เจาะลึกยาน Perseverance รถสำรวจ และ Ingenuity คอปเตอร์สำรวจดาวอังคารของนาซา!

เมื่อเทียบกับชาติอื่น อเมริกาปล่อยกำหนดการเดินทางไปยังดาวอังคารออกมาก่อนใคร แต่กลับส่งขึ้นไปท้ายสุด และด้วยข่าวความคืบหน้าที่มีมาเป็นระยะก็ทำให้เราลุ้นได้มากที่สุดเช่นกัน ว่าแต่ทำไมจึงน่าลุ้นนั้น เรามาทำความรู้จักกับยานสำรวจ “เพอร์เซเวียแรนส์ (Perseverance)” หรือ “Mars 2020 Rover” และ “Ingenuity” เฮลิคอปเตอร์สำรวจดาวอังคาร ที่จะเดินทางไปสู่ดาวอังคารในวันที่ 30 ก.ค. นี้กันสักหน่อย

7 เรื่องน่าว้าวของยาน Perseverance

1. Perseverance จิตวิญญาณแห่งการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ การเอาชนะและความท้าทาย

ยาน Perseverance มีภารกิจที่ยากลำบาก ไม่เพียงแต่ต้องลงจอดบนดาวเคราะห์ที่ทุรกันดาร มันยังต้องทำงานตามเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งนั่นก็คือ การค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์โบราณ สำรวจลักษณะทางธรณีวิทยาและสภาพภูมิอากาศ ทั้งยังต้องรวบรวมตัวอย่างหินอย่างระมัดระวัง เพื่อนำกลับมาสู่โลกด้วย

ภารกิจเหล่านี้คือเหตุผลว่าทำไมนาซาจึงเลือกชื่อ ‘Perseverance’ อันมีความหมายว่า ‘ความมุ่งมั่นพยายาม’ จากบรรดาบทความตั้งชื่อที่ส่งประกวดในโครงการตั้งชื่อให้ยานสำรวจ (Name the Rover) กว่า 28,000 บทความ

และยิ่งมีการระบาดของโควิด ความลำบากในการทำงานให้ทันตามกำหนดการ ยิ่งต้องใช้ความพยายาม ความคิดสร้างสรรค์ การทำงานเป็นทีม และความมุ่งมั่นในการแก้ไขปัญหาต่าง ๆ เป็นเท่าทวี

“ในฐานะวิศวกร การสร้างรถสำรวจที่ซับซ้อนนี้เป็นสิ่งที่ยากที่สุดที่เคยทำมา และไวรัสโคโรนาก็ทำให้มันท้าทายขึ้นไปอีก” เรย์ เบเคอร์ (Ray Baker) ผู้บริหารระบบการบินของภารกิจที่ปฏิบัติงานอยู่ที่ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ในแคลิฟอร์เนีย กล่าว

2. ยานแห่งความพากเพียร บ่งบอกถึงความพยายามต่อยอดจากความสำเร็จของยานสำรวจอื่น

“โซเจอเนอร์” (Sojourner) ที่มีความหมายว่า ผู้พักแรม คือชื่อของยานสำรวจคันแรกของนาซาที่เดินทางไปดาวอังคารเมื่อปี ค.ศ. 1997 จากนั้นในปี ค.ศ. 2004 ยานสำรวจสปิริตและออพเพอทูนิตี้ (Spirit and Opportunity) ก็พบหลักฐานว่าดาวเคราะห์แห่งนี้เคยมีแหล่งน้ำไหลก่อนจะกลายเป็นทะเลทรายน้ำแข็ง ต่อมา ยานสำรวจรุ่นน้อง คิวริออซิตี้ (Curiosity) ก็ได้มาเยือนดาวอังคารเมื่อปี ค.ศ. 2012 และค้นพบว่า หลุมอุกกาบาตเกล (Gale Crater) ซึ่งเป็นพื้นที่ลงจอด เคยเป็นที่ตั้งของทะเลสาบเมื่อหลายพันล้านปีก่อน และมีสภาพแวดล้อมที่คาดว่าน่าจะสามารถรองรับสิ่งมีชีวิตในระดับจุลินทรีย์ได้

ดังนั้น Perseverance จึงถูกคาดหวังให้ค้นพบสิ่งที่เหนือกว่า นั่นคือการหาว่ามีสัญญาณว่าชีวิตมีอยู่บนดาวอังคารหรือไม่

3. พื้นที่ลงจอดของยานคือ สถานที่ที่มีโอกาสพบจุลินทรีย์ในอดีตสูง

หลุมอุกกาบาตเจเซโร (Jezero Crater) นั้นกว้าง 45 กิโลเมตร (28 ไมล์) ตั้งอยู่บนขอบทางทิศตะวันตกของแอ่งยักษ์ Isidis Planitia ซึ่งอยู่ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรดาวอังคาร ที่อุบัติขึ้นจากอุกกาบาตพุ่งชนเมื่อนานมาแล้ว เป็นที่คาดว่า ช่วงเวลาระหว่าง 3 พันล้านถึง 4 พันล้านปีก่อน บริเวณหลุมเจเซโรนี้ มีแม่น้ำไหลผ่านลงสู่แหล่งน้ำที่ขนาดเท่ากับทะเลสาบทาโฮด้วย

เคน ฟาร์ลีย์ (Ken Farley) นักวิทยาศาสตร์ ผู้ปฏิบัติงานอยู่ที่คาลเทค (Caltech) ในพาซาดีนากล่าวว่า “ทีมวิทยาศาสตร์ได้พูดคุยกันหลายครั้งเกี่ยวกับสถานที่ที่รถสำรวจดาวอังคารคันต่อไปควรไปลงจอด และในที่สุดเราเลือกหลุมอุกกาบาตเจเซโร เพราะมันเป็นที่ ๆ มีแนวโน้มจะพบโมเลกุลอินทรีย์ และสิ่งอื่น ๆ ที่บ่งบอกถึงสัญญาณของสิ่งมีชีวิตสูง”

4. การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับธรณีวิทยาและภูมิอากาศของดาว คืออีกหนึ่งพันธกิจของยาน Perseverance

ยานโคจรรอบดาวอังคารได้รวบรวมภาพและข้อมูลอื่น ๆ จากหลุมอุกกาบาตเจเซโร จากระยะทางประมาณ 322 กิโลเมตร (200 ไมล์) แต่สำหรับการค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวนั้นจะต้องเข้าไปตรวจสอบอย่างใกล้ชิดมากขึ้น ดังนั้น รถสำรวจจึงเป็นสิ่งจำเป็น และนั่นจะช่วยให้เราเข้าใจสภาพภูมิอากาศในอดีตของดาวอังคาร และประวัติทางธรณีวิทยาที่ฝังอยู่ในหิน ซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจต่อมาว่า ทำไมโลกและดาวอังคารซึ่งก่อตัวขึ้นจากสิ่งที่เหมือนกันในยุคแรก กลับมีปลายทางของพัฒนาการที่แตกต่างกันมาก

5. ยานมาร์สโรเวอร์ 2020 คือก้าวแรกของการเดินทางไป – กลับดาวอังคาร

ในการพิสูจน์ว่ามีหรือเคยสิ่งมีชีวิตมาก่อนหรือไม่ ยานมาร์สโรเวอร์ 2020 จำต้องนำดินและหินตัวอย่างมาจากดาวอังคารด้วย ซึ่งนั่นนับเป็นครั้งแรกของการส่งยานสำรวจออกไปและนำมันกลับมายังโลก

โครงการนำตัวอย่างจากดาวอังคารกลับมายังโลกเป็นการวางแผนร่วมกันโดยองค์การนาซาและองค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) เนื่องจากบนโลก เราสามารถตรวจสอบตัวอย่างด้วยเครื่องมือที่ใหญ่และซับซ้อนซึ่งไม่สามารถส่งไปยังดาวอังคารได้ ณ ห้องปฏิบัติการภาคพื้นดิน นักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตจากตัวอย่างเกล่านั้นได้อย่างละเอียด

6. เครื่องมือและเทคโนโลยีมากมายที่บรรทุกไปกับยาน จะปูทางสำหรับภารกิจของมนุษย์ไปยังดวงจันทร์และดาวอังคารต่อไปในอนาคต

ระบบนำทางภูมิประเทศแบบสัมพัทธ์จะช่วยให้ยานสำรวจหลีกเลี่ยงอันตรายในระหว่างการลงจอด ทั้งยังมีอุปกรณ์ตรวจจับและเก็บข้อมูล MEDLI2 (Mars Science Laboratory Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2) ช่วยรวบรวมข้อมูลสำคัญระหว่างการเดินทางบนดาวอังคาร ซึ่งช่วยให้ภารกิจสำรวจโดยมนุษย์ในอนาคตมีความปลอดภัยและบรรทุกน้ำหนักมาได้มากขึ้น

ยาน Perseverance ยังมีเครื่องมืออื่น ๆ ที่จะช่วยนักบินอวกาศเมื่อพวกเขาอยู่บนพื้นผิวของโลกอื่น อาทิ ระบบขับขี่ด้วยตนเอง เพื่อการเดินทางอย่างมีประสิทธิภาพบนดาวอังคาร และชุดเครื่องมือวิเคราะห์สภาพแวดล้อมบนดาวอังคาร (Mars Environmental Dynamics Analyzer: MEDA) ซึ่งจะรวมรวบข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสภาพอากาศ สภาพภูมิอากาศ และฝุ่นละออง นอกจากนี้ ยังมีเทคโนโลยีผลิตก๊าซออกซิเจนบนดาวอังคาร (MOXIE) ที่มีจุดมุ่งหมายคือการผลิตออกซิเจนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเพื่อเป็นเชื้อเพลิงและการหายใจด้วย

7. คุณจะได้เห็นภาพประหนึ่งร่วมทริปขับรถไปบนดาวอังคาร!

ด้วยกล้องจำนวนถึง 23 ตัว ที่ติดไปกับยานสำรวจและอุปกรณ์บนยาน ทำให้ภารกิจนี้กลายเป็นภารกิจที่มีจำนวนกล้องสูงที่สุด มากกว่าภารกิจดาวเคราะห์อื่นใดในประวัติศาสตร์ เราจะได้เห็นมุมมองความละเอียดสูงตั้งแต่การลงจอดของยาน ในวันที่ 18 กุมภาพันธ์ 2564 และแน่นอนว่า เราคงจะได้เห็นภาพทิวทัศน์และตัวอย่างทางวิทยาศาสตร์ในรายละเอียดที่น่าทึ่งเสมือนได้ไปเดินย่ำสำรวจเอง

เอาละจบกันไปแล้วกับความน่าทึ่งของยานสำรวจ “เพอร์เซเวียแรนส์ (Perseverance)” หรือ “Mars 2020 Rover” แต่นอกจากยานสำรวจแล้ว ภารกิจนี้ยังเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่จะส่ง ‘เฮลิคอปเตอร์’ นาม “อินเจนูอิตี (Ingenuity)” ขึ้นไปด้วย และนาซาก็ได้เปิดเผยเรื่องน่ารู้ของมันมาให้เราได้เอาใจช่วยกัน (อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)

(อ่านเรื่องยาน Ingenuity ที่หน้า 2)

6 เรื่องราวน่ารู้ของเฮลิคอปเตอร์สำรวจอวกาศ Ingenuity

1. Ingenuity เป็นการทดสอบการบิน

แม้ว่าเราจะเคยส่งยานต่าง ๆ ไปสำรวจดาวอังคาร แต่นั่นล้วนเป็นการ ‘แล่น’ ‘ร่อน’ หรือ ‘โคจร’ รอบดาว ไม่ใช่การ ‘บิน’

“พี่น้องตระกูลไรต์ได้แสดงให้เห็นว่าการบินที่ขับเคลื่อนด้วยชั้นบรรยากาศของโลกนั้นเป็นไปได้ และด้วย Ingenuity เราก็กำลังพยายามทำแบบเดียวกันนี้บนดาวอังคาร ” ฮาวาร์ด กริป (Håvard Grip) หัวหน้านักบินของ Ingenuity กล่าว

Ingenuity ยังเป็นเทคโนโลยีที่อยู่ในขั้นทดลอง นี่นับเป็นความพยายามทดสอบความสามารถการบินบนดาวอังคารเป็นครั้งแรก ก่อนหน้านี้ มีการทดสอบเทคโนโลยีเพื่อการสำรวจอื่น ๆ อย่าง Mars Pathfinder ที่เดินทางไปกับยาน Sojourner และ MarsS One Cube One (MarCO) ที่เดินทางไปกับยาน InSight

Ingenuity มีใบพัดคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทำขึ้นเป็นพิเศษสี่ใบ โดยจัดวางให้เป็นคู่สองใบพัด หมุนในทิศทางตรงกันข้ามที่ประมาณ 2,400 รอบต่อนาที ซึ่งเร็วกว่าเฮลิคอปเตอร์โดยสารหลายเท่า นอกจากนี้ยังมีนวัตกรรมแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ และส่วนประกอบอื่น ๆ ทั้งนี้ มันไม่ได้บรรทุกเครื่องมือวิทยาศาสตร์อื่น ๆ เหมือนยานมาร์สโรเวอร์ 2020 แต่เป็นการทดลองที่ออกมาแยกต่างหาก

2. นี่คือเครื่องบินลำแรกที่พยายาม ‘บิน’ บนดาวเคราะห์ดวงอื่น

อะไรทำให้การบินบนดาวอังคารนั้นยาก? คำตอบคือ ชั้นบรรยากาศบาง ๆ ของดาวอังคาร เนื่องจากบรรยากาศของดาวอังคารมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลกถึง 99% จึงช่วยยกวัตถุได้ยากยิ่ง Ingenuity จึงต้องมีน้ำหนักเบาสุด ๆ และยังต้องอาศัยใบพัดที่ใหญ่กว่าและหมุนเร็วกว่าเฮลิคอปเตอร์โดยทั่วไปที่บินอยู่ในมวลชั้นบรรยากาศโลก

นอกจากนี้ยังมีเรื่องของความเย็นยะเยือกบริเวณหลุมอุกกาบาตเจเซโร ในยามที่มันเดินทางไปถึงในเดือนกุมภาพันธ์ 2564 นั้น คาดว่าคืนนั้นอุณหภูมิจะลดต่ำลงถึง – 90 องศาเซลเซียส (- 130 องศาฟาเรนไฮต์) แม้จะมีการทดสอบการทำงานของ Ingenuity บนโลกในอุณหภูมิดังกล่าว แต่เราก็ต้องลุ้นกันต่อไปว่ามันจะสามารถทำงานในพื้นที่จริงได้หรือไม่

นอกจากนี้ การสั่งการเฮลิคอปเตอร์ก็เป็นไปอย่างล่าช้า ผู้ควบคุมการบินที่ JPL จะไม่สามารถควบคุมเฮลิคอปเตอร์ได้ด้วยจอยสติ๊ก จำต้องสั่งการล่วงหน้า เนื่องจากเป็นการสื่อสารระหว่างดวงดาว ซึ่งระหว่างนั้นอาจเกิดเหตุที่ส่งผลต่อการทำงานของ Ingenuity ได้

3. ชื่อ Ingenuity นี้เป็นชื่อที่ตั้งให้ ยานสำรวจดาวอังคาร 2020 แต่จับพลัดจับผลูมาเป็นชื่อของเฮลิคอปเตอร์

นักเรียนมัธยมปลายนาม วานีซา รุพานี (Vaneeza Rupani) ในรัฐอะลาบาม่า เดิมส่งชื่อ Ingenuity สำหรับการประกวดชื่อยานสำรวจดาวอังคาร 2020 อย่างไรก็ตาม เจ้าหน้าที่ของนาซา ยอมรับว่าชื่อนี้เป็นชื่อที่ยอดเยี่ยมสำหรับความคิดสร้างสรรค์ของทีม เหมาะกับภารกิจที่ทะยานออกจากพื้นดิน

“ความเฉลียวฉลาดของผู้คนที่ทำงานอย่างหนักเพื่อเอาชนะความท้าทายของการเดินทางอวกาศเป็นสิ่งที่ทำให้เราทุกคนได้สัมผัสกับความมหัศจรรย์ของการสำรวจอวกาศ” รุพานีกล่าว

4. Ingenuity คือความสำเร็จทางวิศวกรรม

ตั้งแต่ปี 2557 ถึงปี 2562 วิศวกรของ JPL แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องบินที่มีน้ำหนักเบาสามารถสร้างแรงยกที่เพียงพอในบรรยากาศที่บางของดาวอังคาร และสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่คล้ายกับดาวอังคาร พวกเขาทดสอบมันพื้นที่พิเศษภายใน JPL ในเดือนมกราคมที่ผ่านมา และคาดว่ามันน่าจะผ่านการทดสอบการบินขั้นสุดท้ายบนดาวอังคาร

5. ความสำเร็จทีละขั้นของ Ingenuity

ในการสร้าง Ingenuity ทีมผู้สร้างได้จัดทำรายการสำคัญที่ต้องทำให้สำเร็จก่อนเป็นขั้น ๆ และทีมจะฉลองทุกครั้งที่ผ่านเหตุการณ์สำคัญไปอีกขั้น ได้แก่

• เดินทางไปยังดาวอังคารและลงจอดบนนั้นได้สำเร็จ
• แยกออกจากยานสำรวจ Perseverance ได้อย่างปลอดภัย
• รักษาอุณหภูมิ และผ่านค่ำคืนอันหนาวเหน็บบนดาวอังคาร
• การชาร์จด้วยตนเองโดยใช้แผงโซลาร์เซลล์
• และแน่นอนคือ การบินทดสอบครั้งแรก

หากเฮลิคอปเตอร์ประสบความสำเร็จ ทีม Ingenuity จะพยายามบินทดสอบอีกสี่ครั้งภายใน 30 วันบนดาวอังคาร (เทียบเท่ากับ31 วันบนโลก)

6. หากประสบความสำเร็จ Ingenuity จะพลิกโฉมการสำรวจดาวอังคารในอนาคต!

หากการบินของ Ingenuity ประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีเหล่านี้จะถูกนำมาต่อยอดพัฒนาการใช้งานยานยนต์ด้านการบินขั้นสูงต่อไป ซึ่งน่าจะรวมอยู่ในภารกิจหุ่นยนต์สำรวจพื้นผิวดาวและภารกิจนำมนุษย์สู่ดาวอังคารด้วย ช่วยให้สำรวจและเข้าถึงภูมิประเทศที่หลากหลายมากขึ้น

ทั้งยาน Perseverance และ Ingenuity จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ ณ ฐานปล่อยยานอวกาศ SLC-41 แหลมคานาเวอรัล สหรัฐอเมริกา ด้วยจรวด Atlas V 541 ในวันที่ 30 ก.ค. นี้ ถ้ายังไงอย่าลืมติดตามและเอาใจช่วยให้ภารกิจนี้สำเร็จลุล่วงไปได้ด้วยดีกันนาาาา

อ้างอิง

• NASA1
• NASA2
• NASA3

พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส