จรวด คือ ยานพาหนะที่สามารถสร้างแรงขับดัน (Thrust) เพื่อการเดินทางขึ้นสู่อวกาศได้ โดยมีจุดประสงค์ที่หลากหลาย ได้แก่ การส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์อื่น ๆ การส่งดาวเทียมไปโคจรรอบโลก หรือ การส่งนักบินอวกาศไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ เป็นต้น
แม้จรวดจะมีหลายประเภทและขนาด แต่ทั้งหมดล้วนสร้างแรงขับดันด้วยหลักการฟิสิกส์อย่างเดียวกัน นั่นคือ เมื่อจรวดขับไอพ่นออกมา ไอพ่นก็จะออกแรงผลักจรวดในทิศทางทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้า ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อสามของนิวตัน ที่แถลงว่า “ทุกแรงกิริยาจะมีแรงปฏิกิริยาเกิดขึ้นเป็นคู่ แต่ในทิศทางตรงกันข้ามเสมอ” พูดง่าย ๆ ว่า การเคลื่อนที่ของจรวดอาศัยหลักการไม่ต่างจากการเคลื่อนที่ของลูกโป่งที่ถูกเป่าจนพอง แล้วปล่อยให้พุ่งออกไป
ส่วนเชื้อเพลิงที่ใช้ในการสร้างแรงขับดันนั้น แม้จะมีหลากหลาย แต่ทั้งหมดล้วนปลดปล่อยพลังงานออกมาจากการเผาไหม้ (combustion) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมีในลักษณะเดียวกับการเผาฟืนหรือการลุกไหม้ของไส้เทียนไข ซึ่งในกิจกรรมสำหรับนักเรียนนี้ จะเป็นการสร้างจรวดขนาดเล็ก และเชื้อเพลิงที่ใช้ขับจรวดนั้นมีน้ำตาลเป็นส่วนผสมหลัก
การสร้างระบบขับเคลื่อนของจรวดประดิษฐ์
ระบบขับเคลื่อนของจรวดประดิษฐ์ ต้องการวัสดุที่หาได้ง่ายในท้องตลาด และมีราคาไม่แพง ดังนั้น การใช้ดินขับชนิดดินขับน้ำตาล จึงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด และผลิตได้ง่ายไม่ยุ่งยาก
1. น้ำตาลทราย
2. โพแทสเซียมไนเตรต
3. หม้อ หรือกระทะก้นลึก
4. ไม้พาย หรือทัพพี
5. เตาไฟฟ้า
6. เทอร์โมมิเตอร์
7. เครื่องชั่งแบบดิจิตอล
8. เครื่องปั่น
วิธีการผสมดินขับน้ำตาล
1. ผสมโพแทสเซียมไนเตรต กับน้ำตาลทราย ในอัตราส่วน 60:40 โดยใช้เครื่องชั่งแบบดิจิตอล
2. นำส่วนผสมที่ ได้ ไปปั่นในเครื่องปั่นด้วยรอบต่างๆ เพื่อให้น้ำตาลทราย และโพแทสเซียมไนเตรต ผสมจนกลายเป็นผงเนื้อเดียวกัน
3. ตั้งกระทะหรือหม้อด้วยความร้อนประมาณ 150 องศาเซลเซียส แล้วเทส่วนผสมจากข้อ 2
4. คลุกด้วยไม้พายอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งผลึกเริ่มเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวให้ลดความร้อนลงเหลือ 80-100 องศาเซลเซียส
5. คลุกส่วนผสมด้วยไม้พายอย่างรวดเร็ว และต่อเนื่อง จนดินขับหลอมทั้งหมดเป็นเนื้อเดียวกัน มีสีครีมหรือน้ำตาลอ่อนๆ หากใช้ไฟแรงเกินไปหรือไม่ได้คน ส่วนผสมตลอดเวลาส่วนที่โดนความร้อนมากเกินไปจะไหม้เกรียมเป็นสีดำและจะทำให้ดินขับไม่สามารถใช้งานได้
6. นำดินขับที่เหลวเทลงในพิมพ์พลาสติก PVC หรือท่ออลูมิเนียมของมอเตอร์ เอาแท่งดินสอหรือแท่งอลูมิเนียมเสียบตรงแกนกลาง เพื่อให้มีพื้นที่ ในการสันดาปของจรวดได้คงที่ พอได้ รูปร่างให้ดึงแท่งแกนกลางออก แล้วตั้งทิ้งไว้ให้เย็น ดินขับจะกลายสภาพเป็นของแข็ง มีลักษณะคล้ายลูกอม
7. ดินขับพร้อมใช้งาน ในระหว่างรอการจุดจรวด ดินขับควรเก็บอยู่ในภาชนะปิดที่มีสารดูดความชื้นไม่เช่นนั้น ดินขับน้ำตาลจะดูดความชื้นในอากาศ และทำให้ดินขับจุดไม่ติด หรือติดได้ยาก
ข้อควรระวัง : ดินขับน้ำตาลให้ความร้อนสูงถึง 300 องศาเซลเซียส ไม่ควรจุดจรวดในอาคารหรือบริเวณที่เสี่ยงจากการเกิดเพลิงไหม้ การจุดจรวดควรจะมีพื้นที่และบริเวณทดสอบที่ห่างไกลจากเขตชุมชนและพื้นที่ทำการบิน
ดาวน์โหลด [คู่มือการประดิษฐ์จรวดนำส่งดาวเทียมกระป๋อง หรือ CANSAT] โดย กลุ่มกิจกรรมการจัดการองค์ความรู้ HAYABUSA-X แผนกเทคโนโลยีอวกาศ กองกิจการอวกาศ ศูนย์วิจัยพัฒนาวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีการบินและอวกาศกองทัพอากาศ