/ Science

New Horizons การเดินทางที่เฝ้ารอมานาน 10 ปี

ในเดือนกรกฏาคมที่จะถึงนี้นับว่าเป็นเดือนที่นักดาราศาสตร์, นักเอกภพวิทยา และผู้ที่ชื่นชอบในเรื่องของดวงดาวและยานอวกาศนั้นเฝ้ารอ บางคนนั้นเฝ้ารอมานานนับ 10 ปี เช่นตัวผมเอง ผมดูยาน New Horizons พุ่งทะยานขึ้นจาก แหลม Canaveral ตั้งแต่ตอนอายุ 6 ขวบ ตอนนึ้ก็เป็นเวลาผ่านมา 10 ปี การเดินทางของ New Horizons ก็ได้ใกล้ถึงจุดหมายเต็มที

ยานลำนี้สำคัญอย่างไรและทำไมทุกคนถึงตื่นเต้นกันขนาดนี้วันนี้ผมจะเล่าเรื่องของ ดาวสุดขอบสุริยจักรวาล ที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นดาวเคราะห์แต่ปัจจุบัน กลายเป็นดาวเคราะห์แคระ เนื่องจากขนาดและวงโคจรของมันครับ

ในปี 1930 กับวัตถุลึกลับบนฝากฟ้า

เดิมทีนั้นเราได้รู้จักกับ ดาวพุธ ศุกร์ อังคาร พฤหัส เสาร์ ยูเรนัส และ เนปจูน แต่โชคชะตาก็เข้าข้าง ไคลด์ ทอมบอ (Clyde Tombaugh) นักดูดาวแห่งหอดูดาวโลเวลล์ ที่ได้พบกับดาวดวงเล็กๆที่มีวงโคจรแปลกๆ ถัดไปจากดาวเนปจูน

ต่อมา วัตถุนี้ได้ถูกตั้งชื่อว่า "134340 Pluto"

Pluto and Charon - LORRI x4 2015-06-22

พลูโตนั้นเป็นดาวที่มีขนาดเล็กมาก เล็กกว่าดวงจันทร์ของเราซะอีก พลูโตมีบริวารขนาดใกล้เคียงกัน ชื่อว่า "ชารอน" พลูโตและชารอนขนาดใกล้เคียงกันจนแรงโน้มถ่วงทำให้พลูโตแกว่งเล็กน้อย ( จริงๆแล้ว การโคจรทุกแบบไม่ได้หมุนรอบวัตถุ มันหมุนรอบศูนย์รวมมวล ของพวกมันต่างหาก ทำให้พลูโตแกว่งเล็กน้อย เพราะพลูโตเองก็ต้องโคจรรอบศูนย์รวมมวล )

และด้วยปัจจัยหลายประการส่งผลให้ดาวพลูโตถูกปลดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ คงเหลือดาวเคราะห์เพียง 8 ดวง เนื่องจากดาวพลูโตไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูดและวงโคจรของสิ่งต่างๆ ที่อยู่นอกระบบสุริยะ และให้ถือว่าดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์แคระ และวัตถุในระบบสุริยะ (นอกจากดวงอาทิตย์) ได้ถูกจัดใหม่เป็น 3 ประเภท คือ ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ และวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

ดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะนั้นได้ถูกสำรวจมาแล้วด้วยานอวกาศของ NASA แต่สำหรับ Pluto แล้ว เรายังไม่มีรูปถ่ายที่แสดงถึงพื้นผิวชัดเจน มีแต่เพียงรูป Graphic จากการคาดเดาเท่านั้น

พลูโต จะช่วยเราในการศึกษาถึงที่มาของดาวหินที่เป็นดาวเคราะห์ชั้นใน ไม่ว่าจะเป็น ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และ ดาวอังคาร ซึ่งเคยผ่านการเป็นดาวเคราะห์หินโล้นๆเหมือนพลูโตมาแล้ว และด้วยการค้นพบ แถบไคเปอร์ ทำให้ดาวพลูโตยิ่งน่าสนใจขึ้นไปอีก ซึ่งคาดว่าหินที่ได้มาชนโลกเราจนก่อให้เกิดพัฒนาการครั้งใหญ่ทำให้โลกของเราเอื้ออำนวยต่อการมีชีวิต ก็น่าจะมาจากการชนกันของวัตถุในแถบแถบไคเปอร์นี่แหละ!

ดังนั้นการที่เราเข้าใจธรรมชาติของพลูโต ก็จะยิ่งทำให้เราเข้าใจถึงการกำเนิดโลกได้ง่ายขึ้นนั่นเอง

New Horizons

ความร่วมมือระหว่าง NASA กับมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์ ( John Hopkins University ) หนึ่งในมหาวิทยาลัย ที่ปั้นเด็กทำงาน NASA ( อีกที่หนึ่งคือ Caltech หรือ California Institute of technology )

The Journey Begins

New Horizons Launches to Pluto

ยาน New Horizons เป็นยานขนาดปานกลางไม่ใหญ่มากเรียกว่าเล็กด้วยซ้ำเมื่อเทียบกับพี่ๆอย่าง Cassini-Hygens , Voyager เนื่องมาจากการที่เราต้องการให้ตัวยานสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วและไม่หนักมากเมื่อนำส่ง

ยาน New Horizons ถูกส่งขึ้นไปด้วยจรวด Atlas 5 ด้วยความเร็วสูงมาก ภายใน 9 ชั่วโมง มันก็ได้เดินทางเลยวงโคจรของดวงจันทร์ (Apollo ใช้เวลา 3 วัน) ในเดือน กุมภาพันธ์ ปี 2007 ยานได้เข้าใกล้กับดาวพฤหัส และใช้สนามโน้มถ่วงของดาวพฤหัส ช่วยเร่งความเร็วขึ้นไปอีก! ทำให้ประหยัดเวลาไปอีก 2 ปี เมื่อเทียบกับการเดินทางแบบปกติ (เราเรียกว่าการใช้ Gravity assit หรือ Slingshot) โดยในช่วงที่เข้าใกล้ดาวพฤหัสนั้น New Horizons ได้ใช้โอกาสนี้ ส่งข้อมูลและรูปมากมายเกี่ยวกับดาวพฤหัสมาให้เราด้วย นี่ก็ถือว่าเป็นการ test อุปกรณ์ในการใช้งานจริงๆ ตอนนี้เราก็แน่ใจแล้วว่า ในปี 2015 ตัวยานจะต้องส่งข้อมูลที่น่าทึ่งของ Pluto มาให้เราแน่นอน

ตอนนี้ก็เหลือแต่เพียงเฝ้ารอ ...

ระหว่างรอเราจะย้อนไปดูเรื่องราวของยานลำนี้กันครับ

จุดเริ่มต้นของการเดินทาง

ย้อนกลับไปเมื่อปี 2005 จุดเริ่มต้นของการเดินทางก็ได้เริ่มขึ้น ณ แหลม Canaveral ภายในห้องประกอบยานอวกาศ ยาน New Horizons ขนาดใหญ่พอๆกะ แกรนด์เปียนโนหนึ่งหลัง ได้ถูกยกขึ้นเหนือพื้น 2-3 เมตรเพื่อนำไปติดกับส่วนบนของจรวดบูสเตอร์ ที่ถูกเติมเชื้อเพลิงเต็มถัง

New Horizons เป็ยานที่เบามากเนื่องจากเราต้องการยานที่เดินทางได้เร็ว แต่ตัวจรวดที่จะใช้ส่งยานนั้นไม่เล็กเลยจรวด Atlas 5 นั้นเป็นจรวดขนาดใหญ่ที่ใช้ในการส่งยาน Curiousity ที่มีขนาดเท่าๆรถ 1 คัน และหนักหลายตันไปยังดาวอังคารในปี 2012

ยานที่สร้างโดยนักศึกษามหาลัย

ผมได้อธิบายไปแล้วว่า ยาน New Horizons เป็นโปรเจ็คสุดล้ำจาก มหาวิทยาลัย John Hopkins ซึ่งคนที่ช่วยกันสร้างยานนี้ก็ไม่ใช่ใครที่ไหน เป็นอาจารย์และนักศึกษา นักวิจัย จากมหาวิทยาลัยนี้นี่เอง

New Horizons

การที่เราจะเข้าใจดาวพลูโตได้นั้นเราต้อง เข้าใจชั้นบรรยาศ ซึ่งจะทำให้เราทราบถึงข้อมูลอากาศ เมื่อทราบเรื่องอากาศเราก็สะเข้าใจองค์ประกอบพื้นฐาน และนำไปสู่การเข้าใจพื้นผิว และ ธรณีวิทยาของดาว ทุกอย่างที่ผมกล่าวมามันเชื่อมโยงกันหมด ดังนั้นเราจึงต้องการอุปกรณ์ (เรียกว่า Instruments) ที่เจ๋งสุดๆ ในการช่วยวัดค่าทำความเข้าใจรายละเอียดเหล่านี้

New Horizons มีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ติดไปหลักๆ 7 ตัว แต่ละตัวนั้นถูกออกแบบให้ใช้ไฟฟ้าน้อยมาก และถูกเขียนโปรแกรมมาให้ทำงานร่วมกันอย่างชาญฉลาด

  • Rex Radio Science Experiment เป็นตัวส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ เรียกได้ว่าเป็นหูและปากของยานที่จะทำการพูดคุยติดต่อกับศูนย์บัญชาการ ณ โลกของเรา
  • Alice เป็นกล้องในช่วงอัลตร้าไวโอเล็ต ใช้สำหรับการทำความเข้าใจชั้นบรรยากาศของดาว ซึ่งกล้องตัวนี้เป็นตัวเดียวกะที่ติดไปกับยาน Rosetta ของ ESA ที่ได้ส่งยานลูกไปลงจอดบนดาวหางเมื่อปลายปีที่แล้ว
  • Ralph กล้องถ่ายภาพสี ที่ถ่ายได้ตั้งแต่ช่วงคลื่นที่เรามองเห็นไปจนถึงอินฟาเรด
  • LORRIThe Long Range Reconnaissance Imager เป็นตาดวงสำคัญของยานนี้เลยครับ เพราะมันทำหน้าที่เป็นกล้องสำหรับการนำร่องและถ่ายภาพเพื่อประมวลผลเส้นทาง,การหมุน ของตัวยาน ตัวนี้มีความละเอียดสูงมาก แต่น่าเสียดายที่กล้องตัวนี้ถ่ายได้แค่ภาพขาวดำเท่านั้น
  • PEPSSI Plasma and high-energy particle spectrometer มีความสามารถในการบันทึกคลื่นพลาสม่าพลังงานสูง เอาง่าๆยมันคือ Detector คล้ายๆที่เราเอาไปใช้วัดพลังงานจากเครื่องเร่งอนุภาค ซึ่งตัวนี้ก็ไม่ธรรมดาเพราะสามารถวัดพลังงานของอนุภาคได้สูงสุดถึง 1 MeV (เมกกะอิเล็กตรอนโวลต์) เลยทีเดียว
  • SWAP ย่อมาจาก Solarwind at Pluto คล้ายกับ PEPSSI แต่ตัวนี้จะเน้นตรวจวัดลมสุริยะ ซึ่งพลังงานไม่เกิน 6.5 keV จะสามารถตรวจสอบได้โดยเครื่องนี้
  • SDC เป็นอุปกรณ์ในการตรวจวัดฝุ่น ที่คิดค้นโดยนักศึกษามหาวิทาลัย Colorado Boulder
  • อ่อ ลืมบอกไปครับ อุปกรณ์ทุกตัวจะถูกสร้างขึ้นมาโดยใช้วัสดุที่แพงและหาได้ยากมากๆ ซึ่งบางส่วนถูกสร้างขึ้นมาภายในห้อง Lab โดยจะเน้นไปที่มีน้ำหนักเบา, แข็งแรง และทนต่อรังสีต่างๆในอวกาศ

    แล้วพลังงานล่ะ ? เห็นจากรูปแล้วมันไม่มีแผง Solar Arrays นิ แล้วมันจะเอาพลังงานมาจากไหนน่ะเหรอครับ แน่นอนว่า NASA รู้ดีว่าระยะห่างไกลขนาดนั้นแสงจากดวงอาทิตย์ส่องได้เพียงเล็กน้อยไม่สว่างพอที่จะผลิตกระแสไฟฟ้าเยอะๆเพื่อหล่อเลี้ยงได้ NASA จึงเลือกใช้ Radioisotope thermoelectric generator ซึ่งเป็นอุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้าโดยใช้การ สลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี แล้วได้พลังงานความร้อนออกมาเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า มาหล่อเลี้ยงอุปกรณ์ อย่าสับสนนะครับ มันไม่เกี่ยวกับการ fusion หรือ fission แบบ เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มันเพียงแค่นำธาตุกัมมันตรังสี ใส่เข้ามาแล้วให้มันสลายตัวไปเรื่อยๆ ซึ่ง half-life ของมันก็นานพอที่จะเลี้ยงตัวยานไปได้หลาย 10 ปี

    ยานพร้อม เชื้อเพลิงพร้อม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพร้อม

    ใจเย็นๆครับ เรายังไม่จุดจรวดกันตอนนี้ ตัวยานยังต้องนำมาเทสอีกหลายขั้นตอน ไม่ว่าจะเป็นทาง Hardware และ software ที่เราจะต้องมั่นใจได้ว่าจะต้องไม่มีอะไรผิดพลาด โปรแกรมเมอร์จะนั่งแก้บั๊ก ในขณะที่ฝ่ายวิศวกรกำลังจับยานไปสั่น,เหวี่ยง,หมุน เพื่อทดสอบความแข็งแรง (ตอนจุดจรวดขึ้นไปนี่ยานจะสั่นแรงมาก) และทดสอบ Gyroscope ของยาน

    แข่งกับเวลา

    เราจะต้องรีบส่งยานไปให้ทันในปี 2006 เนื่องจากจะทำให้เราเดินทางไปถึงพลูโตในช่วงปี 2015 ซึ่งเป็นช่วงที่ดาวอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ หรือเป็นฤดูร้อนของดาวนั่นเอง แต่ถ้าหากอยู่ในช่วงที่ดาวอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์แล้ว ชั้นบรรยากาศของมันจะแข็งเป็นน้ำแข็ง และร่วงลงมาที่พื้นผิว ทำให้เราจะไม่สามารถตรวจวัดชั้นบรรยากาศของมันได้เลย

    Atlas V (AV-010) New Horizons on Pad 41 060116 06pd0074

    19 มกราคม 2006 ยาน New Horizons ก็ถูกส่งขึ้นไปอย่างทันท่วงที ท่ามกลางเสียงโห่ร้องของเด็กๆจากมหาวิทยาลัย John Hopkins

    14 กรกฏาคม 2015 กับประวัติศาสตร์หน้าใหม่

    ภารกิจหลักๆที่ยานนิวฮอไรซอนส์ จะต้องทำประกอบด้วย

  • ทำแผนที่องค์ประกอบทางเคมีของดาวพลูโตและดวงจันทร์ชารอน
  • ศึกษาลักษณะภูมิประเทศและทางธรณีของดาวพลูโตและดวงจันทร์ชารอน
  • ศึกษาบรรยากาศและการอัตราการสูญเสียของก๊าซในบรรยากาศของดาวพลูโต
  • สำรวจหาบรรยากาศของดวงจันทร์ชารอน
  • ทำแผนที่อุณหภูมิบนพื้นผิวดาวพลูโตและดวงจันทร์ชารอน
  • สำรวจหาวงแหวนและดวงจันทร์ใหม่ของดาวพลูโต
  • ศึกษาเทหวัตถุในแถบไคเปอร์หนึ่งหรือสองดวง
  • ข้อมูลจะใช้เวลาเดินทางนานถึง ชั่วโมง
    โดย NASA มีสถานีรับสัญญาณบนพื้นโลกทั้งหมด 3 จุด คือที่ California's Mojave Desert , Madrid ประเทศ Spain และ กรุง Canberra ประเทศ Australia.

    สรุปภารกิจตามช่วงเวลาครับ

    19 มกราคม 2006 - ปล่อยยานออกจากโลก
    7 เมษายน 2006 - เดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวอังคาร
    13 มิถุนายน 2006 - เดินทางเข้าสู่แถบดาวเคราะห์น้อย โดยเข้าใกล้ดาวเคราะห์น้อย 132524 APL ที่ระยะห่าง 101,867 กิโลเมตร
    28 กุมภาพันธ์ 2007 - เคลื่อนที่ผ่านดาวพฤหัสบดี และเพิ่มอัตราความเร็วขึ้นเป็น 21.219 กิโลเมตร/วินาที (จากเดิมความเร็วเฉลี่ย 16.26 กิโลเมตร/วินาที)
    8 มิถุนายน 2008 - เดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวเสาร์
    25 กุมภาพันธ์ 2010 - ยานได้เดินทางมาได้ครึ่งทางของปฏิบัติการแล้ว ที่ระยะ 2,380,000,000 กิโลเมตร จากโลก
    18 มีนาคม 2011 - เดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวยูเรนัส
    24 สิงหาคม 2014 - จะเดินทางเข้าสู่วงโคจรของดาวเนปจูน
    14 กรกฎาคม 2015 - ยานจะเดินทางถึงดาวพลูโต และดวงจันทร์บริวารทั้ง 4 ดวง (ดาวจะอยู่ในระนาบเดียวกะระบบสุริยะพอดีเป๊ะ)
    ปี 2016-2020 - ยานจะเดินทางสำรวจไปในแถบไคเปอร์ (KBOs)
    ปี 2026 - สิ้นสุดปฏิบัติการของยานสำรวจ New Horizons ซึ่งครบ 20 ปีพอดี ที่ยานถูกปล่อยออกจากโลก

    ที่สำคัญคือนาซ่าได้บรรจุเถ้ากระดูกของ ไคลด์ ทอมบอ ผู้ค้นพบดาวพลูโตไปกับยานนิวฮอไรซันส์ด้วยครับ

    สำหรับเรื่องราวในวันนี้ก็ขอจบลงด้วยคลิปนี้

    สำหรับผมแล้ว เด็กอายุ 16 ปีคนนึงที่ได้รอคอยยานลำนี้มาเป็นเวลาเกือบ 10 ปี นับว่าเป็นเรื่องที่น่าดีใจมาก ตอนเด็กผมไม่คิดนะว่าผมจะโตมาและยังชื่นชอบสิ่งสิ่งนี้อยู่ เรื่องนี้สร้างแรงบันดาลใจให้ผมศึกษา วิทยาศาสตร์,เทคโนโลยี,ฟิสิกส์, การเขียนโปรแกรม และก็คิดว่าเรื่องของการสำรวจอวกาศก็เป็นแรงบันดาลใจให้กับคนอีกหลายๆคน นำมาซึ่งภาคภูมใจที่ได้เกิดมาเป็นมนุษย์ สิ่งมีชีวิตที่ทะเยอทะยาน และ มีความอยากรู้ไม่มีที่สิ้นสุด

    14 กรกฏาคมนี้ พบกันครับ พลูโต

    รูปภาพทั้งหมดในบทความ เมื่อคลิกจะนำทางไปสู่ Flickr ของช่างภาพเจ้าของรูป ซึ่งทุกท่านได้ให้สิทธ์ในการเผยแพร่ด้วย HTML โดยอ้างแหล่งที่มา และไม่หวังผลกำไร ภายใต้ ข้อสัญญา ครีเอทีฟคอมมอนส์ รายละเอียด คลิกที่นี่ เพื่ออ่านข้อตกลง โดย Nutn0n.com ไม่ได้เป็นผู้ถือสิทธ์ หรือเจ้าของ ขออ้างสิทธ์ของภาพให้แก่เจ้าของแต่เพียงผู้เดียว

    *ข้อมูลด้านบนเป็นการอธิบายอิงตามความเข้าใจของผู้เขียน การแบ่งแยกประเภทและหมวดหมู่ อาจไม่ตรงกับการอ้างอิงอย่างเป็นทางการ