Will future spacecraft fit in our pockets? - Dhonam Pemba

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

When you picture a spaceship, you probably think of something like this,

เมื่อคุณนึกถึงยานอวกาศ คุณอาจนึกถึงอะไรแบบนี่

or this, or maybe this.

หรือนี่ หรืออาจจะนี่

What do they all have in common?

แล้วพวกมันมีอะไรเหมือนกันบ้าง

Among other things, they're huge because they have to carry people, fuel,

ในบรรดาหลาย ๆ สิ่ง พวกมันมีขนาดใหญ่ เพราะพวกมันต้องบรรทุกผู้คน เชื้อเพลิง

and all sorts of supplies, scientific instruments,

และเสบียงทุกประเภท เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

and, in rare cases, planet-killing lasers.

และในบางกรณี อาจมีเลเซอร์สุดอันตราย

But the next real-world generation of spacecraft may be much, much smaller.

แต่ยานอวกาศรุ่นต่อไปที่จะเกิดขึ้นจริงนั้น อาจมีขนาดเล็กกว่านี้มาก

We're talking fit-inside-your-pocket tiny.

เรากำลังพูดถึงขนาดเล็กจิ๋ว ชนิดที่ใส่ในกระเป๋าเสื้อคุณได้

Imagine sending a swarm of these microspacecraft out into the galaxy.

ลองนึกดูถึงการส่งเจ้าพวกยานจิ๋วเหล่านี้ ท่องไปในกาแล็คซี่

They could explore distant stars and planets

พวกมันอาจสำรวจ ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล

by carrying sophisticated electronic sensors

โดยบรรจุตัวตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน

that would measure everything from temperature to cosmic rays.

ซึ่งจะวัดข้อมูลทุกอย่าง ตั้งแต่อุณหภูมิไปจนถึงรังสีคอสมิก

You could deploy thousands of them

คุณสามารถปล่อยยานได้นับพัน

for the cost of a single space shuttle mission,

ด้วยค่าใช้จ่ายเท่ากับ ภารกิจกระสวยอวกาศภารกิจเดียว

exponentially increasing the amount of data

เป็นการเพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับจักรวาล

we could collect about the universe.

ที่เราจะเก็บได้อีกมากมาย

And they're individually expendable,

และราคาพวกมันแต่ละตัวก็สมบุกสมบัน

meaning that we could send them into environments

นั่นหมายความว่าเราสามารถส่งพวกมัน ไปสู่สภาพแวดล้อม

that are too risky for a billion dollar rocket or probe.

ที่เสี่ยงเกินไปสำหรับจรวดหรือยานอวกาศ มูลค่าพันล้านดอลลร์

Several hundred small spacecraft are already orbiting the Earth,

ในขณะนี้ ยานอวกาศขนาดเล็กหลายร้อยลำ กำลังโคจรรอบโลก

taking pictures of outer space,

กำลังบันทึกภาพอวกาศรอบนอก

and collecting data on things,

และเก็บข้อมูลสิ่งต่าง ๆ

like the behavior of bacteria in the Earth's atmosphere

เช่น พฤติกรรมของแบคทีเรียในชั้นบรรยากาศโลก

and magnetic signals that could help predict earthquakes.

และสัญญาณแม่เหล็ก ที่จะช่วยทำนายการเกิดแผ่นดินไหว

But imagine how much more we could learn if they could fly beyond Earth's orbit.

แต่นึกดูว่าเราจะเรียนรู้ได้อีกมากแค่ไหน ถ้าพวกมันบินออกจากวงโคจรของโลกได้

That's exactly what organizations, like NASA, want to do:

ซึ่งนั่นเป็นสิ่งที่องค์กรอย่างนาซ่า อยากจะทำ

send microspacecraft to scout habitable planets

การส่งยานอวกาศจิ๋วไปสำรวจดาวเคราะห์ ที่สามารถอยู่อาศัยได้

and describe astronomical phenomena we can't study from Earth.

และอธิบายปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ ที่เราไม่สามารถศึกษาได้จากโลก

But something so small can't carry a large engine or tons of fuel,

แต่สิ่งเล็ก ๆ นี้ไม่อาจบรรจุเครื่องยนต์ใหญ่ หรือเชื้อเพลิงปริมาณมากได้

so how would such a vessel propel itself?

แล้วยานจะขับเคลื่อนตัวมันเองได้อย่างไรล่ะ

For microspacecraft, it turns out, you need micropropulsion.

สำหรับยานอวกาศจิ๋วแล้ว คุณต้องการระบบแรงขับขนาดเล็ก

On really small scales,

กับสิ่งที่มีขนาดเล็กมาก ๆ

some of the familiar rules of physics don't apply,

กฎทางฟิสิกส์ที่เราคุ้นนเคยบางข้อนั้น ไม่สามารถใช้ได้

in particular, everyday Newtonian mechanics break down,

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กลศาสตร์นิวตันนั้นใช้ไม่ได้

and forces that are normally negligible become powerful.

และแรงซึ่งปกติมีเล็กน้อย จนไม่เป็นที่สังเกต กลับมีกำลังมาก

Those forces include surface tension and capillary action,

แรงเหล่านั้นรวมถึงแรงตึงผิว และการกระทำ ผ่านช่องเล็ก ๆ (capillary action)

the phenomena that govern other small things.

ซึ่งเป็นปรากฎการณ์ ที่ควบคุมสิ่งที่มีขนาดเล็ก

Micropropulsion systems can harness these forces to power spacecraft.

ระบบขับดันขนาดเล็กนี้สามารถนำเอา แรงเหล่านี้มาเป็นพลังงานให้ยานอวกาศ

One example of how this might work

ตัวอย่างหนึ่งที่ช่วยอธิบาย ว่ามันทำงานอย่างไร

is called microfluidic electrospray propulsion.

เรียกว่า ไมโครฟลูดิก อิเล็กโทรสเปรย์ โพรพอลชั่น

It's a type of ion thruster,

มันเป็นการผลักของไอออนอย่างหนึ่ง

which means that it shoots out charged particles to generate momentum.

ซึ่งหมายถึงมันยิงอนุภาคมีประจุออกไป เพื่อสร้างโมเมนตัม

One model being developed at NASA's jet propulsion laboratory

มีตัวอย่างหนึ่งซึ่งถูกพัฒนาขึ้น ในห้องทดลองแรงขับเจ็ทของนาซา

is only a couple centimeters on each side.

ในแต่ละข้างมันมีขนาดเพียงสองสามเซนติเมตร

Here's how it works.

หลักการทำงานของมันก็คือ

That postage-stamp sized metal plate is studded with a hundred skinny needles

แผ่นโลหะขนาดเท่าแสตมป์ ที่เต็มไปด้วยเข็มขนาดเล็กจำนวนมาก

and coated with a metal that has a low melting point, like indium.

และถูกปกคลุมด้วยโลหะ ที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ อย่างเช่น อินเดียม

A metal grid sits above the needles,

ตะแกรงเหล็กครอบอยู่เหนือเข็ม

and an electric field is set up between the grid and the plate.

และสนามไฟฟ้าก็ถูกทำให้เกิดขึ้น ระหว่างตะแกรงและแผ่นโลหะ

When the plate is heated, the indium melts

เมื่อแผ่นนั้นถูกทำให้ร้อนขึ้น อินเดียมก็เริ่มละลาย

and capillary action draws the liquid metal up the needles.

และแรงแคพิลารีก็ดึงโลหะเหลวขึ้นมาตามเข็ม

The electric field tugs the molten metal upwards,

สนามไฟฟ้าช่วยดึงโลหะเหลวขึ้นมา

while surface tension pulls it back,

ในขณะที่แรงตึงผิวดึงมันกลับ

causing the indium to deform into a cone.

ทำให้อินเดียมบิดเป็นรูปเป็นกรวย

The small radius of the tips of the needles

ด้วยรัศมีเล็ก ๆ ของปลายเข็ม

makes it possible for the electric field to overcome the surface tension,

ทำให้มันเป็นไปได้สำหรับสนามไฟฟ้า ที่จะเอาชนะแรงตึงผิว

and when that happens,

และเมื่อมันเกิดขึ้น

positively charged ions shoot off at speeds of tens of kilometers per second.

ประจุบวกจะถูกยิงออกมา ด้วยความเร็วที่สิบกิโลเมตรต่อวินาที

That stream of ions propels the spacecraft in the opposite direction,

กระแสของประจุผลักให้ยานพุ่งไปยังทิศตรงข้าม

thanks to Newton's third law.

ต้องขอบคุณกฎข้อสามของนิวตัน

And while each ion is an extremely small particle,

และในที่แต่ละประจุเป็นอนุภาคที่เล็กมาก ๆ

the combined force of so many of them pushing away from the craft

แรงที่ถูกรวมกันของพวกมันจำนวนมาก ที่ผลักออกจากยาน

is enough to generate significant acceleration.

มีมากพอที่จะก่อให้เกิด ความเร่งที่มีนัยสำคัญ

And unlike the exhaust that pours out of a rocket engine,

และไม่เหมือนกับเครื่องยนต์ไอพ่น ที่ใช้เชื้อเพลิงมากมายจากจรวด

this stream is much smaller and far more fuel efficient,

กระแสประจุนี้เล็กกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่า

which makes it better suited for long deep-space missions.

ซึ่งทำให้มันเหมาะสม กับภารกิจในอวกาศที่ห่างไกล

These micropropulsion systems haven't been fully tested yet,

ระบบขับดันขนาดเล็กนี้ ยังไม่ได้รับการทดสอบอย่างสมบูรณ์

but some scientists think that they will provide enough thrust

แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่า พวกมันให้ความเชื่อมั่น

to break small craft out of Earth's orbit.

ในการปล่อยยานเล็ก ออกจากวงโครจรของโลก

In fact, they're predicting that thousands of microspacecraft

จริง ๆ แล้ว พวกเขาคาดว่า ยานจิ๋วเป็นพัน ๆ ลำ

will be launched in the next ten years

จะถูกปล่อยออกไปในอีกสิบปี

to gather data that today we can only dream about.

เพื่อเก็บข้อมูล ซึ่งในปัจจุบันนี้เราได้แค่ฝันถึง

And that is micro-rocket science.

และนี่ก็คือวิทยาศาตร์ยานอวกาศจิ๋ว