ยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ (Parker Solar Probe: PSP) จากองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐฯ หรือ NASA กลายเป็นยานอวกาศลำแรกของมวลมนุษยชาติที่ได้เดินทางเข้าสู่ ‘โคโรนา’ หรือบรรยากาศชั้นบนสุดของดวงอาทิตย์
ถือเป็นก้าวใหม่ในภารกิจของยานพาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ และเป็นก้าวกระโดดครั้งสำคัญของวงการวิทยาศาสตร์สุริยะ ไม่ต่างจากครั้งแรกที่มนุษย์ส่งยานไปลงจอดบนดวงจันทร์จนทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่ามันก่อตัวอย่างไร การเดินทางเข้าไปสัมผัสสิ่งที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้พบข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดดวงนี้ และอิทธิพลที่มีต่อระบบสุริยะทั้งระบบ
“นี่คือช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่สำหรับวิทยาศาสตร์สุริยะและเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งอย่างแท้จริง” โทมัส ซูร์บูเชน ผู้ช่วยผู้ดูแลระบบของ Science Mission Directorate ที่สำนักงานใหญ่ของ NASA ในวอชิงตันกล่าว “เหตุการณ์สำคัญครั้งนี้ไม่เพียงแต่ทำให้เราเข้าใจลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์และผลกระทบต่อระบบสุริยะของเราเท่านั้น แต่ทุกสิ่งที่เราเรียนรู้เกี่ยวกับดาวฤกษ์ของเราดวงนี้ยังสอนเราเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องราวของดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ในจักรวาลอีกด้วย”
จากระยะทางในเวลานี้ ยาน ‘พาร์กเกอร์’ กำลังค้นพบข้อมูลใหม่ๆ ที่ได้เปรียบกว่ายานอวกาศลำอื่นที่ทำหน้าที่คล้ายกัน แต่อยู่ไกลเกินกว่าจะได้รับข้อมูลที่ครบถ้วน
ยานอวกาศมูลค่ากว่า 1.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ (เกือบ 5 หมื่นล้านบาท) ที่มีชื่อว่า ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ (ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ ศ.ยูจีน พาร์กเกอร์ นักวิทยาศาสตร์ผู้บุกเบิกงานวิจัยด้านลมสุริยะ) ออกเดินทางจากฐานปล่อยหมายเลข 37B ศูนย์อวกาศเคนเนดี แหลมคานาเวอรัล รัฐฟลอริดา เมื่อวันอาทิตย์ที่ 11 สิงหาคม 2561 เวลา 14.31 น. ตามเวลาในประเทศไทย ด้วยการนำส่งของจรวด Delta IV Heavy เพื่อทำภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์ในระยะเวลา 7 ปี กับ 24 รอบการโคจร
การเดินทางไปสำรวจดวงอาทิตย์ แม้จะวาดแผนภูมิให้เข้าใจได้ง่ายๆ แบบเส้นตรง แต่ในความเป็นจริงยานอวกาศทั้งหลายต้องใช้วิธีหมุนวนด้วยความเร็วสูงเพื่อป้องกันตัวเองไม่ให้ถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ดูดเข้าไป การหมุนวนนี้จะเป็นวงโคจรชนิดวงรีแบบเยื้องศูนย์ที่มีจุดใกล้ที่สุดด้านหนึ่งของวงรีขยับเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ทีละน้อย สำหรับยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ นี้ก็ถูกออกแบบให้หมุนวนรอบดวงอาทิตย์โดยใช้วงโคจรวงรีด้านไกลอ้อมผ่านดาวศุกร์ เพื่อใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ในการเร่งความเร็วของยานให้เร็วขึ้นเรื่อยๆ ระหว่างที่เดินทางผ่านอีกด้านของวงรีที่จะโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นๆ
อันที่จริงยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ ทำลายสถิติเดิมของการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่เคยทำไว้โดยยานเฮลิออส-2 (Helios 2) ที่ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ 42.73 ล้านกิโลเมตรในเดือนเมษายน 1976 ตั้งแต่การโคจรหมุนวนรอบดวงอาทิตย์รอบแรกเมื่อปลายเดือนตุลาคม 2561 โดยในครั้งนั้นยานพาร์กเกอร์เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ในที่ระยะห่าง 24.8 ล้านกิโลเมตร แต่ในครั้งนี้ซึ่งเป็นการถือครองตำแหน่งยานอวกาศลำแรกที่ได้ผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโคโรนาของดวงอาทิตย์ ได้เกิดขึ้นขณะที่ยานพาร์กเกอร์อยู่ระหว่างการโคจรรอบที่ 10 ซึ่งวัดระยะห่างจากดวงอาทิตย์ได้ 9.2 ล้านกิโลเมตรช่วงปลายเดือนพฤศจิกายน 2564 ที่ผ่านมา แต่ที่ทาง NASA เพิ่งจะประกาศข่าวนี้ก็เพราะโลกอยู่คนละด้านของดวงอาทิตย์กับยานพาร์กเกอร์ ทำให้ต้องรอเวลาอีกเป็น 10 วันกว่าจะส่งสัญญาณติดต่อกันได้
แต่การที่จะตัดสินว่าจุดใดคือจุดที่ถือเป็นการเข้าสู่บรรยากาศของดวงอาทิตย์จริงๆ นั้นจะต้องมีหลักการอ้างอิงที่เด่นชัด ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่ไม่มีผิวดาวเป็นของแข็งแบบโลกของเรา ภาพดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นหรือสังเกตได้คือลูกทรงกลมยักษ์ที่มีชั้นบรรยกาศ 3 ชั้น ชั้นในสุดและมีอุณหภูมิต่ำสุดเรียกว่า โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) ทำหน้าที่เป็น ‘ผิว’ ของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิประมาณ 5,700 เคลวิน เรามองเห็นจากโลกได้ทุกเวลาผ่านเลนส์กรองแสงพิเศษและจะเห็นเป็นวงกลม ถัดออกมาคือชั้นกลาง เรียกว่า โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) มีอุณหภูมิไม่เกิน 8,000 เคลวิน มองเห็นจากโลกผ่านทางเลนส์พิเศษได้ทุกเวลาเช่นกัน ชั้นนอกสุดนั้นมองเห็นจากโลกได้เฉพาะขณะเกิดสุริยุปราคา เรียกว่าชั้นบรรยากาศโคโรนา (Corona) มีอุณหภูมิสูงมากคือ 1-3 ล้านเคลวิน และบริเวณนี้เองที่ยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ กำลังเดินทางเข้าไป
ปฏิกิริยาฟิวชันของดวงอาทิตย์ผลักให้มวลสารที่เป็นพลาสมาร้อนพุ่งออกมารอบทิศทาง แต่จะถูกจำกัดเอาไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงและแรงแม่เหล็กจนถึงจุดหนึ่งที่แรงโน้มถ่วงและแรงแม่เหล็กมีพลังต่ำเกินกว่าจะกักเก็บอนุภาคต่างๆ เอาไว้ได้ เราเรียกจุดนั้นว่า ‘พื้นผิววิกฤตของอัลฟ์เวน’ (Alfvén Critical Surface) ถือเป็นจุดสิ้นสุดของชั้นบรรยากาศโคโรนาและเป็นจุดเริ่มต้นของกระแสลมสุริยะ
ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ฟันธงว่าพื้นผิววิกฤตของอัลฟ์เวนของดวงอาทิตย์อยู่ที่ระยะห่างเท่าใดกันแน่ ที่ผ่านมาใช้การประมาณการจากภาพถ่ายระยะไกลของโคโรนา กะระยะเอาไว้ระหว่าง 10-20 เท่าของรัศมีของดวงอาทิตย์ และในการโคจรวนรอบดวงอาทิตย์รอบที่ 8 เมื่อเดือนเมษายน 2564 ที่ผ่านมา ยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ เริ่มตรวจพบสภาวะแม่เหล็กและอนุภาคเฉพาะแบบที่บ่งบอกได้ว่ายานกำลังอยู่ในระยะห่าง 18.8 เท่าของรัศมีของดวงอาทิตย์ นั่นถือได้ว่ายานลำนี้ได้ข้ามผ่าน ‘พื้นผิววิกฤตของอัลฟ์เวน’ เข้าไปแล้ว
ในการโคจรหมุนวนรอบต่อๆ มา ยานพาร์กเกอร์เริ่มตรวจพบอนุภาคที่ขาดหายไปเป็นช่วงๆ เหมือนกับว่ายานได้ผ่านเข้าออกจากโคโรนาหลายครั้ง ถือเป็นหนึ่งในการพิสูจน์ตามที่นักวิทยาศาสตร์บางคนเคยพยากรณ์ไว้ว่า ‘พื้นผิววิกฤตของอัลฟ์เวน’ ของดวงอาทิตย์ไม่ได้มีรูปร่างกลมราบเรียบแบบลูกบอล มันน่าจะมีรูปร่างเป็นหนามแหลมยื่นออกมาเหมือนยอดเขา บางจุดเป็นเหมือนเหวลึกลงไป และ ณ จุดหนึ่งขณะที่ยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ อยู่ที่ระยะห่าง 15 เท่าของรัศมีของดวงอาทิตย์ ก็ได้ตรวจพบบริเวณสำคัญในโคโรนาที่เรียกว่า ‘ซูโดสตรีมเมอร์’ (Pseudostreamer) ซึ่งเปรียบได้กับเครื่องบินกำลังบินเข้าไปในตาพายุ เพราะในบริเวณที่ว่านี้สภาวะต่างๆ จะสงบลง อนุภาคเคลื่อนที่ช้าลง และจำนวนการสลับกลับก็ลดลง เป็นบริเวณที่มีความแตกต่างอย่างมากหากเทียบกับบริเวณอื่นๆ ของโคโรนารอบดวงอาทิตย์
นี่ถือเป็นครั้งแรกที่ ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ พบว่าตัวยานกำลังอยู่ในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กแรงพอที่จะครอบงำการเคลื่อนที่ของอนุภาคในนั้น เงื่อนไขทั้งหมดที่กล่าวมาถือเป็นหลักฐานที่แน่ชัดที่ชี้ได้ว่า ยานอวกาศลำนี้ได้ข้ามผ่านพื้นผิววิกฤตของอัลฟ์เวน และผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโคโรนาอย่างแน่นอนแล้ว
ยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ ยังคงโคจรหมุนวนเพื่อสำรวจดวงอาทิตย์ต่อไป โดยในรอบการโคจรรอบหน้าคือรอบที่ 11 ในช่วงเดือนมกราคม-กุมภาพันธ์ 2565 ตัวยานจะเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ยิ่งกว่านี้คือที่ 9.2 ล้าน และ 8.86 ล้านกิโลเมตรตามลำดับ
นักวิทยาศาสตร์สุริยะหลายท่านคาดหว้งว่าการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ในรอบหลังๆ ของยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ จะช่วยให้พวกเขาสามารถเข้าใจปริศนาที่มีมาอย่างช้านานว่า ทำไมชั้นบรรยากาศโคโรนาจึงร้อนกว่าผิวดวงอาทิตย์ ซึ่งความลับอาจมาจากต้นกำเนิดลมสุริยะที่ผิวดวงอาทิตย์หรือชั้นบรรยากาศโฟโตสเฟียร์ ที่ทำปฏิกิริยาบางอย่างกับกรวยแม่เหล็กที่ด้านล่างสุดของชั้นบรรยากาศโคโรนาผ่านทางกระแสอนุภาคสะบัดกลับรูปซิกแซกที่เรียกว่า ‘Switchback’ ก็เป็นได้ ทั้งนี้ทั้งนั้นคงได้แต่รอให้ยานพาร์กเกอร์เดินทางไปถึงจุดนั้นแล้วส่งข้อมูลออกมา
ยาน ‘พาร์กเกอร์ โซลาร์ โพรบ’ เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Living with a Star ของ NASA วัตถุประสงค์เพื่อสำรวจแง่มุมต่างๆ ของดวงอาทิตย์ที่จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อชีวิตมนุษย์ บริหารจัดการโดยศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของหน่วยงานในกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์
อ้างอิง:
