การสำรวจอวกาศ

การสำรวจอวกาศ

ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ทำให้มนุษย์หลงใหลมาตั้งแต่สมัยโบราณแล้ว จนถึงศตวรรษที่ 20 จึงมีการสำรวจอวกาศ ในทศวรรษที่ผ่านมาเราได้ส่งนักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์ ส่งยานอวกาศหุ่นยนต์ไปถึงด้านนอกระบบสุริยะและใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เพื่อสำรวจความกว้างใหญ่ของจักรวาล

การสำรวจดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์อยู่ไกลเกินไปที่จะเป็นภารกิจของมนุษย์  ดังนั้น ยานอวกาศหุ่นยนต์จึงถูกส่งไปแทน ยานอวกาศลำแรกที่ไปเยือนดาวเคราะห์ดวงอื่น คือ ยานมาริเนอร์ 2 (Mariner 2) ของสหรัฐ ซึ่งบินผ่านดาวศุกร์ในปี ค.ศ. 1962 (พ.ศ. 2505) ตั้งแต่นั้นมา แม้จะมีความล้มเหลวมากมายในยุคแรก ยานอวกาศหลายร้อยลำก็เดินทางไปเยือนดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์น้อย และดาวหาง ยานอวกาศส่วนใหญ่ จะบินผ่านหรือไม่ก็โคจรรอบเป้าหมาย แต่บางลำยังส่งมนุษย์อวกาศลงไปสัมผัสพื้นผิวของดาวเคราะห์นั้นด้วย

หุ่นยนต์สำรวจ

ยานอวกาศหุ่นยนต์สามารถไปเยือนสถานที่ที่อยู่ไกลหรือเป็นอันตรายเกินไปสำหรับมนุษย์  ยานอวกาศซึ่งถูกส่งไปสู่อวกาศโดยจรวด จะเดินทางได้เป็นระยะทางอันกว้างใหญ่ทั่วอวกาศและอาจใช้เวลาหลายปีในการเดินทางไปถึงเป้าหมายา มียานอวกาศหลายประเภท แต่ละประเภทก็เหมาะสมกับภารกิจโดยเฉพาะ

ยานบินผ่าน

ยานอวกาศบางลำสังเกตเป้าหมายแล้วก็บินผ่านไป ยานวอยเอจเจอร์ 1 และวอยเอจเจอร์ 2 อันมีชื่อเสียงขององค์การนาซา บินผ่านดาวเคราะห์มากมายหลายดวง

ยานโคจร

ยานโคจรบินรอบเคราะห์ครั้งแล้วครั้งเล่า จึงมีเวลาศึกษาเป้าหมายมากมาย  ยานโคจรหลายลำ ได้ไปเยือนดวงจันทร์และดาวเคราะห์ทั้งหมดยกเว้นดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน

การสังเกตท้องฟ้า เป็นเวลาหลายศตวรรษที่นักดาราศาสตร์ได้สังเกตท้องฟ้าด้วยตาเปล่าหรือใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ขยายทัศนวิสัย แบบง่าย ๆ   แต่แสงที่อยู่ในทัศนวิสัยที่เรามองเห็นได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคลื่นขนาดใหญ่มากของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางจากอวกาศมาถึงโลก ดาวฤกษ์และวัตถุอื่น ๆ นอกจากนี้ยังปล่อยคลื่นวิทยุที่มองไม่เห็น เช่น รังสีเอกซ์  รังสีอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต กล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่สามารถมองเห็นสิ่งเหล่านี้ทั้งหมดและรังสีแต่ละชนิดก็เผยให้เห็นบางสิ่งบางอย่างที่แตกต่างกัน			การจับแสง กล้องโทรทรรศน์มีรูปแบบและการออกแบบที่แตกต่างกันมากมาย แต่โดยทั่วไปแล้ว กล้องโทรทรรศน์ทั้งหมดทำในสิ่งเดียวกัน คือ เก็บรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากอวกาศและปรับรังสีนั้นให้เป็นรูปภาพ ชั้นบรรยากาศของโลกสามารถป้องกันหรือทำภาพนั้นให้เลือนลางได้  ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์บางส่วนจึงถูกติดตั้งอยู่บนยอดเขาสูงหรือแม้กระทั่งถูกส่งไปสู่อวกาศ
1. กล้องโทรทรรศน์วิทยุ แผ่นจานโค้งขนาดใหญ่ จะถูกใช้รวมคลื่นวิทยุที่ได้จากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ เช่น แกแลกซี พัลซาร์ (pulsars - ดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมาก และแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเป็นจังหวะ คาบการหมุนที่สังเกตได้อยู่ระหว่าง 1.4 มิลลิวินาที ถึง 8.5 วินาที ) และหลุมดำ	2.  กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด เครื่องมือเหล่านี้ ซึ่งบางส่วนได้ถูกส่งเข้าไปในอวกาศ ตรวจสอบความร้อนจากวัตถุ เช่น กลุ่มควันก๊าซและฝุ่นละออง	3. กล้องโทรทรรศน์ที่ทำงานในย่านความถี่ที่ตามองเห็น (Optical telescope) กล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ใช้เลนส์หรือกระจกขนาดใหญ่ รวบรวมแสงที่มองเห็นจาง ๆ และสามารถมองเห็นได้ไกลเกินกว่าสายตามนุษย์จะมองเห็น		4. กล้องโทรทรรศน์รังสีอัลตราไวโอเลต นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์รังสีอัลตราไวโอเลตในการตรวจสอบรังสีจากดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์และกาแลกซี	5.  กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ กล้องโทรทรรศน์เหล่านี้จับรังสีพลังงานสูงจากวัตถุที่ร้อนมาก กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ใช้งานในอวกาศเท่านั้น

การทำแผนที่ดาว เนื่องจากโลกถูกล้อมรอบด้วยอวกาศ ในขณะที่เรามองดู ท้องฟ้ายามค่ำคืน มันจึงดูเหมือนกับว่าดาวทั้งหมดจะถูกตรึงอยู่กับที่อยู่ภายในรูปทรงกลมยักษ์ นักดาราศาสตร์เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “ทรงกลมฟ้า” (the celestial sphere) และใช้ในการทำแผนที่ตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ เส้นแนวตั้งและแนวนอนจะใช้ในการแบ่งทรงกลมฟ้าภายในตารางเช่นเดียวกับตารางของเส้นลองจิจูดและเส้นละติจูดที่ใช้ในการทำแผนที่พื้นผิวโลก
การปล่อยยาน อวกาศอยู่เหนือพื้นโลกเพียง 60 ไมล์ (100 กิโลเมตร) เท่านั้น และจรวดเดินทางไปถึง โดยใช้เวลาน้อยกว่า 10 นาที แม้ว่าจะใช้เวลาระยะสั้น ก็ใช้พลังมหาศาลในการปล่อยจรวดออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก ยานอวกาศถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ในการเดินทางเพียงครั้งเดียวเท่านั้นและน้ำหนักส่วนใหญ่จะเป็นเชื้อเพลิง
จรวดที่ใหญ่ที่สุดในโลก แซทเทิร์น 5 (Saturn V)  ซึ่งส่งนักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์ เป็นจรวดที่ใหญ่ที่สุดที่เคยสร้างมา จรวด N1 ของโซเวียตที่เป็นคู่แข่ง ถูกปล่อยออกไป 4 ครั้ง แต่ละครั้ง ไม่ประสบผลสำเร็จ	สถานที่ปล่อยยาน หลายประเทศมีสถานที่ปล่อยยานอวกาศ สถานที่ที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร สามารถปล่อยยานหนัก ๆ ได้ เนื่องจากสถานที่นั่น จรวดจะได้รับการสนับสนุนความเร็วจากการหมุนของโลก

	ภารกิจระบบสุริยะ ในน้อยกว่า 50 ปี ยานอวกาศประมาณ 200 ลำ ได้ออกจากวงโคจรของโลกและมุ่งหน้าออกไปสำรวจระบบสุริยะ ภารกิจมากกว่าครึ่งหนึ่ง ได้เดินทางไปยังเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของโลกในอวกาศ คือ ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ คือ ดาวอังคารและดาวศุกร์
	สถานที่ที่ยานอวกาศเดินทางไปเยือนมากที่สุด แผนภูมินี้แสดงจำนวนภารกิจในการเดินทางไปสู่ดาวเคราะห์หลักในระบบสุริยะ
ยานอวกาศไพโอเนียร์ ยานไพโอเนียร์ 10 และ 11 บินผ่านดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ขณะนี้ กำลังมุ่งหน้าออกจากระบบสุริยะเข้าไปในอวกาศลึก
ยานสำรวจชั้นบรรยากาศ ยานประเภทนี้จะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ยานสำรวจกาลิเลโอ ดิ่งเข้าไปสู่ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีซึ่งมีพายุรุนแรง ในปี ค.ศ. 2005 (พ.ศ. 2548)
ยานที่ลงจอดบนดาวเคราะห์และดวงจันทร์ ยานอากาศบางลำสามารถสัมผัสลงบนพื้นผิวของโลกอื่นได้ ในปี ค.ศ. 1976 (พ.ศ. 2519) ยานไวกิ้ง 1 (Viking 1) เป็นยานอวกาศลำแรกที่ลงจอดบนดาวอังคารได้สำเร็จ
ยานที่ใช้หุ่นยนต์บังคับ (ROVER) ยานโรเวอร์ คือ ยานอวกาศที่บังคับด้วยหุ่นยนต์ ที่มีล้อขับไปรอบ ๆ ได้ ยานโรเวอร์ที่ถูกส่งไปยังดาวอังคารได้ศึกษาหินที่เป็นสัญญาณบ่งบอกว่ามีสิ่งมีชีวิตในสมัยโบราณ
ยานที่มีเครื่องเจาะ (Penetrator) ยาน Penetrator ถูกออกแบบมาเพื่อพุ่งชนกลุ่มเป้าหมายด้วยความเร็วสูงและฝังตัวเองลงไป ในปี ค.ศ. 2005 (พ.ศ. 2548) ผลในเชิงลึกได้เจาะพื้นผิวของดาวหาง
ยานอวกาศวอยเอเจอร์ 2 เดินทางจากโลกไปถึงดาวเนปจูน ใช้เวลา 12 ปี กับ 43 วัน

ดาวเทียม ดาวเทียมปฏิบัติการ ประมาณ 1,000 ลำ โคจรอยู่รอบโลก ปฏิบัติภารกิจต่าง ๆ เช่น การส่งสัญญาณโทรทัศน์ไปทั่วโลก การรวบรวมข้อมูลสำหรับการพยากรณ์อากาศและการสอดแนมทางทหาร ขยะอวกาศมากกว่าหลายพันชิ้น คือ ดาวเทียมเก่า ชิ้นส่วนจรวดที่ถูกทิ้งไว้และเศษซากจากการชนกันของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ ยังยังวนเวียนอยู่รอบโลกของเรา กลุ่มหมอกควันของขยะอวกาศที่เพิ่มขึ้นจะเป็นอันตรายต่อยานอวกาศ	วงโคจรของดาวเทียม ดาวเทียมบางลำ อยู่เหนือพื้นโลก ไม่กี่ร้อยไมล์ แต่ดาวเทียมลำอื่น ๆ อยู่ไกลออกไปจากโลกมาก บางลำที่อยู่สูงที่สุด เช่น ดาวเทียมตรวจสภาพอากาศ ดาวเทียมส่งสัญญาณทีวีและดาวเทียมโทรศัพท์มีวงโคจรค้างฟ้า ซึ่งหมายความว่า ดาวเทียมเหล่านั้นอยู่ในช่วงจุดคงที่เหนือโลก ดาวเทียมที่มีวงโคจรต่ำ จะเปลี่ยนตำแหน่งอยู่ตลอดเวลา

สถานีอวกาศ สถานีอวกาศ คือ ดาวเทียมที่มีลูกเรือ เป็นชนิดห้องปฏิบัติการโคจร ซึ่งนักบินอวกาศและนักวิทยาศาสตร์อาศัยและทำงาน สหภาพโซเวียตได้เปิดตัวสถานีอวกาศแห่งแรก ชื่อ ซัลยุต 1 (Salyut 1) ในปี ค.ศ. 1971 (พ.ศ. 2514)  ในไม่ช้า สหรัฐฯ ก็สร้างสกายแล็ป (Skylab) ตามมา  ในปี 1973 (พ.ศ. 2516) สถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย ใช้งานตั้งแต่ปี ค.ศ. 1986-2001 (พ.ศ. 2529-2544) เป็นสถานีอวกาศที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด จนกระทั่งสหรัฐอเมริกา รัสเซียและประเทศอื่น ๆ มากกว่า 10 ประเทศ ได้ร่วมกำลังกันสร้างสถานีอวกาศนานาชาติในวงโคจรตั้งแต่ปี ค.ศ. 1998 (พ.ศ. 2541) สถานอวกาศแห่งแรกของจีน คือ เทียนกง-1 (Tiangong-1) ได้เปิดตัวในปี ค.ศ. 2011 (พ.ศ. 2554)
ผลกระทบต่อร่างกาย เมื่อร่างกายมนุษย์อยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน จะมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อไม่มีแรงโน้มถ่วงดึงกระดูกสันหลัง ร่างกายจะสูงขึ้นประมาณ 2 นิ้ว (5 ซม.) เมื่ออยู่บนโลก ของเหลวในร่างกายจะไหลลง อยู่ในอวกาศจะไหลขึ้นศีรษะ ข้อนี้จะทำให้นักบินอวกาศใบหน้าบวมและจมูกถูกปิดกั้น ทำให้การทำอาหารดูเหมือนจะไร้รสชาติ  เมื่อนักบินอวกาศกลับมาสู่โลก การกลับมาสู่แรงโน้มถ่วงอย่างสมบูรณ์ จะทำให้พวกเขารู้สึกอ่อนแอมาก
การใช้ชีวิตในอวกาศ นักบินอวกาศจะต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ ขณะใช้ชีวิตอยู่ในอวกาศ แม้ว่าการลอยตัวอย่างไร้น้ำหนักจะเป็นเรื่องน่าสนุก แต่ก็ยังสามารถก่อให้เกิดปัญหาทางการแพทย์ได้ สถานีอวกาศเป็นสถานที่คับแคบมีความหรูหราเล็กน้อย นักบินอวกาศรับประทานอาหารสำเร็จรูปที่มีทั้งแช่แข็งและแห้งหรือที่เก็บไว้ในกระเป๋า น้ำทั้งหมดจะถูกนำกลับมาใช้ รวมทั้งไอน้ำจากลมหายใจมนุษย์ นักบินอวกาศทำความสะอาดตัวเองด้วยแชมพูและสบู่พิเศษที่ไม่จำเป็นต้องใช้น้ำและพวกเขาใช้ห้องน้ำอวกาศที่ดูดของเสียออกมากกว่าการล้างด้วยน้ำ