การส่งของขึ้นไปนอกโลกเหมือนจะเป็นเรื่องง่าย แต่ก็เต็มไปด้วยอุปสรรคที่ท้าทายมากมายเช่นกัน หนึ่งในนั้นคือเรื่องของการเลือกชนิดวัสดุที่จะเอามาใช้ในการประกอบอุปกรณ์ขึ้นไปยัง “อวกาศ” ที่ต้องผ่านการเลือกสรรอย่างดี และต้องป้องกันการรั่วไหลของก๊าซที่ถูกกักขังไว้ภายในเนื้อวัสดุ ซึ่งเมื่อออกสู่ห้วงอวกาศที่อาจจะก่อให้เกิดปัญหามากมาย

ภาพถ่ายสัมภาระการทดลองที่กำลังจะเตรียมและถูกส่งขึ้นไปกับยาน Dragon ในภารกิจ CRS-25 โดยอุปกรณ์และวัสดุทั้งหมดต้องถูกเตรียมการและตรวจสอบอย่างดีจากทาง NASA และบริษัทขนส่งเพื่อป้องกันปัญหาการรั่วซึมและการคายก๊าซ

Outgassing หรือการปลดปล่อยก๊าซของเนื้อวัสดุ เป็นพฤติกรรมที่เกิดขึ้นและพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน เพียงแต่หลาย ๆ ครั้งเรามักไม่ได้ใส่ใจกับปรากฏการณ์เหล่านี้ การปลดปล่อยก๊าซเกิดได้ในวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็กอยู่ภายในเนื้อวัสดุ ทำให้น้ำ และไอระเหย อื่น ๆ สามารถแทรกตัวเข้าไปอยู่ภายในรูพรุนเหล่านั้นได้ และเมื่อเวลาผ่านไป สารที่เข้าไปเกาะเหล่านั้นก็จะคายตัวออกมาทั้งจากความร้อนและแรงดัน ตัวอย่างปรากฏการณ์ที่พบเจอได้ในชีวิตประจำวัน เช่น กลิ่นของใหม่ ไอระเหยจากกระบวนการผลิตมักฝังเข้าไปในเนื้อวัสดุ และจะค่อย ๆ ถูกคายออกมาเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้กลิ่นของใหม่จะค่อย ๆ จางหายไปเมื่อเวลาผ่านไป

ปรากฏการณ์ปลดปล่อยก๊าซของเนื้อวัสดุเป็นสิ่งที่งานด้านอุตสาหกรรมอวกาศจะกังวลเป็นพิเศษเนื่องจากยานอวกาศต้องสร้างขึ้นบนโลกก่อนจะส่งขึ้นไปนอกอวกาศ มันย่อมต้องมีการเก็บสะสมอากาศและไอน้ำในชั้นบรรยากาศเข้าไปยังเนื้อใน เมื่อยานอวกาศเหล่านี้ถูกส่งออกนอกโลก ก๊าซที่สะสมอยู่ภายในรูพรุนก็จะค่อย ๆ คายออกมาจากเนื้อวัสดุ ซึ่งหนึ่งในตัวอย่างของปรากฏการณ์นี้คือกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิดที่พบปัญหาที่ทัศนูปกรณ์มีชั้นน้ำแข็งบาง ๆ ไปเกาะบนพื้นผิวและส่งผลให้อุปกรณ์ไม่สามารถทำงานได้ตามที่ได้ออกแบบไว้ วิศวกรจึงต้องหาทางแก้ปัญหานี้กันยกใหญ่

ภาพถ่ายการประกอบกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิดที่พบปัญหาน้ำค่อย ๆ ถูกคายออกมาจากตัววัสดุ โดยคาดการณ์ว่าน่าจะมีน้ำสะสมอยู่ภายในเนื้อวัสดุที่มากกว่าร้อยละ 1 ของมวลอุปกรณ์ของกล้องโทรทรรศน์ ส่งผลให้กล้องโทรทรรศน์ประสบปัญหา

ส่วนมากก๊าซที่ปลดปล่อยออกมาจากเนื้อวัสดุจะเป็นไอน้ำ แต่ก็มีก๊าซอื่น ๆ ที่เป็นอันตรายได้เช่นเดียวกัน เช่น ไอระเหยของน้ำมันหรือก๊าซพิษ เนื่องมาจากสารเหล่านี้อาจจะหลงเหลือมาจากกระบวนการผลิตของวัสดุอย่างพลาสติกได้ เช่น พลาสติก ABS PET และ PVC หากวัสดุเหล่านี้อยู่ภายในพื้นที่ปิดของยานอวกาศพร้อมกับนักบินอวกาศ มันอาจจะปลดปล่อยสารพิษและอาจก่อให้เกิดอันตรายกับตัวของนักบินอวกาศได้ ทางองค์การบริหารอวกาศอย่าง NASA และ ESA จึงมีมาตรการที่รัดกุมเกี่ยวกับวัสดุที่จะถูกนำมาใช้หรือส่งขึ้นไปบนสถานีอวกาศนานาชาติเป็นอย่างมาก

การคัดเลือกวัสดุที่จะมาใช้ในการทดลองภายในอวกาศนับเป็นเรื่องท้าทาย เพราะจากปัญหาของการปลดปล่อยก๊าซออกมาจากเนื้อวัสดุ การเลือกวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ที่ใช้ประกอบในสัมภาระที่จะส่งขึ้นไปบนอวกาศอาจจะเลือกได้จากวัสดุที่ผ่านมาตรฐาน ASTM-E595 เพื่อให้สามารถมั่นใจได้ว่าจะไม่มีการปลดปล่อยก๊าซเมื่อถูกส่งออกไปนอกโลกหรือใช้กระบวนการตรวจสอบเนื้อวัสดุจนมั่นใจว่ามันจะไม่มีปัญหาเรื่องของก๊าซที่ถูกปลดปล่อยออกมา นั้นจึงอาจเป็นอีกหนึ่งสาเหตุว่าในอุตสาหกรรมอวกาศเลือกใช้วัสดุโลหะมากกว่าพลาสติก

รถยนต์ใหม่คือตัวอย่างชั้นดีในการใช้อธิบายกระบวนการคายก๊าซออกจากเนื้อวัสดุ ภาพจาก Land Rover MENA

Outgassing ไม่ใช่เพียงแค่ปัญหาที่ทำให้อุปกรณ์มีประสิทธิภาพลดลง แต่ยังเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้เกิดความล้มเหลวของภารกิจอวกาศหลายครั้งในอดีต ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาสามารถไปเกาะบนเลนส์กล้องหรือเซนเซอร์วัดค่าต่าง ๆ ของยานอวกาศ ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง นอกจากนี้ ในสภาวะสุญญากาศของอวกาศ วัสดุบางประเภทอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติจากการคายตัวของสารประกอบทางเคมี ส่งผลให้ชิ้นส่วนที่ดูเหมือนจะปลอดภัยบนโลกกลับกลายเป็นอันตรายในอวกาศ การศึกษาเรื่องนี้จึงส่งผลต่ออุตสาหกรรมอวกาศในอนาคตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

Outgassing คืออะไร ทำไม “อุตสาหกรรมอวกาศ” ถึงกลัวสิ่งนี้