สถานีอวกาศเทียนกง ด้วยการก่อสร้างสถานีอวกาศเทียนกง ความฝันด้านอวกาศอันยิ่งใหญ่ของจีนได้ก้าวไปอีกขั้นที่นี่ ตั้งแต่ปี 2021 สถานีอวกาศเทียนกงได้เริ่มสร้างโมดูลที่เกี่ยวข้อง และตอนนี้การก่อสร้างในขั้นต้นได้เสร็จสมบูรณ์แล้ว นี่เป็นแพลตฟอร์มทดลองอวกาศขนาดใหญ่แห่งที่ 3 บนวงโคจร ตั้งแต่ปี 1986 โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมดูลหลักเทียนเหอ และโมดูลการทดลองเวิ่นเทียน

ในอดีตประเทศของจีนได้กำหนดแผนยุทธศาสตร์ 3 ขั้นตอน การก่อสร้างสถานีอวกาศเทียนกงที่ประสบความสำเร็จ ถือเป็นการสิ้นสุดระยะที่ 2 ในขั้นตอนต่อไปเราจะมุ่งเน้นไปที่ดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม ยังมีรายละเอียดอีกมากมายที่ต้องดำเนินการก่อนหน้านั้น และเราจะต้องรออีกระยะหนึ่งในอนาคต แต่เราสามารถดูสถานะปัจจุบันและรูปลักษณ์ของสถานีอวกาศเทียนกง รวมถึงภารกิจในอนาคตได้

ตั้งแต่ก่อตั้งโครงการจนถึงการเตรียมการเบื้องต้น สถานีอวกาศเทียนกงได้ผ่านไป 10 ปี และในที่สุดโมดูลหลักทั้งสามก็ได้รับการประกอบเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างแพลตฟอร์มการทดลองอวกาศที่สมบูรณ์ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อจีนความสำเร็จในการก่อสร้างและการดำเนินการในอนาคตของสถานีอวกาศเทียนกง สามารถช่วยให้จีนสามารถควบคุมเทคโนโลยีการบินระยะยาว

โดยใช้มนุษย์ควบคุมในอวกาศใกล้โลกได้อย่างอิสระ ซึ่งจะช่วยเพิ่มอิทธิพลของจีนในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระหว่างประเทศได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อพิจารณาจากสถานะปัจจุบัน สถานีอวกาศเทียนกง ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นสถานีอวกาศที่เชื่อถือได้ในวงโคจร และนักบินอวกาศสามารถอาศัยอยู่บนสถานีอวกาศได้นาน ในเวลาเดียวกัน วิทยาศาสตร์อวกาศหลายสาขาที่สอดคล้องกันจะดำเนินการที่นี่

รวมถึงการทดลองทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องด้วย การกำหนดค่าของสถานีอวกาศเทียนกง ในปัจจุบันเป็นการก่อสร้างที่ซับซ้อนและยากที่สุดในบรรดาผลิตภัณฑ์การบิน และอวกาศที่คล้ายคลึงกันในประเทศจีน โดยยังเป็นหนึ่งในระบบเครื่องจักรอัจฉริยะที่มีความแม่นยำในการควบคุมและอวกาศที่ดีที่สุดอีกด้วย แม้ว่าสถานีอวกาศเทียนกงจะเป็นเพียงการออกแบบแบบโมดูลาร์

แต่ฟังดูง่ายเหมือนหน่วยการสร้างแต่ระบบอิสระของแต่ละโมดูลคือการตกผลึกของเทคโนโลยีของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมาช้านาน แขนหุ่นยนต์ของโมดูลหลักนั้นเป็นตัวแทนของสถานีอวกาศอย่างแน่นอน แขนของมันยาว 10 เมตร และรับน้ำหนักได้ 25 ตัน มีข้อต่อ 3 ข้อ ที่ไหล่และข้อต่อข้อศอก นอกจากนี้ยังมีข้อต่อ 3 ข้อ ที่ข้อมือของแขนหุ่นยนต์ แต่ละข้อมีอิสระ 1 องศา

ซึ่งสามารถจำลองการเคลื่อนไหวเชิงกลของแขนมนุษย์ได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ ปีกแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ที่ยืดหยุ่นได้ของสถานีอวกาศยังเป็นจุดเด่น ซึ่งเป็นสัญญาณที่ชัดเจนที่สุดของสถานีอวกาศเทียนกง เซลล์แสงอาทิตย์สามารถรับประกันการจ่ายไฟอย่างต่อเนื่องของสถานีอวกาศเทียนกง และนี่เป็นครั้งแรกที่มีการนำปีกเซลล์แสงอาทิตย์แบบยืดหยุ่นมาใช้กับยานอวกาศภายในประเทศ

พื้นที่พัฒนาขนาดใหญ่ และอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักสูงเป็นคุณสมบัติหลัก และสามารถจ่ายพลังงานให้กับสถานีอวกาศได้อย่างน้อยเป็นเวลา 10 ปี ปีกสุริยะของห้องทดลองเหวินเทียนมีความยาวขยายเต็มที่มากกว่า 55 เมตร และพื้นที่ขยายมากกว่า 100 ตารางเมตร ในแต่ละด้าน นี่ไม่ใช่สถานีอวกาศทั้งหมด โมดูลแกนกลางเทียนเหอ ยังติดตั้งเครื่องยนต์ขับเคลื่อนไฟฟ้า 4 ฮอลล์ จะบอกว่ามันแรงขนาดไหน

การใช้ครั้งแรกของมนุษย์น่าจะอธิบายได้ทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็นจรวดหรือสถานีอวกาศ จำเป็นต้องมีเครื่องยนต์ที่ยอดเยี่ยมเพื่อการทำงานที่เสถียรสำหรับสถานีอวกาศ แม้ว่าสถานีอวกาศจะไม่ได้ขึ้นบินจริง การดำเนินการและการปรับวงโคจรของสถานีอวกาศยังต้องอาศัยการมีส่วนร่วมของเครื่องยนต์ ซึ่งเครื่องยนต์จรวดใช้เชื้อเพลิงจรวดเป็นมวลปฏิกิริยา ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเชื้อเพลิงเคมี

เพื่อสร้างไอพ่นความเร็วสูง ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน หากคุณต้องการขึ้นไปบนท้องฟ้า คุณต้องฝ่าข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมของตัววัตถุเอง เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ไอพ่นประเภทอื่นเครื่องยนต์จรวดนั้นเบาที่สุดและมีแรงขับสูงสุด แต่ประสิทธิภาพของจรวดนั้นต่ำที่สุดนั่นคือแรงกระตุ้นเฉพาะ สารเคมีขับเคลื่อนในอุดมคติคือไฮโดรเจนแต่จรวดเคมีสร้างส่วนผสมของสารที่หนักกว่า

ซึ่งจะทำให้ความเร็วของไอเสียช้าลง บางทีการมองที่จุดนี้เพียงอย่างเดียวอาจไม่มีผลกระทบที่ชัดเจน แต่ถ้าขยายเป็น 100 เท่า ผลกระทบเพียงเล็กน้อยก็จะนำมาซึ่งการต่อต้านที่ยิ่งใหญ่ เกี่ยวกับแรงกระตุ้นเฉพาะตัวบ่งชี้ที่สำคัญของมันคือแรงกระตุ้นของหน่วยขับเคลื่อน โดยส่วนใหญ่จะวัดด้วยความเร็วเป็นเมตรต่อวินาที ตัวอย่างเช่น ถ้าเครื่องยนต์ที่มีแรงขับประมาณ 45 กิโลกรัม ทำงานเป็นเวลา 320 วินาที

แรงขับที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้นั้นต้องการ 45 กิโลกรัม ดังนั้นแรงกระตุ้นจำเพาะคือ 320 ตามลําดับแรงกระตุ้นเฉพาะจะสูงขึ้น จะมีแรงขับน้อยกว่าเพื่อให้แรงกระตุ้นเฉพาะที่ต้องการ แต่มันไม่ง่ายเลยที่จะหาแรงกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่น ความไม่เสถียรของการเผาไหม้จะส่งผลต่อแรงขับของเครื่องยนต์จรวด กระบวนการสันดาปทางเคมีของเครื่องยนต์ไม่ใช่สถานะในอุดมคติในทางทฤษฎี

มีหลายปัจจัยที่จะส่งผลต่อการเผาไหม้ นอกจากจะทำให้เครื่องยนต์ทำงานไม่เสถียรแล้ว ยังอาจทำให้มอเตอร์เสียหายและทำงานผิดปกติอื่นๆได้อีกด้วย นอกจากนี้ ยังต้องเลือกเชื้อเพลิงขับเคลื่อนที่ใช้ในการเผาไหม้ทางเคมีอย่างเคร่งครัด ตามหลักแล้วพลังงานปฏิกิริยาทั้งหมดจะแสดงเป็นพลังงานจลน์ของก๊าซไอเสีย แต่ความจริงก็คือมีการผลิตก๊าซไอเสียจำนวนมากในระหว่างกระบวนการไอเสีย

การเคลื่อนที่ของโมเลกุลในก๊าซไอเสียจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเผาไหม้ของสารเคมี ในแง่ของการเผาไหม้ทางเคมียิ่งสารเคมีมีน้ำหนักเบา และมีอะตอมมากเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น แม้ว่าจะแก้ปัญหาข้างต้นได้ดี แต่ข้อจำกัดของจรวดเคมีก็ยังชัดเจนเกินไป หลังจากแรงขับของจรวดเคมีถึง 10 กิโลเมตรต่อวินาที ก็แทบจะเพิ่มขึ้นได้ยาก เพื่อที่จะทะลุขีดจำกัดความเร็ว

นักวิทยาศาสตร์ได้จินตนาการถึงเทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าไอออนในศตวรรษที่ผ่านมา ซึ่งก็คือทรัสเตอร์ฮอลล์เอฟเฟกต์ในปัจจุบัน ตัวขับเคลื่อนของไอออนทรัสเตอร์มีหน้าที่หลักสำหรับสนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยเอฟเฟกต์ฮอลล์จะถูกใช้ เพื่อจำกัดการเคลื่อนที่ในแนวแกนของอิเล็กตรอน จากนั้นจึงนำไปใช้ในการทำให้จรวดขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเร่งไอออนอย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อสร้างแรงขับและทำให้ไอออนในขนนกเป็นกลาง ขณะนี้ไอออนทรัสเตอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นอุปกรณ์ขับดันแบบอิมพัลส์จำเพาะที่สูงมาก และอิมพัลส์เฉพาะของมันสามารถเข้าถึง 1600 วินาที ในแง่ของการขับเคลื่อนองค์ประกอบต่างๆเช่น ซีนอนและคริปทอนถูกเลือก และซีนอนยังคงเป็นตัวเลือกหลักในกระแสหลัก ดังที่เรากล่าวไว้ก่อนหน้านี้ซีนอนสามารถตอบสนองน้ำหนักอะตอมที่สูงและศักย์ไฟฟ้าต่ำได้

นอกจากนี้ก๊าซซีนอนยังสะดวกต่อการจัดเก็บ และนำไปใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ระเหยก่อนใช้งาน น้ำหนักอะตอมสูงของซีนอนหมายความว่าอัตราส่วนของพลังงานที่ใช้ต่อหน่วยมวลสำหรับการแตกตัวเป็นไอออนต่ำ และมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการขับเคลื่อน เมื่อพูดถึงประโยชน์มากมายแล้วไอออนขับดันก็ไม่มีข้อเสีย ในการใช้องค์ประกอบมีจำกัด

ตัวเลือกมากมายเป็นองค์ประกอบที่หายากเพื่อให้ตรงกับเอฟเฟกต์ไอออไนเซชัน ในขณะเดียวกันก็ต้องพิจารณาถึงกัมมันตภาพรังสีที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุดีที่สุดคือ อย่าให้มีสารที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนหลังจากการแตกตัวเป็นไอออน หากระดับการกัดกร่อนสูงเกินไป อิเล็กโทรดกริดของไอออนทรัสเตอร์จะทำให้เกิดการชนกันของไอออนได้ง่าย ในระหว่างการชน

นอกจากจะส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานแล้ว แผ่นอิเล็กโทรดจะสึกกร่อนด้วย เท่าที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ ไอออนขับดันส่วนใหญ่จะอยู่ได้ไม่นาน และนั่นคือเหตุผล เมื่อรวมปัจจัยที่เป็นไปได้และเกี่ยวข้องเหล่านี้เข้าด้วยกันการประยุกต์ใช้เครื่องขับดันในฮอล์ ก็ยังไม่แพร่หลายในปัจจุบันทำไม แม้ว่าแรงกระตุ้นที่เฉพาะเจาะจงจะสูงมาก แต่เทคโนโลยีของมนุษย์ในปัจจุบันไม่สามารถผลิตไอออนขับดันที่มีแรงขับสูงได้

สถานีอวกาศเทียนกงของจีนใช้เวลาหลายปีในการวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ และแรงผลักดันของมันสามารถเข้าถึงวัว 1 ตัว และเท่านี้ก็เพียงพอที่จะทำให้เทคโนโลยีของเราขึ้นแท่นเป็นอันดับต้นๆของโลกประเทศต่างๆ รวมทั้งสหรัฐอเมริกายังไม่มีการนำเทคโนโลยีนี้ไปประยุกต์ใช้กับสถานีอวกาศเรียกได้ว่า เทคโนโลยีการประยุกต์สถานีอวกาศของเราแซงหน้าสถานีอวกาศในอดีตไปแล้ว

ไอออนขับดัน 4 ตัว ในโมดูลแกนกลาง เทียนเหอส่วนใหญ่ใช้เพื่อปรับและรักษาวงโคจรของสถานีอวกาศ แม้ว่าแรงขับจะไม่สูงนัก แต่ก็สามารถตอบสนองความต้องการภารกิจในสภาพแวดล้อมไร้น้ำหนักของอวกาศได้อย่างเต็มที่ จากมุมมองของสภาพแวดล้อมการใช้งาน การใช้งานหลักของไอออนขับดันในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การควบคุมทิศทาง และการปรับตำแหน่งของดาวเทียมที่โคจรอยู่

นอกจากนี้ไอออนทรัสเตอร์ของจีนยังเน้นไปที่ความปลอดภัยของภารกิจที่มีพนักงานประจำอยู่ เพื่อป้องกันปัญหาการกัดกร่อนที่เกิดจากการเร่งอนุภาค วิศวกรยังได้สร้างชั้นป้องกันเซรามิกขึ้นมาเป็นพิเศษ สิ่งนี้สามารถขับไล่อนุภาคที่เป็นอันตรายและรับประกันความสมบูรณ์ของใบพัด จากการแนะนำของสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์ คนขับฮอลล์ของสถานีอวกาศเทียนกง ทำงานอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 8,240 ชั่วโมง โดยไม่มีข้อผิดพลาด

สถานีอวกาศในปัจจุบันมีไม่กี่ประเทศที่สามารถใช้เทคโนโลยีนี้ได้สำเร็จ ดังนั้นเครื่องขับไอออนของประเทศจีนจึงคู่ควรกับความภาคภูมิใจของเราอย่างยิ่งเกี่ยวกับไอออนทรัสเตอร์ ยังคงมีความพยายามในการแก้ปัญหาการขับดันในระดับโลก และห้องปฏิบัติการหลายแห่งในยุโรปกำลังทำการทดลองออกแบบ บางทีเมื่อมองดูตอนนี้ใบพัดบนสถานีอวกาศยังอ่อนแออยู่เล็กน้อย แต่ก็เต็มไปด้วยศักยภาพในการพัฒนา ในฐานะที่เป็นขั้นตอนแรกในการปฏิบัติ เทคโนโลยีไอออนทรัสเตอร์ จะได้รับการพัฒนาให้ดียิ่งขึ้นในจีน

บทความที่น่าสนใจ : แม่น้ำหยิน คนแก่มักพูดกันว่าเมื่อเจาะบ่อบาดาลแล้วแม่น้ำหยินจะไม่หมด