โครงการสำรวจดวงอาทิตย์ของนาซ่า

                นาซ่าทำการปล่อยยาน Parker Solar Probe เพื่อสำรวจดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ที่ใกล้โลกมากที่สุดเมื่อวันที่ 11 สิงหาคม 2018 โดยยานจะทำการศึกษาดวงอาทิตย์และเก็บข้อมูลต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์ซึ่งจะมีวงโคจรในระยะใกล้ที่สุด ห่างจากพื้นผิวดวงอาทิตย์ประมาณ 4 ล้านไมล์

                การเดินทางของยาน Parker Solar Probe จะต้องเดินทางกว่า 90 ล้านไมล์เพื่อเข้าวงโคจร ทำการศึกษาดวงอาทิตย์ของเรา อันตรายอย่างหนึ่งของยานก็คือรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งจะทำอันตรายแก่ตัวยานสำรวจจนหลอมละลายได้

                ระยะขนาดนี้อุณหภูมิจะสูงมาก จะต้องมีฉนวนความร้อนป้องกันเพื่อไม่ให้ตัวยานหลอมละลายเสียก่อนที่จะเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และส่งกลับมายังโลกให้ได้ศึกษากัน ลองมาดูตัวยานและระบบฉนวนป้องกันความร้อนด้วย

                “นาซ่า” เตรียมยานอวกาศใหม่ในชื่อ “โซลาร์ พร็อบ พลัส” (เอสพีพี) เพื่อสำรวจพื้นผิวดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์ขององค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (นาซ่า) และมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ กำลังทำโครงการสร้างยานอวกาศ “โซลาร์ พร็อบ พลัส” (เอสพีพี) เพื่อศึกษาพื้นผิวของดวงอาทิตย์ โดยใช้งบประมาณสูงถึง 1,500 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือราว 52,500 ล้านบาท

                โดยยานโซลาร์ พร็อบ พลัส จะเข้าไปทำการสำรวจบริเวณที่เรียกว่า “โคโรนา” ซึ่งเป็นบรรยากาศเบาบางชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ที่คาดว่ายานจะสามารถคงอยู่ได้ในชั้นบรรยากาศนี้ที่มีอุณหภูมิสูงถึง 1,370 องศาเซลเซียส ทำหน้าที่ในการเก็บข้อมูลต่างๆ เพื่อนำกลับมาใช้ในการศึกษาต่อไป ราฟ แมคนัท จากมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ หนึ่งในหัวหน้าทีมสำรวจครั้งนี้เปิดเผยกับ บรูซ ดอร์มินีย์ จากนิตยสารฟอร์บส์ว่า ผลจากการอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์อย่างมากทำให้ยานเอสพีพีจะต้องรับรังสีปริมาณเข้มข้นที่ส่งมาจากดวงอาทิตย์สูงกว่าโลกถึง 475 เท่า

                ทั้งนี้ ขั้นตอนในการเก็บข้อมูลต่างๆ ของยานในช่วงที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์จึงถูกออกแบบให้ทำงานเป็นอิสระ ไม่มีการติดต่อสื่อสารกันแบบเรียลไทม์ระหว่างยานกับศูนย์ควบคุมภาคพื้นดิน ข้อมูลที่ได้จากการเก็บรวบรวมนั้นจะถูกบันทึกไว้ในเครื่องบันทึกที่เป็นโซลิด สเตท แล้วจึงทำการเชื่อมต่อในภายหลังเพื่อดึงข้อมูลผ่านทางเสาอากาศขนาดใหญ่ที่จะหันเข้าสู่โลก สำหรับระบบป้องกันความร้อนของยานนั้นเป็นเกราะป้องกันความร้อนมีเส้นผ่านศูนย์กลางราว 2.4 เมตร หนา 11.4 เซนติเมตร จะทำหน้าที่ปกป้องยานอวกาศเอาไว้ในช่วงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด

                อย่างไรก็ตาม ยานเอสพีพีสร้างขึ้นโดยนาซ่า และได้รับความช่วยเหลือจากห้องปฏิบัติการแอปพลายด์ ฟิสิกส์ ของมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ และนักวิทยาศาสตร์จากอีกหลายมหาวิทยาลัยและหลายสถาบัน โดยสามารถส่งยานเอสพีพีขึ้นไปสำรวจดวงอาทิตย์ได้ในปี ค.ศ.2018

                Parker Solar Probe สามารถเรียกได้ว่าเป็นภารกิจแรกที่มนุษย์ส่งออกไปสำรวจดาวฤกษ์ก็ว่าได้ ดวงอาทิตย์แหล่งพลังงานที่ให้กำเนิดทุกสรรพสิ่งในโลกใบนี้ ในตอนแรกมันถูกตั้งชื่อว่า Solar Probe Plus ก่อนจะถูกเปลี่ยนชื่อเพื่อเป็นเกียรติให้กับ Dr. Eugene Parker นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ผู้อธิบายการเกิดของลมสุริยะ ตั้งแต่ปี 1958 (หนึ่งปีหลังจากที่มนุษย์สามารถส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรรอบโลกได้) และผลงานของเขาก็เป็นพื้นฐานความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบมัน

                เมื่อเวลาตีสาม 31 นาทีของวันที่ 12 สิงหาคม 2018 (ตามเวลาของประเทศสหรัฐอเมริกา) NASA ได้ทำการปล่อยจรวดเพื่อนำส่ง Parker Solar Probe ยานอวกาศที่เตรียมไปสัมผัสและสำรวจดวงอาทิตย์ ด้วยน้ำหนักเพียง 1,400 ปอนด์ (636 กิโลกรัม) ถูกส่งให้ทำภารกิจด้วยจรวด Alliance Delta IV Heavy ซึ่งเป็นจรวดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดจรวดหนึ่งของโลก โดยบรรทุกเชื้อเพลิงเป็นจำนวนมากถึง 55 เท่าของภารกิจไปดาวอังคาร

                นับเป็นครั้งแรกที่นาซ่าตั้งชื่อยานตามคนที่ยังมีชีวิตอยู่ เพื่อเป็นการระลึกถึงผลงานของ Dr. Eugene Parker ที่ในขณะนั้นมีอายุอยู่ที่ 91 ปี
                Parker Solar Probe เดินทางด้วยความเร็ว 67,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ขนานและเท่ากับความเร็วในการโคจรของโลก ก่อนจะเดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวศุกร์เพื่อจะเดินทางไปเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์เรื่อยๆ

                โดยยาน Parker Solar Probe จะต้องบินผ่านดาวศุกร์ทั้งสิ้น 7 ครั้ง เพื่อใช้แรงโน้มถ่วงของมันเหวี่ยงให้ยานเข้าไปสู่วงโคจรที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ขึ้นเรื่อยๆ จนเข้าไปใกล้สุดที่ระยะ 6 ล้านกิโลเมตรจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์  ใกล้กว่าที่ยานทุกลำที่เคยเดินทางไปถึง 7 เท่า และแน่นอนว่าใกล้ดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าวงโคจรของดาวพุธเสียอีก

                ณ จุดใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด ยาน Parker Solar Probe สามารถทำความเร็วได้ถึง 700,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งหมายความว่า ที่ความเร็วเท่ากันนี้ ยาน Parker Solar Probe สามารถวาร์ปจากกรุงเทพไปหัวหินได้ในวินาทีเดียวเท่านั้น และจะกลายเป็นวัตถุที่เคลื่อนที่ได้เร็วที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมาเลยทีเดียว

                แต่กว่าจะถึงวันนั้น ก็ต้องรอคอยอีกประมาณ 7 ปี เพราะยานจะค่อยๆ ลดระยะที่จุด Perihelion ลงเรื่อยๆ เป็นระยะเวลากว่า 22 ครั้ง และจะถึงระยะ 6 ล้านกิโลเมตรจากพื้นผิวของดาวอาทิตย์ก็ต้องรอถึงปลายปี 2024 ซึ่งในตอนนั้น เราน่าจะเข้าใจอะไรเกี่ยวกับดวงอาทิตย์และลมสุริยะนี้มากขึ้นแล้ว

                ยาน Parker Solar Probe จะอยู่ในชั้น “โคโรนา” ของดวงอาทิตย์ เพื่อศึกษาปรากฏการณ์โดยห่างจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์เพียง 3.83 ล้านไมล์ ใกล้กว่ายาน Helios 2 ที่มีระยะห่าง 27 ล้านไมล์ และยาน Mercury ที่อยู่ห่าง 36 ล้านไมล์

                เริ่มยุคการผจญภัยระหว่างดวงดาวไปกับสิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่จะเปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง การผจญภัยที่แท้จริงเริ่มขึ้นแล้ว  ยานอวกาศคือ เครื่องจักรหรือยานพาหนะที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อการเดินทางในเอาต์เตอร์สเปซ ยานอวกาศมีจุดประสงค์ในการสร้างขึ้นมาใช้งานหลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นการใช้ประโยชน์ด้านการสื่อสาร การสำรวจภูมิประเทศของโลก การตรวจสอบและศึกษาอุกกาบาต การนำทางและระบุพิกัดตำแหน่งของวัตถุ ประโยชน์ทางด้านการทหาร และการป้องกันภัยคุกคามทางอวกาศ รวมถึงการสร้างโคโลนี่ในอวกาศ และการสำรวจดาวเคราะห์ ล้วนเป็นหน้าที่ของสิ่งประดิษฐ์จำพวกนี้ทั้งสิ้น

                โดยส่วนมาก การส่งยานอวกาศในยุคใหม่จำเป็นต้องใช้ฐานยิง ต้องขอบคุณโครงการของสเปซเอ็กซ์ ที่ทำให้เราสามารถเอาจรวดแบบกลับมาใช้งานใหม่ได้กลับมาใช้งาน ซึ่งนั่นทำให้เราสามารถเซฟเงินในกระเป๋าของชาติที่ทำโครงการอวกาศไปได้เยอะมาก

                นี่เป็นตัวอย่างภาพของจรวดของกลุ่มบลู ออริจิน ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกโครงการอวกาศ ที่สำคัญในการปล่อยยานอวกาศในระดับซับออร์บิทัล หรือขึ้นไปแล้วตกลงมาแบบที่เราจัดการส่งผู้กล้า ยูริ กาการินขึ้นไปนั้น ก็แค่ขึ้นไปแล้วตกในระดับออร์บิทัล หรือวงโคจรนั้น เราจะให้ยานไปโคจรรอบวัตถุอวกาศที่เป็นเป้าหมายในระยะใกล้เพื่อทำการเก็บข้อมูลจากเป้าหมายนั้นเองมาใช้ประโยชน์ของภารกิจ

                ส่วนในอวกาศรอบนอก โดยมากเราจะใช้งานหุ่นยนต์ในการทำงานเป็นหลัก เนื่องจากร่างกายของมนุษย์มีข้อจำกัดมากในสนามผจญภัยแบบอวกาศ โดยการใช้งานเทคโนโลยีอวกาศนี้ ภารกิจที่เราจะใช้งานหุ่นยนต์ในการสร้างสรรค์ผลงาน หลักๆ จัดได้ 2 รูปแบบ

                รูปแบบที่หนึ่ง คือ หุ่นยนต์ปฏิบัติการอัติโนมัติ

                รูปแบบที่สอง คือ หุ่นยนต์ควบคุมระยะไกล

                หุ่นยนต์ยานอวกาศถูกใช้งานในการศึกษาวิทยาศาสตร์คือ สเปซโพรบ ซึ่งยานอวกาศในตระกูลดังกล่าวมักจะถูกควบคุมระยะไกลจากศูนย์ควบคุมภาคพื้นดิน

                ดาวบางดวงอย่างดาวศุกร์ ดาวพฤหัสฯ มีสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วเกินไป มนุษย์ไม่สามารถลงไปทำการสำรวจได้  ส่วนยูเรนัส เนปจูน และพลูโต ก็ออกจะอยู่ไกลเกินไป การส่งโพรบไร้มนุษย์ออกไปทำการสำรวจจึงน่าจะเป็นแนวคิดที่เอามาใช้งานจริงได้มากกว่าในสายตาของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งยานจำพวกนี้ถูกสร้างขึ้นมาใช้งานเป็นครั้งแรกในปี 1951 โดยสหภาพโซเวียต

                โดยในนั้นบรรจุสุนัขไว้ 2 ตัว ซึ่งล้มเหลวในการส่ง แต่ต่อมาความล้มเหลวในครั้งนี้ได้ถูกทำให้กลายเป็นคีย์แมนเพื่อไปสู่ความสำเร็จ ในปี 1957 โดยการส่งสปุกนิค 1 เข้าสู่วงโคจร ซึ่งการจะส่งยานพวกนี้ลงไปยังพื้นผิวของดาว ต้องมีแฟคเตอร์ที่ต้องคิดถึงอยู่ 2 เรื่องหลักๆ

                เรื่องแรก ระดับแรงโน้มถ่วงของดาวที่เราจะทำการส่งยานอวกาศลงไป

                เรื่องที่สอง ต้องรู้องค์ประกอบสภาพชั้นบรรยากาศของดาวด้วยว่ามันประกอบด้วยแก๊สอะไรบ้าง เพื่อจะได้มั่นใจว่าการที่เราจะส่งยานลงจอดนั้น เราจะได้รับผลลัพธ์ที่เหมาะสม  จะสังเกตว่าไม่มีโรเวอร์วิ่งอยู่บนพื้นผิวของดาวพฤหัส ศุกร์ และเสาร์เลย

                ทั้งนี้ก็มาจากการที่ดาวศุกร์เป็นดาวที่มีความร้อนแรงสูงที่สุดในระบบสุริยะ และดาวพฤหัสฯ กับเสาร์ก็ล้วนแต่เป็นดาวแก๊สที่มีทั้งกัมมันตภาพรังสีที่สูงและสภาพชั้นบรรยากาศที่รุนแรงเป็นอย่างยิ่ง จึงเป็นเรื่องที่ไม่คุ้มค่าที่จะทำยานรูปแบบโพรบที่มีความสามารถในการวิ่งสำรวจไปอยู่บนดาวเคราะห์เหล่านี้นั่นเอง

                กลุ่มโพรบที่ถูกส่งออกไปนอกระบบสุริยะ ถือเป็นกลุ่มที่มีจำนวนน้อยที่สุด โดยมีเพียง ไพโอเนียร์ 10 ไฟโอเนียร์ 11 วอยเอเจอร์ 1 และ 2

                สำหรับโครงการอวกาศที่เกิดขึ้นล่าสุด และเป็นประโยชน์กับมนุษย์ชาติสุดๆ อย่างโครงการนิว ฮอริซอนส์ ปัจจุบันมีชาติใหญ่ๆ จำนวนมากที่มีการทำโครงการอวกาศของตัวเอง และมีชาติอีกไม่น้อยที่จะทำการส่งวัตถุอวกาศขึ้นสู่วงโคจรด้านในในอนาคต

                สำหรับประวัติศาสตร์ของโครงการอวกาศนั้น ถ้าพูดกันจริงๆ แล้ว เราเริ่มต้นมีรากฐานมาตั้งแต่ช่วงปลายสงครามโลกครั้งที่ 2 แล้ว โดยจรวดวี 2 ของเยอรมันนั้นอาจพุ่งขึ้นไปในอวกาศได้สูงถึง 189 กิโลเมตร ซึ่งนั่นเป็นสัญญาณว่า ในอนาคตยุคของอวกาศจะมาถึง

                อีก 12 ปี สปุกนิค 1 ซึ่งเป็นยานอวกาศลำแรก ได้ถูกปลดปล่อยขึ้นสู่วงโคจรโดยที่ปลายปีเดียวกัน โซเวียตได้จัดการส่งดาวเทียมดวงที่สองที่มีสัตว์อยู่ภายใน นั่นคือเจ้าสุนัขอย่างไลก้า ที่ทำให้เรารู้จักกันดี และในปี 1958 โซเวียตก็ได้จัดการส่งยานอวกาศชื่อดังอย่าง สปุกนิค 3 ขึ้นไปสู่วงโคจรอย่างรวดเร็ว และเป็นดาวเทียมดวงแรกที่ปล่อยขึ้นไปเพื่อเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์

                ซึ่งการกระทำของโซเวียตในครั้งนี้ ทำให้ทางอเมริกาเกิดอาการหวาดกลัวไปเลยทีเดียว เพราะถ้าโซเวียตสามารถปล่อยยานขึ้นไปถึงดวงจันทร์ได้เมื่อไหร่ การจะปล่อยจรวดถล่มอเมริกาให้ถึงแก่ความย่อยยับก็เป็นเรื่องที่ง่ายกว่ามาก และนำมาซึ่งการแข่งขันทางอวกาศอย่างเข้มข้นที่จะนำมาซึ่งความก้าวหน้าของมนุษย์ชาติ ซึ่งถือเป็นหนึ่งเรื่องดีในยุคสงครามเย็น ไม่เชื่อก็ต้องเชื่อ

/

เรื่องโดย. ทิวากร สุวพานิช

ภาพโดย.Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, space.skyrocket.de, en.wikipedia.org, www.theverge.com, www.spaceanswers.com