เพิ่มประสิทธิภาพการเดินทางในอวกาศให้เหมาะสมที่สุด
โดย:
P
[IP: 195.88.86.xxx]
เมื่อ: 2023-02-10 13:26:45
การส่งมนุษย์ไปในอวกาศและทำมันอย่างมีประสิทธิภาพถือเป็นกาแลคซีแห่งความท้าทาย Koki Ho ผู้ช่วยศาสตราจารย์แห่งภาควิชาวิศวกรรมการบินและอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขา Hao Chen และ Bindu Jagannatha ได้สำรวจวิธีการบูรณาการโลจิสติกส์ของ
การเดินทาง ในอวกาศโดยดูที่แคมเปญภารกิจบนดวงจันทร์ การออกแบบยานอวกาศ และการสร้าง กรอบการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเชื้อเพลิงและทรัพยากรอื่นๆโฮกล่าวว่ามันเป็นเรื่องของการหาสมดุลระหว่างเวลากับปริมาณเชื้อเพลิง การเดินทางให้เร็วต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น หากเวลาไม่ใช่ปัญหา ระบบขับเคลื่อนแรงขับต่ำที่ช้าแต่มีประสิทธิภาพอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า Ho ใช้ประโยชน์จากการแลกเปลี่ยนแบบดั้งเดิมนี้ มีโอกาสลดจำนวนการปล่อยและต้นทุนเมื่อพิจารณาปัญหาจากมุมมองของแคมเปญ นั่นคือ การปล่อย/เที่ยวบินหลายครั้ง "เป้าหมายของเราคือการทำให้การเดินทางในอวกาศมีประสิทธิภาพ" โฮกล่าว "วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือการพิจารณาการออกแบบแคมเปญ นั่นคือ หลายๆ ภารกิจร่วมกัน -- ไม่ใช่แค่ปล่อยทุกอย่างจากพื้นดินสำหรับทุกภารกิจเหมือนที่อพอลโลทำ ในแคมเปญหลายภารกิจ ภารกิจก่อนหน้าจะถูกนำไปใช้กับภารกิจที่ตามมา ดังนั้น หากภารกิจก่อนหน้านี้ใช้โครงสร้างพื้นฐานบางอย่าง เช่น คลังเก็บจรวด หรือถ้างานได้เริ่มขุดออกซิเจนจากดินบนดวงจันทร์ สิ่งเหล่านั้นจะถูกใช้ในการออกแบบภารกิจต่อไป" โฮใช้ข้อมูลจากภารกิจที่บินหรือวางแผนไว้ก่อนหน้านี้เพื่อสร้างโมเดลจำลองของแคมเปญรวม แบบจำลองสามารถแก้ไขได้เพื่อรวมยานอวกาศที่หนักกว่าหรือเบากว่า ชุดจุดหมายปลายทางที่ระบุ จำนวนมนุษย์ที่แม่นยำบนยาน ฯลฯ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการคาดการณ์เกี่ยวกับประสิทธิภาพ “มีปัญหาเกี่ยวกับขนาดของยานพาหนะ” โฮกล่าว "ในการศึกษาก่อนหน้านี้ เพื่อให้แก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราต้องใช้แบบจำลองที่เรียบง่ายสำหรับขนาดยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐาน ดังนั้นการสร้างแบบจำลองจึงรวดเร็ว แต่ความถูกต้องของแบบจำลองไม่ดีเท่าที่เราต้องการ " ในการศึกษาปัจจุบัน Ho และเพื่อนร่วมงานของเขาได้กล่าวถึงปัญหาความเที่ยงตรงในแบบจำลองที่ง่ายขึ้นก่อนหน้านี้โดยการสร้างวิธีการใหม่ในการพิจารณาภารกิจที่สมจริงยิ่งขึ้นและแบบจำลองการออกแบบยานพาหนะ ในขณะที่ยังคงภาระการคำนวณการวางแผนภารกิจในระดับที่สมเหตุสมผล "ในงานวิจัยนี้ เรากำลังออกแบบยานยนต์ตั้งแต่เริ่มต้น เพื่อให้การออกแบบยานยนต์กลายเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบแคมเปญ" โฮกล่าว "ตัวอย่างเช่น หากเรารู้ว่าเราต้องการส่งมนุษย์ไปยังอวกาศบนดาวอังคารภายในปี 2030 เราสามารถออกแบบยานพาหนะและวางแผนแคมเปญหลายภารกิจเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดและต้นทุนการปล่อยขั้นต่ำในช่วงเวลาที่กำหนด" งานวิจัยของ Ho ยังรวมเอาแนวคิดของคลังจรวดในอวกาศ เช่น ป้ายรถบรรทุกที่ตั้งอยู่ในจุดยุทธศาสตร์บนทางด่วน เขาบอกว่ามันเป็นความคิดที่ถูกโยนทิ้งไปสักพักในหมู่นักวิทยาศาสตร์ “มีคำถามว่าคลังสินค้ามีประสิทธิภาพแค่ไหน” โฮกล่าว "ยกตัวอย่าง ถ้าต้องใช้จรวดในปริมาณเท่าเดิมหรือมากกว่าเพื่อส่งคลัง แล้วจะส่งมันไปทำไม" การศึกษาของ Ho เป็นทางออกหนึ่งสำหรับคำถามนี้โดยใช้ประโยชน์จากการผสมผสานระหว่างระบบขับเคลื่อนแรงขับสูงและแรงขับต่ำ “ภารกิจเตรียมการอาจดำเนินการล่วงหน้าเพื่อส่งไปยังสถานีอวกาศขนาดเล็กในวงโคจรที่เก็บเชื้อเพลิง สินค้า หรือเสบียงอื่นๆ” โฮกล่าว "ยานเหล่านี้สามารถใช้งานล่วงหน้าได้ ดังนั้นพวกมันจึงโคจรรอบ และพร้อมใช้งานสำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ประจำการซึ่งจะถูกนำไปใช้ในภายหลัง ยานอวกาศบรรทุกสินค้า/เชื้อเพลิงสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีแรงขับต่ำได้ เพราะเวลาที่ใช้ในการไปถึงจุดหมายนั้นไม่ใช่ สำคัญยิ่ง สำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม เราจะใช้จรวดแรงขับสูงเพราะเวลาเป็นสิ่งสำคัญในการนำมนุษย์ขึ้นสู่อวกาศ นอกจากนี้ยังหมายความว่าเนื่องจากเชื้อเพลิงมีอยู่แล้วที่สถานีอวกาศเหล่านี้ เรือที่มีมนุษย์ควบคุมจริงจึงไม่มี เพื่อบรรทุกเชื้อเพลิงได้มาก”
การเดินทาง ในอวกาศโดยดูที่แคมเปญภารกิจบนดวงจันทร์ การออกแบบยานอวกาศ และการสร้าง กรอบการทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเชื้อเพลิงและทรัพยากรอื่นๆโฮกล่าวว่ามันเป็นเรื่องของการหาสมดุลระหว่างเวลากับปริมาณเชื้อเพลิง การเดินทางให้เร็วต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น หากเวลาไม่ใช่ปัญหา ระบบขับเคลื่อนแรงขับต่ำที่ช้าแต่มีประสิทธิภาพอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า Ho ใช้ประโยชน์จากการแลกเปลี่ยนแบบดั้งเดิมนี้ มีโอกาสลดจำนวนการปล่อยและต้นทุนเมื่อพิจารณาปัญหาจากมุมมองของแคมเปญ นั่นคือ การปล่อย/เที่ยวบินหลายครั้ง "เป้าหมายของเราคือการทำให้การเดินทางในอวกาศมีประสิทธิภาพ" โฮกล่าว "วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือการพิจารณาการออกแบบแคมเปญ นั่นคือ หลายๆ ภารกิจร่วมกัน -- ไม่ใช่แค่ปล่อยทุกอย่างจากพื้นดินสำหรับทุกภารกิจเหมือนที่อพอลโลทำ ในแคมเปญหลายภารกิจ ภารกิจก่อนหน้าจะถูกนำไปใช้กับภารกิจที่ตามมา ดังนั้น หากภารกิจก่อนหน้านี้ใช้โครงสร้างพื้นฐานบางอย่าง เช่น คลังเก็บจรวด หรือถ้างานได้เริ่มขุดออกซิเจนจากดินบนดวงจันทร์ สิ่งเหล่านั้นจะถูกใช้ในการออกแบบภารกิจต่อไป" โฮใช้ข้อมูลจากภารกิจที่บินหรือวางแผนไว้ก่อนหน้านี้เพื่อสร้างโมเดลจำลองของแคมเปญรวม แบบจำลองสามารถแก้ไขได้เพื่อรวมยานอวกาศที่หนักกว่าหรือเบากว่า ชุดจุดหมายปลายทางที่ระบุ จำนวนมนุษย์ที่แม่นยำบนยาน ฯลฯ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการคาดการณ์เกี่ยวกับประสิทธิภาพ “มีปัญหาเกี่ยวกับขนาดของยานพาหนะ” โฮกล่าว "ในการศึกษาก่อนหน้านี้ เพื่อให้แก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราต้องใช้แบบจำลองที่เรียบง่ายสำหรับขนาดยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐาน ดังนั้นการสร้างแบบจำลองจึงรวดเร็ว แต่ความถูกต้องของแบบจำลองไม่ดีเท่าที่เราต้องการ " ในการศึกษาปัจจุบัน Ho และเพื่อนร่วมงานของเขาได้กล่าวถึงปัญหาความเที่ยงตรงในแบบจำลองที่ง่ายขึ้นก่อนหน้านี้โดยการสร้างวิธีการใหม่ในการพิจารณาภารกิจที่สมจริงยิ่งขึ้นและแบบจำลองการออกแบบยานพาหนะ ในขณะที่ยังคงภาระการคำนวณการวางแผนภารกิจในระดับที่สมเหตุสมผล "ในงานวิจัยนี้ เรากำลังออกแบบยานยนต์ตั้งแต่เริ่มต้น เพื่อให้การออกแบบยานยนต์กลายเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบแคมเปญ" โฮกล่าว "ตัวอย่างเช่น หากเรารู้ว่าเราต้องการส่งมนุษย์ไปยังอวกาศบนดาวอังคารภายในปี 2030 เราสามารถออกแบบยานพาหนะและวางแผนแคมเปญหลายภารกิจเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดและต้นทุนการปล่อยขั้นต่ำในช่วงเวลาที่กำหนด" งานวิจัยของ Ho ยังรวมเอาแนวคิดของคลังจรวดในอวกาศ เช่น ป้ายรถบรรทุกที่ตั้งอยู่ในจุดยุทธศาสตร์บนทางด่วน เขาบอกว่ามันเป็นความคิดที่ถูกโยนทิ้งไปสักพักในหมู่นักวิทยาศาสตร์ “มีคำถามว่าคลังสินค้ามีประสิทธิภาพแค่ไหน” โฮกล่าว "ยกตัวอย่าง ถ้าต้องใช้จรวดในปริมาณเท่าเดิมหรือมากกว่าเพื่อส่งคลัง แล้วจะส่งมันไปทำไม" การศึกษาของ Ho เป็นทางออกหนึ่งสำหรับคำถามนี้โดยใช้ประโยชน์จากการผสมผสานระหว่างระบบขับเคลื่อนแรงขับสูงและแรงขับต่ำ “ภารกิจเตรียมการอาจดำเนินการล่วงหน้าเพื่อส่งไปยังสถานีอวกาศขนาดเล็กในวงโคจรที่เก็บเชื้อเพลิง สินค้า หรือเสบียงอื่นๆ” โฮกล่าว "ยานเหล่านี้สามารถใช้งานล่วงหน้าได้ ดังนั้นพวกมันจึงโคจรรอบ และพร้อมใช้งานสำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ประจำการซึ่งจะถูกนำไปใช้ในภายหลัง ยานอวกาศบรรทุกสินค้า/เชื้อเพลิงสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีแรงขับต่ำได้ เพราะเวลาที่ใช้ในการไปถึงจุดหมายนั้นไม่ใช่ สำคัญยิ่ง สำหรับยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุม เราจะใช้จรวดแรงขับสูงเพราะเวลาเป็นสิ่งสำคัญในการนำมนุษย์ขึ้นสู่อวกาศ นอกจากนี้ยังหมายความว่าเนื่องจากเชื้อเพลิงมีอยู่แล้วที่สถานีอวกาศเหล่านี้ เรือที่มีมนุษย์ควบคุมจริงจึงไม่มี เพื่อบรรทุกเชื้อเพลิงได้มาก”
- ความคิดเห็น
- Facebook Comments
