ยานอวกาศกลับโลกอย่างไร? เจาะลึกขั้นตอนการกลับบ้านของนักบินอวกาศ

การเดินทางสู่ห้วงอวกาศไม่ใช่เพียงเรื่องของการออกไปสำรวจ แต่การกลับสู่โลกอย่างปลอดภัยถือเป็นภารกิจที่ท้าทายไม่แพ้กัน ยานอวกาศต้องผ่านขั้นตอนซับซ้อนตั้งแต่การแยกตัวออกจากสถานีอวกาศ การเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกด้วยความเร็วสูง ไปจนถึงการลดความร้อนและแรงกระแทกอย่างแม่นยำ เพื่อให้นักบินอวกาศกลับสู่พื้นโลกอย่างปลอดภัย กระบวนการนี้เต็มไปด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงและการคำนวณที่แม่นยำ เพื่อรักษาชีวิตมนุษย์และข้อมูลสำคัญที่ได้จากภารกิจในอวกาศ

เมื่อภารกิจการทำงานในวงโคจรสิ้นสุดลง นักบินอวกาศจะโดยสารยานอวกาศลำเดียวกับที่นำส่งไปถึงอวกาศ เพื่อเดินทางกลับโลก โดยมีการเลือกเวลาและสถานที่ลงจอดไว้ล่วงหน้า เพื่อให้สอดคล้องกับพยากรณ์อากาศ และมีทีมงานภาคพื้นพร้อมเข้าไปให้การช่วยเหลือได้ทันท่วงที

ในปัจจุบัน ยานอวกาศที่สามารถพามนุษย์เดินทางไป-กลับจากวงโคจรรอบโลกได้ ประกอบด้วยาน Soyuz ของรัสเซีย ยาน Shenzhou ของจีน และยาน Crew Dragon กับ Starliner ของสหรัฐอเมริกา โดยที่ยาน Orion และ Starship ได้รับการทดสอบขึ้นบินไปอวกาศแล้ว แต่ยังไม่พร้อมสำหรับการรองรับนักบินอวกาศให้เดินทางไปด้วย

ก่อนที่ยานจะเริ่มกระบวนการกลับสู่บรรยากาศโลก นักบินอวกาศต้องสวมใส่ชุดปรับความดัน ที่ปัจจุบันเป็นชุดสีขาว และสีน้ำเงิน แบบเดียวกับที่ใส่ในช่วงเดินทางขึ้นสู่อวกาศ เพื่อป้องกันการสูญเสียความดันฉับพลันภายในยาน ซึ่งเคยเป็นสาเหตุทำให้ 3 ลูกเรือของยาน Soyuz 11 เสียชีวิตในปีค.ศ. 1971

เมื่อตรวจเช็คความพร้อมของนักบินอวกาศ และระบบต่าง ๆ บนยานแล้ว ขั้นตอนสำคัญที่สุดสำหรับการเดินทางกลับโลก คือการจุดเครื่องยนต์เพื่อลดระดับวงโคจรของยานอวกาศ ให้ตกกลับสู่บรรยากาศโลกอีกครั้ง โดยเครื่องยนต์ต้องสร้างแรงขับ และถูกจุดตามระยะเวลาที่คำนวณไว้อย่างแม่นยำ เพื่อให้ยานอวกาศทำมุมเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้พอดี

เพราะหากเครื่องยนต์ชะลอความเร็วได้น้อยกว่าที่ควรเป็น ยานอาจทำมุมตื้นเกินไป จนกระดอนกลับสู่อวกาศลึกได้ และหากเดินเครื่องยนต์มากเกินไป ยานจะตกกลับลงมาในมุมที่ลึกกว่าปกติ ส่งผลให้ลูกเรือเผชิญกับแรงจีมากถึง 9 g ที่อาจเป็นอันตรายได้

เมื่อสิ้นสุดการเดินเครื่องยนต์เพื่อทำ ‘Deorbit burn’ จะมีการปลดส่วนที่ไม่จำเป็นของยานอวกาศทิ้งไป เช่น ยานบริการ ที่มีเครื่องยนต์ ถังเชื้อเพลิง หรือส่วนต่อขยายสำหรับอยู่อาศัยบนอวกาศ เพื่อเหลือเพียงแคปซูลที่นักบินอวกาศโดยสารอยู่ ซึ่งเป็นจุดเดียวของยานที่มีแผ่นกันความร้อน เพื่อใช้ผ่านบรรยากาศอันหนาแน่นของโลกได้

แผ่นกันความร้อน หรือ Heat Shield คือข้อแตกต่างที่สำคัญ ว่าทำไมยานอวกาศที่พามนุษย์เดินทางไปไกลถึงดวงจันทร์ หรือยานแคปซูลไร้มนุษย์ที่นำตัวอย่างหินจากอวกาศลึก ถึงสามารถกลับเข้าสู่บรรยากาศโลกได้อย่างปลอดภัย ในขณะที่ดาวเทียมและซากขยะอวกาศส่วนมาก มักถูกความร้อนของชั้นบรรยากาศเผาไหม้ไปจนหมด

ยานอวกาศจะเผชิญกับอุณหภูมิร้อนกว่า 2,000 องศาเซลเซียส และลูกเรืออาจเผชิญแรงจีมากถึง 4 g ในสภาวะการกลับโลกตามปกติ โดยบรรยากาศที่หนาแน่นขึ้น เป็นเหมือนกับเบรคตามธรรมชาติ เพื่อช่วยชะลอความเร็วจากมากกว่า 27,000 กิโลเมตร/ชั่วโมงในวงโคจร ให้เหลือประมาณ 800 กิโลเมตร/ชั่วโมง ซึ่งยังเร็วเกินกว่าจะลงจอดอย่างปลอดภัยได้ ทำให้ต้องมีการกางร่มชูชีพ เพื่อช่วยชะลอความเร็วของยานลงไปอีกขั้น

ขั้นตอนสุดท้าย คือกระบวนการลงจอดบนพื้นโลก ซึ่งสามารถแบ่งเป็นยานอวกาศที่ลงจอดบนพื้นดิน อย่างยาน Soyuz และ Shenzhou ที่มีการปลดแผ่นกันความร้อนเพื่อลดมวลของยาน และจุดเครื่องยนต์ชะลอความเร็วในขั้นสุดท้าย กับยาน Starliner ที่จะใช้ถุงลมขนาดใหญ่ช่วยชะลอความเร็วในการลงจอด ส่วนยาน Crew Dragon นั้นใช้ร่มชูชีพรวม 4 ชุด กับมหาสมุทรเป็นตัวดูดซับแรงกระแทกระหว่างลงจอด

เมื่อกลับถึงพื้นโลกแล้ว ทีมภารกิจภาคพื้น ซึ่งประกอบด้วยหน่วยค้นหาและกู้ภัย วิศวกร บุคลากรทางการแพทย์ จะเดินทางเข้าไปให้การช่วยเหลือในกระบวนการเปิดประตูยานอวกาศ และนำพาลูกเรือออกมา ซึ่งนักบินอวกาศที่ขึ้นไปปฏิบัติภารกิจเป็นระยะเวลายาวนาน (ตั้งแต่ 6 เดือนขึ้นไป) จะมีอาการสูญเสียมวลกระดูกและกล้ามเนื้อจากการอยู่ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำเป็นเวลายาวนาน และต้องอาศัยการช่วยเหลือเพื่อพาตัวออกจากยานอย่างปลอดภัย

ในอนาคต การเดินทางท่องอวกาศอาจเป็นเรื่องที่ผู้คนทั่วไปสามารถเข้าถึงได้ เหมือนกับการโดยสารเครื่องบินในปัจจุบัน และโอกาสในการสัมผัสสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือความรู้สึกในวินาทีขึ้นบิน จนกระทั่งกลับมาลงจอดบนโลก อาจไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป โดย GISTDA และสถาบันวิจัยการบิน-อวกาศเกาหลีใต้ (KARI) กำลังร่วมมือศึกษาความเป็นไปได้ในการจัดตั้งท่าอวกาศยานในไทย เพื่อเป็นรากฐานการพัฒนาศักยภาพด้านอุตสาหกรรมอวกาศของประเทศ และอาจเป็นประตูเริ่มต้นการเดินทางสู่อวกาศในอนาคตได้เช่นกัน