ภารกิจการส่งยานอวกาศไปสู่ดาวเคราะห์หรือเป้าหมายอื่นๆ ในระบบสุริยะแบ่งการดำเนินงานได้เป็น 4 ช่วง ได้แก่
1.การส่งยานขึ้นสู่อวกาศ (Launch Phase)
2.การเดินทาง (Cruise Phase)
3.การเข้าสู่เป้าหมาย (Encounter Phase)
4.ส่วนขยายภารกิจ (Extended Operations Phase) ซึ่งการดำเนินงานส่วนนี้ขึ้นอยู่กับสภาพของยานอวกาศขณะนั้นว่าเป็นอย่างไร รวมทั้งงบประมาณที่เหลือของภารกิจด้วย
ทั้ง 4 ขั้นตอนนี้เป็นส่วนหนึ่งของการดำเนินงานเฟส E ในส่วนที่เรียกว่า การจัดการภารกิจและวิเคราะห์ข้อมูล (Mission Operations and Data Analysis) โดยตอนนี้จะเริ่มอธิบายจากภาพรวมของจรวดขนส่งก่อน
จรวดขนส่ง (Launch Vehicles)
ในการส่งยานอวกาศขึ้นสู่ห้วงอวกาศต้องใช้จรวดในการสร้างแรงขับดัน
เริ่มจากการที่จรวดทะยานออกนอกชั้นบรรยากาศโลก แล้วเร่งความเร็วขึ้นจนเมื่อจรวดส่วนสุดท้ายเผาไหม้เชื้อเพลิงจนหมด ยานอวกาศจะหลุดออกจากจรวดด้วยความเร็วค่าหนึ่ง ถ้าความเร็วนั้นมีค่ามากกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลก ยานอวกาศจะเข้าสู่การเดินทางในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เพื่อเดินทางสู่เป้าหมาย
(ดูภาพที่ 1)
เทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างแรงขับดันของจรวดทุกวันนี้มีเพียงการเผาไหม้เชื้อเพลิงซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมี แนวคิดเรื่อง mass driver ซึ่งเป็นการเร่งความเร็วด้วยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าอาจใช้การได้จริงในอนาคต สำหรับการส่งยานอวกาศออกจากดวงจันทร์หรือวัตถุในระบบสุริยะอื่นๆ ที่มีขนาดเล็กและชั้นบรรยากาศเบาบาง
ส่วนเครื่องยนต์ไอออน ซึ่งใช้แหล่งพลังงานจากทั้งเซลล์สุริยะและสารกัมมันตรังสี ยังไม่สามารถใช้สร้างแรงขับได้อย่างรุนแรงในช่วงเวลาสั้นๆ อย่างจรวด ตรงกันข้าม เครื่องยนต์ไอออนสร้างแรงขับดันอย่างแผ่วเบา แต่ต่อเนื่องยาวนาน มันจึงใช้ในการเร่งความเร็วของยานอวกาศเมื่อยานเข้าสู่วงโคจรรอบโลกหรือหลังจากหลุดออกจากวงโคจรรอบโลกแล้ว
ดังนั้นในตอนนี้ เราจึงเน้นไปที่จรวดที่เผาไหม้เชื้อเพลิงซึ่งหลักๆ แล้วมีสองชนิด
คือ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง และจรวดเชื้อเพลิงเหลว
(ดูภาพที่ 2)
ในการส่งยานอวกาศส่วนมากจะใช้จรวดร่วมกันทั้งสองแบบ โดยใช้จรวดเชื้อเพลิงแข็งประกบติดเข้ากับจรวดเชื้อเพลิงเหลว จรวดเชื้อเพลิงแข็งนั้นโดยทั่วไปมีลักษณะที่เรียบง่ายกว่าจรวดเชื้อเพลิงเหลว แต่พอเผาไหม้แล้วจะไม่สามารถหยุดได้ ส่วนจรวดเชื้อเพลิงเหลวนั้นมีโครงสร้างที่ซับซ้อน แต่เมื่อเผาไหม้แล้วหยุดได้ บางลำถูกออกแบบมาให้เผาไหม้ใหม่ได้หลังจากหยุดการเผาไหม้ไปแล้ว (นอกจากนี้ยังมีจรวดแบบลูกผสมคือ Hybrid rocket engines ซึ่งใช้ทั้งเชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลวร่วมกัน)
ระบบการขนส่งแบบ Expendable launch vehicles (หรือ ELV) นั้นเป็นระบบจรวดแบบใช้แล้วทิ้ง ส่วน U.S. Space Transportation System (หรือ STS) ที่พวกเรารู้จักกันในชื่อกระสวยอวกาศนั้นถูกออกแบบมาให้นำกลับมาใช้ซ้ำได้
อาทิตย์หน้าเรามาดูกันครับว่าจรวดตระกูลต่างๆ ที่เคยใช้งานกันมามีอะไรบ้าง?
