ประเภทของจรวด

เราแบ่งประเภทของจรวดตามชนิดของเชื้อเพลิงออกเป็น 3 ประเภท คือ

1. จรวดเชื้อเพลิงแข็ง มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน แต่เมื่อการเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นแล้ว ไม่สามารถหยุดได้ ตัวอย่างของจรวดเชื้อเพลิงแข็งได้แก่ บั้งไฟภาคอีสาน จรวดทำลายรถถัง เป็นต้น 

2. จรวดเชื้อเพลิงเหลว มีโครงสร้างซับซ้อนกว่าจรวดเชื้อเพลิงแข็ง เพราะต้องมีถังเก็บเชื้อเพลิงเหลว และออกซิเจนเหลว (เพื่อช่วยให้เกิดการสันดาป) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และยังต้องมีระบบปั๊มและท่อเพื่อลำเลียงเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเครื่องยนต์เพื่อทำการเผาไหม้ดังภาพที่ 1 ด้วยเหตุนี้จรวดเชื้อเพลิงเหลวจึงมีราคาสูง อย่างไรก็ตามจรวดเชื้อเพลิงเหลวมีข้อดีคือ สามารถควบคุมปริมาณการเผาไหม้ และปรับทิศทางของกระแสแก๊สได้ ทำให้ปลอดภัย ควบคุมทิศทางและความเร็วได้ง่าย 

• 1. ภาพที่ 1 จรวดเชื้อเพลิงเหลวและจรวดเชื้อเพลิงแข็ง

1. จรวดไอออน ไม่ได้ใช้พลังงานจากการสันดาปเชื่้อเพลิงดังเช่นจรวดเชื้อเพลิงแข็งและจรวดเชื้อเพลิงเหลว แต่ใช้พลังงานไฟฟ้ายิงอิเล็กตรอนเข้าใส่อะตอมของแก๊สเฉื่อย เช่น ซีนอน (Xenon) ให้แตกเป็นประจุ แล้วเร่งปฏิกริยาให้ประจุเคลื่อนที่ออกจากท่อท้ายของเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูงเพื่อให้เกิดแรงดัน (แรงกริยา) ผลักจรวดให้เคลื่อนที่ไปด้านหน้า (แรงปฏิกริยา) จรวดไอออนมีขนาดเล็กจึงมีแรงขับเคลื่อนต่ำแต่มีความประหยัดสูง จึงเหมาะสำหรับใช้ในการเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นระยะเวลานาน 

ภาพที่ 2 จรวดเชื้อเพลิงไอออน (ที่มา: The Why Files)

        จรวดแต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันดังข้อมูลในตารางที่ 1  จรวดเชิ้อเพลิงแข็งมีแรงขับดันสูงสุดเนื่องจากการสันดาปเชื้อเพลิงรุนแรง สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากและปฏิบัติการได้ไม่นาน จึงเหมาะสำหรับใช้ขับเคลื่อนยานอวกาศหรือดาวเทียมขึ้นสู่วงโครรรอบโลก   จรวดเชื้อเพลิงเหลวมีแรงขับดันปานกลางมีความปลอดภัยสูง เหมาะสำหรับการใช้งานภายในวงโคจร  จรวดไอออนมีแรงขับดันต่ำ ประหยัดเชื้อเพลิง จึงสามารถปฏิบัติการได้เป็นระยะเวลานาน เหมาะสำหรับการเดินทางระยะไกลระหว่างดาว ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงของดาวช่วยอยู่แล้ว 

ตารางที่ 1 เปรียบเทียบคุณสมบัติของจรวดแต่ละประเภท 

จรวดหลายท่อน

        ภารกิจในอวกาศจะต้องเลือกใช้จรวดให้เหมาะสมกับภารกิจ วัตถุประสงค์หลักคือจะต้องใช้ลดมวลของจรวดเพื่อสร้างความเร่งสูงสุดให้แก่จรวดตามกฎของนิวตัน ข้อที่ 2: ความเร่ง = แรง / มวล) ดังนั้นวิศวกรจึงออกแบบสร้างจรวดหลายท่อน (Multistages Rocket) เรียงติดกันแบบอนุกรมหรือยึดติดกันแบบขนาน เมื่อเชื้อเพลิงตอนใดหมดก็จะปลดตอนนั้นทิ้งไปเพื่อให้จรวดมีความเร่งมากขึ้น 

ภาพที่่ 3 ตัวอย่างจรวดหลายท่อน (ที่มา: Nextbigfuture)

        ภาพที่ 3 แสดงขนาดเปรียบเทียบของจรวดหลายท่อนชนิดต่างๆ โดยปกติจรวดหลายท่อนจะนิยมใช้จรวดเชื้อเพลิงเหลวจำนวน 1 - 2 ท่อนเรียงต่อกันแบบอนุกรม ดังเช่น จรวด Falcon 9 เนื่องจากจรวดเชื้อเพลิงเหลวให้แรงขับสูงและมีความปลอดภัย อย่างไรก็ตามเพื่อให้เกิดความเร่งสูงขณะทะยานขึ้นจากพื้นโลก จึงมักจะติดตั้งจรวดเชื้อเพลิงแข็งซึ่งมีแรงขับดันสูงเรียกว่า "บูสเตอร์" (Booster) ประกบแบบขนาน ดังเช่น Falcon 9 Heavy  เชื้อเพลิงในจรวดบูสเตอร์จะถูกสันดาปหมดอย่างรวดเร็วภายในระยะเวลา 2-3 นาทีแรก หลังจากทะยานขึ้นจากพื้นโลก ก็จะถูกปลดทิ้งไป เพื่อให้จรวดท่อนที่เหลือเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร่งสูงสุด  สำหรับการขนส่งอุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่น ยานอวกาศ จำเป็นต้องใช้จรวดขนาดใหญ่ซึ่งมีบูสเตอร์เป็นจรวดเชื้อเพลิงเหลว เช่น Falcon X heavy ดังภาพรองสุดท้ายด้านขวามือ โดยยานอวกาศซึ่งบรรจุอยู่ในกระเปาะส่วนบนสุดจะติดตั้งเครื่องยนต์จรวดไอออนไว้ภายใน เพื่อใช้ในการขับเคลื่อนออกจากวงโคจรโลกเพื่อเดินทางต่อไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่น  สำหรับการส่งยานอวกาศซึ่งมีมนุษย์ไปยังดวงจันทร์นั้น NASA เลือกใช้จรวดแซทเทอร์น 5 ซึ่งอยู่ด้านซ้ายสุด เป็นจรวดเชื้อเพลิงเหลว 3 ท่อน เนื่องจากมีแรงขับดันสูงและมีความปลอดภัยสูง