วิทยาศาสตร์จากหนัง: Gravity กับอวกาศ [Spoil]

By: lew
Writer
on Sat, 05/10/2013 - 02:13
Topics: 

ภาพยนตร์เรื่อง Gravity นับเป็นภาพยนตร์วิทาศาสตร์ที่น่าดูมากเรื่องหนึ่งของปีนี้ คะแนน IMDB ได้มาถึง 8.5 คะแนน เนื้อเรื่องที่แปลกทำให้ชวนติดตามได้ทั้งเรื่อง แต่ความน่าสนใจของภาพยนตร์เรื่องนี้คือการอ้างอิงวิทยาศาสตร์ค่อนข้างมาก ตลอดเรื่องเราจะเห็นเหตุการณ์ที่เป็นข่าวหลายต่อหลายครั้งแต่ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าทำไมมันจึงเป็นข่าวกัน บทความนี้่เราจะมาดูกันว่าตลอดเรื่อง Gravity แต่ละส่วนที่ภาพยนตร์เล่าออกมานั้นมีความหมายอย่างไร และโลกความเป็นจริงเป็นอย่างไรกัน

คำเตือน: ย้ำอีกรอบ บทความนี้ผมไม่สนใจเลยว่าจะเล่าส่วนใดของเนื้อเรื่องไปบ้างนะครับ

ขยะอวกาศ ปัญหาใหญ่กว่าระดับโลก

เริ่มเรื่องมาถึงกับภารกิจการซ่อมแซมกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล แล้วสถานีภาคพื้นดินเตือนขึ้นมาถึงรัสเซียว่ายิงดาวเทียมของตัวเองทำให้มีขยะอวกาศ (space derbis) โคจรไปรอบโลก

ขยะอวกาศเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นได้จริงจากอุบัติเหตุทุกรูปแบบนี้อวกาศ แม้แต่นักบินสักคนลืมไขควง สว่าน น๊อต (เช่นในเรื่อง) หรือสีกะเทาะออกมาจากยานสักลำก็ล้วนกลายเป็นขยะอวกาศทั้งสิ้น รวมถึงเมื่อขยะอวกาศเหล่านี้ไปชนเอายานหรือดาวเทียมลำอื่นๆ ก็จะสร้างขยะอวกาศชิ้นใหม่ขึ้นมาเรื่อยๆ

ภาพแสดงขยะอวกาศในปี 2005 จะเห็นว่าชิันส่วนส่วนมากค้างอยู่ในวงโคจรค้างฟ้า (GEO) และที่เห็นใกล้ๆ โลก คือระดับวงโคจรต่ำ (LEO) ที่ใช้โคจรดาวเทียมขนาดเล็ก

ขยะอวกาศนั้นมีมาก่อนที่มนุษย์จะขึ้นไปยังอวกาศแล้ว โดยอยู่ในรูปของอุกาบาตขนาดจิ๋ว (micrometeoroid) ช่วงแรกของการขึ้นไปสำรวจอวกาศ ยานอวกาศต้องระวังอุกาบาตเหล่านี้พุ่งชนเช่นกันโดยมีการพัฒนาเกราะที่ทนทานต่อขยะอวกาศชิ้นส่วนเล็กๆ ได้

ภาพสถานีอวกาศ Mir ในปี 1998 (ปัจจุบันตกสู่โลกเผาไหม้ไปแล้ว) แผงรับแสงอาทิตย์ทางด้านขวาด้านบนบิ่นไปเพราะถูกขยะอวกาศชน

ขยะอวกาศยังคงสะสมอยู่เรื่อยๆ ในทุกวันนี้เป็นอันตรายต่อดาวเทียมดวงใหม่ๆ ที่จะขึ้นประจำวงโคจร มีข้อเสนอให้สร้าง "ยานเก็บขยะ" เพื่อขจัดปัญหานี้หลายต่อหลายครั้ง (ข่าวเก่าใน jusci 1, 2)

Kessler syndrome: ความฉิบหายแห่งอวกาศ

จุดเปลี่ยนในเรื่อง Gravity คือการที่ดาวเทียมดวงอื่นๆ เริ่มถูกขยะอวกาศพุ่งชนจนเสียหาย ระเบิด แล้วสร้างขยะอวกาศเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เป็นลูกโซ่ ปรากฎการณ์เช่นนี้เป็นเรื่องจริงที่เกิดขึ้นได้ และเมื่อปรากฎการณ์ลูกโซ่เกิดขึ้นเรื่อยๆ ถึงจุดหนึ่งแล้ว ปริมาณขยะอวกาศเกิดใหม่จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าขยะอวกาศที่ตกลงสู่ชั้นบรรยากาศ ทำให้อวกาศเต็มไปด้วยขยะที่วิ่งไปมาจนกระทั่งไม่สามารถยิงดาวเทียมใดๆ ขึ้นไปโคจรได้อีก ปรากฎการณ์นี้เรียกว่า Kessler syndrome

เพื่อไม่ให้เกิด Kessler syndrome ขึ้นมาจริงๆ ข้อตกลงนานาชาติจึงกำหนดวงโคจรที่เรียกว่า วงโคจรสุสาน (graveyard orbit) อยู่เหนือจากวงโคจรค้างฟ้าขึ้นไป มากกว่า 235 กิโลเมตร เพื่อไม่ให้ดาวเทียมทิ้งแล้วเหล่านี้มารบกวนต่อดาวเทียมที่กำลังทำงานอยู่

ปัจจุบันสหรัฐฯ ระบุให้ดาวเทียมสื่อสารที่อยู่บนวงโคจรค้างฟ้าจะต้องถีบตัวเองออกจากวงโคจรไปได้อย่างน้อย 300 กิโลเมตรเพื่อไปจอดในวงโคจรสุสานนี้

ยิงดาวเทียม ไม่ใช่รัสเซียแต่เป็นจีน

ในบรรดาขยะอวกาศที่มีขนาดใหญ่เกิน 5 เซนติเมตรจำนวน 22,000 ชิ้นที่ติดตามได้ทุกวันนี้ มีจำนวน 6,000 ชิ้นเกิดจากการระเบิดของดาวเทียมเพียงดวงเดียว คือ ดาวเทียมสำรวจอากาศ Fengyun-1C ของจีน ระดับวงโคจร SSO น้ำหนัก 750 กิโลกรัม หลังจากดาวเทียมปลดประจำการ ทางการจีนตัดสินใจจะใช้ดาวเทียมดวงนี้เป็นเป้าทดสอบจรวดต่อต้านดาวเทียม

ภาพวงโคจรของขยะอวกาศที่เกิดจากการระเบิดดาวเทียม หนึ่งเดือนหลังการระเบิด

วันที่ 11 มกราคม 2007 ทางการจีนยิงดาวเทียมดวงนี้สำเร็จ โดยทางจีนได้แจ้งให้ญี่ปุ่นและสหรัฐฯ รับทราบว่าจะมีการทำลายดาวเทียมล่วงหน้า

หนึ่งปีต่อมา วันที่ 20 กุมพาพันธ์ 2008 สหรัฐฯ ก็ยิงดาวเทียม USA-193 ของตัวเองในอวกาศเช่นกัน โดยอ้างว่าบนดาวเทียมมีก๊าซ hydrazine ที่เป็นพิษสูง สหรัฐฯ ระบุว่าได้เลือกเวลายิงให้ดาวเทียมอยู่ใกล้จะเข้าชั้นบรรยากาศและรอจนกระสวยอวกาศลงจากอวกาศเสียก่อนเพื่อลดความเสี่ยง และยืนยันว่าไม่ได้ตอบโต้จีนที่ยิงดาวเทียมไปในปีก่อนหน้า

ขยะอวกาศจำนวนมาก เพิ่มขึ้นในปี 2009 จากอุบัติเหตุดาวเทียม Iridium ดวงหนึ่งไปชนกับดาวเทียม Cosmos 2251 ที่ลอยอยู่ในอวกาศตั้งแต่ปี 1993

ยานสำรอง Soyuz มีจริงบนสถานีอวกาศนานาชาติ

สถานีอวกาศนานาชาติเป็นความร่วมมือจากชาติสมาชิกหลายชาติเนื่องจากงบประมาณที่จำกัด จากญี่ปุ่น สหรัฐฯ รัสเซีย

ทุกวันนี้สถานีใกล้ครบถ้วนตามที่ออกแบบไว้ และนับแต่มีนักบินประจำการมาตั้งแต่ปี 2000 สถานีอวกาศนานาชาติยังมีนักบินประจำการอย่างต่อเนื่องมาเสมอ โดยตลอดเวลาสถานีนี้จะต้องมียาน Soyuz จอดประจำไว้ในสถานีตรงกับในเรื่อง Gravity ที่ระบุไว้

อย่างไรก็ดี สถานีอวกาศนานาชาติไม่ใช่สถานีที่ที่อ้างว้างนัก ณ ตอนที่เขียนบทความนี้มียานที่มีกำหนดการเข้าจอดในสถานีจำนวน 5 ลำ (เป็นยานไร้คนขับ 3 ลำ) และในปีนี้จะมีอีก 3 ลำตามกำหนดการ และปีหน้ามีอีก 9 ลำ

แม้จะยานบางลำจะเป็นยานไร้คนขับ แต่ก็สามารถโดยสารลงสู่โลกได้ เช่น ยาน Dragon ของ SpaceX ที่อยู่ระหว่างการทดสอบ และระหว่างนี้ใช้เพื่อขนสัมภาระอย่างเดียว

เทียนกง:สถานีอวกาศจีน ความฝันที่ยังไม่เป็นจริง

สถานีอวกาศเทียนกงของจีนเป็นสถานีอวกาศจริง เทียนกง-1 เปิดตัวต่อสาธารณะมาตั้งแต่ปี 2009 สถานีนี้ยังมีขนาดเล็กมาก มีเพียงโมดูลเดียว และใช้งานเพื่อทดสอบเทคโนโลยีของจีนเช่นการเชื่อมต่อกับยานกลางอวกาศ การปรับความดันระหว่างยาน โดยยังไม่มีนักบินประจำการอยู่บนสถานี ส่วนสถานีที่จะมีโมดูลมากกว่านี้จะต้องรอถึงปี 2020 ระหว่างนี้การทดสอบสถานีที่ไม่มีนักบินประจำการจะมีไปถึงเทียนกง-3 ในปี 2015

ยานที่ใช้ประกอบเข้ากับสถานีเทียนกง คือยานเฉินซูมีต้นแบบและเทคโนโลยีมาจากยานโซยุซของรัสเซียจริง แต่ยังไม่มีข้อมูลว่าปุ่มควบคุมหน้าตาเหมือนยานโซยุซจริงหรือไม่

ส่งท้าย

Gravity นั้นเป็นภาพยนตร์เพื่อความบันเทิง ไม่ใช่สารคดี มันยังคงมีจุดที่ขัดต่อฟิสิกส์อยู่บ้าง เช่น เมื่อเชือกดึงกัปตันเข้ากับสถานีอวกาศนานาชาติแล้ว ความเร็วของทั้งกัปตัน นางเอก และตัวสถานีก็ควรจะเท่ากันโดยไม่มีแรงดึงเพิ่มเติมอีก การขับชุดควบคุมทิศทางในอวกาศเล่นๆ คงไม่ใช่เรื่องที่นาซ่ายอมรับได้ในภารกิจราคานับหมื่นล้าน หรือสถานีอวกาศที่ในความเป็นจริงแล้วโคจรอยู่ต่ำกว่ากล้องฮับเบิลที่ตัวละครเข้าไปซ่อมนับร้อยกิโลเมตร

แต่ความแม่นยำโดยรวมของ Gravity ก็นับว่าดีมาก มันแสดงภาพภารกิจได้อย่างน่าตื่นตาตื่นใจไปพร้อมกับแสดง และอาจจะนำให้ทุกคนมาอ่านบทความนี้แต่แรก :)

ที่มา - Wikipedia: Space Derbis, Wikipedia: ISS, Wikipedia: Chinese Space Station

16 Comments

hisoft's picture

อยากดูจริงๆ ครับ ยิ่งอ่านยิ่งอยากขึ้นไปอีก ^^

เห็นภาพนี้แล้วสยองกับขยะอวกาศเลย นี่ขนาดชิ้นที่มาชนหนักแค่ 7 กรัม

ว่าแต่ ทำไมเขาถึงเลือกจะดันดาวเทียมออกนอกวงโคจร แทนที่จะดึงกลับเข้ามาที่โลกครับ? เพราะควบคุมให้ตกในจุดปลอดภัยได้ยากกว่า?

The Phantom Thief

channimit's picture

ช่วยเดาตอบ GEO อยู่ห่างจากโลก สามหมื่นกว่ากิโล มันคงทั้งเปลี้ยงเชื้อเพลิง ทั้งเสี่ยงที่ต้องมาหลบสารพัดที่อยู่ระหว่างทาง โดยเฉพาะพวกวงโคจรต่ำที่ยุบยับแท้

hisoft's picture

แต่ก็ไม่ได้ยากเกินไปไม่ใช่เหรอครับ? ผมว่าปัญหาอยู่ที่ว่าสารพิษตกค้างที่จะลงสู่มหาสมุทรรึเปล่า

The Phantom Thief

Pinery's picture

คุณ channimit พูดถูกแล้วครับ เพราะ GEO นั้นอยู่สูงมากๆ การปล่อยไปที่วงโคจรสุสานที่อยู่ห่างไปไกลอีกแค่ 300 กม.นั้นทำได้ง่ายกว่า ใช้เวลาน้อยกว่ามากและเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่ามากๆ ด้วยครับ (ข้อจำกัดของการควบคุมดาวเทียม ตัวหลักๆ เลยคือเชื้อเพลิง)

และถึงจะนำดาวเทียมระดับ GEO ผ่านชั้นโคจรดาวเทียมระดับ MEO และ LEO เพื่อกลับมาผิวโลกต้องผ่านดาวเทียมในวงนั้นๆ อีกหลายพันดวงด้วย จะทำให้เกิดปัญหาในการกวนกันของความถี่ที่ใช้สื่อสารกับดาวเทียมดวงอื่นๆ ด้วยครับ

hisoft's picture

ขอบคุณครับ ปัญหาเยอะจริงๆ - -" ตอนแรกผมนึกว่าดันให้ความเร็วลดๆ ลงมันก็จะร่วงลงมาเอง

ว่าแต่ ดันขึ้นไปวงนั้นแล้วนี่มันก็จะอยู่ตรงนั้นกันไปเรื่อยๆ เลยใช่มั้ย ถ้ามันไปชนกันกระจุยกระจายอยู่ในวงนั้นเยอะๆ จะไม่เป็นปัญหาในอนาคตอีกทีหรือครับ?

The Phantom Thief

Pinery's picture

จริงๆ ดันลงมาได้ครับ แต่ก็ยังเปลืองเชื้อเพลิงกว่าเยอะครับ (ต้องมีควบคุม attitude ระหว่างทางด้วย)

ส่วนวงโคจรสุสาน อันนี้แล้วแต่ว่าดาวเทียมแต่ละดวงจะเหลือเชื้อเพลิงล็อตสุดท้ายเท่าไหร่
บางดวงอาจขึ้นเหนือไปได้อีกประมาณ 275 km บางดวงอาจได้ 300 km บางดวงก็อาจได้ถึง 330 - 350 km เลยก็มี
ซึ่งท้ายสุดแล้วมันก็จะอยู่กันคนละวงไป อีกอย่าง ยิ่งอยู่สูง ดาวเทียมจะยิ่งห่างกันครับ (โอกาสจะชนกันจึงต่ำมากๆ ครับ)

DK's picture

วันไหนที่การขึ้นไปอวกาศมันง่าย วันนั้นคงจะเห็นธุรกิจเก็บขยะอวกาศมา recycle อิอิ

Architec's picture

ในอวกาศมันไม่มีอากาศแล้วนอกจากเสียงในนักบินแล้วมันมีเสียงภายนอกได้อย่างไร? /เกรียน

เห็นหนังหลายเรื่องที่ระเบิดห่างเป็นกิโลๆ แต่เสียงเร็วเท่ากับแสงเลย /เกรียน 2 (นอกจากผมแล้วใครจะเอาสมจริงขนาดนั้น?)

lew's picture

จริงๆ หนังระวังพอสมควรนะครับ ผมสังเกตว่าจะมีเสียงชัดๆ ตอนที่นักบิน "แตะ" กับตัวยานอยู่ ซึ่งก็ถูกเพราะเสียงเดินทางผ่านอย่างอื่นนอกจากอากาศได้ แต่เข้าใจว่าคงไม่กล้าทำเงี่ยบกริบไปเลย

hisoft's picture

สังเกตจากตัวอย่าง ผมเห็นว่ามีเสียงรอบข้างเฉพาะเวลามีท่ออะไรสักอย่างต่ออยู่หรือชุดแตะกับยานนะครับ

The Phantom Thief

teamkiller's picture

เอาเงียบๆ ต้อง 2001 space odyssey ผมว่าเรื่องนี้เงียบเลย

Holy's picture

เท่าที่ผมดูมา เรื่องเสียงนี่จังหวะตรงหมดนะครับ ช่วงไหนที่ควรเงียบก็เงียบจริงๆ บางฉากจะได้ยินก็เพราะเกาะยานอยู่

Anilox's picture

การขับชุดควบคุมทิศทางในอวกาศเล่นๆ คงไม่ใช่เรื่องที่นาซ่ายอมรับได้ในภารกิจราคานับหมื่นล้าน

ฮา รวมถึงคนที่เอาเชือกล๊อกตัวกับยานใว้แล้วกระโดดเล่นด้วย (ศพสยองมาก)

wichate's picture

Gravity นี่ขัดใจอย่างไม่น่าให้อภัยเลยครับ จุดผลิกผันของเรื่องคือตอนที่กับตันตายเพราะนางเอกจับไม่อยู่
ซึ่งผิดหลักเต็มๆ

พูดง่ายๆคือจุดอื่นไม่สมจริงไม่ว่า แต่จุดที่สำคัญที่สุดของหนังกลายเป็นจุดที่ผิดแบบเต็มๆเลย

ติ Gravity อีกเรื่องคือ หนังอวกาศก็อวกาศอย่างเดียวจริงๆ ไม่เห็นคนหรือทีมงาน NASA บนพื้นโลกเลย

adamy's picture

https://vimeo.com/76123849 อันนี้เป็นวิดีโอเรื่องการออกแบบเสียงจากผู้กำกับครับ

ขอบคุณครับ สวัสดีครับ

watana-design's picture

มนุษย์อยู่ที่ไหน ก็ทำลายที่นั่น วันหนึ่งคงจะนึกเสียดายสภาพอวกาศโดยรอบเหมือนที่เกิดขึ้นกับมหาสมุทรหรือท้องทะเลอันกว้างใหญ่