม้ว่า ช่วงเวลานัดพบระหว่างโลกและวัตถุท้องฟ้าภายนอกเหล่านี้จะสั้นมาก มากกว่าหนึ่งปีเล็กน้อย ระยะทางและความยากลำบาก ได้กลายเป็นความปั่นป่วนที่เทคโนโลยียาน ปัจจุบันของมนุษยชาติไม่สามารถข้ามได้ และการตรวจจับของพวกมันมีความถี่ต่ำมาก

 

 

อ่านบทความเพิ่มเติม > ยา โอไรซานอล

นานาสาระ ล่าสุด