เมื่อต้นปี 2025 ยาน Voyager 1 ทำสถิติเป็นยานอวกาศลำแรกในประวัติศาสตร์ที่เดินทางไปไกลจากโลกมากกว่า 25,000 ล้านกิโลเมตร และยังสามารถเก็บข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์พร้อมกับติดต่อกลับยังโลกได้ตามปกติ
ยานอวกาศลำนี้ออกเดินทางจากโลกเมื่อวันที่ 5 กันยายน 1977 หรือประมาณ 48 ปีที่แล้ว ในสมัยที่โลกใบนี้ยังไม่รู้จักอินเทอร์เน็ต และเทคโนโลยีต่างๆ ยังไม่ถูกคิดค้นขึ้น แต่ทำไมยานอวกาศของ NASA ถึงสามารถปฏิบัติงานได้อย่างยาวนานเพียงนี้?
ออกแบบมาให้ไม่พัง
พื้นหลังของโครงการ Voyager เริ่มมาจากการเรียงตัวของดาวเคราะห์ชั้นนอกในระบบสุริยะอย่างเหมาะสม ที่ทำให้สามารถส่งยานอวกาศไปสำรวจได้ครบทุกดวงในครั้งเดียว โดยการเรียงตัวเช่นนี้เกิดขึ้นในทุกๆ 175 ปี และช่วงเวลาที่ดีที่สุดก็ตรงกับปี 1977 พอดี
NASA ส่งยานอวกาศออกเดินทางไป 2 ลำ ได้แก่ Voyager 1 ที่ออกสำรวจดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดวงจันทร์ไททัน (ตามเดิมจะไปดาวพลูโต) และยาน Voyager 2 ที่ออกเดินทางไปดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เช่นกัน แต่มุ่งหน้าต่อไปสำรวจดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนตามแผนการทำ ‘แกรนด์ทัวร์’ ระบบสุริยะชั้นนอก
เพื่อให้ยานอวกาศทั้ง 2 ลำสามารถบรรลุเป้าหมายของภารกิจได้ John Casani ผู้จัดการของโครงการ Voyager ระหว่างปี 1975-1977 เปิดเผยว่า “พวกเราไม่ได้ออกแบบยานอวกาศเหล่านี้ให้ทำงานได้ 30 หรือ 40 ปี แต่พวกเราออกแบบยานให้ไม่พัง”
เริ่มจากการสร้างยานอวกาศขึ้นมา 2 ลำ เพื่อทำหน้าที่เป็นระบบสำรองให้กันและกันได้หากเกิดเหตุการณ์ไม่คาดฝัน รวมไปถึงการออกแบบระบบภายในยานอวกาศแต่ละลำให้มีอุปกรณ์สำรอง เช่น ระบบคอมพิวเตอร์ 3 ระบบ ระบบเชื้อเพลิงขับดันยาน 2 ระบบ
นอกจากนี้ วิศวกรจากบนโลกยังสามารถส่งคำสั่งใหม่ๆ ขึ้นไปเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดบนยานอวกาศ ปรับแก้ภารกิจการทำงาน รวมไปถึงจัดสรรแผนการใช้พลังงานอย่างเหมาะสม เพื่อช่วยยืดอายุให้ยาน Voyager ทั้ง 2 ลำสามารถทำงานมาจนถึงปัจจุบันได้
แบตเตอรี่พิเศษ
ปัจจัยสำคัญที่ยาน Voyager สามารถทำงานได้นานกว่า 48 ปี เป็นเพราะยานไม่ได้ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ ที่ด้วยข้อจำกัดของเทคโนโลยีในยุค 1970 แผงดังกล่าวไม่สามารถกำเนิดพลังงานให้ยานใช้ได้เพียงพอเมื่อเดินทางไปไกลกว่าวงโคจรของดาวอังคาร
ด้วยเหตุเช่นนี้ NASA จึงใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ หรือ RTG (Radioisotope Thermoelectric Generators) มาเป็นดั่ง ‘แบตเตอรี่’ วิเศษ ที่สามารถกำเนิดพลังงานไฟฟ้าหลายร้อยวัตต์ ด้วยหลักการไหลจากที่ร้อนไปที่เย็นของอิเล็กตรอน จากการสลายตัวให้กัมมันตรังสีของพลูโตเนียม-238
ตามเดิมแล้ว NASA คาดว่าอุปกรณ์ RTG สามารถให้พลังงานกับยานอวกาศทั้ง 2 ลำได้ถึงปี 2020 แต่จากการบริหารจัดการพลังงานของทีมภารกิจด้วยการทยอยปิดอุปกรณ์บางส่วนที่ไม่จำเป็นช่วยยืดอายุให้ยาน Voyager อาจทำงานได้นานถึงปี 2030
กล้องถ่ายภาพบนยานทั้ง 2 ลำถูกสั่งปิดไปนานกว่า 30 ปีแล้ว เช่นเดียวกับฮีตเตอร์บางส่วนที่คอยให้ความอบอุ่นกับยาน โดยคงเหลือไว้เพียงแค่อุปกรณ์สำหรับศึกษารังสีคอสมิก คลื่นพลาสมา สนามแม่เหล็ก และอนุภาคมีประจุพลังงานต่ำ ที่อาจตรวจพบได้ในบริเวณห้วงอวกาศระหว่างดวงดาว
แก้ปัญหาอย่างชาญฉลาด
ในช่วงเวลา 48 ปีที่ยานอวกาศ Voyager 1 และ 2 ออกสำรวจอวกาศ ย่อมมีช่วงเวลาที่ยานทั้ง 2 ลำประสบกับปัญหาและความท้าทายต่างๆ โดยเฉพาะในช่วงไม่กี่ปีให้หลังที่มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นบ่อยครั้งยิ่งขึ้น
หากนึกถึงพาหนะที่ผลิตขึ้นในช่วงยุค 1970 และยังคงใช้งานซอฟต์แวร์สำหรับเมื่อ 50 ปีที่แล้ว คงเป็นเรื่องยากที่จะซ่อมบำรุงและรักษาสภาพให้ทำงานได้สมบูรณ์แบบเหมือนกับวันแรกที่ออกเดินทาง ดังนั้นวิศวกรของ NASA จึงต้องหาทางแก้ไขปัญหาอย่างชาญฉลาด กอปรกับความสร้างสรรค์ในการหาทางออก เนื่องจากทีมช่างไม่สามารถนั่งยานอวกาศเดินทางตามไปซ่อมได้
ท่อส่งเชื้อเพลิงของยาน Voyager 1 อุดตัน เช่นเดียวกับระบบคอมพิวเตอร์ที่ผิดพลาด ขณะอยู่ห่างจากโลกกว่า 24,000 ล้านกิโลเมตร รวมไปถึงจานรับสัญญาณของ Voyager 2 ที่เคยหันองศาผิดพลาดจนไม่สามารถติดต่อกลับโลกได้ ทั้งหมดนี้ต้องอาศัยการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ภายใต้ข้อจำกัดด้านพลังงาน ระบบสื่อสาร และอายุของยานอวกาศ
นอกจากนี้ การส่งข้อมูลจากโลกไปถึงยาน Voyager 1 ต้องใช้เวลานานกว่า 23 ชั่วโมง 11 นาที และยาน Voyager 2 ใช้เวลานาน 19 ชั่วโมง 26 นาที ซึ่งการแก้ปัญหาในแต่ละครั้งอาจต้องรอนานกว่า 2 วัน เพื่อตรวจสอบว่าคำสั่งใหม่ที่ส่งไปสามารถทำงานได้หรือไม่
ด้วยอายุของยานที่มากกว่า 48 ปี ทำให้ระบบบางอย่างในยานอวกาศอาจซับซ้อนหรือแตกต่างไปจากระบบที่พบได้โดยทั่วไปในปัจจุบัน จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมวิศวกรและเจ้าหน้าที่อาวุโสหลายท่านที่เกษียณไปแล้วต่างกลับมาช่วยแก้ไขปัญหาร่วมกับเจ้าหน้าที่ในปัจจุบัน พร้อมกับมีส่วนช่วยถ่ายทอดองค์ความรู้เฉพาะทางต่างๆ ให้ทีมภารกิจนำไปต่อยอด และยืดอายุการทำงานของยานลำนี้ไปได้อย่างยาวนานที่สุด
แม้สักวันหนึ่งยานอวกาศทั้ง 2 ลำจะไม่เหลือพลังงานให้ติดต่อกลับโลกได้อีกต่อไป แต่ทั้งคู่ยังคงลอยล่องออกจากระบบสุริยะไปตลอดกาล เพื่อสานต่อภารกิจสุดท้ายของโครงการ Voyager ในฐานะทูตจากดาวโลกที่นำพาบันทึกทองคำจากดาวเคราะห์สีครามในระบบสุริยะออกไปสู่ห้วงจักรวาล และเป็นหนึ่งในหลักฐานที่เราได้ฝากไว้ในเอกภพว่ามนุษย์ได้เคยถือกำเนิดขึ้นมาจริงๆ
ภาพ: NASA / JPL
อ้างอิง:
- https://science.nasa.gov/missions/voyager-program/still-kickin-since-the-70s-nasas-voyager-mission-keeps-exploring/
- https://science.nasa.gov/mission/voyager/where-are-voyager-1-and-voyager-2-now/
