ในที่สุดหลังการเดินทางในอวกาศมาร่วม 6 เดือนกว่า ยานสำรวจดาวอังคาร ‘เพอร์เซเวียแรนส์ (Perseverance)’ จากภารกิจ ‘มาร์ส 2020 (Mars 2020)’ ของนาซา ก็จะลงจอดบนดาวเคราะห์สีแดงในวันศุกร์ที่ 19 กุมภาพันธ์นี้เสียที
สำหรับเวลาลงจอดดังกล่าว จะเกิดขึ้นในเวลาประมาณ 15.55 น. ของวันที่ 18 กุมภาพันธ์ 2564 ตามระบบเวลา EST หรือ ประมาณ 03.55 น. ของวันที่ 19 กุมภาพันธ์ 2564 ตามเวลาในบ้านเรา โดยนาซาได้เปิดช่องทางหลายหลากให้เราติดตามภารกิจนี้กันอย่างใกล้ชิด สามารถติดตามรายละเอียดและช่องทางการติดตามภารกิจได้ที่ลิงก์นี้เลย
แต่เพราะอะไร ทั้งเราและนาซาถึงอยากให้ติดตามภารกิจนี้กัน นั่นก็เป็นเพราะนี่เป็นภารกิจประวัติศาสตร์ที่รวมเอา ‘ครั้งแรก’ ในหลาย ๆ แง่มุมของเทคโนโลยีและการสำรวจอวกาศเอาไว้น่ะสิ จะมีอะไรบ้างไปดูกัน
เป้าหมายที่เหนือกว่าที่ผ่านมา
ยานเพอร์เซเวียแรนส์ มีภารกิจที่ยากลำบาก ไม่เพียงแต่ต้องลงจอดบนดาวเคราะห์ที่ทุรกันดาร มันยังต้องทำงานตามเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ที่เหนือกว่าที่เคยมีมา ซึ่งนั่นก็คือ การหาว่ามีสัญญาณว่าชีวิตมีอยู่บนดาวอังคารหรือไม่ ทั้งยังต้องสำรวจลักษณะทางธรณีวิทยาและสภาพภูมิอากาศด้วย
ก่อนหน้านี้ มีการส่งยานไปโคจรหรือสำรวจดาวอังคารมากมาย ทั้งของนาซาเอง และของหน่วยงานด้านอวกาศจากนานาประเทศ แต่นี่จะเป็นครั้งแรกที่มีการส่ง ‘รถสำรวจ’ ลงไปบนดาวอังคาร เพื่อสืบหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะ ความน่าติดตามของมันจึงครอบคลุมไปถึงเรื่องที่ว่า เราจะได้เจอสัญญาณของสิ่งมีชีวิตต่างดาวอย่างที่คาดหวังกันหรือไม่
Credits: NASA/JPL-Caltech
แม้เบื้องต้น การลงจอดบนดาวอังคารอาจจะไม่ได้ให้คำตอบนี้ในทันที แต่การลงจอดนั้นก็นับเป็นก้าวแรกของเป้าหมายที่เหนือกว่าภารกิจอื่น ๆ ที่ผ่านมาด้วย จึงน่าลุ้นว่า รถสำรวจเพอร์เซเวียแรนส์จะลงจอดได้สำเร็จหรือไม่
สู่สถานที่ที่ไม่เคยไป และมีโอกาสพบจุลินทรีย์ในอดีตสูง
หลุมอุกกาบาตเจเซโร (Jezero Crater) ที่ตั้งอยู่บนขอบทางทิศตะวันตกของแอ่งยักษ์ Isidis Planitia ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรดาวอังคาร ที่เป็นจุดมุ่งหมายของการลงจอดและสำรวจในครั้งนี้นั้น อุบัติขึ้นจากอุกกาบาตพุ่งชนเมื่อนานมาแล้ว เป็นที่คาดว่า เกิดขึ้นในช่วงเวลาระหว่าง 3 พันล้านถึง 4 พันล้านปีก่อน และน่าจะเคยมีแม่น้ำไหลผ่านลงสู่แหล่งน้ำที่ขนาดเท่ากับทะเลสาบทาโฮด้วย
เคน ฟาร์ลีย์ (Ken Farley) นักวิทยาศาสตร์ ผู้ปฏิบัติงานอยู่ที่คาลเทค (Caltech) กล่าวว่า
“ทีมวิทยาศาสตร์ได้พูดคุยกันหลายครั้งเกี่ยวกับสถานที่ที่รถสำรวจดาวอังคารคันต่อไปควรไปลงจอด และในที่สุดเราเลือกหลุมอุกกาบาตเจเซโร เพราะมันเป็นที่ ๆ มีแนวโน้มจะพบโมเลกุลอินทรีย์ และสิ่งอื่น ๆ ที่บ่งบอกถึงสัญญาณของสิ่งมีชีวิตสูง”
Credit: NASA
การค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวนั้นจะต้องเข้าไปตรวจสอบอย่างใกล้ชิดมากขึ้น ดังนั้นรถสำรวจจึงเป็นสิ่งจำเป็น และนั่นจะช่วยให้เราเข้าใจสภาพภูมิอากาศในอดีตของดาวอังคาร และประวัติทางธรณีวิทยาที่ฝังอยู่ในหิน ซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจต่อมาว่า ทำไมโลกและดาวอังคารซึ่งก่อตัวขึ้นจากสิ่งที่เหมือนกันในยุคแรก กลับมีปลายทางของพัฒนาการที่แตกต่างกันมาก นี่จึงเป็นครั้งแรกที่กำหนดสถานที่ลงจอด โดยคำนึงถึงการค้นหาสิ่งชีวิตโดยเฉพาะเช่นนี้ แม้ว่าการลงจอดในบริเวณดังกล่าวจะยากเย็นเพียงใดก็ตาม และนับเป็นภารกิจที่จัดหนักจัดเต็มเพื่อค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตจริง ๆ
(อ่านต่อหน้า 2 คลิกด้านล่างเลย)
การลงจอดที่เต็มไปด้วยความระทึก
เมื่อไปถึงจุดที่กำหนด ยานเพอร์เซเวียแรนส์ต้องลดระดับความเร็วจาก 12,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (ประมาณ 20,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ให้เหลือประมาณ 2 ไมล์ต่อชั่วโมง (3 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ด้วยการใช้ร่มชูชีพและระบบลดความเร็วที่จะทำให้ความเร็วช้าลงเหลือประมาณ 2 ไมล์ต่อชั่วโมง (3 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ต่อจากนั้น ยานจะไม่ได้ร่อนลงสู่พื้นโดยตรง แต่จะใช้สายเคเบิลสามเส้นนำรถสำรวจลงจอดอย่างนุ่มนวล ณ บริเวณหลุมอุกกาบาตเจเซโร (Jezero Crater) โดยขั้นตอนดังกล่าว เป็นช่วงที่เรียกว่า ‘Sky crane maneuver’
แม้ฟังดูเหมือนไม่ยาก แต่ทีมผู้ดูแลภารกิจคอนเฟิร์มเลยว่า การลงจอดนั้นยากและลุ้นระทึกมาก ๆ แอนดรูว์ จอห์นสัน (Andrew Johnson) ผู้เชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์ วิศวกรระบบที่ Jet Propulsion Laboratory (JPL) อธิบายว่า “แม้หลุมอุกกาบาตเจเซโร มีความกว้างแค่ 28 ไมล์ (ประมาณ 45 กิโลเมตร) แต่ภายในพื้นที่นี้มีอันตรายหลายอย่างที่รถสำรวจอาจพบเจอ ได้แก่ เนินเขา เนินทราย ทุ่งหิน ผนังของปล่องหลุมเอง ดังนั้น หากร่อนลงจอดในพื้นที่ดังกล่าว อันตรายเพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง ก็อาจเป็นหายนะต่อภารกิจทั้งหมดได้”
เพื่อเข้าถึงพื้นที่ดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาระบบ Lander vision system (LVS) และเทคโนโลยี Terrain-Relative Navigation (TRN) ที่เป็นหัวใจของระบบ ซึ่งจะช่วยถ่ายภาพภูมิประเทศของดาวอังคารแบบเรียลไทม์และเปรียบเทียบกับแผนที่ที่มีอยู่ในยานโดยอัตโนมัติ และจะสั่งให้รถสำรวจหันไปรอบ ๆ เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ตามความจำเป็น
เพื่อสร้างความมั่นใจว่า LVS จะทำงานนำยานเพอร์เซเวียแรนส์ลงจอดได้อย่างปลอดภัย ระบบดังกล่าวจึงต้องผ่ายการทดสอบอย่างละเอียดทั้งในห้องปฏิบัติการและภาคสนามในทะเลทรายโมฮาวี (Mojave Desert) แคลิฟอร์เนีย รวมถึงสนามที่มีพื้นที่แตกต่างกันอีกหลายสนามเป็นเวลาถึงหกปี ทั้งนี้ เพื่อพิสูจน์ว่ารถสำรวจสามารถกำหนดตำแหน่งเทียบกับพื้นดินได้ด้วยความแม่นยำประมาณ 200 ฟุต (ประมาณ 60 เมตร) หรือน้อยกว่าได้
และแม้ระบบจะสามารถนำทางได้ในภูมิประเทศที่หลากหลาย แต่ก็ไม่มีที่แห่งใดเหมือนกับสถานที่ที่ยานเพอร์เซเวียแรนส์จะไปลงจอดบนดาวอังคาร ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำ เพื่อให้ทีมผู้ดูแลภารกิจมั่นใจได้ว่า การลงจอดจะเป็นไปอย่างปลอดภัย
สวาติ โมฮัน (Swati Mohan) ผู้นำทางและหัวหน้าควบคุมการดำเนินภารกิจ Mars 2020 กล่าวว่า
“ในชีวิตจริงมักโยนลูกโค้งให้คุณได้เสมอ (เปรียบเปรยทำนองว่า ชีวิตมักมีเรื่องไม่คาดคิดเกิดขึ้นเสมอ) ดังนั้น เราจะตรวจสอบทุกอย่างในระหว่างขั้นตอนลงจอด เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลทุกอย่างเป็นไปตามที่คาดไว้ และเมื่อเราได้รับสัญญาณนั้นจากรถสำรวจที่บอกว่า ‘ลงจอดแล้วและอยู่บนพื้นดินอย่างมั่นคงแล้ว’ นั่นแหละเราถึงจะฉลองกันได้”
พูดมาขนาดนี้คงการันตีได้บ้างแล้วสินะว่า การลงจอดครั้งนี้น่าตื่นเต้นขนาดไหน ลุ้นขนาดนี้ไม่ตามดูคงจะไม่ได้แล้ววว
Perseverance จัดเต็มความมุ่งมั่นเพื่อเอาชนะความท้าทาย
ด้วยเป้าหมายที่มากกว่าและเหนือชั้นกว่าภารกิจอื่น ย่อมส่งผลให้การพัฒนาเทคโนโลยีและการติดตั้งอุปกรณ์ที่ใช้ ก้าวไปไกลกว่าที่ผ่านมา
ทีมที่รับผิดชอบในการพัฒนายาน ได้ติดตั้งทั้งอุปกรณ์ที่ทันสมัยครบครัน ช่วยทั้งในแง่การสำรวจ และการปูทางสำหรับภารกิจมนุษย์เดินทางไปยังดาวอังคารในอนาคต
Credit: NASA/JPL-Caltech
สำหรับการสำรวจ ระบบนำทางภูมิประเทศแบบสัมพัทธ์จะช่วยให้ยานสำรวจหลีกเลี่ยงอันตรายในระหว่างการลงจอด ระบบขับขี่ด้วยตนเอง เพื่อการเดินทางอย่างมีประสิทธิภาพบนดาวอังคาร อย่างที่ได้เกริ่นไปก่อนหน้า
(อ่านต่อหน้า 3 คลิกด้านล่างเลย)
ทั้งยังมีอุปกรณ์ตรวจจับและเก็บข้อมูล MEDLI2 (Mars Science Laboratory Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2) ช่วยรวบรวมข้อมูลสำคัญระหว่างการเดินทางบนดาวอังคาร ชุดเครื่องมือวิเคราะห์สภาพแวดล้อมบนดาวอังคาร (Mars Environmental Dynamics Analyzer: MEDA) ซึ่งจะรวมรวบข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสภาพอากาศ สภาพภูมิอากาศ และฝุ่นละออง นอกจากนี้ ยังมีเทคโนโลยีผลิตก๊าซออกซิเจนบนดาวอังคาร (MOXIE) ที่มีจุดมุ่งหมายคือการผลิตออกซิเจนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเพื่อเป็นเชื้อเพลิงและการหายใจด้วย
Credit: NASA / JPL-Caltech
ซึ่งทั้งหมดนี้ จะช่วยให้ภารกิจสำรวจโดยมนุษย์มีความปลอดภัยและบรรทุกน้ำหนักมาได้มากขึ้นในอนาคต
ที่ยิ่งไปกว่านั้นคือ ทีมพัฒนายังต้องเผชิญความลำบากในการทำงานเนื่องจากวิกฤตโควิด การพัฒนาอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้ทันตามกำหนดการ จึงต้องใช้ความพยายามเพิ่มขึ้นอีกหลายเท่าตัว อย่างที่เรย์ เบเคอร์ (Ray Baker) ผู้บริหารระบบการบินของภารกิจที่ปฏิบัติงานอยู่ที่ Jet Propulsion Laboratory (JPL) กล่าวไว้ในตอนที่ยานเพอร์เซเวียแรนส์จะเดินทางออกจากโลกว่า
“ในฐานะวิศวกร การสร้างรถสำรวจที่ซับซ้อนนี้เป็นสิ่งที่ยากที่สุดที่เคยทำมา และไวรัสโคโรนาก็ทำให้มันท้าทายขึ้นไปอีก”
ดังนั้น ความน่าเอาใจช่วยในภารกิจนี้ จึงเป็นเพราะนอกจากความยากแล้ว ทีมที่ทำภารกิจนี้ยังต้องใช้ความเพียรพยายามอย่างสูง ภายใต้สถานการณ์โควิดด้วย สมชื่อ ‘เพอร์เซเวียแรนส์ (Perseverance)’ ที่มีความหมายว่า ความพยายามจริง ๆ
ก้าวแรกของการเดินทางไป – กลับดาวอังคาร
ในการพิสูจน์ว่ามีหรือเคยสิ่งมีชีวิตมาก่อนหรือไม่ ยานเพอร์เซเวียแรนส์จำต้องนำดินและหินตัวอย่างมาจากดาวอังคารด้วย ซึ่งนั่นนับเป็นครั้งแรกของการส่งยานสำรวจออกไปดาวอังคารและนำมันกลับมายังโลก
โครงการนำตัวอย่างจากดาวอังคารกลับมายังโลกเป็นการวางแผนร่วมกันโดยองค์การนาซาและองค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) เนื่องจากบนโลก เราสามารถตรวจสอบตัวอย่างด้วยเครื่องมือที่ใหญ่และซับซ้อนซึ่งไม่สามารถส่งไปยังดาวอังคารได้ ณ ห้องปฏิบัติการภาคพื้นดิน นักวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตจากตัวอย่างดังกล่าวนั้นได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น
ครั้งแรกกับภาพสุดคมชัดประหนึ่งร่วมทริปขับรถไปบนดาวอังคารด้วยตัวเอง!
ด้วยกล้องจำนวนถึง 23 ตัว ที่ติดไปกับยานสำรวจและอุปกรณ์บนยาน ทำให้ภารกิจนี้กลายเป็นภารกิจที่มีจำนวนกล้องสูงที่สุด มากกว่าภารกิจดาวเคราะห์อื่นใดในประวัติศาสตร์ เราจะได้เห็นมุมมองความละเอียดสูงตั้งแต่การลงจอดของยาน ในย่ำรุ่งของวันที่ 19 กุมภาพันธ์ 2564 และน่าจะได้เห็นภาพทิวทัศน์และตัวอย่างทางวิทยาศาสตร์ในรายละเอียดที่น่าทึ่งเสมือนได้ไปเดินย่ำสำรวจเอง ในวันถัด ๆ ไปอีกด้วย
นี่คือความพยายาม ‘บิน’ บนดาวเคราะห์ดวงอื่นเป็นครั้งแรก
แม้ว่าเราจะเคยส่งยานต่าง ๆ ไปสำรวจดาวอังคาร แต่นั่นล้วนเป็นการ ‘แล่น’ ‘ร่อน’ หรือ ‘โคจร’ รอบดาว ไม่ใช่การ ‘บิน’
ฮาวาร์ด กริป (Havard Grip) หัวหน้านักบินของ Ingenuity กล่าว
“พี่น้องตระกูลไรต์ได้แสดงให้เห็นว่าการบินที่ขับเคลื่อนด้วยชั้นบรรยากาศของโลกนั้นเป็นไปได้ และด้วย Ingenuity เราก็กำลังพยายามทำแบบเดียวกันนี้บนดาวอังคาร ”
Credits: NASA/JPL-Caltech
(อ่านต่อหน้า 4 คลิกด้านล่างเลย)
สำหรับการบินในชั้นบรรยากาศบนดาวอังคารนั้นแตกต่างไปจากบนโลกอย่างสิ้นเชิง เนื่องจากบรรยากาศของดาวอังคารมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลกถึง 99% จึงช่วยยกวัตถุได้ยากยิ่ง Ingenuity จึงต้องมีน้ำหนักเบาสุด ๆ และยังต้องอาศัยใบพัดที่ใหญ่กว่าและหมุนเร็วกว่าเฮลิคอปเตอร์โดยทั่วไปที่บินอยู่ในมวลชั้นบรรยากาศโลก
ทั้งยังมีเรื่องของความเย็นยะเยือกบริเวณหลุมอุกกาบาตเจเซโร มีการคาดการณ์ว่า อุณหภูมิในคืนนั้นน่าจะลดต่ำลงถึง – 90 องศาเซลเซียส (- 130 องศาฟาเรนไฮต์) แม้จะมีการทดสอบการทำงานของ Ingenuity บนโลกในอุณหภูมิดังกล่าว แต่เราก็ต้องลุ้นกันต่อไปว่ามันจะสามารถทำงานในพื้นที่จริงได้หรือไม่
Ingenuity คือ เฮลิคอปเตอร์สำรวจดาวอังคาร มีใบพัดคาร์บอนไฟเบอร์ที่ทำขึ้นเป็นพิเศษสี่ใบ ยังเป็นเทคโนโลยีที่อยู่ในขั้นทดลอง การบินครั้งนี้ จึงนับว่าเป็นความพยายามทดสอบความสามารถการบินบนดาวอังคารเป็นครั้งแรก และนับเป็นการทดลองที่ออกมาแยกต่างหากจากยานเพอร์เซเวียแรนส์ ความน่าตื่นเต้นของภารกิจนี้จึงมีทั้งภารกิจหลักของยานเพอร์เซเวียแรนส์เอง และของ Ingenuity ด้วย
หากการบินของ Ingenuity ประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีเหล่านี้จะถูกนำมาต่อยอดพัฒนาการใช้งานยานยนต์ด้านการบินขั้นสูงต่อไป ซึ่งน่าจะรวมอยู่ในภารกิจหุ่นยนต์สำรวจพื้นผิวดาวและภารกิจนำมนุษย์สู่ดาวอังคารด้วย ช่วยให้สำรวจและเข้าถึงภูมิประเทศที่หลากหลายมากขึ้น
อ่านเบื้องลึกที่น่าว้าวของ Ingenuity เพิ่มเติมได้ที่นี่
และด้วยเหตุผลทั้งหมดทั้งมวลที่พูดมานี่แหละ สาวกหรือผู้ชื่นชอบการสำรวจอวกาศจึงไม่ควรพลาดการติดตามวินาทีลงจอดประวัติศาสตร์ในครั้งนี้ … ไม่แน่นะ เราอาจจะได้เป็นประจักษ์พยานของทริปที่การค้นพบสัญญาณของสิ่งมีชีวิตครั้งแรกร่วมกันก็ได้
อ้างอิง
พิสูจน์อักษร : สุชยา เกษจำรัส