เจาะลึกการพัฒนาและการทดสอบ Starship V3 ของ SpaceX

วันที่ 28 เมษายนที่ผ่านมา บริษัท SpaceX เปิดเผยความคืบหน้าสำคัญในการพัฒนาจรวด Super Heavy และยานอวกาศ Starship V3 โดยชูจุดเด่นสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างสมบูรณ์

โดยขนาดที่ใหญ่โตของจรวดนี้ไม่ได้สร้างมาเพื่อทำลายสถิติโลก แต่สร้างมาเพื่อให้สามารถทำในสิ่งที่ฝันไว้ได้ นั่นคือการนำมนุษย์กลับไปสู่ดวงจันทร์ และสร้างเมืองบนดาวอังคาร ซึ่งเป็นเป้าหมายสูงสุดของโครงการนี้ ที่ต้องการเปิดเส้นทางให้มนุษยชาติสามารถเดินทางเข้าถึงระบบสุริยะและไกลออกไปได้ 

ขณะนี้ SpaceX กำลังมุ่งเน้นไปที่การพัฒนา Starship Version 3 หรือ Starship V3 ซึ่งถือเป็นการออกแบบที่เป็นรากฐานสำคัญของจรวดรุ่นนี้

โดยยานอวกาศ Starship หมายเลข 39 ถือเป็นจรวด V3 ลำแรก โดยใช้การออกแบบใหม่ทั้งหมด (Clean sheet design) ซึ่งเกิดจากการนำบทเรียนด้านประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของรุ่น V1 และ V2 มาปรับปรุงแก้ไขโดยตรง

ยานอวกาศ Starship V3 จะมีความสามารถในการขึ้นสู่วงโคจรและอยู่ในนั้นได้นานถึง 48 ชั่วโมง สามารถเชื่อมต่อกับยานลำอื่นได้ และที่สำคัญที่สุด คือ ติดตั้งเทคโนโลยีการถ่ายโอนเชื้อเพลิง (Propellant transfers) ซึ่งเป็นกุญแจหลักในการปลดล็อกการเดินทางไปทั่วทั้งระบบสุริยะ

ขุมพลังที่ขับเคลื่อนจรวดรุ่นใหม่นี้คือเครื่องยนต์ Raptor 3 ที่ถูกออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูง สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และมีความน่าเชื่อถือสูงมาก โดยจากประสบการณ์การสร้างเครื่องยนต์ V2 กว่า 600 เครื่อง ทีมงานบริษัท SpaceX ได้ปรับปรุงให้ Raptor 3 มีชิ้นส่วนน้อยลง ส่งผลให้มีราคาถูกลง สร้างได้เร็วขึ้น และทำให้จรวดมีน้ำหนักเบาลง

เป้าหมายของ SpaceX คือ การทำให้เครื่องยนต์อวกาศสามารถทำงานและดูแลรักษาได้คล้ายกับเครื่องยนต์ของเครื่องบินพาณิชย์

ความก้าวหน้าเหล่านี้แลกมาด้วยปรัชญาการทำงานแบบการทดสอบเชิงบูรณาการอย่างรวดเร็ว (Rapid integrated test) และยึดหลักแนวคิดการทดสอบแบบที่ใช้ตอนบินจริง ๆ แม้ว่าการทดสอบมักเต็มไปด้วยอุปสรรคและบทเรียนที่ประเมินค่าไม่ได้ เช่น จรวดขับดัน Booster 18 ซึ่งเป็นรุ่น V3 ตัวแรก ที่เกิดเหตุระเบิดระหว่างการทดสอบแรงดันไนโตรเจน แต่โชคดีที่การทดสอบถูกออกแบบมาให้ปลอดภัยโดยไม่มีการบรรจุเชื้อเพลิงไวไฟ จึงไม่มีผู้บาดเจ็บ

ถัดมาคือจรวด Booster 19 ที่ต้องผ่านการทดสอบบรรจุเชื้อเพลิงเหลวเย็นจัดที่อุณหภูมิระดับ 80 เคลวิน (Cryo-proof) จากนั้นจึงเข้าสู่การทดสอบจุดเครื่องยนต์เป็นเวลาสั้น ๆ (Static fire) แบบ 10 เครื่องยนต์และ 33 เครื่องยนต์ ซึ่งในการทดสอบทั้งสองครั้ง ระบบเซ็นเซอร์พบความผิดปกติและสั่งยกเลิก (Abort) กลางคัน ทำให้เกิดความเสียหายทางกลกับเครื่องยนต์หลายตัว

แม้แต่ฐานทดสอบที่ใช้ก็ต้องเผชิญกับบททดสอบสุดโหด โดยฐานเคยพังเสียหายอย่างหนักจากความผิดปกติของยาน Ship 36 เมื่อ 10 เดือนก่อน แต่ปัจจุบันก็ถูกสร้างขึ้นใหม่พร้อมระบบทั้งหมดจนสามารถใช้ทดสอบจุดระเบิดยานลำใหม่นาน 60 วินาทีได้สำเร็จ 

สิ่งเหล่านี้สะท้อนถึงวัฒนธรรมองค์กรของบริษัท SpaceX ที่ว่ามีเพียงผู้ที่หวาดระแวงเท่านั้นที่จะอยู่รอด (Only the paranoid survive) ซึ่งหมายถึงการวิเคราะห์ข้อมูลมหาศาลจากการทดสอบเพื่อหาเบาะแสและป้องกันความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต

ปัจจุบันหลายคนอาจมองว่าเป้าหมายของบริษัท SpaceX เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ แต่ทีมวิศวกรเชื่อว่าตราบใดที่ไม่ได้กำลังทำลายกฎทางฟิสิกส์ สิ่งเหล่านี้ย่อมเป็นไปได้หากใช้ประโยชน์จากกฎเหล่านั้นอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด การพัฒนาโครงการจรวด Super Heavy และยานอวกาศ Starship เต็มไปด้วยความท้าทาย ทั้งจุดสูงสุดและจุดต่ำสุด แต่เมื่อสำเร็จ มันจะสร้างการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ต่อโลกในระดับที่คนส่วนใหญ่อาจยังไม่สามารถจินตนาการได้ถึง