การจำลองแบบแมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์ของระบบขับเคลื่อนพลาสมาสำหรับดาวเทียมขนาดเล็ก

เนื่องจากในปัจจุบันมนุษยชาตินั้นกำลังประสบปัญหาทรัพยากรไม่เพียงพอทั้งทางด้านทรัพยากรธรรมชาติและที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมทำให้มีความจำเป็นในการค้นหาแหล่งทรัพยากรใหม่ในอวกาศ ดังนั้นการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านอวกาศและดาราศาสตร์จึงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ต่อความอยู่รอดของเผ่าพันธุ์มนุษย์ โดยในปัจจุบันประเทศไทยได้เริ่มศึกษาและวิจัยเกี่ยวกับการสำรวจและปฏิบัติการทางอวกาศ ในปี 2562 ประเทศไทยได้จัดตั้งโครงการ Thai Space Consortium (TSC) โดยมีภารกิจที่น่าสนใจคือ TSC-2 ซึ่งจะเป็นการนำยานไปโคจรรอบดวงจันทร์ภายในปี 2570 ซึ่งในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาและจำลองแบบแมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์ของระบบขับเคลื่อนพลาสมาสำหรับดาวเทียมขนาดเล็กด้วยซอฟต์แวร์ COMSOL Multiphysics และ SOLIDWORKS ระบบขับเคลื่อนแบบนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าในการสร้างแรงขับแทนที่จะใช้การเผาไหม้เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สูงกว่า โดยมีจุดประสงค์เพื่อศึกษากระบวนการทำงานของระบบขับเคลื่อนพลาสมา (Plasma Thruster) ของดาวเทียมขนาดเล็ก โดยทำการจำลองระบบขับเคลื่อนพลาสมาเป็บแบบ 3 มิติ โมเดลต้นแบบที่ใช้คือ Hall Thruster รุ่น PPS-1350 และใช้ Xenon เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในการสร้างประจุอนุภาค โดยระบบขับเคลื่อนนี้จะทำการฉีดก๊าซ Xenon ที่เป็นกลางทางไฟฟ้าผ่านทาง Propellant Feeder (Anode) เข้าสู่ห้อง Discharge Chamber เพื่อสร้างพลาสมา Xenon ที่มีประจุบวกและสร้างแรงขับ ในการศึกษาครั้งนี้ได้ทำการจำลองโมเดลระบบขับเคลื่อนพลาสมา โดย Module ที่ใช้ทำการศึกษามีทั้งหมด 4 Module ได้แก่ Electrostatics, Magnetic Fields, Fluid Flow และ Plasma โดยการศึกษาครั้งนี้จะมีการเปรียบเทียบกับข้อมูลการทำงานจริงของ PPS-1350 ที่สภาวะการทำงาน Discharge Voltage 550 V โดยเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของเชื้อเพลิง Xenon ที่ฉีดเข้ามาในห้อง Discharge Chamber จากบริเวณ Anode และทำการวิเคราะห์ตัวแปรที่ส่งผลต่อแรงขับโดยทำการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของเชื้อเพลิง Xenon, เปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กภายใน Discharge Chamber และเปลี่ยนแปลงรูปร่างของ Discharge Chamber โดยผลจากการศึกษาการจำลองระบบขับเคลื่อนนี้ จะนำไปเป็นองค์ความรู้เพื่อใช้วิเคราะห์และต่อยอดการศึกษากระบวนการทำงานและคุณลักษณะต่างๆของระบบขับเคลื่อนพลาสมาต่อไปในอนาคต