×

เจาะลึกภารกิจยาน Perseverance หลังลงจอดบนดาวอังคารสำเร็จตามคาด

โดย Mr.Vop
19.02.2021
  • LOADING...
เจาะลึกภารกิจยาน Perseverance หลังลงจอดบนดาวอังคารสำเร็จตามคาด

HIGHLIGHTS

  • Perseverance ได้เข้าสู่ขั้นตอนที่เสี่ยงอันตรายที่สุด นั่นคือการลงจอดบนดาวอังคาร โดยนับจากอดีตที่ผ่านมา มียานสำรวจดาวอังคารเพียง 8 ลำเท่านั้นที่ลงจอดสำเร็จ และในที่สุด Perseverance ก็ทำสำเร็จ กลายเป็นยานลำที่ 9 ของสหรัฐฯ ที่ลงจอดบนผิวดาวเคราะห์แดง 
  • แม้ไม่อาจถ่ายทอดสดการลงจอดบนดาวอังคารให้เราชมได้เนื่องจากอุปสรรคด้านระยะทาง แต่ยาน Perseverance ก็มีกล้อง 2 ตัวที่คอยถ่ายเหตุการณ์ต่างๆ ระหว่างการลงจอด เพื่อส่งมาให้เราชมภายหลัง
  • อีกเรื่องราวที่จะเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์สำรวจอวกาศคือเรื่องของเสียง โดยยาน Perseverance จะเป็นยานสำรวจอวกาศลำแรกที่จะทำให้มนุษย์ได้ยินเสียงต่างๆ บนดาวอังคาร 

‘Perserverance’ คือชื่อของหุ่นยนต์โรเวอร์สำรวจผิวดาวเคราะห์ที่ทันสมัยที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมา ออกเดินทางจากโลกเมื่อเวลา 18.50 น. ของวันที่ 30 กรกฎาคม 2563 ตามเวลาประเทศไทย โดยจรวด Atlas V ของ ULA ใช้เวลา 7 เดือน ผ่านระยะทาง 470 ล้านกิโลเมตร และบัดนี้ยานก็ได้มาถึงจุดหมายปลายทางนั่นคือดาวอังคาร

 

Perseverance ได้เข้าสู่ขั้นตอนที่เสี่ยงอันตรายที่สุด นั่นคือการลงจอด โดยนับจากอดีตที่ผ่านมา มียานสำรวจดาวอังคารเพียง 8 ลำเท่านั้นที่ลงจอดสำเร็จ อันได้แก่ ยานไวกิ้ง 1 ไวกิ้ง 2 ในปี 1976 ยานพาธ์ไฟเดอร์ ในปี 1997 ยานสปริตและยานออพพอทูนิที ในปี 2004 ยานฟีนิกซ์ ในปี 2008 ยานคิวริออซิที ในปี 2012 และสุดท้ายคือยานอินไซต์ ในปี 2018)

 

ประเทศที่เหลืออีกประเทศเดียวที่สามารถลงจอดบนผิวดาวอังคารได้นั่นคือโซเวียต คือยาน Mars-2 และ Mars-3

 

ด้วยระยะทางระหว่างดาวอังคารกับโลกที่ห่างกันถึง 11 นาที 22 วินาทีในเวลานี้ จึงไม่สามารถส่งคำสั่งใดๆ ไปจากโลกได้ ขั้นตอน​การ​ลง​จอด​ทั้งหมดต้องพึ่งพาคอมพิวเตอร์ควบคุมยานเท่านั้น โดยอาศัยข้อมูลบางส่วนจากยาน Curiosity ที่เคยลงจอดสำเร็จ​ด้วยเทคโนโลยีเดียวกันคือ Sky Crane ในปี 2012 มาร่วมประมวลผล 

 

และในที่สุด Perseverance ก็ทำสำเร็จ กลายเป็นยานลำที่ 9 ของสหรัฐฯ ที่ลงจอดบนผิวดาวเคราะห์แดง และได้ถ่ายภาพส่งกลับมายืนยันความปกติสมบูรณ์ของระบบการทำงาน (ภาพยังไม่ชัดเนื่องจากถ่ายผ่านกล้องฉุกเฉินที่ครอบไว้ด้วยหน้ากากกันฝุ่น) (เครดิตภาพ: JPL-CALTECH/NASA)

 

 

ลำดับเวลาในแต่ละขั้นตอนการลงจอดด้านล่างนี้ เป็น​มาตรฐาน​เวลาของประเทศไทย

 

 

เวลา 03.38 น. ส่วนของ Cruise Stage ที่ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ รวมทั้งถังเชื้อเพลิงที่ใช้ระหว่างเดินทางจากโลกมาตลอดเวลาเกือบ 7 เดือน จะแยกตัวออกไป

 

เวลา 03.48 น. ยานเริ่มเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ด้วยความเร็ว 19,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

 

เวลา 03.49 น. เกราะกันความร้อนด้านใต้ยานต้องพบกับความร้อนสูงถึง 1,300°C จากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร จากนี้ยานจะเริ่มชะลอความเร็วลง

 

เวลา 03.52 น. ระบบ Range Trigger Technology​ ได้สั่งให้กางร่มชูชีพขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง​ 21 เมตร ภายใน 0.6 วินาที เพื่อชะลอความเร็ว หลังจากนั้นอีก 20 วินาที เกราะ​กันความร้อนด้านใต้ของยานแยกตัวออกไป เพื่อให้เรดาร์ใต้ยานเริ่มทำงาน และเปิดใช้ระบบ Terrain-Relative Navigation ในการมองหาและเลือกตำแหน่งลงจอดที่ปลอดภัยที่สุด

 

เวลา 03.54 น. ณ ความสูง 2.1 กิโลเมตร เกราะด้านหลังของยานแยกตัวออกไปกับร่มชูชีพ พร้อมๆ กับที่ยานติดเครื่องยนต์เจ็ต Descent Stage ที่ตัว Sky Crane เพื่อชะลอความเร็วเป็นครั้งสุดท้าย ระหว่างนี้ Sky Crane จะค่อยๆ หย่อนตัวโรเวอร์ลงไปที่ผิวดาวด้วยสลิงไนลอน

 

เวลา 03.55 น. โรเวอร์​ Perserverance ลงแตะผิวดาวอังคารด้วยความเร็วเท่าคนเดินถนน คือ 2.7​ กิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อล้อแตะพื้น ส่วนของ Sky Crane ก็จะปลดสลิงออกและบินห่างออกไป

 

 

Perseverance ลงจอดบริเวณหลุมอุกกาบาต Jezero ความกว้าง 45 กิโลเมตร ซึ่งเ​ค​ยเป็นทะเลสาบ​ที่มีทางน้ำไหลเข้าออกเมื่อราว 3,500 ล้านปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์​คาดว่า จุดที่มีน้ำไหลเข้าน่าจะเคยเป็นสามเหลี่ยมปากแม่น้ำที่อุดมสมบูรณ์มาก่อนจะเหือดแห้งลงในทุกวันนี้ และมีความ​เป็นไปได้​สูงมากว่าอาจจะได้พบร่องรอยของจุลชีพโบราณ เป็นที่มาของภารกิจหลักของยานโรเวอร์กึ่งหุ่นยนต์ Perseverance นั่นคือการสำรวจร่องรอยชีวิตด้วยวิธีการขุดเจาะและเก็บตัวอย่างดินและหิน เพื่อวิเคราะห์ด้วยอุ​ปกรณ์พิเศษ​ที่ติดตั้งไปกับยาน นอกจากนี้ก็จะมีการรวบรวมดินและหินบางส่วนใส่ไว้ในแคปซูล แล้วนำไปวางไว้ตามจุดนัดหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เพื่อรอยานอวกาศรุ่นหลังเดินทางมาบรรทุกแคปซูลตัวอย่างเหล่านี้ แล้วส่งกลับมาวิเคราห์ะที่ห้องแล็บบนโลกเราตอไป

 

หลุมอุกกาบาต Jezero คือพิกัดการลงจอดที่ดีที่สุดจากการคัดเลือกในปี 2018 โดย NASA ใช้เวลานานถึง 5  ปี พิจารณาคัดเลือกจากบริเวณพื้นผิวดาวอังคารกว่า 60 แห่ง แต่ไม่มีแห่งใดที่มีแนวโน้มว่าจะพบร่องรอยของสิ่งมีชีวิตยุคโบราณบนดาวอังคาร เท่าหลุมอุกกาบาตแห่งนี้

 

แม้ไม่อาจถ่ายทอดสดการลงจอดบนดาวอังคารให้เราชมได้เนื่องจากอุปสรรคด้านระยะทาง แต่ยาน Perseverance ก็มีกล้อง 2 ตัวที่คอยถ่ายเหตุการณ์ต่างๆ ระหว่างการลงจอดเพื่อส่งมาให้เราชมภายหลัง โดยกล้องตัวแรกจะติดอยู่ด้านหลังยานหันหน้าขึ้นสูงท้องฟ้า กล้องตัวนี้จะบันทึกการทำงานของร่มชูชีพตั้งแต่เริ่มกางจนปลดออกไป กล้องตัวที่สองจะติดอยู่ใต้ลำตัวยาน เพื่อให้เห็นชัดเจนว่ายาน Perseverance ลงแตะพื้นอย่างไร และนี่เป็นครั้งแรกที่มีการติดตั้งกล้องในลักษณะนี้

 

เรื่องของครั้งแรกยังมีหลายอย่าง ที่น่าสนใจที่สุดคงหนีไม่พ้นเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity ยานบินยกตัวด้วยอากาศ​ลำแรกในประวัติศาสตร์มนุษย์ที่จะได้ไปบินบนดาวเคราะห์ดวงอื่น 

 

Ingenuity นั้นเป็นยานบินเพื่อทดสอบเบื้องต้น คือทาง NASA เพียงต้องการรู้ว่าจะเป็นไปได้ไหมที่จะส่งยานบินด้วยอากาศไปบินบนดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีระบบบรรยากาศ เช่น ดาวอังคาร ดวงจันทร์ไททัน จึงไม่ได้ติดตั้งเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อื่นใดนอกจากกล้องถ่ายรูป ระบบสื่อสาร กับแบตเตอรี่พร้อมแผงเซลล์สุริยะ ทั้งนี้ เพื่อให้ Ingenuity มีน้ำหนักเบาที่สุดที่จะเป็นไปได้ โดยมีน้ำหนักสุดท้ายที่ 1.8 กิโลกรัม

 

Ingenuity ติดตั้งใบพัดคาร์บอนไฟเบอร์จำนวน 4 ใบ เรียงกันเป็น 2 ชั้นบน-ล่าง ชั้นละ 2 ใบพัด ใบพัดทั้ง 2 ชั้นจะหมุนในทิศทางตรงกันข้ามที่ความเร็วประมาณ 2,400 รอบต่อนาที เร็วกว่าเฮลิคอปเตอร์โดยทั่วไปที่บินบนโลกเรา เพื่อสร้างแรงยกในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารที่เบาบางมาก คือมีความกดอากาศเพียง 0.088 psi ซึ่งก็คือไม่ถึง 1% ของความกดอากาศบนผิวโลก

 

หลุมอุกกาบาต Jezero ที่เป็นจุดลงจอดของยาน Perseverance นั้นค่อนข้างหนาวเย็น โดยเฉพาะช่วงกลางคืนอาจมีอุณหภูมิลดต่ำถึง -90°C ซึ่งอาจเป็นอุปสรรคต่ออุปกรณ์ทางกลของเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity ดังนั้นทางทีมงานจึงออกแบบให้ใช้งานเฮลิคอปเตอร์จิ๋วลำนี้เฉพาะในช่วงเวลากลางวันที่อุณหภูมิบนดาวอังคารจะสูงขึ้นมาเล็กน้อย โดย Ingenuity จะถูกปล่อยออกมาจากส่วนล่างของยาน Perseverance เพื่อให้เป็นอิสระ และสามารถขึ้นบินได้หลังจากยานโรเวอร์เคลื่อนที่ห่างออกไปแล้ว โดยจะยังคงไปไม่ไกลเกินรัศมีที่จะรับสัญญาณติดต่อจากยาน Perseverance ได้ตลอดเวลา

 

จากการที่ดาวอังคารอยู่ไกลโลกมาก การบังคับยานใดๆ ด้วยรีโมตจึงเป็นไปไม่ได้ Ingenuity จึงถูกออกแบบมาให้บินโดยอัตโนมัติระหว่างการบันทึกภาพโดยกล้องผ่านระบบ AI ของโรเวอร์ Perseverance โดยเฮลิคอปเตอร์จะจอดเพื่อชาร์จพลังงานจากแสงอาทิตย์และสร้างความอบอุ่นแก่กลไกจนพร้อมจึงจะขึ้นบินทุกครั้ง

 

อย่างไรก็ตาม ขาทั้ง 4 ข้างของ Ingenuity ถูกออกแบบให้เป็นสปริง เพื่อรับการตกลงพื้นของเฮลิคอปเตอร์ลำนี้ และมีการถ่วงน้ำหนักให้ตกแบบหงายในทิศทางถูกต้องเสมอ จึงไม่น่าห่วงว่ายานจะตกลงมาเสียหาย ยกเว้นตกลงไปในหลุมลึก หรือลงบนพื้นเอียงจนยานพลิกตะแคง

 

หากการบินของ Ingenuity ประสบความสำเร็จด้วยดี ก็จะเป็นสร้างประวัติศาสตร์หน้าใหม่ขึ้นมา ไม่ต่างจากวันที่สองพี่น้องตระกูลไรท์นำเครื่องบินที่หนักกว่าอากาศขึ้นบินเป็นครั้งแรกบนโลกเรา

 

 

อีกเรื่องราวที่จะเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์สำรวจอวกาศคือเรื่องของเสียง โดยยาน Perseverance จะเป็นยานสำรวจอวกาศลำแรกที่จะทำให้มนุษย์ได้ยินเสียงต่างๆ บนดาวอังคาร โดยยานได้รับการติดตั้งไมโครโฟนสองตัวบริเวณกล้อง SuperCam (ก่อนหน้านี้เคยมียานสองลำที่มีไมโครโฟน ลำแรกคือ มาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ ที่ลงจอดไม่สำเร็จ อีกลำคือยานฟินิกซ์ที่ลงจอดสำเร็จแต่ทีมงานไม่ได้เปิดใช้ไมโครโฟน) การได้ยินเสียงบนดาวอังคารนอกจากเป็นการเปิดสัมผัสใหม่ในการสำรวจดาวเคราะห์แล้ว ยังเอื้อประโยชน์ให้กับงานเก็บตัวอย่างดินของ Perseverance ด้วย 

 

ระหว่างการเก็บตัวอย่างนั้น โรเวอร์อาจจะยิงเลเซอร์ไปที่ก้อนหินเพื่อเจาะรู บางส่วนของหินที่ถูกเลเซอร์จะระเหยกลายเป็นก๊าซร้อนที่เรียกว่า ‘พลาสมา’ ซึ่งจะมีเสียงออกมาด้วย เสียงนี้จะส่งผ่านมาให้ได้ยินทางไมโครโฟนเป็นเสียงดัง ‘ป๊อป’ และด้วยการฟังเสียงนี้เองที่จะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถบอกได้ถึงมวลและความแข็งสัมพัทธ์ของหินก้อนนั้น ทำให้วิเคราะห์ต่อไปได้ว่าหินก้อนนั้นก่อตัวขึ้นในบริเวณทะเลสาบโบราณ หรือมาจากที่อื่น หรือมีแรงกดดันในการก่อตัวมากเพียงใด ทั้งหมดโดยไม่เคยแตะต้องหินก้อนนั้นเลย

 

Perseverance ยังนำรายชื่อผู้คนบนโลกจำนวน 10,932,295 ชื่อที่บันทึกลงในชิปขนาด 75 นาโนเมตร ไปวางไว้บนดาวอังคารด้วย ตามโครงการที่ปิดรับสมัครไปแล้วตั้งแต่เดือนกันยายน 2562

 

 

หากไม่มีข้อผิดพลาดใดๆ ยาน Perseverance ซึ่งติดตั้งแบตเตอรี่พลังงานไฟฟ้าจากนิวเคลียร์แบบ RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator) ก็คงทำงานอยู่บนดาวอังคารไปอีกหลายปี และอาจเป็นตัวเฉลยให้เรารู้ได้ชัดเจนเสียที ว่าโลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่หรือไม่

 

พิสูจน์อักษร: ภาวิกา ขันติศรีสกุล

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE






Latest Stories