‘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 ขั้นตอนการลงจอดทั้งหมดต้องพึ่งพาคอมพิวเตอร์ควบคุมยานเท่านั้น โดยอาศัยข้อมูลบางส่วนจากยาน Curiosity ที่เคยลงจอดสำเร็จด้วยเทคโนโลยีเดียวกันคือ Sky Crane ในปี 2012 มาร่วมประมวลผล
และในที่สุด Perseverance ก็ทำสำเร็จ กลายเป็นยานลำที่ 9 ของสหรัฐฯ ที่ลงจอดบนผิวดาวเคราะห์แดง และได้ถ่ายภาพส่งกลับมายืนยันความปกติสมบูรณ์ของระบบการทำงาน (ภาพยังไม่ชัดเนื่องจากถ่ายผ่านกล้องฉุกเฉินที่ครอบไว้ด้วยหน้ากากกันฝุ่น) (เครดิตภาพ: JPL-CALTECH/NASA)
ลำดับเวลาในแต่ละขั้นตอนการลงจอดด้านล่างนี้ เป็นมาตรฐานเวลาของประเทศไทย
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 เกราะกันความร้อนด้านใต้ของยานแยกตัวออกไป 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 ซึ่งเคยเป็นทะเลสาบที่มีทางน้ำไหลเข้าออกเมื่อราว 3,500 ล้านปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์คาดว่า จุดที่มีน้ำไหลเข้าน่าจะเคยเป็นสามเหลี่ยมปากแม่น้ำที่อุดมสมบูรณ์มาก่อนจะเหือดแห้งลงในทุกวันนี้ และมีความเป็นไปได้สูงมากว่าอาจจะได้พบร่องรอยของจุลชีพโบราณ เป็นที่มาของภารกิจหลักของยานโรเวอร์กึ่งหุ่นยนต์ Perseverance นั่นคือการสำรวจร่องรอยชีวิตด้วยวิธีการขุดเจาะและเก็บตัวอย่างดินและหิน เพื่อวิเคราะห์ด้วยอุปกรณ์พิเศษที่ติดตั้งไปกับยาน 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 ยานบินยกตัวด้วยอากาศลำแรกในประวัติศาสตร์มนุษย์ที่จะได้ไปบินบนดาวเคราะห์ดวงอื่น
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:
