/ Science

Juno ยานอวกาศผู้ไขความลับแห่งดาวพฤหัสบดี

ดาวพฤหัส เป็นดาวดวงใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา แน่นอนว่าด้วยขนาดของมันที่ใหญ่และอยู่ไม่ใกล้ไม่ไกลจนเกินไป มนุษย์เรารู้จักดาวพฤหัสมานานแสนนานแล้ว ตั้งแต่สมัยสุเมเรียน ( Sumerians ) และ บาบิโลเนียน ( Babylonians ) พวกเขาเฝ้ามองท้องฟ้าด้วยความสงสัยในทุกค่ำคืน และได้ขอพรกับดาวที่สว่างสุกใสดวงนี้ให้เป็นเทพเจ้าคุ้มครองผู้ปกปักษ์คุ้มครองเมืองแห่งนครบาบิโลน พวกเขาถึงขั้นทำนายตำแหน่งปรากฏของดาวพฤหัสบดีได้อย่างแม่นยำ และสังเกตต่อเนื่องมาเป็นเวลานาน

ชาวโรมันตั้งชื่อดาวดวงนี้ว่า Jupiter เทพเจ้าของพวกเขา

Júpiter

เวลาผ่านไปนับพันปี มนุษย์ยังคงสงสัยในปริศนาแห่งฝากฟ้าเหล่านี้ กาลิเลโอ กาลิเลอิ นักดาราศาสตร์คนสำคัญได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ขึ้นอย่างง่าย ๆ และส่องดูดาวพฤหัส เขาเฝ้ามองทุกค่ำคืนและสังเกตทำนายความเปลี่ยนแปลงของดาว จนในปี 1610 เขาได้ค้นพบดวงจันทร์ใหญ่ทั้ง 4 ดวงของดาวพฤหัส (major moon)

  • Io ดวงจันทร์ดวงขนาดกลาง ๆ
  • Europa ดวงจันทร์ที่เล็กที่สุด (ในกลุ่มนี้นะ ไม่ใช่จากทั้งหมด)
  • Ganymede ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุด
  • Callisto ดวงจันทร์ดวงใหญ่รองลงมา

ภายหลังเราเรียกมันว่า Galilean's moon หรือจันทราของกาลิเลโอ
และได้มีการค้นพบดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ รวมกว่า 67 ดวง

Galileo's Telescope

ดุ้น (กล้อง) ของกาลิเลโอนั้น เกือบเรียกได้ว่าเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบ refractor telescope ตัวแรกของโลก [เพิ่มเติม: เราชอบเข้าใจผิดว่ากาลิเลโอสร้างกล้อง Reflect ตัวแรกของโลก แต่จริง ๆ แล้วเขาได้รับแรงบันดาลใจมาจากกล้องของนักวิทยาศาสตร์ชาว Netherlands ในปี 1608] และได้เป็นพื้นฐานในการพัฒนากล้องโทรทรรศน์รูปแบบต่าง ๆ ในเวลาต่อมา

สี่ปีต่อมาหลังการค้นพบ กาลิเลโอได้เขียนหนังสือชื่อ Sidereus Nuncius (Starry Messenger) บอกเล่าเรื่องราวการค้นพบของเขา นำไปสู่การสนับสนุนทฤษฏีว่า โลกไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล ของ นิโคลัส โคเปอร์นิคัส ซึ่งภายหลังถูกกดดันอย่างรุนแรงจากพวกคลั่งศาสนาก่อนที่เขาจะเป็นอัมพาตตายไปในปี 1543

กาลิเลโอนั้น สนับสนุนแนวคิดของ โคเปอร์นิคัสเพราะการศึกษาของเขาเขาเชื่อว่า ต่อให้คนโง่ก็ดูออกว่าดาวทั้งหลายไม่ได้โคจรรอบโลก แต่โคจรรอบดาวฤกษ์ และบริวารดวงเล็กย่อมโคจรรอบดาวแม่ของมัน แน่นอนว่าเขาก็ถูกรุมด่าเช่นกัน และก็ตายเพราะถูกกักขังอยู่ในบ้าน ไม่ให้ออกไปเผยแพร่แนวคิดนี้ที่ไหน

หลังจากที่สองคนนี้ตายอย่างศพไม่สวยเท่าไหร่ Robert Hooke (ใช่ คนเดียวกับที่ใช้กล้องจุลทรรศน์ซ่องดูเซลล์ แล้วเรียกมันว่าเซลล์นั่นแหละ) หลายคนคงไม่รู้ว่าตานี่ก็ชอบดูดาวกะเขาเหมือนกัน ไม่ได้ส่องแต่เซลล์ เขาก็ได้ค้นพบ Great Red Spot หรือ จุดแดงใหญ่ ซึ่งภายหลังทราบว่าเป็นภายุหมุนพลังมาศาลที่หมุนวนอยู่บนดาวมานานแล้ว ซึ่ง Giovanni Cassini (คนที่ดูดาวเสาร์) ก็ได้มองเห็นจุดแดงใหญ่นี้ด้วย Heinrich Schwabe ได้ศึกษาต่อจนมันใจและเขียนบอกเล่าเรื่องราวของจุดแดงใหญ่นี้ในปี 1831

เดี๋ยวนะ ที่พูดมานี่ทำไมมีแต่นักชีววิทยาเข้ามาด้วย เอาเหอะ คนเรามันเก่งกันหลายด้านได้ มาดูรูปจุดแดงใหญ่ที่พวกเขาค้นพบกันดีกว่า

Jupiter with great red spot

ดังเช่นที่กล่าวไป ภายหลังเราทราบว่าจุดแดงใหญ่นี้คือพายุหมุนของแก๊สบนดาวพฤหัส ซึ่งหมุนวนอยู่เป็นเวลานาน เนื่องจากดาวพฤหัสนั้นเป็นดาวเคราะห์แก๊ส ลักษณะต่าง ๆ ที่ปรากฏออกมาจึงใกล้เคียงกับของเหลว (fluid) ที่ไหลไปมาอยู่ตลอดเวลา

เวลาผ่านไป เราเริ่มใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ ในการเปลี่ยนมุมมองการศึกษาของเรา เราจะไม่ใช้ตาสังเกตอย่างเดียวแล้ว เพราะว่าเราได้รู้คุณสมบัติของคลื่นต่าง ๆ เพราะความรู้ด้านฟิสิกส์ที่เพิ่มขึ้น Bernard Burke และ Kenneth Franklin ส่องกล้องโทรทรรศน์แบบวิทยุ เพื่อรับสัญญาณจากดาวพฤหัส พวกเขาได้รับสัญญาณวิทยุความถี่ 22.2 MHz มาจากดาวพฤหัส ไม่ใช่ลูกทุ่ง FM แต่มันคือความถี่ที่นำเราไปสู่การศึกษา magnetic field หรือสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัส

สิ่งที่ทำให้เกิดคลื่นความถี่นี้ก็คืออิเล็กตรอน ตัวอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งจากเส้นแรงของสนามแม่เหล็กดาวพฤหัส เรียกว่า Cyclotron radiation ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่ถูกสร้างโดยธรรมชาตินั่นเอง

Auroras and the Magnetosphere of Jupiter - Jupiter has auroras. Like near the Earth, the magnetic field of our Solar System's largest planet compresses when impacted by a gust of charged particles from the Sun. This magnetic compression funnels charged pa

เห็นไหมครับ ว่าวิทยาศาสตร์ที่เจริญก้าวหน้าขึ้นไปเรื่อย ๆ ทำให้เรารู้จักมุมมองใหม่ ๆ ในการศึกษา ในตอนแรกเรามองมันด้วยตา (และรับรู้มันด้วยใจ) แต่หลังจากที่มีการค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราก็รู้แล้วว่าเราจะต้องมองในสิ่งที่เรามองไม่เห็น แน่นอนว่ายังมีช่วงคลื่นอีกมากมายที่เรามองไม่เห็น แต่เราทราบว่ามันมีอยู่จริงจากปรากฏการต่าง ๆ ที่เราอาจจะไม่ได้เห็นมันโดยตรง แต่ก็ย่อมมีหนทางที่เราจะตรวจมันให้พบจนได้ การค้นพบดังกล่าวนี้เกิดขึ้นในปี 1959 หลังสงครามโลกคร้ังที่สอง

Jupiter

ภายหลังสงครามโลกครั้งที่สองแน่นอนว่าสิ่งที่ตามมาคือ สงครามเย็น ยุคของ Space race ได้เริ่มต้นขึ้น ทั้งอเมริกาและโซเวียตพยายามส่งยานอวกาศและสำรวจอวกาศแข่งกัน ซึ่งแน่นอนว่าทีมอเมริกานั้น นำหน้าเรื่องของ Planetary มากกว่า ทำให้มีการส่งยานไปสำรวจดวงดาวต่าง ๆ มากมาย บ้างก็สำเร็จบ้างก็ผิดพลาด ก็เรียนรู้กันไป

Pioneer 10

PIONEER 10 เป็นยานอวกาศลำแรกที่ทำการสำรวจดาวพฤหัส ซึ่งเป็นภารกิจแบบ flyby หรือบินผ่าน จากนั้นจะใช้อุปกรณ์ (instrument) บนยาน ศึกษาดาวแล้วส่งข้อมูลกลับมายัง โลก แล้วนี่ก็คือภาพถ่ายจากยาน Pioneer 10 ครับ

Jupiter and Its Great Red Spot

อะไรเนี่ย ทำไมห่วยกากกว่าบนโลกอีก ??? ก็เพราะว่าเวลาเราส่งยานไปเนี่ย เราไม่ได้เน้นถ่ายรูปน่ะสิครับ แล้วเราก็ไม่สามารถแบกกล้องดี ๆ ที่ใช่ถ่ายบนโลกขึ้นไปในยานได้ ระยะห่างที่ถ่ายภาพนี้ก็อยู่ที่ 130,000 กิโลเมตร นับว่าไกล (แต่ก็ใกล้สำหรับยานอวกาศ) ซึ่ง Pioneer 10 ก็ได้แบก instrument ขึ้นไปมากมาย เช่น magnetic field detector, Plasma Analyzer, Cerenkov counter และอื่น ๆ อีกมากมาย

หลังจาก Pioneer 10 ก็ได้มียานอีกหลายลำที่ได้ Flyby ดาวพฤหัส ได้แก่ Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2, Ulysses (flyby ถึงสองครั้งด้วยกัน)

Galileo

เป็นยานอวกาศลำแรกที่ได้ไปโครรอบดาวพฤหัสบดี และถ้าหากยาน Juno ไม่มาทำลายสถิติ Galileo จะเป็นยานลำเดียวที่ได้โคจรรอบดาวพฤหัส ซึ่งยาน Galileo ได้เข้าสู่วงโคจรในปี 1995 และได้ทำการบินโฉบดวงจันทร์หลายดวงของดาวพฤหัส ไม่ว่าจะเป็นดวงจันทร์กลุ่ม major ทั้ง 4 ดวงและ Amalthea อีก 1 ดวง

Galileo spacecraft view of Jupiter's ring

Galileo ยังมียานขนาดเล็กเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาว โดยกางร่มชูชีพฝ่าเข้าไปในชั้นบรรยากาศลึกกว่า 150 กิโลเมตร ด้วยความเร็วประมาณ 2,575 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ภารกิจฆ่าตัวตายของยานลูกลำนี้ ดำเนินไปใช้เวลาทั้งสิ้น 1 ชั่วโมง ก่อนจะสิ้นใจภายใต้แรงกดดันมหาศาลของดาว และอุณหภูมิที่แปรผันอย่างบ้าคลั่ง

ภายหลังจบภารกิจ Galileo ก็ได้สละช่วงชีวิตสุดท้าย ด้วยการดำดิ่งตามยานลูกลำนั้นเข้าไป และถูกฉีกเป็นชิ้น ๆ ด้วยแรงกดดันมหาศาลเช่นเดียวกัน ในเดือนกันยายนปี 2003 เป็นอันปิดฉากภารกิจ Galileo


#เข้าเรื่องกันดีกว่า เป็น intro ที่ยาวโคตร ๆ แต่ผมว่าเราน่าจะอินกับเรื่องของประวัติศาสตร์ดาวพฤหัสกันมามากพอสมควรเลยทีเดียว ตั้งแต่เรื่องความเชื่อของชาวบาบิโลเนียน, ดราม่าว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล มาจนถึงการแข่งกันสำรวจอวกาศในสงครามเย็น สาเหตุที่ทำให้มีดราม่ามากมายขนาดนี้ก็เพราะว่าเรานั้นรู้จักดาวพฤหัสกันมานานนั่นเอง แม้ว่าเราจะรู้เรื่องราวของดาวเคราะห์ดวงนี้มากขึ้นทุกวัน ผ่านการสำรวจผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นจากโลกหรือการส่งยานอวกาศไปสำรวจเองนั้น ทุกคำตอบที่เราได้ก็จะนำไปสู่คำถามต่อไป

ดาวพฤหัสบดีนั้นถือว่าเป็นดาวที่มีความสำคัญต่อระบบสุริยะของเรามาก เรียกได้ว่าเป็นผู้ถือกุญแจไขความลับเกี่ยวกับระบบสุริยะของเราเลยทีเดียว ด้วยขนาดที่ใหญ่โตของมัน ซึ่งถ้าเกิดมันมีมวลมากกว่านี้อีกซัก 10 เท่า มันสามารถเป็นดาวฤกษ์อีกดวง คู่กับดวงอาทิตย์ได้เลย (ผมจะถือว่าเป็นข้อดีละกันนะ ที่มันไม่ได้เป็นดวงอาทิตย์ดวงที่สอง) ดาวเคราะห์ก๊าซนี้คาดว่าเป็นดาวดวงแรกที่เกิดขึ้นจากผงฝุ่นของการกำเนิดระบบสุริยะ ซึ่งส่วนหนึ่งไปเป็นดวงอาทิตย์ และส่วนหนึ่งก็มารวมเป็นดาวพฤหัสนี่เอง จากนั้นก็ก่อเกิดดาวอื่น ๆ กันไปตามลำดับ

JUNO ยานอวกาศน้องใหม่

หลังจากที่ Galileo สละชีวิตดำดิ่งลงสู่ดาวพฤหัสไป เพื่อไม่ให้ดาวพฤหัสนั้นว่างเว้นจากการสำรวจ จึงได้มีการจัดหายานลำใหม่ พร้อมเทคนิคใหม่ ๆ ไปค้นหาคำตอบเกี่ยวกับปริศนาของดาวพฤหัสต่อไป ยานลำนี้ชื่อว่า Juno ชื่อแบบดี ๆ ของมันคือ Jupiter Near-polar Orbiter แต่ถ้าเอาแบบเถื่อน ๆ Juno คือชื่อเมียของเทพ Jupiter ซึ่งมีความสามารถในการล้วงความลับของสามีเป็นเลิศ แม้ว่า Jupiter จะสร้างเมฆหมอกมาบดบัง แต่เมียก็คือเมีย ไม่มีอะไรหลุดพ้นสายตา ยาน Juno ก็เหมือนกับการส่งเมียไปค้นความลับที่ Jupiter แอบซ่อนไว้นานหลายแสนนานนั่นเอง (ผมล่ะ อึ้งกะ NASA แกจริง ๆ)

เอาล่ะ พอแล้วกับเรื่องผัว ๆ เมีย ๆ เรามาดูกันดีกว่าว่าเทคโนโลยีใหม่ที่ได้ถูกใช้ในยาน Juno มีอะไรบ้าง

โคตรพ่อโคตรแม่ Solar Arrays

นับเป็นความท้าทายอีกอย่างหนึ่งของภารกิจนี้ เดิมทีแล้วการสำรวจอวกาศในดาวเคราะห์ชั้นนอก จะมีการใช้พลังงานจาก RTG หรือ Radioisotopic Thermo Generator ที่เปลี่ยนความร้อนจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี (ส่วนมากจะใช้ พลูโตเนี่ยม) มาผลิตเป็นกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงยาน มาเป็นการใช้พลังงานจาก Solar Arrays หรือที่เราชอบเรียกกันว่า Solar Cell ซึ่งเป็นการผลิตไฟฟ้าจากพลังแสงอาทิตย์ เราอาจจะเคยเห็นดาวเทียมหรือยานอวกาศแถว ๆ นี้ใช้ Solar Arrays กันเป็นปกติ แต่นั่นไม่ใช่สำหรับยานในกลุ่ม Outer Planetary เพราะว่าเมื่ออยู่ห่างไปจากดวงอาทิตย์ ความเข้มข้นของแสงย่อมลดลง พลังที่ได้รับก็จะลงลงไปด้วย Juno จึงต้องมีคุณสมบัติพิเศษคือมีแผง Solar Arrays ที่ใหญ่.. ใหญ่มาก.... ใหญ่ที่สุด อืม ใหญ่ที่สุดจริง ๆ ครับ

Juno Solar Panel

ความสูงของมันคือ 2.7 เมตร และความยาวถึง 8.9 เมตร รวมแล้วมีพื้นที่ 60 ตารางเมตร แต่ว่าแค่นั้นอาจจะยังไม่ใหญ่สะใจ แค่แผงเดียวจะไปพออะไร จัดไปเลยครับ 3 แผง

Juno spacecraft after acoustics test

จะใหญ่อะไรนักหนา ? อันนี้สำคัญนะครับ เพราะอย่าลืมว่าดาวพฤหัสบดีนั้นอยู่ไกลมากพอสมควร แผง Solar Arrays ชุดนี้อาจจะให้ไฟฟ้าถึง 14 กิโลวัตต์เมื่ออยู่ที่โลก แต่ถ้ามันอยู่ที่ดาวพฤหัสแล้วมันจะลดเหลือเพียง 486 วัตต์ เท่านั้น เทียบดูสิครับ จาก 14,000 W เหลือแค่ 486 W เท่านั้นเอง แล้วมันจะคุ้มไหมเนีย ?? อันนี้ก็แล้วแต่จะคิด เพราะว่า NASA โดนด่าเรื่องการใช้ RTG เยอะพอสมควร อีกอย่างคือพลูโตเนี่ยมนั้น ไม่ได้หาหรือขุดกันง่าย ๆ แต่มีกระบวนการทำที่เฉพาะของมัน ทำให้คิด ๆ ดูแล้ว ถ้าเราออกแบบยานอวกาศ Solar Arrays ให้ดี ๆ มันก็สามารถมีราคาถูกกว่าการใช้ RTG ก็ได้

แต่ก็ต้องเข้าใจว่าส่วนหนึ่งที่ทำให้ไฟฟ้าเพียงพอกับการใช้งานก็คือการออกแบบชุดอุปกรณ์​ (instrument) ต่าง ๆ ที่ประหยัดไฟหรือใช้ไฟฟ้าให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ไฟฟ้าที่สร้างได้จาก Solar Arrays จะถูกเก็บไว้ที่แบตเตอร์รี่แบบ lithium-ion

การสื่อสาร

ข้อมูลจำนวนมากที่จะได้จาก Instrument บนยานจะถูกส่งผ่านระบบสื่อสารทางไกลที่ทรงพลังมาก ๆ ผ่านทาง DSN หรือ Deep Space Network โครงข่ายสื่อสารทางไกลข้ามจักรวาล (ฟังดูอลัง) ของ NASA ซึ่งประกอบไปด้วยชุดจานรับสัญญาณอยู่ 3 มุม ของโลก ได้แก่ Goldstone California, Madrid Spain และ Canberra Australia ทำให้เราสามารถติดต่อกับยานอวกาศได้ตลอด 24 ชั่วโมง

2009-01-21 Goldstone Deep Space Station 14

ระบบ DSN นี้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ในการสื่อสารกับยานอวกาศรุ่นต่าง ๆ ดูแลโดย Jet Propulsion Laboratory (JPL) จาก Caltech เจ้าเดิม จากที่ใหญ่ที่สุดมีขนาด 34 เมตร เรียกว่า High Efficiency antenna (HEF)

DSN Control Room (Upgrades)

ใครที่อยากดูสถานะของสัญญาณในระบบ DSN ก็สามารถไปกดดูกันสด ๆ ได้ผ่านทาง DSN Live status แล้วจินตนาการว่าตัวเองเป็นวิศวกรกำลัง monitor ระบบอยู่ก็ได้

สำหรับในส่วนของอุปกรณ์ส่งสัญญาณของยาน Juno จะใช้ระบบ X-band direct link ในคลื่นความถี่ช่วง Microwave ด้วยอัตราการส่งข้อมูลที่ 50 Mb/s ในเชิงทฤษฏี ใช้ได้จริงน่าจะหลักร้อย kbit/sec (ขอบคุณ @icez ที่ช่วยตรวจสอบข้อมูลฮะ)

Propulsion

มาถึงเรื่องเชื้อเพลิงและระบบขับดัน ยาน Juno ใช้เชื้อเพลิงแบบ bipropellant LEROS 1b สำหรับเครื่องยนต์หลัก (ใช้เชื้อเพลิงสองชนิตมาทำให้เกิดการเผาไหม้ และได้ thrust ออกมา) สำหรับเชื้อเพลิงที่ใช้คือ hydrazine และ nitrogen เครื่องยนต์หลักนี้จะใช้ในการ เร่งและชะลอความเร็วเพื่อปรับเปลี่ยนยาน Juno เนื่องจากยาน Juno นั้นไมไ่ด้เป็นยาน Flyby จึงต้องมาการทำ orbital insertion และ orbit burn เพื่อปรับวงคจรเข้าสู่ความโน้มถ่วงของดาวพฤหัส ไม่เช่นนั้น ยานอาจจะเลยไปแบบโง่ ๆ เลยก็ได้ เชื้อเพลิงพวกนี้จึงเป็นระบบเบรกที่สำคัญของยาน เพื่อไม่ให้ยานนั้น เลยดาวพฤหัสนั่นเอง ด้านล่างนี่คือถังเชื้อเพลิง

Juno Move Transport to RAL

อธิบายข้อแตกต่างของ bipropellant กับ mono prop ก็คือ bi แปลว่า 2 ดังนั้นจะเป็นการนำเชื้อเพลิง 2 ชนิด มารวมกัน แต่ถ้าเป็น mono จะเป็นการเอาสารชนิดเดียวกัน มาเป็นเชื้อเพลิงฮะ

นอกจากนี้แล้วยังมีการใช้ monopropellant เป็น RCS หรือ reaction control system ที่ใช้ในการหมุนซ้ายขวา หันไปหันมาของยานด้วย

สรุปคือ ยาน Juno ใช้เชื้อเพลิงสองแบบ แบบแรกใช้สำหรับการลดและเร่งความเร็ว แบบที่สองใช้สำหรับการหมุนรอบตัวเอง หันซ้ายหันขวา

Scientific instruments

อุปกรณ์บนยานนั้นเป็นหัวใจสำคัญที่จะทำให้เราได้รับรู้เรื่องราวต่าง ๆ ของยานพฤหัสเลย เริ่มต้นจาก

  • MWR Microwave radiometer - เป็นเสารับสัญญาณจำนวน 6 ตัวที่จะคอยตรวจสอบการมีอยู่ของ น้ำและ ammonia ในชั้นบรรยากาศของดาว
  • JIRAM Jovian Infrared Auroral Mapper - เป็น spectrometer สำหรับตรวจสอบแสง aurora จากธาตุ Hydrogen Ion และสามารถตรวจจับ methane, ละอองน้ำ, ammonia และ phosphine ได้ด้วย
  • MAG Magnetometer - เป็นอุปกรณ์ที่ยื่นห่างไปจากตัวยานที่สุด เพื่อไม่ให้มีคลื่นรบกวนมาจากตัวยาน ประกอบไปด้วย Flux Gate Magnetomete วัดความเข้มของสนามแม่เหล็ก และ Advanced Stellar Compass เป็นเข็มทิศคอยนำทาง และดูมุม-องศา ระหว่างวัดความเข้มข้น
  • GS Gravity Science - เป็นการใช้ประโยชน์จาก Doppler effect มาศึกษาเรื่องของมวลและแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัส ผ่านการส่งสัญญาณกลับมาที่โลก แล้ววัดการ shift ของคลื่น
  • JADE Jovian Auroral Distribution Experiment - ตรวจวัดพลังงานของอนุภาคมีประจุ (หน่วยเป็น electron volt)
  • JEDI Jovian Energetic Particle Detector Instrument - ทำงานคล้าย JADE แต่จะวัดพลังงานของอนุภาคมีประจุได้มากขึ้น ที่ระดับ MeV (mega electron volt)
  • Waves Radio and Plasma Wave Sensor - ตรวจวัดคลื่นวิทยุที่ดาวพฤหัสปล่อยออกมา (จาก Cyclotron radiation)
  • UVS Ultraviolet Imaging Spectrograph - กล้องถ่ายภาพในช่วงคลื่น ultraviolet
  • JCM JunoCam - กล้องถ่ายภาพในช่วงคลื่น visible light ซึ่งก็ไม่ได้ชัดเจนอะไรมากมาย เพราะงานนี้ไม่เน้นถ่ายรูป อิอิ ถ่ายจากโลกสวยกว่า

ส่งยานเดินทางสู่ดาวพฤหัส

การเดินทางของยาน Juno เริ่มต้นขึ้นที่ Cape Ceneveral เช่นเดียวกับยานรุ่นอื่น ๆ สำหรับผู้ที่ได้สัญญาในการส่งยานในครั้งนี้ก็คือ United Launch Alience เจ้าของจรวด ATLAS 5 ที่เคยรับผิดชอบภารกิจสำคัญ ๆ อย่าง New Horizons, Mars Science Labaratory หรือ Payload สำคัญ ๆ อื่น ๆ ให้กับ NASA มานับไม่ถ้วน

Juno spacecraft is secured to a fueling stand where the spacecraft will be loaded with the propellant necessary for orbit maneuvers and the attitude control system

ยาน Juno ถูกติดตั้งอยู่บนจรวด Atlas 5 และถูกลำเลียงไปยังฐานปล่อย ตรวจเช็คสถานะต่าง ๆ ทำ Launch Poll และรอคำสั่ง Launch จาก Director

Atlas V Rocket Launches with Juno Spacecraft (201108050005HQ)

และยานก็ได้ทะยานขึ้นจาก Cape Ceneveral Airforce Station ณ เวลา 9 โมง 25 นาที ในช่วงเช้าของวันที่ 5 สิงหาคม ปี 2011 เป็นการเริ่มต้นการเดินทางนาน 5 ปี สู่ดาวพฤหัส

ยาน Juno ที่ถูกติดตั้งบน Centaur Stage หรือจรวดสำหรับการช่วยเร่งความเร็วตัวยานนั้น ขึ้นสู่ Low Earth Parking Orbit ก่อนที่จะมีการ burn เร่งความเร็วอีกรอบ เพื่อพายาน Juno นั้นหลุดพ้นไปจากวงโคจรของโลก

ก่อนที่จะมีการแยกตัวยานออกจากจรวดนั้น จะมีการหมุนยาน Juno ให้อยู่ที่อัตราการหมุน 1.4 รอบต่อนาที หลังจากที่ยานแยกตัวออกแผง Solar Arrays ขนาดยักษ์ที่ได้พูดเอาไว้ตอนแรกก็จะถูกกางออก ไฟฟ้าจะเริ่มไหลเข้าสู่แบตเตอร์รี่และแผงวงจรในเครื่อง Juno เริ่มต้นทำงานแล้ว และเริ่มต้นการเดินทาง

Gravity Assist

หลายคนคงจะได้รู้จักหลักการของ Gravity Assist มาจากหนังเรื่อง The Martian กันบ้างแล้ว แต่ใครที่ยังไม่รู้เราจะมาทำความเข้าใจกันครับ Gravity Assist คือการใช้แรงโน้มถ่วงของดาว มาช่วยเร็งความเร็วโดยอาศัยการดึงดูดเพื่อเร่งความเร็วและดีดออกไปอย่างแรง เรียกว่าการทำ slingshot ซึ่งการทำแบบนี้มีข้อดีคือจะช่วยประหยัดเชื้อเพลิง และการที่เราบินเข้าไปใกล้ดาวเพื่ออาศัย Gravity Assist จะทำให้เรามีโอกาสได้ทดลองใช้ instrument หรืออุปกรณ์ ว่าสามารถใช้งานได้ดีมากน้อยแค่ไหนด้วย

การที่จะทำ Gravity Assist นั้นต้องกาศัยหลัก Orbital Mechanism ที่คำนวนมาอย่างแม่นยำมาก ๆ ไม่ใช่นั้น ยานอาจจะเดินทางไปอย่างไร้จุดหมายในอวกาศ หรือแม้กระทั่งถูกแรงดึงดูดดึงเข้าไปชนกับดาวเคราะห์ก็ได้

สำหรับยาน Juno จะมีการใช้ Gravity Assist จากโลก ด้วยการโคจรรอบดวงอาทิตย์แบบวงรี แล้วใช้ Gravity Assist ของโลก เร่งความเร็วเพื่อส่งยาน Juno ไปยังดาวพฤหัส ยาน Juno ได้บินโฉบโลกไปในเดือน ตุลาคม 2013

ถึงดาวพฤหัส

เมื่อยาน Juno เดินทางถึงดาวพฤหัส ในวันที่ 4 กรกฏาคม 2016 ยานจะทำ Orbit Insertion และทำการ Burn เครื่องยนต์เพื่อลดความเร็วลงเข้าสู่วงโคจรของดาวพฤหัส โดยวงโคจรที่จะทำคือวงโคจรแบบวงรี เป็น Polar Orbit คือผ่านขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาว เป็นการป้องกันไม่ให้ยานเข้าสัมผัสกับอนุภาคพลังงานสูงบริเวณ radiation belth ของดาว ซึ่งจะทำให้ instrument บนยานเสียหาย

ภารกิจของ Juno

ยาน Juno มีภารกิจสำคัญในการช่วยให้เราเข้าใจในการกำเนิดระบบสุริยะของเรา ด้วยการศึกษาชั้นบรรยากาศ แก่นของดาวซึ่งมีการคาดว่าความกดดันมาศาลจากแรงโน้มถ่วง ทำให้แก่นของดาวนั้นเป็นของแข็ง ยานจะมีภารกิจอื่น ๆ ในการทำแผนที่สถานแม่เหล็กของดาวพฤหัส รวมถึงศึกษาการเกิด aurora ที่ขั้วเหนือขั้วใต้ของดาว

Dibujo Mission JUNO NASA

แม้จะสิ้นอายุ ก็ขอให้ข้อมูลตราบจนวินาทีสุดท้าย

ภารกิจอันสำคัญของ Juno จะดำเนินไปเรื่อย ๆ จนเมื่อหมดอายุของยานหลังจากการโคจรทั้งหมด 37 รอบ ใน 24 เดือนในปี 2018 ก็ถึงเวลาที่ Juno จะเข้าสัมผัสสามีของเธออย่างใกล้ชิดที่สุด เธอจะลดความเร็วของตัวเองลงเรื่อย ๆ และปล่อยให้แรงโน้มถ่วงอันมาศาลของดาวพฤหัส ค่อย ๆ ดึงเธอเข้าไปสู่ใจกลางของดาว ความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศ และอุณหภูมิที่แปรผันอย่างรุนแรงจะฉีกยานออกเป็นชิ้น ๆ เริ่มจาก Solar Arrays ตามด้วยตัวยาน ตัวยานจะเริ่มลุกเป็นไฟ ในขณะที่อุปกรณ์ต่าง ๆ ก็ยังคอยส่งข้อมูลที่ได้มาพร้อมความเจ็บปวดเหล่านี้กลับสู่โลก จนวินาทีสุดท้าย ยาน Juno จะแหลกสลายไปในดาวพฤหัส Juno และ Jupiter สามีของเธอจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของกันและกันไปตลอดกาล

ทิ้งไว้เพียงแต่ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มากมายที่เราจะนำมาวิเคราะห์กันต่อไป

Jupiter


แนะนำแหล่งสำหรับติดตามข่าวสารภารกิจ JUNO

  • NASA Live TV (ภาษาอังกฤษ) Youtube
  • สถาบันวิจัย ดาราศาสตร์แห่งชาติ (ภาษาไทย) NARIT
รูปภาพทั้งหมดในบทความ เมื่อคลิกจะนำทางไปสู่ Flickr ของช่างภาพเจ้าของรูป ซึ่งทุกท่านได้ให้สิทธ์ในการเผยแพร่ด้วย HTML โดยอ้างแหล่งที่มา และไม่หวังผลกำไร ภายใต้ ข้อสัญญา ครีเอทีฟคอมมอนส์ รายละเอียด คลิกที่นี่ เพื่ออ่านข้อตกลง โดย Nutn0n.com ไม่ได้เป็นผู้ถือสิทธ์ หรือเจ้าของ ขออ้างสิทธ์ของภาพให้แก่เจ้าของตาม username ที่ระบุไว้ | ข้อมูลด้านบนเป็นการอธิบายอิงตามความเข้าใจของผู้เขียน การแบ่งแยกประเภทและหมวดหมู่ อาจไม่ตรงกับการอ้างอิงอย่างเป็นทางการ สำหรับข้อมูลอย่างเป็นทางการ สามารถสืบค้นได้ที่ หน้าภารกิจอย่างเป็นทางการ