หลังออกเดินทางจากโลกด้วยจรวด H-IIA จากฐานปล่อยโยชิโนบุในศูนย์อวกาศทาเนกาจิมะ ทางใต้ของประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2020 ผ่านระยะทางไกลแสนไกลถึง 493.5 ล้านกิโลเมตร เป็นเวลานานถึง 7 เดือน ในที่สุดยาน ‘อัล อามัล’ ( الأمل) ของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ซึ่งมีความหมายถึง ‘ความหวัง’ หรืออาจเรียกง่ายๆ ว่า ยานโฮป (Hope) ก็มาถึงจุดหมายปลายทาง นั่นคือดาวอังคาร ดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกที่สุดในระบบสุริยะ ช่วงเวลา 22.30 น. ของวันที่ 9 กุมภาพันธ์ 2021 ตามเวลาในประเทศไทย และได้สร้างประวัติศาสตร์หน้าใหม่ให้แก่ชาติอาหรับ โดยการเข้าสู่วงโคจรดาวอังคารสำเร็จในครั้งแรกที่เดินทางไปถึงโดยไม่มีความผิดพลาดใดๆ ตามหลังอินเดียที่ทำสำเร็จเป็นชาติแรกในปี 2014 

ยานโฮปติดเครื่องยนต์ที่มีแรงขับดัน 120 นิวตัน จำนวน 6 เครื่อง ในทิศทางย้อนกลับเป็นเวลานาน 27 นาที เผาผลาญเชื้อเพลิงไปเป็นน้ำหนักถึง 400 กก. จากปริมาณ 880 กก. หรือเกือบครึ่งถัง ในขั้นตอนที่เรียกว่า MOI หรือ Mars Orbit Insertion เพื่อลดความเร็วเดินทางของยาน จาก 76,150 กม./ชม. ลงจนเหลือ 3,600 กม./ชม. ความเร็วที่ลดลงนี้จะเป็นจุดที่ช้าลงมากพอจนแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร ดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กเป็นอันดับ 2 ในระบบสุริยะ สามารถ ‘จับ’ ยานโฮปเอาไปเป็นบริวารได้ ซึ่งแน่นอนว่าระหว่างขั้นตอน MOI นี้ ทุกสิ่งทุกอย่างจะเกิดโดยอัตโนมัติ ทีมควบคุมภารกิจที่ศูนย์อวกาศโมฮัมเหม็ดบินราชิดไม่สามารถควบคุมสั่งการยานโฮปได้เลย เนื่องจากดาวอังคารและโลกในเวลาที่ยานโฮปเดินทางไปถึงนี้มีระยะห่างกันประมาณ 11 นาทีแสง สัญญาณควบคุมต่างๆ ที่ติดต่อระหว่างกันจะเดินทางไป-กลับช้าเกินกว่าจะใช้สั่งงานแบบรีโมตได้ ขั้นตอนต่างๆ จึงต้องอาศัยระบบ AI ของคอมพิวเตอร์ประจำยานในการตัดสินใจเอง 

ขั้นตอน MOI นี้เป็นขั้นตอนที่มีความเสี่ยงสูง เพราะหากความเร็วของยานลดลงมากเกินไป ยานก็จะตกลงสู่ผิวดาวอังคาร แต่หากลดความเร็วลงไม่พอ ยานจะพุ่งเลยดาวอังคาร หายลับไปในอวกาศอันมืดมิด ขั้นตอนนี้ประเทศชั้นนำในวงการอวกาศอย่างสหรัฐฯ และโซเวียตในอดีตต่างก็ประสบความล้มเหลวมาแล้วหลายต่อหลายครั้ง 

ทั้งนี้ ยังมีเรื่องของความเป็นไปได้ที่เครื่องยนต์ทั้ง 6 ของยานโฮปจะทำงานไม่ครบ จากการที่ต้องเดินทางผ่านอวกาศอันหนาวเย็นต่ำกว่าจุดเยือกแข็งตลอดช่วง 7 เดือนที่ผ่านมา ในกรณีที่เครื่องยนต์ไม่สามารถทำงานได้ 1 ถึง 2 เครื่อง ขั้นตอน MOI จะทอดยาวออกไปถึง 42 นาที แต่หากเครื่องยนต์ไม่สามารถทำงานได้จาก 3 เครื่องขึ้นไป ยานก็จะ ‘เบรก’ ไม่อยู่ นั่นหมายถึงความเร็วของยานจะสูงเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงของดาวอังคารจะ ‘จับ’ เอาไว้ได้ นั่นหมายถึงเราจะสูญเสียยานโฮปไปตลอดกาล

แต่ในที่สุด ยานแห่งความหวังของชนชาติอาหรับลำนี้ก็ทำสำเร็จจนได้ ขั้นตอน MOI เสร็จสิ้นลงเมื่อเวลา 22.57 น. และสัญญาณยืนยันได้ส่งกลับมาถึงโลก 23.08 น. ตามเวลาในประเทศไทย สร้างความยินดีให้แก่ประชาชนชาวอาหรับที่คอยติดตามการถ่ายทอดสดในสื่อต่างๆ และส่งผลให้สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์กลายเป็น 1 ใน 4 ประเทศที่มียานของตัวเองโคจรอยู่รอบดาวอังคารเวลานี้ อีก 3 ประเทศได้แก่ สหรัฐฯ สหภาพยุโรป และอินเดีย

หลังผ่านขั้นตอน MOI ยานโฮปจะปรับตัวเองเข้าสู่วงโคจรที่เรียกว่า ‘Capture Orbit’ ซึ่งเป็นวงโคจรรูปวงรีเยื้องศูนย์ กล่าวคือมีจุดใกล้ที่สุดเพียง 1,000 กม. จากผิวดาวอังคาร และมีจุดไกลสุดของวงโคจรถึง 49,380 กม. ในวงโคจรรูปแบบนี้ ยานโฮป (Hope) จะใช้เวลา 40 ชั่วโมงในการโคจรรอบดาวอังคาร 1 รอบ และยานจะอยู่ในวงโคจรรูปนี้ไปจนถึงกลางเดือนพฤษภาคม เพื่อปรับเครื่องมือทั้ง 3 ชิ้นบนยานให้เข้าที่ ช่วงนี้จะมีการทดสอบกล้องประจำยาน โดยจะถ่ายภาพดาวอังคารภาพแรกส่งกลับมาให้ชม โดยการติดต่อสื่อสารกับโลกจะทำผ่านทางจานสายอากาศขนาดยักษ์ที่ Deep Space Network ของนาซาในกรุงมาดริด ประเทศสเปน ข้อมูลทั้งหมดทั้งขาไปและกลับจะผ่านทางช่องทางนี้

ยานโฮปจะอยู่ในวงโคจร ‘Capture Orbit’ ราว 3 เดือน จนช่วงครึ่งหลังของเดือนพฤษภาคม 2021 ทีมงาน Emirates Mars Mission ที่หอบังคับการภาคพื้นดินจะส่งคำสั่งไปให้ยานติดเครื่องยนต์เพื่อปรับวงโคจรอีกครั้ง คราวนี้ยานโฮปจะเข้าสู่วงโคจรเพื่อทำงานด้านวิทยาศาสตร์ชั้นสูงที่เรียกว่า ‘Scientific Orbit’ ซึ่งเป็นวงโคจรที่จะมีลักษณะค่อนข้างมีความรีน้อยกว่าวงโคจรแบบ ‘Capture Orbit’ กล่าวคือ มีจุดใกล้และไกลดาวอังคารที่ 22,000 กม. และ 43,000 กม.ตามลำดับ  

ในวงโคจรรูปแบบนี้ ยานโฮปจะโคจรรอบดาวอังคารครบ 1 รอบในทุก 55 ชั่วโมง เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ 3 ชิ้นที่ติดตั้งไปกับยาน จะสร้างภาพเหมือนของบรรยากาศดาวอังคารที่สมบูรณ์แบบเป็นครั้งแรก อุปกรณ์เฉพาะทางจะรวบรวมจุดข้อมูลที่แตกต่างกันในชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร เพื่อวัดหาความเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและความเปลี่ยนแปลงในแต่ละช่วงเวลาของวัน (ดาวอังคารมี 1 วันยาวประมาณ 24 ชั่วโมงคล้ายโลกของเรา) ข้อมูลนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบถึงพลวัตของสภาพภูมิอากาศ และสภาพอากาศในแต่ละระดับความสูงของชั้นบรรยากาศดาว สุดท้ายก็จะทำให้เราทราบว่าพลังงานและอนุภาคต่างๆ เช่นออกซิเจนและไฮโดรเจน เคลื่อนที่ผ่านชั้นบรรยากาศได้อย่างไร และอนุภาคสำคัญพวกนี้เกิดการหลุดหายไปจากดาวอังคารได้อย่างไรในอดีต จนทำให้ชั้นบรรยากาศของดาวเบาบางเช่นทุกวันนี้

เครื่องมือหลักทั้ง 3 ที่ติดตั้งอยู่บนยานโฮป เป็นผลงานการพัฒนาของศูนย์อวกาศโมฮัมเหม็ดบินราชิดร่วมกับมหาวิทยาลัยชั้นนำในสหรัฐฯ เพื่อให้ยานโฮปมีความสมบูรณ์แบบจนสามารถเป็น ‘ดาวเทียมพยากรณ์อากาศดวงแรกของดาวอังคาร’ นับไปจากนี้ เครื่องมือทั้ง 3 มีรายละเอียดดังนี้

เครื่องมือตัวแรกคือเครื่องวัดสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรด EMIRS พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา ทำหน้าที่ตรวจสอบและระบุลักษณะการกระจายตัวของน้ำแข็ง ไอน้ำ และฝุ่นละอองในชั้นบรรยากาศดาวอังคาร ลอดจนสังเกตรูปแบบความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เครื่อง EMIRS นี้มีกระจกหมุนที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่ 300 กม. สามารถสแกนทั่วพื้นผิวดาวอังคารได้ 60 ครั้งต่อสัปดาห์

เครื่องมือตัวที่สองคือ Emirates eXploration Imager หรือ EXI พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการฟิสิกส์บรรยากาศและอวกาศของมหาวิทยาลัยโคโลราโด ประกอบด้วยกล้องหลายแบนด์ที่สามารถถ่ายภาพพื้นผิวดาวอังคารที่ความละเอียดสูงที่อัตรา 180 เฟรมต่อวินาที มีฟิลเตอร์แบนด์พาสแบบแยก 6 ตัวสำหรับการถ่ายภาพสเปกตรัม (อัลตราไวโอเลต 3 ตัว และแถบ RGB อีก 3 ตัว) และยังสามารถวัดหาคุณสมบัติของน้ำแข็ง น้ำ และโอโซนในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารอีกด้วย

เครื่องมือตัวที่สามคือ Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer หรือ EMUS พัฒนาโดยศูนย์อวกาศโมฮัมเหม็ดบินราชิด เครื่องมือตัวนี้จะตรวจสอบก๊าซในช่วงความยาวคลื่น 100-170 นาโนเมตร เพื่อวัดอัตราที่ก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนหนีหายออกไปจากชั้นบรรยากาศของดาวอังคารอย่างแม่นยำ 

ยานโฮปจะมีอายุการทำงานอย่างน้อย 1 ปีดาวอังคาร ซึ่งนานเท่ากับราว 2 ปีบนโลก ซึ่งก็แน่นอนว่า เมื่อถึงเวลา หากยานยังมีสภาพดีพอใช้งานได้ ก็จะมีการต่ออายุการใช้งานไปเรื่อยๆ และอาจมีการสั่งให้ยานโฮปใช้เครื่องมือที่ติดตั้งไปทั้ง 3 ตัวในการทำงานทางวิทยาศาสตร์ด้านอื่นเพิ่มเติมในช่วงเวลาที่มีการต่ออายุออกไป

พิสูจน์อักษร: วรรษมล สิงหโกมล