ความพร้อม “Artemis 2” ทำไม? “ไฮโดรเจนเหลว” จัดการยาก

ภารกิจ Artemis 2 ที่กำลังจะมาถึง (หลังจากที่มีการเลื่อนกำหนดการปล่อยไปเป็นมีนาคม 69) นับเป็นก้าวประวัติศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของ NASA ในรอบกว่า 50 ปี เพราะนี่จะเป็นครั้งแรกที่มีการส่งนักบินอวกาศ 4 คนเดินทางไปวนรอบดวงจันทร์ด้วยจรวด Space Launch System (SLS) แต่ท่ามกลางความตื่นเต้น คำถามใหญ่ที่ยังค้างคาใจวิศวกรและแฟนอวกาศทั่วโลกคือ ปัญหาการรั่วไหลของไฮโดรเจนที่เคยทำให้ Artemis 1 ต้องเลื่อนแล้วเลื่อนอีก จะเกิดขึ้นซ้ำหรือไม่?

จรวด SLS ภารกิจอาร์ทิมิส 2 ภาพจาก NASA, Cory Huston

ย้อนรอยแผลเก่าภารกิจ Artemis 1

ในเรื่องนี้ GISTDA สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) ให้ความรู้ว่า บทเรียนราคาแพงจาก Artemis 1 หากจำกันได้ ในช่วงเดือนสิงหาคมและกันยายน ปี 2567 ภารกิจ Artemis 1 ต้องถูกระงับการปล่อย (Scrubbed) ถึงสองครั้งใหญ่ สาเหตุหลักไม่ใช่เครื่องยนต์ระเบิดหรือซอฟต์แวร์ล้มเหลว แต่เป็นสิ่งที่ดูเหมือนเล็กน้อยอย่าง "การรั่วไหลของเชื้อเพลิง" ซึ่งจรวด SLS ใช้เชื้อเพลิงหลักคือ ไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว โดยปัญหาเกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อระหว่างฐานปล่อย (Mobile Launcher) และตัวจรวด หรือที่เรียกว่า Quick Disconnect (QD) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้ว ซึ่งทำหน้าที่เติมเชื้อเพลิงเข้าสู่ถัง ในระหว่างการพยายามเติมเชื้อเพลิง ความเย็นจัดของไฮโดรเจนเหลว (อุณหภูมิต่ำถึง -253 องศาเซลเซียส) ทำให้ซีลกันรั่วเกิดการหดตัวและทำงานผิดพลาด จนความเข้มข้นของไฮโดรเจนรอบฐานปล่อยสูงเกินค่าความปลอดภัย

จรวด SLS ภารกิจอาร์ทิมิส 2 ภาพจาก NASA, Joel Kowsky

ทำไม? ไฮโดรเจนถึงจัดการยาก

ไฮโดรเจนเป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุดในจักรวาล มันสามารถแทรกซึมผ่านช่องว่างที่เล็กที่สุดได้ ยิ่งเมื่ออยู่ในสถานะของเหลวแบบ Cryogenic จะส่งผลให้โลหะและยางซีลต่าง ๆ หดตัวและ เปราะ การเติมเชื้อเพลิงปริมาณมหาศาลกว่า 2,600,000 ลิตร เทียบเท่าปริมาณน้ำของสระโอลิมปิก 1 สระเต็ม เข้าสู่จรวด SLS จึงเป็นการทำภารกิจที่อยู่ในสถานการณ์ที่มีความเสี่ยงสูงมาก อันตราย หรือเปราะบางสุด ๆ ทางวิศวกรรม

แนวโน้มสำหรับ Artemis 2 ประวัติศาสตร์จะซ้ำรอยหรือไม่?

สำหรับภารกิจ Artemis 2 NASA ได้เตรียมการรับมือไว้หลายด้าน แต่ความเสี่ยงยังคง "ไม่เป็นศูนย์" ด้วยปัจจัยต่าง ๆ ดังนี้

1. การปรับปรุงกระบวนการเติมเชื้อเพลิง (Kinder, Gentler Loading) : หลังความล้มเหลวใน Artemis 1 NASA ได้เปลี่ยนวิธีการเติมเชื้อเพลิงใหม่ที่เรียกว่า "Kinder, Gentler" คือการค่อย ๆ เพิ่มแรงดันและอุณหภูมิอย่างช้า ๆ เพื่อให้วัสดุมีเวลาปรับตัวกับการขยายและหดตัวจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และแรงดัน วิธีนี้พิสูจน์แล้วว่าสำเร็จในการปล่อย Artemis 1 ครั้งสุดท้าย และจะถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐานใน Artemis 2

2. สภาพของฐานปล่อย Mobile Launcher 1 (ML-1) นี่คือจุดที่น่ากังวลที่สุด ฐานปล่อย ML-1 ตัวเดิมที่ใช้ใน Artemis 1 ได้รับความเสียหายอย่างหนักจากแรงขับของจรวดตอนปล่อยยาน แม้จะมีการซ่อมแซมและปรับปรุงลิฟต์รวมถึงระบบท่อต่าง ๆ แล้ว แต่ระบบท่อส่งเชื้อเพลิงและจุดเชื่อมต่อ QD ยังคงเป็น "ของเดิม" ที่ผ่านการใช้งานมาแล้ว การเสื่อมสภาพตามกาลเวลา (Aging) ของซีลและวาล์วอาจเป็นตัวแปรที่ไม่ควรมองข้าม

3. เดิมพันที่สูงกว่าด้วย "ชีวิตมนุษย์" แม้ Artemis 1 เป็นยานไร้คนขับ ทำให้ NASA กล้ารับความเสี่ยงทางเทคนิคในบางกรณี แต่สำหรับ Artemis 2 ที่มีนักบินอวกาศอยู่บนยาน มาตรฐานความปลอดภัยจะถูกยกระดับขึ้นสูงสุด (Safety margins) หากเซนเซอร์ตรวจพบการรั่วไหลแม้เพียงเล็กน้อยที่เกินค่ากำหนด การสั่งระงับภารกิจ (Scrub) จะเกิดขึ้นทันทีโดยไม่มีการลังเล

มีโอกาสสูงที่ "ปัญหาการรั่วไหลอาจเกิดขึ้นได้อีก" เนื่องจากธรรมชาติของไฮโดรเจนเหลวและความซับซ้อนของระบบ SLS แต่อย่างไรก็ตาม ด้วยประสบการณ์จาก Artemis 1 ทีมวิศวกรมีความเข้าใจพฤติกรรมของระบบมากขึ้น การรั่วไหลอาจเกิดขึ้น แต่จะไม่นำไปสู่ทางตันเหมือนครั้งก่อน NASA อาจต้องเผชิญกับการเลื่อนปล่อยบ้าง แต่นั่นคือราคาที่ต้องจ่ายเพื่อความปลอดภัยสูงสุดของลูกเรือทั้ง 4 คน

📌อ่าน : นาซาเลื่อนภารกิจ Artemis II ไปดวงจันทร์ เดือน มี.ค. หลังพบปัญหาในระหว่างการทดสอบการเติมเชื้อเพลิง

📌อ่าน : ย้อนดูการประกอบจรวด SLS สำหรับ Artemis II

📌อ่าน : รู้จัก Victor Glover หนึ่งในลูกเรือ Artemis II กับเรื่องราวของเขาในประเทศไทย

📌ชมคลิป : Artemis 2 ภารกิจประวัติศาสตร์กับโอกาสแห่งความสำเร็จ ? | Sci & Tech Movie

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : nasaspaceflight, GISTDA สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech