เกาะติดยานอินไซต์ ส่องใต้พิภพดาวอังคาร

เกาะติดยานอินไซต์ ส่องใต้พิภพดาวอังคาร

เกาะติดยานอินไซต์ ส่องใต้พิภพดาวอังคาร – วงการสำรวจอวกาศกลับมาคึกคักอีกครั้ง เมื่อยานสำรวจอินไซต์ (Insight) ของ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ สหรัฐอเมริกา หรือ นาซ่า ประสบความสำเร็จในการลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคาร เมื่อวันที่ 26 พ.ย.2561

ภาพจำลองยานอินไซต์

นับเป็นการลงจอดของยานสำรวจนาซ่าบนดาวแดงครั้งแรกในรอบ 6 ปี สร้างความดีใจและปลาบปลื้มให้กับบรรดาเจ้าหน้าที่ในห้องควบคุมและวงการวิทยาศาสตร์ซึ่งต่างลุ้นกันชนิดตาแทบไม่กะพริบในช่วง 7 นาทีสุดท้ายของกระบวนการลงจอด อันเป็นช่วงเวลาที่อันตรายที่สุดของภารกิจจนวิศวกรของนาซ่าเรียกว่า “7 นาทีแห่งความเขย่าขวัญ”

7 นาทีดังกล่าวเป็นกระบวนการลงจอดแบบอัตโนมัติของยานสำรวจอินไซต์ ซึ่งนาซ่าส่งขึ้นสู่อวกาศตั้งแต่ 5 พ.ย. และเดินทางเป็นระยะทางถึง 483 ล้านกิโลเมตร กระทั่งลงจอดบนดาวแดงได้สำเร็จอย่างสวยงาม เมื่อเวลา 19.52 น. ตามเวลามาตรฐานกรีนิช ของวันที่ 26 พ.ย.

7 นาทีเขย่าขวัญ

เอ็กซ์ตรีมเทค สื่อแวดวงไอทีชื่อดังในสหรัฐ ระบุว่า การลงจอดบนดาวอังคารนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แม้ยานสำรวจอินไซต์จะไม่มีมนุษย์เดินทางไปด้วย

ยานมีขนาดกว้าง 1.56 ยาว 6 สูง 1 เมตร และน้ำหนักเพียง 358 กิโลกรัม ถือว่าเป็นยานสำรวจที่มีขนาด ค่อนข้างเล็ก แต่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเบาบางกว่าโลก และเพียงพอที่จะเผาไหม้วัตถุในระดับวงโคจรที่พุ่งเข้ามาให้มอดไหม้เป็นจุณได้

ทางวิศวกรของนาซ่าจึงจำเป็นต้องออกแบบให้ยานสำรวจ ดังกล่าวพุ่งลงไปด้วยองศาที่พบกับการเสียดทานจากชั้นบรรยากาศน้อยที่สุด นั่นคือ มุม 12 องศา ไม่ขาดไม่เกินตลอดเวลา หากทำมุมแคบกว่านั้นยานจะถูกชั้นบรรยากาศดีดออกกลับไปในอวกาศ หากมุมชันกว่านั้นก็จะมอดไหม้หายวับไปกับตา

หลังการพุ่งตัวเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารผ่านไปประมาณ 3 นาทีครึ่ง คอมพิวเตอร์ควบคุมยานสำรวจอินไซต์ สั่งให้ร่มชูชีพกางออกเพื่อลดความเร็วของเครื่อง และดีดแผงกันความร้อนออกจากตัวยาน โดยร่มชูชีพยังคงต้องเผชิญกับความร้อนมหาศาลในขั้นวิกฤตและบรรดานักวิทยาศาสตร์ต่างลุ้นไม่ให้มีสิ่งไม่คาดฝันเกิดขึ้น เพราะแม้มีร่มชูชีพก็ตาม

ภาพจำลองนาทียานอินไซต์ลงจอด

ความเร็วของยานสำรวจก็ยังไม่ช้าเพียงพอที่จะลงจอดได้อย่างปลอดภัย ทางวิศวกรของนาซ่าจึงออกแบบระบบลงจอดขั้นสุดท้ายเป็นระบบไอพ่น

เมื่อเหลือเวลาอีก 45 วินาทีก่อนถึงพื้น ยานอินไซต์สลัดร่มชูชีพออก และจุดระเบิดเครื่องยนต์ไอพ่น เพื่อกระชากความเร็วของเครื่องให้ลดลง กระทั่งเครื่องลงจอดได้อย่างงดงาม บทเรียนนี้ทางวิศวกรนาซ่าเคยใช้มาแล้วเมื่อครั้งส่งยาน “คิวริออซิตี” (Curiosity) ถึงดาวแดงเมื่อ 6 ส.ค. 2555

บรรยากาศในห้องควบคุมที่ห้องปฏิบัติการว่าด้วยระบบขับเคลื่อน (NASA Jet Propulsion Laboratory-JPL) ของนาซ่าขณะนั้นเต็มไปด้วยความปลาบปลื้ม เจ้าหน้าที่หลายคนลุกขึ้นส่งเสียงร้องดีใจ และปรบมือแสดงความยินดี ท่ามกลางสายตาคนทั่วโลกที่ชมการถ่ายทอดสดทางออนไลน์

พร้อมส่งทวีตส่งข่าวประชาคมโลกอย่างเป็นทางการ ว่า “ยานสำรวจอินไซต์ของนาซ่าลงจอดบนดาวอังคารแล้ว! บ้านใหม่ ของยานลำนี้ คือ แอ่งอีไลเซียม แพลนิเทีย ที่ราบบนดาวแดงซึ่งจะเป็นสถานที่ที่ยานสำรวจปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาและการตรวจความร้อนภายในดาวแดง ตลอดช่วงเวลา 2 ปี ของภารกิจนี้”

จากนั้นทีมงานได้เฮกันต่อ ยานสำรวจ อินไซต์หลังจากลงจอดแล้วจึงถ่ายภาพพื้นของดาวอังคารตรงจุดที่ลงจอดส่งกลับมายังห้องควบคุมด้วยความเร็วแสงตามประเพณีปฏิบัติของยานนาซ่าเพื่อทักทายกับห้องควบคุมด้วย แต่เนื่องจากยานอินไซต์ไม่ได้ติดตั้งกล้องความละเอียดสูงสำหรับการวิจัย ภาพที่ได้จึงจะถูกนำไปใช้เพียงเป็นสัญลักษณ์ทางประวัติศาสตร์เท่านั้น โดยนาซ่าทวีตภาพจากยานดังกล่าวแจกให้ประชาคมโลกด้วย

เป้าหมายของยานสำรวจอินไซต์ของนาซ่า คือ ภารกิจการนำเครื่องตรวจวัดทางธรณีวิทยา เรียกว่า SEIS อ่านว่า เซียส (Seismic Experiment for Interior Structure) ไปวางบนพื้นผิวของดาวแดง

เครื่องดังกล่าวจะคอยตรวจวัดแรงสั่นสะเทือนของพื้นดิน และให้ข้อมูลสำหรับการสร้างโมเดล 3 มิติของโครงสร้างภายใต้ผิวดาว รวมไปถึงอุณหภูมิ เพื่อศึกษาวิวัฒนาการของดาวอังคาร อันจะนำไปสู่องค์ความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถนำมาใช้อธิบายกระบวนการเกิดของดาวเคราะห์ หรือแม้กระทั่งวิวัฒนาการของดาวเคราะห์โลก และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยจักรวาล

อย่างไรก็ดี โครงการสำรวจอินไซต์นั้นกว่าจะมาถึงความสำเร็จดังกล่าวได้นั้นเส้นทางไม่ได้โรยด้วยกลีบกุหลาบเสมอไป

ความจริงแล้วยานสำรวจดังกล่าวมีกำหนดปล่อยขึ้นสู่วงโคจรตั้งแต่เดือนมี.ค.2559 แต่ทางนาซ่าประสบปัญหากับความล้มเหลวครั้งแล้วครั้งเล่าของระบบการทำงานในเครื่องเซียส ส่งผลให้ไม่สามารถดำเนินภารกิจปล่อยตัวได้ และต้องส่งกลับไปยังห้องปฏิบัติการของ บริษัท ล็อกฮีด มาร์ติน ที่เมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโด ของสหรัฐ เพื่อเก็บไว้ก่อน และกำหนดปล่อยยานใหม่เลื่อนมาเป็นเดือนพ.ค. ปีนี้

แต่ปัญหาดังกล่าวและการเลื่อนปล่อยยานนั้นทำให้นาซ่าต้องใช้งบประมาณในโครงการเพิ่มขึ้นด้วยจากเดิม 675 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือราว 22,000 ล้านบาท เป็น 830 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือกว่า 27,000 ล้านบาท

นอกจากนี้ ทางนาซ่ายังต้องนำเทคโนโลยีเก่าจากเครื่องมาร์ส ฟีนิกซ์ แลนเดอร์ ยานสำรวจนาซ่าที่ลงจอดบนดาวแดงตั้งแต่ปี 2551 มาใช้ด้วย เพื่อช่วยลดค่าใช้จ่าย ท่ามกลาง แรงกดดันจากรัฐสภาคองเกรส

ภารกิจช่วงแรกของยานสำรวจอินไซต์นั้นเป็นการสำรวจความสมบูรณ์ของอุปกรณ์บนเครื่องและกางแผงเซลล์สุริยะเพื่อรับพลังงานจากแสงของดวงอาทิตย์ จากนั้นจะตรวจวัดข้อมูลเบื้องต้นโดยจะเจาะรูเล็กๆ ลึกประมาณ 5 เมตร ลงในดาวแดงเพื่อวัดอุณหภูมิเฉลี่ยของดาว โดยนาซ่าจะคอยสังเกตการณ์การสั่นไหวของคลื่นวิทยุของยานเพื่อนำมาคำนวณหาการสั่นไหวและวิถีโคจรของดาวแดง

สำหรับภารกิจในช่วงตลอด 2 ปีต่อจากนี้ ยานอินไซต์จะใช้อุปกรณ์ทางด้านวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการติดตั้งบนยานอินไซต์ทั้งหมด 3 ชนิด เริ่มจากเครื่อง SEIS ที่ต้องใช้เวลาในการติดตั้งยาวนาน เริ่มจากการออกสำรวจหาทำเลคาดว่าจะใช้เวลานานหลายสัปดาห์ โดยทางห้องปฏิบัติการที่นาซ่าจะทดสอบขั้นตอนการวางเครื่อง SEIS เพื่อให้แน่ใจว่า เจ้าหน้าที่ทุกคนจดจำขั้นตอนได้เหมือนกับหลังมือของตัวเอง ก่อนที่จะลงมือสั่งให้ยานอินไซต์ใช้แขนกลยาว 2.4 เมตร เริ่มดำเนินการติดตั้งจริง เพื่อตรวจวัดแผ่นดินไหวดาวแดง หรือมาร์สเควก (marsquake)

นาซ่าระบุว่า การติดตั้งเครื่อง SEIS บนดาวอังคาร ถือเป็น จุดเด่นที่สุดของยานสำรวจอินไซต์ เพราะนับเป็นครั้งแรกที่นาซ่า ส่งยานสำรวจที่มีขีดความสามารถในการสำรวจและตรวจวัดค่าพารามิเตอร์ลึกลงไปใต้พื้นผิวดาว ไม่เหมือนกับยานสำรวจหลายลำก่อนหน้าที่มีอุปกรณ์สำรวจจำกัดอยู่เฉพาะบนพื้นผิวดาวอังคารเท่านั้น

การติดตั้งยังต้องใช้มนุษย์จากห้องควบคุมเป็นผู้บังคับแขนกลของหุ่นด้วย ไม่ว่าจะเป็นการหยิบเครื่องลงไปวางกับพื้นโดยต้องให้เครื่อง SEIS วางราบแนบสนิทกับพื้นดาว และการนำแผงป้องกันไปวางไว้เหนือเครื่อง SEIS เพื่อป้องกันความ เสียหาย จากลม และความแปรผันของอุณหภูมิบนพื้นผิวดาว

พื้นผิวดาวอังคาร เบื้องหน้ายานอินไซต์ที่ลงจอด

ถัดมาเป็นเครื่อง HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) ซึ่งจะทำหน้าที่ตรวจวัดค่าความร้อนและลักษณะ ทางกายภาพใต้พื้นผิวดาว

เครื่องนี้เพื่อติดตั้งลงกับพื้นแล้วจะเจาะลึกลงไปประมาณ 5 เมตร คาดว่าจะใช้เวลาหลายเดือนในการขุดเจาะด้วย โดย หัวสว่านของเครื่อง HP3 จะลากสายสัญญาณและจะติดตั้งเซ็นเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิทุกๆ ระยะ 10 เซนติเมตร ขณะเจาะลงไปพร้อมกัน ถือเป็นระบบการขุดเจาะอัตโนมัติที่ต้องใช้องค์ความรู้ในการออกแบบอย่างสูงจากทีมวิศวกรของนาซ่า โดยข้อมูลส่วนนี้จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ล่วงรู้ถึงอดีตความเป็นมาของดาวแดงได้

อุปกรณ์ตรวจวัดสุดท้ายของยานอินไซต์ คือ RISE (The Rotation and Interior Structure Experiment) โดยอุปกรณ์นี้มีข้อดีตรงที่ไม่ต้องการการติดตั้งเพิ่มเติม ทำงานได้ทันทีอาศัยหลักการตรวจวัดคลื่นวิทยุ นำมาประกอบกับข้อมูลจากยานสำรวจ พาร์ธ ไฟเดอร์ ที่ลงจอดบนดาวแดงตั้งแต่วันที่ 4 ก.ค.2540 และยานไวกิ้งตั้งแต่ปี 2519 เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามแกนการหมุน และลักษณะการโคจรของดาวได้อย่างแม่นยำมากขึ้น

ผู้สนใจติดตามข่าวสารความเคลื่อนไหวของยานลำนี้ได้ผ่านแอพพลิเคชั่นทวิตเตอร์ของนาซ่า @NASAInSight และเว็บไซต์ https://mars.nasa.gov/insight/