ยานอวกาศ

ยานอวกาศ (อังกฤษ: Spacecraft) คือยานพาหนะ, ยานหรือเครื่องยนต์ที่ออกแบบมาเพื่อบินไปในอวกาศ ยานอวกาศถูกนำมาใช้สำหรับวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย, รวมถึงการสื่อสารโทรคมนาคม, การสังเกตโลก, การอุตุนิยมวิทยา, การนำทาง, การสำรวจดาวเคราะห์และการขนส่งมนุษย์และสินค้า

ในการบินในอวกาศแบบวงโคจรย่อย (อังกฤษ: sub-orbital spaceflight) ยานอวกาศเข้าสู่อวกาศด้านนอก จากนั้นก็กลับมายังพื้นผิวโลกโดยไม่ได้ขึ้นไปสู่วงโคจรหลัก. แต่สำหรับการบินในอวกาศแบบวงโคจรหลัก (อังกฤษ: orbital spaceflight) ยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรปิดรอบโลกหรือรอบวัตถุนอกโลกหรือดวงดาวอื่นๆ ยานอวกาศที่ใช้สำหรับการบินของมนุษย์จะบรรทุกลูกเรือหรือผู้โดยสารบนยานจากจุดเริ่มต้นหรือสถานีอวกาศในวงโคจรเท่านั้น ในขณะที่ ยานที่ใช้สำหรับภารกิจหุ่นยนต์อวกาศจะทำงานด้วยตนเองหรือจากระยะไกลอย่างใดอย่างหนึ่ง ยานอวกาศหุ่นยนต์ที่ใช้เพื่อสนับสนุนการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เป็นยานสำรวจอวกาศ ยานอวกาศหุ่นยนต์ที่ยังคงอยู่ในวงโคจรรอบโลกเป็นดาวเทียม มีเพียงยานสำรวจระหว่างดวงดาวไม่กี่ลำเช่นไพโอเนียร์ 10 และ 11, Voyager 1 และ 2, และ New Horizons ที่ปัจจุบันยังอยู่ในวงโคจรที่หลุดออกจากระบบสุริยะของเรา

ยานอวกาศที่อยู่ในวงโคจรอาจจะสามารถกู้คืนได้แต่บางทีก็ไม่ได้. โดยวิธีการย้อนกลับไปยังโลก พวกมันอาจจะถูกแบ่งออกเป็นแคปซูลที่ไม่มีปีกหรือเครี่องบินอวกาศที่มีปีก

ปัจจุบันมนุษย์ได้ประสบความสำเร็จในการบินในอวกาศ แต่มีเพียงยี่สิบสี่ประเทศเท่านั้นที่มีเทคโนโลยีอวกาศเช่น รัสเซีย (Roscosmos, กองกำลังอวกาศรัสเซีย), สหรัฐอเมริกา (นาซ่า, กองทัพอากาศสหรัฐและอีกหลายบริษัทการบินอวกาศเชิงพาณิชย์), รัฐสมาชิกขององค์การอวกาศยุโรป, สาธารณรัฐประชาชนจีน (องค์การบริหารอวกาศแห่งชาติจีน), ญี่ปุ่น (สำนักงานสำรวจอวกาศญี่ปุ่น) และอินเดีย (องค์การวิจัยอวกาศอินเดีย)

สปุตนิกเป็นดาวเทียมดวงแรก มันถูกส่งขึ้นวงโคจรต่ำรูปไข่โดยสหภาพโซเวียตหรือตอนนี้คือรัสเซียเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 1957 การเปิดตัวครั้งนั้นนำไปสู่การพัฒนาใหม่ทางการเมือง, การทหาร, เทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ ในขณะที่การเปิดตัวของสปุตนิกเป็นเหตุการณ์เดียวแต่ก็เป็นจุดเริ่มต้นของยุคอวกาศ นอกเหนือจากมูลค่าของมันในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีแรก สปุตนิก ยังช่วยในการระบุความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศด้านบน (อังกฤษ: upper atmospheric layers' density) ผ่านการวัดการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรของดาวเทียม นอกจากนี้ยังให้ข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายสัญญาณวิทยุในไอโอโนสเฟียส์ ไนโตรเจนแรงดันสูงในต้วยานของดาวเทียมที่ผิดพลาดได้ให้โอกาสแรกสำหรับการตรวจสอบสะเก็ดดาว ถ้าสะเก็ดดาวทะลุเปลือกนอกของดาวเทียมก็จะถูกตรวจพบโดยข้อมูลอุณหภูมิจะถูกส่งกลับไปยังโลก[ต้องการอ้างอิง]สปุตนิก 1 ถูกเปิดตัวในช่วงปีฟิสิกส์สากลจาก สถานีเลขที่ 1/5 ที่ Tyuratam range ที่ 5 ใน Kazakh SSR (ตอนนี้เป็น Baikonur คอสโมโดรม) ดาวเทียมได้เดินทางที่ 29,000 กิโลเมตร (18,000 ไมล์) ต่อชั่วโมง ใช้เวลา 96.2 นาทีเพื่อให้ครบรอบวงโคจรและปล่อยสัญญาณวิทยุที่ 20.005 และ 40.002 MHz

ในขณะที่สปุตนิก 1 เป็นยานอวกาศที่มีมนุษย์ลำแรกที่โคจรรอบโลก, วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นอื่นๆก่อนหน้านี้ได้ขึ้นมาถึงที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตรซึ่งเป็นความสูงที่กำหนดโดยองค์การระหว่างประเทศคือ F?d?ration A?ronautique Internationale เพื่อนับว่าเป็นการบินในอวกาศ ระดับความสูงนี้เรียกว่า K?rm?n line โดยเฉพาะในปี 1940s มีการเปิดตัวเพื่อการทดสอบหลายครั้งของจรวด V-2 บางเครื่องในจำนวนนั้นขึ้นสู่ระดับความสูงกว่า 100 กม

ณ ปี 2011, มีเพียงสามประเทศเท่านั้นที่ทำการบินด้วยยานอวกาศที่มีมนุษย์ ได้แก่ USSR/รัสเซีย, สหรัฐอเมริกาและจีน. อินเดีย, ญี่ปุ่น, ยุโรป/อีเอสเอ, อิหร่าน, เกาหลีใต้, เกาหลีเหนือ, เดนมาร์กและโรมาเนียมีแค่แผนสำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ (จรวด suborbital ที่มีมนุษย์)[ต้องการอ้างอิง]

ยานอวกาศที่มีมนุษย์ลำแรกคือ Vostok 1 ซึ่งบรรทุกนักบินอวกาศโซเวียต ยูริ กาการิน ขึ้นสู่อวกาศในปี 1961 และบินรอบโลกสำเร็จ ยังมีภารกิจอื่นอีกห้าครั้งที่ใช้ในยานอวกาศ Vostok ได้ ยานอวกาศลำที่สองชื่อ Freedom 7 ซึ่งสามารถเดินทางในวงโคจรย่อยในปี 1961 เช่นกันโดยบรรทุกนักบินอวกาศชาวอเมริกัน อลัน เชพเพิร์ทขึ้นสู่ความสูงกว่า 187 กิโลเมตร (116 ไมล์) มีภารกิจอื่นอีกห้าครั้งที่ใช้ยานอวกาศ Mercury

ยานอวกาศที่มีมนุษย์อื่นๆของโซเวียตรวมถึง Voskhod, Soyuz, บินแบบไร้คนขับอย่าง Zond/L1, L3, TKS และ Salyut และสถานีอวกาศที่มีมนุษย์ เมียร์. ยานอวกาศอเมริกันที่มีมนุษย์รวมถึงยานอวกาศ Gemini, อพอลโล, สถานีอวกาศสกายแล็ป, และกระสวยอวกาศที่มี Spacelab ของยุโรปที่ถอดออกได้และสถานีโมดูลอวกาศ Spacehab ของเอกชนสหรัฐอเมริกา. จีนได้พัฒนาแต่ไม่ได้บินเครื่องชื่อ Shuguang และขณะนี้การใช้เครื่องชื่อเสินโจว (ภารกิจที่มีมนุษย์ของมันครั้งแรกทำในปี 2003)

สถานีอวกาศนานาชาติมีมนุษย์ประจการำตั้งแต่เดือนพฤศจิกายนปี 2000 เป็นการร่วมการงานระหว่างรัสเซีย, สหรัฐอเมริกา, แคนาดาและประเทศอื่นๆอีกหลายประเทศ

ยานที่มีมนุษย์บางลำได้รับการออกแบบมาเฉพาะให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และยานเหล่านี้มักจะเรียกว่า spaceplanes ตัวอย่างแรกของยานดังกล่าวคือ North American X-15 ซึ่งทำการบินที่มีมนุษย์สองเที่ยวบินที่ความสูงกว่า 100 กิโลเมตรในปี 1960 ยานอวกาศที่นำมาใช้ใหม่ได้เป็นครั้งแรก, X-15, ถูกปล่อยบนอากาศในวิถีโค้งแบบ suborbital เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 1963

ยานอวกาศโคจรที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เป็นบางส่วนลำแรกเป็นแบบไม่ใช่แคปซูลและมีปีก, กระสวยอวกาศ, ถูกส่งขึ้นโดยสหรัฐอเมริกาในวันครบรอบปีที่ 20 ของการบินของ ยูริ กาการิน ในวันที่ 12 เมษายน 1981 ระหว่างยุคกระสวย, ยานแบบ orbiters 6 ลำถูกสร้างขึ้น, ทุกลำทำการบินในชั้นบรรยากาศและห้าลำในจำนวนนั้นทำการบินในอวกาศ. ยาน Enterprise ถูกใช้เฉพาะการทดสอบการบินเข้าหาและการลงจอด, การปล่อยตัวจากทางด้านหลังของโบอิ้ง 747 SCA และการร่อนไปหลุมจอดที่เอ็ดเวิร์ด AFB แคลิฟอร์เนีย. กระสวยอวกาศลำแรกที่ได้บินไปในอวกาศคือยานโคลัมเบียตามด้วยชาเลนเจอร์, Discovery, Atlantis และ Endeavour. Endeavour ถูกสร้างขึ้นเพื่อแทนที่ชาเลนเจอร์เมื่อมันหายไปในเดือนมกราคมปี 1986 โคลัมเบียระเบิดขึ้นในระหว่างการบินกลับในเดือนกุมภาพันธ์ 2003

ยานอวกาศที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้บางส่วนโดยอัตโนมัติเป็นลำแรกคือ Buran (พายุหิมะ) ถูกส่งขึ้นไปโดยสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน 1988 แม้ว่ามันจะทำการบินเพียงครั้งเดียว spaceplane แบบนี้ถูกออกแบบมาสำหรับลูกเรือหนึ่งคนและคล้ายกันมากกับกระสวยอวกาศของสหรัฐ ถึงแม้ว่าเครื่องเพิ่มกำลังช่วง Drop-off จะใช้ตัวขับเคลื่อนเป็นของเหลวและเครื่องยนต์หลักของมันติดตั้งอยู่ที่ฐานของบริเวณที่น่าจะเป็นถังเชื้อเพลิงภายนอกในกระสวยของอเมริกา การขาดเงินทุน, ความยุ่งยากจากการสลายตัวของสหภาพโซเวียตที่ขัดขวางมันไม่ให้ทำการบินอีกต่อไป กระสวยอวกาศได้รับการแก้ไขเรื่อยมาเพื่อให้ตัวมันเองสามารถกลับเข้าประจำการในกรณีที่มีความจำเป็น

ต่อวิสัยทัศน์สำหรับการสำรวจอวกาศ กระสวยอวกาศได้เกษียณอายุในปี 2011 สาเหตุหลักมาจากอายุมากและค่าใช้จ่ายของโครงการที่สูงถึงกว่าพันล้านดอลลาร์ต่อเที่ยวบิน. บทบาทการขนส่งมนุษย์ของกระสวยจะถูกแทนที่โดยยานสำรวจลูกเรือ (อังกฤษ: Crew Exploration Vehicle (CEV)) ที่นำกลับมาใช้ใหม่บางส่วนไม่เกินปี 2014. บทบาทของการขนส่งสินค้าหนักของกระสวยจะถูกแทนที่ด้วยจรวดใช้แล้วทิ้งเช่น Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV) หรือ Shuttle Derived Launch Vehicle

ยาน 'SpaceShipOne' ของบริษัท Scaled Composites เป็น spaceplane แบบ suborbital ที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ที่บรรทุกนักบิน ไมค์ Melvill และไบรอัน Binnie ในเที่ยวบินต่อเนื่องในปี 2004 เพื่อชนะรางวัล Ansari X Prize. บริษัทยานอวกาศจะสร้างทายาทของมันคือ SpaceShipTwo. ขบวนของยาน SpaceShipTwo ที่ดำเนินการโดย Virgin Galactic ควรเริ่มต้นยานอวกาศเอกชนที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้เพื่อขนส่งผู้โดยสารจ่ายเงินในปี 2014

บริษัท XCOR Aerospace ยังวางแผนที่จะเริ่มต้นการบริการยานอวกาศเชิงพาณิชย์แบบ suborbital ด้วยยานชื่อ Lynx Rocketplane ผ่านการเป็นหุ้นส่วนกับบริษัท RocketShip Tours การทดสอบเที่ยวบินแรกมีการวางแผนในปี 2014

ระบบการทำงานของยานอวกาศประกอบไปด้วยระบบย่อยต่างๆมากมาย ขึ้นอยู่กับลักษณะการปฏิบัติการ ระบบย่อยประกอบด้วย "bus" ของยานอวกาศและอาจรวมทั้ง: ระบบกำหนดการวางตัวและการควบคุม (อังกฤษ: Attitude Determination and Control (ADAC หรือ ADC หรือ ACS)), ระบบนำทางนำร่องและควบคุม ({{lang-en|Guidance,Navigation and Control (GNC หรือ GN&C), ระบบการสื่อสาร (Comms), ระบบคำสั่งและจัดการข้อมูล (อังกฤษ: Command and Data Handling (CDH หรือ C&DH)), ระบบพลังงาน (EPS), ระบบควบคุมอุณหภูมิ (TCS), ระบบการขับเคลื่อน (อังกฤษ: Propulsion), และโครงสร้าง ส่วนที่ต่ออยู่กับบัสคือสัมภาระ (อังกฤษ: Payload)