“หน้าต่าง” ไม่ใช่มีเพียงแค่ไว้ใช้สำหรับมองออกไปข้างนอก แต่สำหรับ “ยานอวกาศโอไรออน” (Orion) ขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ที่จะพาเหล่านักบินอวกาศกลับสู่ดวงจันทร์และเดินทางต่อไปยังดาวอังคาร กระจกหน้าต่างเหล่านี้คือเทคโนโลยีขั้นสูงที่ต้องผ่านการผลิตอันเข้มงวด เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและประสิทธิภาพสูงสุดในสภาพแวดล้อมอันไร้ขีดจำกัดของอวกาศ
เทคโนโลยีวัสดุและโครงสร้างแบบหลายชั้น
หัวใจสำคัญของกระจกหน้าต่างยานโอไรออน (Orion) คือการเลือกใช้วัสดุและโครงสร้างแบบหลายชั้นที่พัฒนาขึ้นใหม่ ซึ่งแตกต่างจากกระจกแบบดั้งเดิมที่ใช้ในยานอวกาศรุ่นก่อนหน้า เช่น กระสวยอวกาศ ที่มักใช้กระจกซิลิกาหลอมรวม (fused silica) และกระจกอะลูมิโนซิลิเกตแบบอบเทมเปอร์ (tempered aluminosilicate glass)
สำหรับยานโอไรออน (Orion) แต่ละหน้าต่างประกอบด้วยกระจกสามชั้น (three lites) เพื่อเพิ่มความทนทานและประสิทธิภาพ
- กระจกซิลิกาหลอมรวมชั้นนอก (Fused Silica Thermal Pane) ทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันความร้อนจากภายนอก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงมากขณะที่ยานโคจรและเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ
- กระจกอะคริลิกรับแรงดัน (Acrylic Pressure Lite) เป็นชั้นสำคัญที่ทำหน้าที่รักษาความดันภายในห้องโดยสาร ซึ่งเป็นวัสดุพลาสติกอะคริลิกชนิดพิเศษที่ถูกเลือกใช้ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เหนือกว่ากระจกในหลายด้าน
- กระจกเสริมความปลอดภัย (Redundant Lite) เป็นชั้นที่สามเพื่อเพิ่มความปลอดภัยและสำรองการทำงานในกรณีที่เกิดความเสียหายกับชั้นใดชั้นหนึ่ง
การเปลี่ยนแปลงมาใช้กระจกอะคริลิก (Acrylic) สำหรับชั้นรับแรงดันนี้ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญ เนื่องจากอะคริลิกมีความหนาแน่นเพียงครึ่งหนึ่งของกระจก ทำให้ลดน้ำหนักรวมของส่วนหน้าต่างลงได้มากกว่า 200 ปอนด์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนในการส่งยานขึ้นสู่อวกาศได้อย่างมหาศาล นอกจากนี้ อะคริลิกยังมีคุณสมบัติทนทานต่อรอยขีดข่วนและความเสียหายได้ดีกว่ากระจก ซึ่งข้อบกพร่องเล็กน้อยบนผิวกระจกอาจส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของกระจกอย่างมากในสภาพอวกาศ
กระบวนการผลิตที่เหนือกว่ากระจกทั่วไป
เออร์เนสโต การ์เซีย (Ernesto Garcia) ผู้จัดการฝ่ายวิศวกรรมจากบริษัท รายโอเทค ไซแอนทิฟิก (Rayotech Scientific) หนึ่งในผู้รับผิดชอบการผลิตหน้าต่างสำหรับยานโอไรออน (Orion) ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกถึงขั้นตอนอันพิถีพิถัน ซึ่งแตกต่างจากการผลิตกระจกทั่วไปอย่างสิ้นเชิง
- การตัดและขึ้นรูปด้วยความแม่นยำสูง
เริ่มต้นจากแผ่นวัสดุขนาดใหญ่ที่ต้องตัดให้ได้รูปทรงที่แม่นยำตามการออกแบบของยาน เพื่อให้เข้ากับโครงสร้างของยานได้อย่างไร้ที่ติ - การเจียระไนและการปรับพื้นผิว
ขอบและพื้นผิวของกระจกจะถูกเจียระไนและปรับแต่งอย่างละเอียด เพื่อขจัดความไม่สมบูรณ์และเตรียมพร้อมสำหรับขั้นตอนการเคลือบผิวและขัดเงา - การเสริมความแข็งแรง
ขั้นตอนนี้สำคัญอย่างยิ่งในการเสริมความแข็งแรงของขอบ เพื่อลดความเสียหายใต้พื้นผิวที่อาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งเป็นจุดที่ความเค้นอาจสะสมและนำไปสู่การแตกหักในสภาพอวกาศ - การขัดเงาและการเคลือบผิวพิเศษ
กระจกจะถูกขัดเงาให้ได้ความใสสูงสุด และเคลือบด้วยสารพิเศษที่ช่วยป้องกันรังสีที่เป็นอันตรายจากอวกาศ อาทิ รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิก รวมถึงปรับคุณสมบัติทางแสงเพื่อให้ทัศนวิสัยคมชัด - การทดสอบแรงดันและความเค้น
หน้าต่างแต่ละบานจะต้องผ่านการทดสอบแรงดันอย่างเข้มงวด เพื่อจำลองสภาวะสุญญากาศและความแตกต่างของความดันระหว่างภายในและภายนอกยาน นอกจากนี้ยังมีการทดสอบความเค้นทางความร้อนและกลไก เพื่อรับรองความทนทานในสภาพแวดล้อมสุดขั้วของอวกาศ
หน้าต่างเหล่านี้มีบทบาทสำคัญหลายประการ เช่น
- การนำทางและการทำงาน นักบินอวกาศใช้หน้าต่างในการตรวจสอบตำแหน่ง การเทียบท่ากับสถานีอวกาศ หรือโมดูลอื่น ๆ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นต่อความสำเร็จของภารกิจ
- การสังเกตการณ์ เป็นช่องทางให้นักบินอวกาศสามารถสังเกตการณ์โลก ดวงจันทร์ และอวกาศภายนอก ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปฏิบัติภารกิจทางวิทยาศาสตร์และการสำรวจ
- สุขภาพจิต การได้มองเห็นโลกภายนอกและห้วงอวกาศอันกว้างใหญ่ยังส่งผลดีต่อสภาพจิตใจของนักบินอวกาศที่ต้องใช้ชีวิตอยู่ในพื้นที่จำกัดเป็นเวลานาน ลดความรู้สึกโดดเดี่ยวและเพิ่มขวัญกำลังใจ
การผลิตกระจกหน้าต่างสำหรับยานอวกาศโอไรออน (Orion) จึงเป็นข้อพิสูจน์ถึงความก้าวหน้าทางวิศวกรรมและวัสดุศาสตร์ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้ภารกิจอาร์ทิมิส (Artemis) สามารถเดินหน้าสู่การสำรวจอวกาศอันไกลโพ้นได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูงสุด
ข้อมูลอ้างอิง: NASA
