ส่วนประกอบของจรวดมีอะไรบ้าง

จรวดเอสแอลเอส จอมพลังรุ่นใหม่ของนาซา

14 พฤศจิกายน 2565 โดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 30 พฤศจิกายน 2565

ภารกิจอาร์เทมิส 1 ได้ทะยานขึ้นสู่อวกาศแล้วเมื่อเวลา 13:47 น. ของวันที่ 16 พฤจิกายน 2565 เป้าหมายคือ มุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ตามก้าวแรกในภารกิจนำมนุษย์กลับไปดวงจันทร์อีกครั้งขององค์การนาซา

เมื่อเรามองภาพการส่งจรวดของอาร์เทมิส 1 สิ่งหนึ่งที่เห็นโดดเด่นเป็นสง่าบนฐานส่งจรวดคือ จรวดลำยักษ์สูงเสียดฟ้าที่มีชื่อว่า เอสแอลเอส (Space Launch System) ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นจรวดที่ทรงพลังที่สุดในโลกที่ยังประจำการอยู่ 

จรวดเอสแอลเอส 

ทายาทของกระสวยอวกาศ

จรวดเอสแอลเอสในภารกิจอาร์เทมิส 1 มีความสูง 98.1 เมตร มีจรวดใหญ่สีส้มเข้มเป็นลำแกน และมีจรวดเล็กสองลำสีขาวขนาบข้าง เมื่อมองเผิน ๆ อาจรู้สึกว่าจรวดรุ่นนี้มีความละม้ายคล้ายคลึงกับกระสวยอวกาศ ซึ่งเป็นระบบขนส่งอวกาศของนาซาที่ปลดระวางไปแล้ว ต่างเพียงแค่เอายานโคจรที่มีรูปร่างคล้ายเครื่องบินออกเท่านั้นเอง หากใครคิดว่าเอสแอลเอสคือกระสวยอวกาศที่ถอดยานโคจรออกก็เกือบถูกเลยทีเดียว เพราะวิศวกรออกแบบจรวดเอสแอลเอสโดยใช้ระบบขับดันของกระสวยอวกาศเป็นพื้นฐานจริง ๆ

ไม่เพียงแต่พัฒนาขึ้นมาจากกระสวยอวกาศเท่านั้น แม้แต่ชิ้นส่วนจรวดบางชิ้นรวมถึงเครื่องยนต์ก็ถอดเอาจากกระสวยอวกาศมาใช้ ดังนั้นจะกล่าวว่าเอสแอลเอสเป็นทายาทสายตรงของกระสวยอวกาศก็ไม่ผิดนัก

มาทบทวนความหลังกันสักนิด กระสวยอวกาศ คือยานขนส่งอวกาศของนาซาที่เป็นที่คุ้นตากันมากที่สุด มีทั้งสิ้นห้าลำ ได้แก่ แชลเลนเจอร์ ดิสคัฟเวอรี โคลัมเบีย แอตแลนติส และเอนเดฟเวอร์ มีลักษณะเหมือนจรวดมัดติดกับเครื่องบิน ส่วนประกอบหลักของกระสวยอวกาศมีสามส่วน ได้แก่ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ถังเชื้อเพลิงภายนอก และ ยานโคจร จรวดเชื้อเพลิงแข็งคือจรวดลำผอมสีขาวสองลำที่อยู่ด้านข้าง เป็นจรวดขับดันที่ใช้เชื้อเพลิงแข็ง เป็นส่วนที่ให้กำลังหลักในการยกยานขึ้นสู่ท้องฟ้า ส่วนชิ้นส่วนทรงกระบอกใหญ่สีส้มเข้มลำกลางที่ดูคล้ายจรวดคือถังเชื้อเพลิงภายนอก ไม่มีเครื่องยนต์ที่ด้านท้าย จึงไม่ใช่จรวด ภายในมีถังบรรจุไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลวซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์สำหรับยานโคจร ยานโคจรคือส่วนที่ดูเหมือนเครื่องบิน เป็นส่วนที่ลูกเรืออาศัยอยู่และเป็นยานสำหรับบรรทุกสัมภาระขึ้นสู่อวกาศ เช่นดาวเทียมหรือมอดูลสถานีอวกาศต่าง ๆ ท้ายยานโคจรคือเครื่องยนต์หลัก ที่มีท่อลำเลียงเชื้อเพลิงมาจากถังเชื้อเพลิงภายนอก

ส่วนประกอบของกระสวยอวกาศ 

การเดินทางของกระสวยอวกาศในช่วงขาขึ้นจะขึ้นแบบจรวด นั่นคือจะพุ่งขึ้นจากแท่นส่งจรวดในแนวดิ่ง ส่วนขากลับโลกจะลงแบบเครื่องบิน โดยยานโคจรจะร่อนลงบนรันเวย์เหมือนเครื่องบินทั่วไป เมื่อเริ่มออกเดินทาง จรวดเชื้อเพลิงแข็งและเครื่องยนต์หลักในยานโคจรจะจุดขึ้นเกือบพร้อมกันเพื่อผลักดันกระสวยอวกาศทั้งหมดขึ้นจากฐานส่ง หลังจากทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ราว 2 นาที เมื่อเชื้อเพลิงในจรวดเชื้อเพลิงแข็งหมดก็จะปลดตัวเองออกไป ตัวถังเปล่าของจรวดเชื้อเพลิงแข็งจะตกลงสู่มหาสมุทรโดยมีร่มชูชีพประคอง รอให้เรือมาลากกลับเข้าฝั่งเพื่อชำระชะล้างและแยกส่วนเพื่อรอการนำไปประกอบใช้ซ้ำในเที่ยวบินอื่นต่อไป 

หลังจากที่ปลดจรวดเชื้อเพลิงแข็งออกไปแล้ว ส่วนที่เหลือได้แก่ยานโคจรและถังเชื้อเพลิงภายนอกจะมุ่งหน้าต่อไปโดยแรงขับของเครื่องยนต์หลัก เมื่อกระสวยอวกาศใกล้เข้าสู่วงโคจรรอบโลก ก็จะปลดถังเชื้อเพลิงภายนอกทิ้งไป เครื่องยนต์หลักก็ไม่ได้ใช้งานอีกต่อไป การดันยานเข้าสู่วงโคจรจะเป็นหน้าที่ของเครื่องยนต์ชุดเล็กอีกชุดหนึ่งที่อยู่ด้านท้ายยานโคจร

เมื่อจะกลับเข้าสู่โลก ยานโคจรจะกลับตัวแล้วเดินเครื่องท้ายยานเพื่อลดความเร็วลง ทำให้ระดับวงโคจรลดต่ำลงอย่างช้า ๆ จนในที่สุดก็เข้าสู่บรรยากาศโลก หลังจากนั้นยานโคจรก็จะกลายเป็นเครื่องร่อนที่จะประคองตัวจนมาลงจอดบนรันเวย์ เป็นอันเสร็จสิ้นการเดินทาง

ในแต่ละเที่ยวบินของกระสวยอวกาศมีเพียงถังเชื้อเพลิงภายนอกเท่านั้นที่ต้องทิ้งไป ส่วนจรวดเชื้อเพลิงแข็งและยานโคจรจะนำไปใช้งานซ้ำได้ในภายหลัง กระสวยอวกาศจึงเป็นอวกาศยานแบบใช้ซ้ำบางส่วน 

คืนสู่สามัญ

ส่วนประกอบหลักของเอสแอลเอสคือ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง จรวดแกน และจรวดตอนที่สอง

การวางตำแหน่งสัมภาระของเอสแอลเอสได้หวนกลับไปใช้แบบดั้งเดิม นั่นคือนำสัมภาระทั้งหมดของจรวดไปไว้ที่ส่วนยอดจรวด ไม่ใช้ยานโคจรแบบเครื่องบินอีกต่อไป นอกจากนี้ยังละทิ้งแนวคิดการเป็นอวกาศยานใช้ซ้ำของกระสวยอวกาศไปจนหมดสิ้น ชิ้นส่วนทุกชิ้นของจรวดเอสแอลเอสจะถูกใช้เพียงครั้งเดียว ไม่มีการนำกลับมาใช้ซ้ำ 

จรวดสีขาวผอมเพรียวสองลำด้านข้างเป็นจรวดเชื้อเพลิงแข็ง ใช้ชิ้นส่วนแบบเดียวกับจรวดเชื้อเพลิงแข็งของกระสวยอวกาศ แต่เพิ่มจำนวนปล้องจาก 4 ปล้องเป็น 5 ปล้อง จรวดเชื้อเพลิงแข็งของเอสแอลเอสจึงดูผอมเพรียว เพราะยาวกว่า ส่งแรงขับได้นานกว่า มีความสูง 53.8 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.6 เมตร หนัก 727 ตัน
เชื้อเพลิงคือผงอะลูมินัมผสมแอมโมเนียมเพอร์คลอเรตประสานด้วยอะคริโลโนไตรล์โพลีบิวทาไดอีน ให้แรงยก 16,000 กิโลนิวตันต่อท่อน 

จรวดเชื้อเพลิงแข็งนี้มีเวลาทำงานสั้นที่สุดเพียง 126 วินาที แต่เป็นส่วนสำคัญที่สุดในการพาเอสแอลเอสขึ้นสู่ท้องฟ้า เพราะข้อดีสำคัญของจรวดเชื้อเพลิงแข็งคือให้แรงขับสูงมาก แรงขับ 75 เปอร์เซ็นต์ของเอสแอลเอสมาจากจรวดเชื้อเพลิงแข็งนี้

ส่วนประกอบหลักของเอสแอลเอสในภารกิจอาร์เทมิส 1 

ส่วนจรวดสีส้มเข้มลำกลางเป็นจรวดจริง ๆ ด้านใต้ติดเครื่องยนต์อาร์เอส-25 สี่เครื่องที่ถอดมาจากยานโคจรของกระสวยอวกาศ มีความสูง 64.6 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตรเท่ากับถังเชื้อเพลิงภายนอกของกระสวยอวกาศ ใช้ไฮโดรเจนเหลว 2 ล้านลิตรเป็นเชื้อเพลิง และออกซิเจนเหลว 741,941 ลิตรเป็นออกซิไดเซอร์ เครื่องยนต์อาร์เอส-25 แต่ละเครื่องให้แรงขับ 2,278 กิโลนิวตันในสุญญากาศ หรือ 1,852 กิโลนิวตันที่ระดับน้ำทะเล

สีส้มเข้มของจรวดแกนของเอสแอลเอสไม่ใช่สีที่ทาตกแต่งจรวด แต่เป็นสีของโฟมที่เคลือบตัวถังจรวดเพื่อเป็นฉนวนกันความเย็นรั่วไหล จรวดลำแกนของเอสแอลเอสใช้ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเหลวซึ่งเย็นจัด เมื่อมีการถ่ายของเหลวทั้งสองมายังถังเก็บภายในจรวด จะเสียความเย็นผ่านถังไป จึงต้องมีการฉีดพ่นโฟมเคลือบเพื่อเป็นฉนวนกันความเย็นรั่วไหล โฟมนี้เดิมมีสีเหลือง แต่เมื่อตากแดดสีจึงคล้ำลงกลายเป็นสีส้มเข้ม ถังเชื้อเพลิงภายนอกของกระสวยอวกาศและตัวจรวดของจรวดตระกูลเดลตาก็เคลือบด้วยโฟมฉนวนชนิดนี้เหมือนกันจึงดูมีสีส้มเข้มเหมือนกัน

โฟมฉนวนนี้เองที่เป็นต้นเหตุของปัญหาจนนำมาสู่โศกนาฏกรรมของกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี 2546 เนื่องจากขณะส่งจรวด โฟมชิ้นใหญ่ชิ้นหนึ่งได้หลุดจากถังเชื้อเพลิงภายนอกมากระแทกเข้าใส่ขอบปีกของยานโคจร ชิ้นส่วนที่ขอบปีกทำจากคาร์บอน-คาร์บอนเสริมแรงที่ทนความร้อนสูงได้ดีแต่เปราะบางมาก เมื่อถูกชนจึงแตกหักและเกิดรอยรั่วที่ปีก รอยรั่วนี้ไม่ก่อปัญหาขณะขึ้นสู่อวกาศและขณะยังอยู่ในวงโคจร แต่ในขากลับโลก ความร้อนจากการปะทะบรรยากาศได้รั่วไหลผ่านรอยรั่วเข้าไปทำลายตัวยานจนแหลกสลาย มนุษย์อวกาศทั้งเจ็ดคนเสียชีวิต อย่างไรก็ตามปัญหานี้จะไม่เกิดกับเอสแอลเอสเพราะไม่มียานโคจรที่เปราะบางเกาะอยู่ด้านข้าง 

เปรียบเทียบขนาดและระวางบรรทุกของจรวดรุ่นใหญ่ตั้งแต่อดีต ปัจจุบัน และอนาคต 

ถัดจากท่อนแรกของลำแกนขึ้นไป คือจรวดตอนบนที่มีชื่อว่า ไอซีพีเอส (ICPS--Interim Cryogenic Propulsion Stage) มีความสูง 13 เมตร ใช้เครื่องยนต์เครื่องเดียว เป็นเครื่องยนต์อาร์แอล 10 เครื่องยนต์ชนิดนี้เป็นแบบเดียวกับที่ใช้ในเครื่องยนต์ท่อนที่สองในจรวดเดลตา 4 ของยูไนเต็ตลอนช์อัลไลอันซ์ ให้แรงขับดัน 110 กิโลนิวตัน ใช้ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง

เมื่อขึ้นจากฐานส่ง จรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดแกนจะจุดขึ้นเกือบพร้อมกัน ทั้งสามท่อนให้แรงขับรวม 39 ล้านนิวตัน ซึ่งมากกว่าจรวดแซตเทิร์น 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ 

หลังจากขึ้นพ้นพื้นโลกไปได้สองนาทีเศษ เชื้อเพลิงในจรวดเชื้อพลิงแข็งก็หมดไปและถูกปลดออกไปก่อน ขณะนั้นจรวดมีความเร็วประมาณ 6,400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สูงจากพื้นดิน 43 กิโลเมตร จรวดแกนที่ยังเดินเครื่องอยู่จะทำหน้าที่ต่อไปอีกจนเวลาผ่านไป 8 นาทีเศษ เมื่อจรวดมีความเร็วใกล้ถึงความเร็วที่ต้องใช้ในวงโคจรรอบโลก จรวดแกนจะถูกปลดออกไป หลังจากนั้นจรวดตอนบนจะทำหน้าที่ต่อ ตั้งแต่ดันยานเข้าสู่วงโคจรรอบโลก ซึ่งมีความเร็วประมาณ 28,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง  จากนั้นก็จะผลักดันให้มีความเร็วสูงขึ้นถึง 36,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเพื่อให้พ้นจากวงโคจรและมุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ จรวดตอนบนของเอสแอลเอสจึงมีระยะเวลาทำงานนานที่สุด 

เมื่อพ้นวงโคจรโลกไปแล้ว จรวดตอนบนก็จะถูกสลัดทิ้งไป เป็นอันหมดหน้าที่ของจรวดเอสแอลเอส พลังขับเคลื่อนต่อจากนี้ไปจะใช้เครื่องยนต์หลักของยานโอไรอันแทน 

จรวดเอสแอลเอสจึงนับเป็นจรวดสองตอน ตอนที่หนึ่งคือจรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดแกน เนื่องจากเครื่องยนต์ทั้งสามลำนี้จุดขึ้นพร้อมกัน จึงนับเป็นตอนเดียวกัน และตอนที่สองคือจรวดตอนบน

จรวดเอสแอลเอสจะใช้ไอซีพีเอสเป็นจรวดตอนบนเพียงในอาร์เทมิส 1-3 เท่านั้น นับจากอาร์เทมิส 4 จะใช้จรวดตอนบนอีกแบบหนึ่ง คือ อียูเอส (EUS--Exploration Upper Stagte) ซึ่งมีแรงขับสูงกว่า ใช้เครื่องยนต์อาร์แอล 10 ซี-3 (RL10C-3) สี่เครื่อง 

จรวดเอสแอลเอสรุ่นต่าง ๆ  

จรวดเอสแอลเอสมิได้มีเพียงรุ่นเดียวเท่านั้น นาซาได้วางแผนที่จะสร้างเอสแอลเอสขึ้นมาสามรุ่น รุ่นแรก หรือที่เรียกว่า บล็อก 1 คือรุ่นที่พาอาร์เทมิส 1-3 ไปดวงจันทร์  ส่วนในอาร์เทมิส 4-8 จะใช้รุ่น 1 บี ซึ่งมีการปรับปรุงในส่วนของจรวดตอนบนให้มีแรงขับสูงกว่าเดิม หลังจากนั้นเอสแอลเอสก็จะปรับปรุงครั้งใหญ่อีกครั้งเป็นรุ่น 2 ซึ่งมีการออกแบบจรวดเชื้อเพลิงแข็งใหม่ มีพลังมากกว่าเดิม ในรุ่น 2 นี้จะเป็นรุ่นที่มีแรงขับมากที่สุด มีระวางบรรทุกที่วงโคจรระดับต่ำถึง 130 ตัน 


เอสแอลเอสไม่ได้สร้างมาเพื่ออาร์เทมิสอย่างเดียวเท่านั้น ในอนาคตเราอาจเห็นมีการใช้จรวดยักษ์รุ่นนี้ในการส่งยานอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ ตัวอย่างโครงการที่อาจได้เดินทางไปกับเอสแอลเอส เช่น เนปจูนโอดิสซียส์ ยูโรปาแลนเดอร์  เอนเซลาดัสออร์บิแลนเดอร์ 

อนาคตที่ไม่แน่นอน

ด้วยระวางบรรทุกสูงสุดถึง 95 ตันที่วงโคจรใกล้โลก หรือ 27 ตันไปดวงจันทร์ ทำให้เอสแอลเอสครองความเป็นจ้าวพลังแห่งห้วงอวกาศได้อย่างไม่ต้องสงสัย อย่างน้อยก็ในขณะนี้ เมื่อพิจารณาตัวเลขต่าง ๆ เช่นความสูง ขนาด ระวางบรรทุกสูงสุด หรือแรงขับของเครื่องยนต์ จะรู้สึกถึงพละกำลังอันมหัศจรรย์ของสิ่งประดิษฐ์ยักษ์นี้ 

แต่ทราบหรือไม่ว่า จรวดแซตเทิร์น 5 ที่เคยนำมนุษย์ไปเดินบนดวงจันทร์ในโครงการอะพอลโลมีระวางบรรทุกสูงสุดถึง 140 ตันที่วงโคจรใกล้โลกทั้งที่มีแรงขับของเครื่องยนต์เป็นรองเอสแอลเอส ยิ่งกว่านั้น ค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดแซตเทิร์น 5 แต่ละครั้งยังถูกกว่าเอสแอลเอสถึงเท่าตัว ผู้เชี่ยวชาญประเมินว่าเอสแอลเอสมีค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดต่อครั้งไม่ต่ำกว่าสองพันล้านดอลลาร์หรืออาจพุ่งสูงถึงสี่พันล้านดอลลาร์เลยทีเดียว

เป็นเรื่องน่าขันที่เทคโนโลยีที่ก้าวหน้ากว่าถึงครึ่งศตวรรษกลับช่วยให้นาซาทำได้เพียงสร้างจรวดที่แพงขึ้นแต่ประสิทธิภาพด้อยลง เอสแอลเอสใช้แนวคิดโบราณอย่างไม่น่าเชื่อ แม้การนำสัมภาระขึ้นไปอยู่บนยอดจรวดตามแบบเดิมมีเหตุผลที่ดี เพราะเป็นการปิดจุดอ่อนที่เคยมีในระบบกระสวยอวกาศทิ้งไป แต่สิ่งหนึ่งที่ไม่น่าเชื่อว่าโบอิ้งซึ่งเป็นผู้รับงานจากนาซาให้พัฒนาเอสแอลเอสเลือกทำก็คือ การพาระบบเอสแอลเอสกลับไปสู่ระบบใช้ครั้งเดียวทิ้งซึ่งเป็นแนวคิดการออกแบบจรวดที่กำลังจะกลายเป็นอดีต แนวคิดการออกแบบจรวดที่กำลังจะเป็นแนวทางหลักของการขนส่งอวกาศในอนาคตคือการเป็นระบบใช้ซ้ำ หลายองค์กรหลายชาติก็เลือกที่จะเดินตามแนวทางนี้ เช่นจีนก็ประกาศว่ากำลังจะพัฒนาระบบอวกาศยานใช้ซ้ำแบบสมบูรณ์อยู่ แม้แต่รัสเซียที่เคยเมินเฉยต่อระบบใช้ซ้ำมาตลอดก็ยังยอมรับว่าจะปฏิเสธแนวทางนี้ไม่ได้เสียแล้ว และเมื่อไม่นานมานี้ก็ประกาศว่าจะพัฒนาจรวดใช้ซ้ำบ้าง แต่เอสแอลเอสกลับสวนกระแสด้วยการย้อนกลับไปเป็นระบบจรวดใช้ทิ้งแบบเดิมซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ทำให้นักวิเคราะห์หลายคนเรียกเอสแอลเอสว่า เป็นระบบจรวดไดโนเสาร์

ขณะนี้มีหลายเสียงในสหรัฐอเมริกาเรียกร้องให้นาซาทบทวนการเลือกใช้เอสแอลเอสเป็นระบบขนส่งหลักในการสำรวจอวกาศในอนาคตแล้วหันไปใช้ระบบอื่นที่ราคาถูกกว่าแทน

ระบบอื่นที่กล่าวถึงมีหลายตัวเลือก ตัวเลือกที่น่าจับตามองที่สุดในขณะนี้คือ สเปซเอกซ์ ซึ่งเป็นผู้พัฒนาระบบขนส่งอวกาศที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก ปัจจุบันเป็นผู้ให้บริการจรวดฟัลคอน 9 จรวดฟัลคอนเฮฟวี ยานดรากอน ยานครูว์ดรากอน และขณะนี้กำลังพัฒนาจรวดซูเปอร์เฮฟวีกับยานสตาร์ชิปอย่างแข็งขันซึ่งกำลังก้าวหน้าไปอย่างมาก ระบบของสเปซเอกซ์มีจุดเด่นคือเป็นระบบที่ค่าใช้จ่ายถูกมาก ฟัลคอนเฮฟวีมีระวางบรรทุกสูงสุด 64 ตันที่วงโคจรใกล้โลก แม้จะยังต่ำกว่าเอสแอลเอส แต่ฟัลคอนเฮฟวีมีต้นทุนในการส่งจรวดครั้งละประมาณ 100 ล้านดอลลาร์ ยิ่งกว่านั้น หากจรวดซูเปอร์เฮฟวีพัฒนาขึ้นสำเร็จและทำได้ดังที่กล่าวอ้างไว้ ก็จะเรียกได้ว่า ซูเปอร์เฮฟวี-สตาร์ชิปเหนือกว่าเอสแอลเอสทุกด้าน เพราะจะมีระวางบรรทุกสูงสุดราว 150 ตันซึ่งสูงกว่าเอสแอลเอส แต่มีค่าใช้จ่ายถูกกว่านับร้อยเท่า สเปซเอกซ์เคยอ้างถึงตัวเลขประเมินที่ดูน่าเหลือเชื่อว่า ซูเปอร์เฮฟวีมีค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดครั้งละไม่ถึง 10 ล้านดอลลาร์เท่านั้น 

จรวดซูเปอร์เฮฟวี-สตาร์ชิป (ซ้าย) และจรวดฟัลคอนเฮฟวี (ขวา) 

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้ระบบของสเปซเอกซ์มีค่าใช้จ่ายถูกมากก็คือการเป็นระบบใช้ซ้ำที่เอสแอลเอสเมินหนีนั่นเอง


อย่างไรก็ตาม ณ ขณะนี้องค์การนาซาก็ยังไม่มีท่าทีจะเปลี่ยนใจ ยังคงเลือกเอาเอสแอลเอสเป็นพาหนะหลักอันดับหนึ่งต่อไป อย่างน้อยก็ไม่ต่ำกว่า 5 ภารกิจแรกของอาร์เทมิสที่จะใช้เอสแอลเอส แต่ในอนาคตข้างหน้า เมื่อถึงวันที่จรวดซูเปอร์เฮฟวีและยานสตาร์ชิปพร้อมประจำการ เราอาจเห็นสเปซเอกซ์พานักท่องเที่ยวไปชมดวงจันทร์ปีละสามสี่เที่ยวบิน ในขณะที่เอสแอลเอสพามนุษย์อวกาศของนาซาไปดวงจันทร์ได้ไม่เกินปีละหนึ่งเที่ยวบินในราคาที่แพงกว่าหลายร้อยเท่า เมื่อนั้นการเปรียบเทียบก็จะชัดเจนเป็นรูปธรรมขึ้น และอาจทำให้นาซาตัดสินใจได้ง่ายขึ้นด้วย

สถิติและตัวเลขที่น่าสนใจเกี่ยวกับเอสแอลเอส

●เอสแอลเอสเมื่อเติมเชื้อเพลิงเต็ม มีน้ำหนัก 2,600 ตัน หรือหนักเท่ากับเครื่องบินจัมโบเจ็ต 777 บรรทุกน้ำหนักเต็มเจ็ดลำ 
●เมื่อตั้งอยู่บนฐานส่งจรวด น้ำหนักทั้งหมดของเอสแอลเอสถ่ายลงบนบ่ารับ 8 ตัวที่อยู่ที่ฐานของจรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีหมุดยึดอย่างแน่นหนา หมุดทั้งแปดนี้จะถูกดีดออกในวินาทีที่จรวดจะทะยานขึ้น
●เครื่องยนต์อาร์เอส-25 บางเครื่องที่ติดที่จรวดแกนในภารกิจอาร์เทมิส 1 เคยผ่านการนำกระสวยอวกาศขึ้นสู่อวกาศมาแล้ว 25 ครั้ง 
●ไอร้อนที่พุ่งออกจากหัวฉีดของเครื่องยนต์อาร์เอส-25 มีความเร็วมากกว่าเสียง 13 เท่า
●จรวดแกนของเอสแอลเอสมีความสูง 65 เมตร เป็นท่อนจรวดที่ยาวที่สุดในบรรดาจรวดทั้งหมดที่เคยสร้างกันมา 
●ภายในเอสแอลเอสมีห่วงรัดสายไฟราว 100,000 ตัว มีสายไฟยาวรวม 72.5 กิโลเมตร และมีเซนเซอร์ตรวจวัดเกือบ 800  ตัว 
●ในจรวดแกนมีคอมพิวเตอร์ควบคุมการบินสามเครื่อง ใช้พาวเวอร์พีซี จี 3 เป็นชิปประมวลผลกลาง
●จรวดเชื้อเพลิงแข็งเผาผลาญเชื้อเพลิงวินาทีละ 5.5 ตัน 
●จรวดแกนเผาผลาญเชื้อเพลิงวินาทีละ 1,500 แกลลอน
●เอสแอลเอสสามารถเร่งความเร็วได้สูงสุด 34,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
●เอสแอลเอสจะถูกนำจากโรงประกอบไปยังแท่นปล่อยโดยรถบรรทุกเคลื่อนที่ที่วิ่งได้เร็วที่สุดไม่เกิน 1.6 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งช้ากว่าความเร็วมนุษย์เดินถึงสองเท่า
●เอสแอลเอสเป็นระบบที่แพงมาก การส่งจรวดเอสแอลเอสแต่ละครั้งมีค่าใช้จ่ายไม่น้อยกว่า 2 พันล้านดอลลาร์ (ประมาณ 70,000 ล้านบาท)

ข้อมูลอ้างอิง

●Space Launch System - Nasa
●Space Launch System - Boeing
●By the numbers: The Space Launch System, NASA’s next Moon rocket - astronomy.com
●Bigger Than Saturn, Bound for Deep Space - smithsonianmag.com

บทความที่เกี่ยวข้อง

• อาร์เทมิส บันไดสามขั้นสู่การนำมนุษย์กลับไปเดินบนดวงจันทร์

• ชุมนุมจรวดยักษ์

• อาร์เทมิส 1 ทำอะไร

• แมวเหมียวเที่ยวอวกาศ

• เรื่องที่คุณอาจยังไม่รู้เกี่ยวกับอะพอลโล 11

• รู้จักพลูโต ก่อนจะไปถึงขอบฟ้าใหม่

• ยานแคสซีนี-ไฮเกนส์เข้าสู่วงโคจรรอบดาวเสาร์

• อาหารอวกาศ

• มังกรจีนผงาดฟ้า

• 2001 มาร์สโอดิสซีย์

จรวดเอสแอลเอส จอมพลังรุ่นใหม่ของนาซา

14 พฤศจิกายน 2565 โดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 30 พฤศจิกายน 2565

ภารกิจอาร์เทมิส 1 ได้ทะยานขึ้นสู่อวกาศแล้วเมื่อเวลา 13:47 น. ของวันที่ 16 พฤจิกายน 2565 เป้าหมายคือ มุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ตามก้าวแรกในภารกิจนำมนุษย์กลับไปดวงจันทร์อีกครั้งขององค์การนาซา

เมื่อเรามองภาพการส่งจรวดของอาร์เทมิส 1 สิ่งหนึ่งที่เห็นโดดเด่นเป็นสง่าบนฐานส่งจรวดคือ จรวดลำยักษ์สูงเสียดฟ้าที่มีชื่อว่า เอสแอลเอส (Space Launch System) ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นจรวดที่ทรงพลังที่สุดในโลกที่ยังประจำการอยู่ 

จรวดเอสแอลเอส 

ทายาทของกระสวยอวกาศ

จรวดเอสแอลเอสในภารกิจอาร์เทมิส 1 มีความสูง 98.1 เมตร มีจรวดใหญ่สีส้มเข้มเป็นลำแกน และมีจรวดเล็กสองลำสีขาวขนาบข้าง เมื่อมองเผิน ๆ อาจรู้สึกว่าจรวดรุ่นนี้มีความละม้ายคล้ายคลึงกับกระสวยอวกาศ ซึ่งเป็นระบบขนส่งอวกาศของนาซาที่ปลดระวางไปแล้ว ต่างเพียงแค่เอายานโคจรที่มีรูปร่างคล้ายเครื่องบินออกเท่านั้นเอง หากใครคิดว่าเอสแอลเอสคือกระสวยอวกาศที่ถอดยานโคจรออกก็เกือบถูกเลยทีเดียว เพราะวิศวกรออกแบบจรวดเอสแอลเอสโดยใช้ระบบขับดันของกระสวยอวกาศเป็นพื้นฐานจริง ๆ

ไม่เพียงแต่พัฒนาขึ้นมาจากกระสวยอวกาศเท่านั้น แม้แต่ชิ้นส่วนจรวดบางชิ้นรวมถึงเครื่องยนต์ก็ถอดเอาจากกระสวยอวกาศมาใช้ ดังนั้นจะกล่าวว่าเอสแอลเอสเป็นทายาทสายตรงของกระสวยอวกาศก็ไม่ผิดนัก

มาทบทวนความหลังกันสักนิด กระสวยอวกาศ คือยานขนส่งอวกาศของนาซาที่เป็นที่คุ้นตากันมากที่สุด มีทั้งสิ้นห้าลำ ได้แก่ แชลเลนเจอร์ ดิสคัฟเวอรี โคลัมเบีย แอตแลนติส และเอนเดฟเวอร์ มีลักษณะเหมือนจรวดมัดติดกับเครื่องบิน ส่วนประกอบหลักของกระสวยอวกาศมีสามส่วน ได้แก่ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ถังเชื้อเพลิงภายนอก และ ยานโคจร จรวดเชื้อเพลิงแข็งคือจรวดลำผอมสีขาวสองลำที่อยู่ด้านข้าง เป็นจรวดขับดันที่ใช้เชื้อเพลิงแข็ง เป็นส่วนที่ให้กำลังหลักในการยกยานขึ้นสู่ท้องฟ้า ส่วนชิ้นส่วนทรงกระบอกใหญ่สีส้มเข้มลำกลางที่ดูคล้ายจรวดคือถังเชื้อเพลิงภายนอก ไม่มีเครื่องยนต์ที่ด้านท้าย จึงไม่ใช่จรวด ภายในมีถังบรรจุไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลวซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์สำหรับยานโคจร ยานโคจรคือส่วนที่ดูเหมือนเครื่องบิน เป็นส่วนที่ลูกเรืออาศัยอยู่และเป็นยานสำหรับบรรทุกสัมภาระขึ้นสู่อวกาศ เช่นดาวเทียมหรือมอดูลสถานีอวกาศต่าง ๆ ท้ายยานโคจรคือเครื่องยนต์หลัก ที่มีท่อลำเลียงเชื้อเพลิงมาจากถังเชื้อเพลิงภายนอก

ส่วนประกอบของกระสวยอวกาศ 

การเดินทางของกระสวยอวกาศในช่วงขาขึ้นจะขึ้นแบบจรวด นั่นคือจะพุ่งขึ้นจากแท่นส่งจรวดในแนวดิ่ง ส่วนขากลับโลกจะลงแบบเครื่องบิน โดยยานโคจรจะร่อนลงบนรันเวย์เหมือนเครื่องบินทั่วไป เมื่อเริ่มออกเดินทาง จรวดเชื้อเพลิงแข็งและเครื่องยนต์หลักในยานโคจรจะจุดขึ้นเกือบพร้อมกันเพื่อผลักดันกระสวยอวกาศทั้งหมดขึ้นจากฐานส่ง หลังจากทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ราว 2 นาที เมื่อเชื้อเพลิงในจรวดเชื้อเพลิงแข็งหมดก็จะปลดตัวเองออกไป ตัวถังเปล่าของจรวดเชื้อเพลิงแข็งจะตกลงสู่มหาสมุทรโดยมีร่มชูชีพประคอง รอให้เรือมาลากกลับเข้าฝั่งเพื่อชำระชะล้างและแยกส่วนเพื่อรอการนำไปประกอบใช้ซ้ำในเที่ยวบินอื่นต่อไป 

หลังจากที่ปลดจรวดเชื้อเพลิงแข็งออกไปแล้ว ส่วนที่เหลือได้แก่ยานโคจรและถังเชื้อเพลิงภายนอกจะมุ่งหน้าต่อไปโดยแรงขับของเครื่องยนต์หลัก เมื่อกระสวยอวกาศใกล้เข้าสู่วงโคจรรอบโลก ก็จะปลดถังเชื้อเพลิงภายนอกทิ้งไป เครื่องยนต์หลักก็ไม่ได้ใช้งานอีกต่อไป การดันยานเข้าสู่วงโคจรจะเป็นหน้าที่ของเครื่องยนต์ชุดเล็กอีกชุดหนึ่งที่อยู่ด้านท้ายยานโคจร

เมื่อจะกลับเข้าสู่โลก ยานโคจรจะกลับตัวแล้วเดินเครื่องท้ายยานเพื่อลดความเร็วลง ทำให้ระดับวงโคจรลดต่ำลงอย่างช้า ๆ จนในที่สุดก็เข้าสู่บรรยากาศโลก หลังจากนั้นยานโคจรก็จะกลายเป็นเครื่องร่อนที่จะประคองตัวจนมาลงจอดบนรันเวย์ เป็นอันเสร็จสิ้นการเดินทาง

ในแต่ละเที่ยวบินของกระสวยอวกาศมีเพียงถังเชื้อเพลิงภายนอกเท่านั้นที่ต้องทิ้งไป ส่วนจรวดเชื้อเพลิงแข็งและยานโคจรจะนำไปใช้งานซ้ำได้ในภายหลัง กระสวยอวกาศจึงเป็นอวกาศยานแบบใช้ซ้ำบางส่วน 

คืนสู่สามัญ

ส่วนประกอบหลักของเอสแอลเอสคือ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง จรวดแกน และจรวดตอนที่สอง

การวางตำแหน่งสัมภาระของเอสแอลเอสได้หวนกลับไปใช้แบบดั้งเดิม นั่นคือนำสัมภาระทั้งหมดของจรวดไปไว้ที่ส่วนยอดจรวด ไม่ใช้ยานโคจรแบบเครื่องบินอีกต่อไป นอกจากนี้ยังละทิ้งแนวคิดการเป็นอวกาศยานใช้ซ้ำของกระสวยอวกาศไปจนหมดสิ้น ชิ้นส่วนทุกชิ้นของจรวดเอสแอลเอสจะถูกใช้เพียงครั้งเดียว ไม่มีการนำกลับมาใช้ซ้ำ 

จรวดสีขาวผอมเพรียวสองลำด้านข้างเป็นจรวดเชื้อเพลิงแข็ง ใช้ชิ้นส่วนแบบเดียวกับจรวดเชื้อเพลิงแข็งของกระสวยอวกาศ แต่เพิ่มจำนวนปล้องจาก 4 ปล้องเป็น 5 ปล้อง จรวดเชื้อเพลิงแข็งของเอสแอลเอสจึงดูผอมเพรียว เพราะยาวกว่า ส่งแรงขับได้นานกว่า มีความสูง 53.8 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 3.6 เมตร หนัก 727 ตัน
เชื้อเพลิงคือผงอะลูมินัมผสมแอมโมเนียมเพอร์คลอเรตประสานด้วยอะคริโลโนไตรล์โพลีบิวทาไดอีน ให้แรงยก 16,000 กิโลนิวตันต่อท่อน 

จรวดเชื้อเพลิงแข็งนี้มีเวลาทำงานสั้นที่สุดเพียง 126 วินาที แต่เป็นส่วนสำคัญที่สุดในการพาเอสแอลเอสขึ้นสู่ท้องฟ้า เพราะข้อดีสำคัญของจรวดเชื้อเพลิงแข็งคือให้แรงขับสูงมาก แรงขับ 75 เปอร์เซ็นต์ของเอสแอลเอสมาจากจรวดเชื้อเพลิงแข็งนี้

ส่วนประกอบหลักของเอสแอลเอสในภารกิจอาร์เทมิส 1 

ส่วนจรวดสีส้มเข้มลำกลางเป็นจรวดจริง ๆ ด้านใต้ติดเครื่องยนต์อาร์เอส-25 สี่เครื่องที่ถอดมาจากยานโคจรของกระสวยอวกาศ มีความสูง 64.6 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 8.4 เมตรเท่ากับถังเชื้อเพลิงภายนอกของกระสวยอวกาศ ใช้ไฮโดรเจนเหลว 2 ล้านลิตรเป็นเชื้อเพลิง และออกซิเจนเหลว 741,941 ลิตรเป็นออกซิไดเซอร์ เครื่องยนต์อาร์เอส-25 แต่ละเครื่องให้แรงขับ 2,278 กิโลนิวตันในสุญญากาศ หรือ 1,852 กิโลนิวตันที่ระดับน้ำทะเล

สีส้มเข้มของจรวดแกนของเอสแอลเอสไม่ใช่สีที่ทาตกแต่งจรวด แต่เป็นสีของโฟมที่เคลือบตัวถังจรวดเพื่อเป็นฉนวนกันความเย็นรั่วไหล จรวดลำแกนของเอสแอลเอสใช้ออกซิเจนเหลวและไฮโดรเจนเหลวซึ่งเย็นจัด เมื่อมีการถ่ายของเหลวทั้งสองมายังถังเก็บภายในจรวด จะเสียความเย็นผ่านถังไป จึงต้องมีการฉีดพ่นโฟมเคลือบเพื่อเป็นฉนวนกันความเย็นรั่วไหล โฟมนี้เดิมมีสีเหลือง แต่เมื่อตากแดดสีจึงคล้ำลงกลายเป็นสีส้มเข้ม ถังเชื้อเพลิงภายนอกของกระสวยอวกาศและตัวจรวดของจรวดตระกูลเดลตาก็เคลือบด้วยโฟมฉนวนชนิดนี้เหมือนกันจึงดูมีสีส้มเข้มเหมือนกัน

โฟมฉนวนนี้เองที่เป็นต้นเหตุของปัญหาจนนำมาสู่โศกนาฏกรรมของกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี 2546 เนื่องจากขณะส่งจรวด โฟมชิ้นใหญ่ชิ้นหนึ่งได้หลุดจากถังเชื้อเพลิงภายนอกมากระแทกเข้าใส่ขอบปีกของยานโคจร ชิ้นส่วนที่ขอบปีกทำจากคาร์บอน-คาร์บอนเสริมแรงที่ทนความร้อนสูงได้ดีแต่เปราะบางมาก เมื่อถูกชนจึงแตกหักและเกิดรอยรั่วที่ปีก รอยรั่วนี้ไม่ก่อปัญหาขณะขึ้นสู่อวกาศและขณะยังอยู่ในวงโคจร แต่ในขากลับโลก ความร้อนจากการปะทะบรรยากาศได้รั่วไหลผ่านรอยรั่วเข้าไปทำลายตัวยานจนแหลกสลาย มนุษย์อวกาศทั้งเจ็ดคนเสียชีวิต อย่างไรก็ตามปัญหานี้จะไม่เกิดกับเอสแอลเอสเพราะไม่มียานโคจรที่เปราะบางเกาะอยู่ด้านข้าง 

เปรียบเทียบขนาดและระวางบรรทุกของจรวดรุ่นใหญ่ตั้งแต่อดีต ปัจจุบัน และอนาคต 

ถัดจากท่อนแรกของลำแกนขึ้นไป คือจรวดตอนบนที่มีชื่อว่า ไอซีพีเอส (ICPS--Interim Cryogenic Propulsion Stage) มีความสูง 13 เมตร ใช้เครื่องยนต์เครื่องเดียว เป็นเครื่องยนต์อาร์แอล 10 เครื่องยนต์ชนิดนี้เป็นแบบเดียวกับที่ใช้ในเครื่องยนต์ท่อนที่สองในจรวดเดลตา 4 ของยูไนเต็ตลอนช์อัลไลอันซ์ ให้แรงขับดัน 110 กิโลนิวตัน ใช้ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง

เมื่อขึ้นจากฐานส่ง จรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดแกนจะจุดขึ้นเกือบพร้อมกัน ทั้งสามท่อนให้แรงขับรวม 39 ล้านนิวตัน ซึ่งมากกว่าจรวดแซตเทิร์น 5 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ 

หลังจากขึ้นพ้นพื้นโลกไปได้สองนาทีเศษ เชื้อเพลิงในจรวดเชื้อพลิงแข็งก็หมดไปและถูกปลดออกไปก่อน ขณะนั้นจรวดมีความเร็วประมาณ 6,400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง สูงจากพื้นดิน 43 กิโลเมตร จรวดแกนที่ยังเดินเครื่องอยู่จะทำหน้าที่ต่อไปอีกจนเวลาผ่านไป 8 นาทีเศษ เมื่อจรวดมีความเร็วใกล้ถึงความเร็วที่ต้องใช้ในวงโคจรรอบโลก จรวดแกนจะถูกปลดออกไป หลังจากนั้นจรวดตอนบนจะทำหน้าที่ต่อ ตั้งแต่ดันยานเข้าสู่วงโคจรรอบโลก ซึ่งมีความเร็วประมาณ 28,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง  จากนั้นก็จะผลักดันให้มีความเร็วสูงขึ้นถึง 36,200 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเพื่อให้พ้นจากวงโคจรและมุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ จรวดตอนบนของเอสแอลเอสจึงมีระยะเวลาทำงานนานที่สุด 

เมื่อพ้นวงโคจรโลกไปแล้ว จรวดตอนบนก็จะถูกสลัดทิ้งไป เป็นอันหมดหน้าที่ของจรวดเอสแอลเอส พลังขับเคลื่อนต่อจากนี้ไปจะใช้เครื่องยนต์หลักของยานโอไรอันแทน 

จรวดเอสแอลเอสจึงนับเป็นจรวดสองตอน ตอนที่หนึ่งคือจรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดแกน เนื่องจากเครื่องยนต์ทั้งสามลำนี้จุดขึ้นพร้อมกัน จึงนับเป็นตอนเดียวกัน และตอนที่สองคือจรวดตอนบน

จรวดเอสแอลเอสจะใช้ไอซีพีเอสเป็นจรวดตอนบนเพียงในอาร์เทมิส 1-3 เท่านั้น นับจากอาร์เทมิส 4 จะใช้จรวดตอนบนอีกแบบหนึ่ง คือ อียูเอส (EUS--Exploration Upper Stagte) ซึ่งมีแรงขับสูงกว่า ใช้เครื่องยนต์อาร์แอล 10 ซี-3 (RL10C-3) สี่เครื่อง 

จรวดเอสแอลเอสรุ่นต่าง ๆ  

จรวดเอสแอลเอสมิได้มีเพียงรุ่นเดียวเท่านั้น นาซาได้วางแผนที่จะสร้างเอสแอลเอสขึ้นมาสามรุ่น รุ่นแรก หรือที่เรียกว่า บล็อก 1 คือรุ่นที่พาอาร์เทมิส 1-3 ไปดวงจันทร์  ส่วนในอาร์เทมิส 4-8 จะใช้รุ่น 1 บี ซึ่งมีการปรับปรุงในส่วนของจรวดตอนบนให้มีแรงขับสูงกว่าเดิม หลังจากนั้นเอสแอลเอสก็จะปรับปรุงครั้งใหญ่อีกครั้งเป็นรุ่น 2 ซึ่งมีการออกแบบจรวดเชื้อเพลิงแข็งใหม่ มีพลังมากกว่าเดิม ในรุ่น 2 นี้จะเป็นรุ่นที่มีแรงขับมากที่สุด มีระวางบรรทุกที่วงโคจรระดับต่ำถึง 130 ตัน 


เอสแอลเอสไม่ได้สร้างมาเพื่ออาร์เทมิสอย่างเดียวเท่านั้น ในอนาคตเราอาจเห็นมีการใช้จรวดยักษ์รุ่นนี้ในการส่งยานอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นสู่อวกาศ ตัวอย่างโครงการที่อาจได้เดินทางไปกับเอสแอลเอส เช่น เนปจูนโอดิสซียส์ ยูโรปาแลนเดอร์  เอนเซลาดัสออร์บิแลนเดอร์ 

อนาคตที่ไม่แน่นอน

ด้วยระวางบรรทุกสูงสุดถึง 95 ตันที่วงโคจรใกล้โลก หรือ 27 ตันไปดวงจันทร์ ทำให้เอสแอลเอสครองความเป็นจ้าวพลังแห่งห้วงอวกาศได้อย่างไม่ต้องสงสัย อย่างน้อยก็ในขณะนี้ เมื่อพิจารณาตัวเลขต่าง ๆ เช่นความสูง ขนาด ระวางบรรทุกสูงสุด หรือแรงขับของเครื่องยนต์ จะรู้สึกถึงพละกำลังอันมหัศจรรย์ของสิ่งประดิษฐ์ยักษ์นี้ 

แต่ทราบหรือไม่ว่า จรวดแซตเทิร์น 5 ที่เคยนำมนุษย์ไปเดินบนดวงจันทร์ในโครงการอะพอลโลมีระวางบรรทุกสูงสุดถึง 140 ตันที่วงโคจรใกล้โลกทั้งที่มีแรงขับของเครื่องยนต์เป็นรองเอสแอลเอส ยิ่งกว่านั้น ค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดแซตเทิร์น 5 แต่ละครั้งยังถูกกว่าเอสแอลเอสถึงเท่าตัว ผู้เชี่ยวชาญประเมินว่าเอสแอลเอสมีค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดต่อครั้งไม่ต่ำกว่าสองพันล้านดอลลาร์หรืออาจพุ่งสูงถึงสี่พันล้านดอลลาร์เลยทีเดียว

เป็นเรื่องน่าขันที่เทคโนโลยีที่ก้าวหน้ากว่าถึงครึ่งศตวรรษกลับช่วยให้นาซาทำได้เพียงสร้างจรวดที่แพงขึ้นแต่ประสิทธิภาพด้อยลง เอสแอลเอสใช้แนวคิดโบราณอย่างไม่น่าเชื่อ แม้การนำสัมภาระขึ้นไปอยู่บนยอดจรวดตามแบบเดิมมีเหตุผลที่ดี เพราะเป็นการปิดจุดอ่อนที่เคยมีในระบบกระสวยอวกาศทิ้งไป แต่สิ่งหนึ่งที่ไม่น่าเชื่อว่าโบอิ้งซึ่งเป็นผู้รับงานจากนาซาให้พัฒนาเอสแอลเอสเลือกทำก็คือ การพาระบบเอสแอลเอสกลับไปสู่ระบบใช้ครั้งเดียวทิ้งซึ่งเป็นแนวคิดการออกแบบจรวดที่กำลังจะกลายเป็นอดีต แนวคิดการออกแบบจรวดที่กำลังจะเป็นแนวทางหลักของการขนส่งอวกาศในอนาคตคือการเป็นระบบใช้ซ้ำ หลายองค์กรหลายชาติก็เลือกที่จะเดินตามแนวทางนี้ เช่นจีนก็ประกาศว่ากำลังจะพัฒนาระบบอวกาศยานใช้ซ้ำแบบสมบูรณ์อยู่ แม้แต่รัสเซียที่เคยเมินเฉยต่อระบบใช้ซ้ำมาตลอดก็ยังยอมรับว่าจะปฏิเสธแนวทางนี้ไม่ได้เสียแล้ว และเมื่อไม่นานมานี้ก็ประกาศว่าจะพัฒนาจรวดใช้ซ้ำบ้าง แต่เอสแอลเอสกลับสวนกระแสด้วยการย้อนกลับไปเป็นระบบจรวดใช้ทิ้งแบบเดิมซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ทำให้นักวิเคราะห์หลายคนเรียกเอสแอลเอสว่า เป็นระบบจรวดไดโนเสาร์

ขณะนี้มีหลายเสียงในสหรัฐอเมริกาเรียกร้องให้นาซาทบทวนการเลือกใช้เอสแอลเอสเป็นระบบขนส่งหลักในการสำรวจอวกาศในอนาคตแล้วหันไปใช้ระบบอื่นที่ราคาถูกกว่าแทน

ระบบอื่นที่กล่าวถึงมีหลายตัวเลือก ตัวเลือกที่น่าจับตามองที่สุดในขณะนี้คือ สเปซเอกซ์ ซึ่งเป็นผู้พัฒนาระบบขนส่งอวกาศที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก ปัจจุบันเป็นผู้ให้บริการจรวดฟัลคอน 9 จรวดฟัลคอนเฮฟวี ยานดรากอน ยานครูว์ดรากอน และขณะนี้กำลังพัฒนาจรวดซูเปอร์เฮฟวีกับยานสตาร์ชิปอย่างแข็งขันซึ่งกำลังก้าวหน้าไปอย่างมาก ระบบของสเปซเอกซ์มีจุดเด่นคือเป็นระบบที่ค่าใช้จ่ายถูกมาก ฟัลคอนเฮฟวีมีระวางบรรทุกสูงสุด 64 ตันที่วงโคจรใกล้โลก แม้จะยังต่ำกว่าเอสแอลเอส แต่ฟัลคอนเฮฟวีมีต้นทุนในการส่งจรวดครั้งละประมาณ 100 ล้านดอลลาร์ ยิ่งกว่านั้น หากจรวดซูเปอร์เฮฟวีพัฒนาขึ้นสำเร็จและทำได้ดังที่กล่าวอ้างไว้ ก็จะเรียกได้ว่า ซูเปอร์เฮฟวี-สตาร์ชิปเหนือกว่าเอสแอลเอสทุกด้าน เพราะจะมีระวางบรรทุกสูงสุดราว 150 ตันซึ่งสูงกว่าเอสแอลเอส แต่มีค่าใช้จ่ายถูกกว่านับร้อยเท่า สเปซเอกซ์เคยอ้างถึงตัวเลขประเมินที่ดูน่าเหลือเชื่อว่า ซูเปอร์เฮฟวีมีค่าใช้จ่ายในการส่งจรวดครั้งละไม่ถึง 10 ล้านดอลลาร์เท่านั้น 

จรวดซูเปอร์เฮฟวี-สตาร์ชิป (ซ้าย) และจรวดฟัลคอนเฮฟวี (ขวา) 

ปัจจัยสำคัญที่ทำให้ระบบของสเปซเอกซ์มีค่าใช้จ่ายถูกมากก็คือการเป็นระบบใช้ซ้ำที่เอสแอลเอสเมินหนีนั่นเอง


อย่างไรก็ตาม ณ ขณะนี้องค์การนาซาก็ยังไม่มีท่าทีจะเปลี่ยนใจ ยังคงเลือกเอาเอสแอลเอสเป็นพาหนะหลักอันดับหนึ่งต่อไป อย่างน้อยก็ไม่ต่ำกว่า 5 ภารกิจแรกของอาร์เทมิสที่จะใช้เอสแอลเอส แต่ในอนาคตข้างหน้า เมื่อถึงวันที่จรวดซูเปอร์เฮฟวีและยานสตาร์ชิปพร้อมประจำการ เราอาจเห็นสเปซเอกซ์พานักท่องเที่ยวไปชมดวงจันทร์ปีละสามสี่เที่ยวบิน ในขณะที่เอสแอลเอสพามนุษย์อวกาศของนาซาไปดวงจันทร์ได้ไม่เกินปีละหนึ่งเที่ยวบินในราคาที่แพงกว่าหลายร้อยเท่า เมื่อนั้นการเปรียบเทียบก็จะชัดเจนเป็นรูปธรรมขึ้น และอาจทำให้นาซาตัดสินใจได้ง่ายขึ้นด้วย

สถิติและตัวเลขที่น่าสนใจเกี่ยวกับเอสแอลเอส

●เอสแอลเอสเมื่อเติมเชื้อเพลิงเต็ม มีน้ำหนัก 2,600 ตัน หรือหนักเท่ากับเครื่องบินจัมโบเจ็ต 777 บรรทุกน้ำหนักเต็มเจ็ดลำ 
●เมื่อตั้งอยู่บนฐานส่งจรวด น้ำหนักทั้งหมดของเอสแอลเอสถ่ายลงบนบ่ารับ 8 ตัวที่อยู่ที่ฐานของจรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีหมุดยึดอย่างแน่นหนา หมุดทั้งแปดนี้จะถูกดีดออกในวินาทีที่จรวดจะทะยานขึ้น
●เครื่องยนต์อาร์เอส-25 บางเครื่องที่ติดที่จรวดแกนในภารกิจอาร์เทมิส 1 เคยผ่านการนำกระสวยอวกาศขึ้นสู่อวกาศมาแล้ว 25 ครั้ง 
●ไอร้อนที่พุ่งออกจากหัวฉีดของเครื่องยนต์อาร์เอส-25 มีความเร็วมากกว่าเสียง 13 เท่า
●จรวดแกนของเอสแอลเอสมีความสูง 65 เมตร เป็นท่อนจรวดที่ยาวที่สุดในบรรดาจรวดทั้งหมดที่เคยสร้างกันมา 
●ภายในเอสแอลเอสมีห่วงรัดสายไฟราว 100,000 ตัว มีสายไฟยาวรวม 72.5 กิโลเมตร และมีเซนเซอร์ตรวจวัดเกือบ 800  ตัว 
●ในจรวดแกนมีคอมพิวเตอร์ควบคุมการบินสามเครื่อง ใช้พาวเวอร์พีซี จี 3 เป็นชิปประมวลผลกลาง
●จรวดเชื้อเพลิงแข็งเผาผลาญเชื้อเพลิงวินาทีละ 5.5 ตัน 
●จรวดแกนเผาผลาญเชื้อเพลิงวินาทีละ 1,500 แกลลอน
●เอสแอลเอสสามารถเร่งความเร็วได้สูงสุด 34,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
●เอสแอลเอสจะถูกนำจากโรงประกอบไปยังแท่นปล่อยโดยรถบรรทุกเคลื่อนที่ที่วิ่งได้เร็วที่สุดไม่เกิน 1.6 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งช้ากว่าความเร็วมนุษย์เดินถึงสองเท่า
●เอสแอลเอสเป็นระบบที่แพงมาก การส่งจรวดเอสแอลเอสแต่ละครั้งมีค่าใช้จ่ายไม่น้อยกว่า 2 พันล้านดอลลาร์ (ประมาณ 70,000 ล้านบาท)

ข้อมูลอ้างอิง

●Space Launch System - Nasa
●Space Launch System - Boeing
●By the numbers: The Space Launch System, NASA’s next Moon rocket - astronomy.com
●Bigger Than Saturn, Bound for Deep Space - smithsonianmag.com

ยานอวกาศมีส่วนประกอบอะไรบ้าง

จรวดทำมาจากอะไร

ใดคือส่วนประกอบสำคัญของกระสวยอวกาศ

องค์ประกอบหลักของระบบยานขนส่งอวกาศ มีอะไรบ้าง