ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับยานไอไซริส-เร็กซ์ ตอนต้น (ภาพรวมภารกิจและการส่งยาน)

Share

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับยานไอไซริส-เร็กซ์ ตอนต้น

(ภาพรวมภารกิจและการส่งยาน)

ยานโอไซริส-เร็กซ์ (OSIRIS-REx ย่อมาจาก Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) เป็นยานศึกษาดาวเคราะห์น้อยขององค์การนาซาแห่งสหรัฐฯ ซึ่งมีแผนจะส่งยานขึ้นสู่อวกาศในเดือนกันยายน ค.ศ.2016 เพื่อสำรวจดาวเคราะห์น้อยเบ็นนู(101955 Bennu) แล้วนำตัวอย่างดินและหินจากดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูกลับมาถึงโลกในปี ค.ศ.2023 เพื่อทำการวิเคราะห์ต่อไป 

รูปที่ 1 ภาพจินตนาการแสดงยานโอไซริส-เร็กซ์ขณะทำการสำรวจดาวเคราะห์น้อย [Credit ภาพ: NASA]

 

การที่ดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูมีโอกาสจะพุ่งชนโลก ชื่อตัวย่อส่วนแรกของยาน OSIRIS จึงถูกเลือกมาเพื่อให้สอดคล้องกับเทพ “โอไซริส” ซึ่งเป็นเทพแห่งวิญญาณ ชีวิตหลังความตายและนรก ตามความเชื่อของอียิปต์โบราณ ส่วนพยางค์หลัง REx ก็ตรงกับคำในภาษาละตินที่แปลว่า “พระราชา” 

 

รูปที่ 2 ภาพวาดรูปเทพโอไซริส ในสุสานของพระมเหสีแห่งฟาโรห์แรเมซีสที่ 2 

 

งบประมาณที่ใช้ไปกับยานโอไซริส-เร็กซ์อยู่ที่ 800 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ไม่รวมจรวดที่ใช้ส่งยานขึ้นสู่อวกาศ ที่ใช้งบไปอีกประมาณอีก 183.5 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ยาน โอไซริส-เร็กซ์เป็นยานลำดับที่ 3 ในโครงการ New Frontier ต่อจากยาน Juno และ New Horizons ซึ่ง New Frontier เป็นโครงการที่ประกอบด้วยยานสำรวจวัตถุต่างๆในระบบสุริยะหลายลำ ซึ่งยานในโครงการ New Frontier จะเป็นยาน ที่ใช้งบประมาณและระยะเวลาสร้างยานในระดับกลางๆ ส่วนยานในโครงการ Discovery (เช่น ยาน Deep Impact ที่สำรวจดาวหาง หรือยาน Dawn ที่สำรวจดาวเคราะห์น้อยเวสตาและซีริส) จะใช้งบประมาณและระยะเวลาสร้างยานค่อนข้างน้อย ในขณะที่ยานในโครงการ Flagship (เช่น ยาน Voyager, Cassini หรือรถหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร Curiosity) จะใช้งบประมาณและระยะเวลาสร้างยานมาก 

 

1. ภารกิจของยานโอไซริส-เร็กซ์

ภารกิจของยานโอไซริส-เร็กซ์อยู่ภายใต้การพัฒนาของห้องปฏิบัติการณ์วิจัยดวงจันทร์และดาวเคราะห์ มหาวิทยาลัยแอริโซนา, ศูนย์อวกาศ Goddard ของนาซาและบริษัท Lockheed Martin โดยมีทีมนักวิทยาศาสตร์ในโครงการที่ประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐฯ, แคนาดา และยุโรป (ฝรั่งเศส เยอรมัน สหราชอาณาจักร และอิตาลี)

 

ยานจะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในเดือนกันยายน ค.ศ.2016 ก่อนจะถึงดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูในปี ค.ศ.2018 และโคจรรอบดาวเคราะห์น้อย ที่ระยะห่าง 5 กิโลเมตร เพื่อทำแผนที่พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยเป็นเวลา 505 วัน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จะนำแผนที่ดังกล่าวมาใช้เลือกพื้นที่ที่ยานจะลงไปเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวดาว หลังจากนั้น ยานจะลดระดับลงจนแขนกลของยานสามารถยืดออกไปจนแตะพื้นผิวดาวเพื่อเก็บตัวอย่างได้

 

นักดาราศาสตร์ให้ความสนใจกับดาวเคราะห์น้อย ในฐานะกุญแจช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับการกำเนิดระบบสุริยะ และสภาพของระบบสุริยะในอดีต เพราะดาวเคราะห์น้อยเป็นวัตถุดิบในการก่อตัวของดาวเคราะห์ แต่มีความเปลี่ยนแปลงทั้งในทางฟิสิกส์ ธรณีวิทยาหรือเคมี น้อยกว่าดาวเคราะห์ นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มยังเชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยอาจเป็นตัวนำสารประกอบอินทรีย์มาสู่โลกอีกด้วย

 

ดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูเป็นดาวเคราะห์น้อยเป้าหมายในภารกิจ เนื่องจากมีการตรวจพบสารอินทรีย์ดั้งเดิมที่อาจมีอายุเก่ากว่าโลกของเราซึ่งโมเลกุลของสารอินทรีย์เหล่านี้(เช่น กรดอะมิโน) เคยถูกพบว่าอยู่ในอุกกาบาตและดาวหางเช่นกัน การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าสารเคมีที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตสามารถเกิดได้เองตามธรรมชาติในห้วงอวกาศ

 

รูปที่ 3 ขนาดของดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูเทียบกับตึกเอมไพร์สเตท ในนครนิวยอร์ก และหอไอเฟลในกรุงปารีส [Credit ภาพ: University of Arizona]

 

รูปที่ 4 การเลือกดาวเคราะห์น้อยเป้าหมายสำหรับยานโอไซริส

- จำนวนดาวเคราะห์น้อยในฐานข้อมูลทางดาราศาสตร์ มากกว่า 500,000 ดวง 

- จำนวนดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรใกล้โลก (NEAs) มากกว่า 7,000 ดวง

- จำนวน NEAs ที่มีวงโคจรเหมาะสมต่อการเก็บตัวอย่างดินและหิน 192 ดวง

- จากดาวเคราะห์น้อย 192 ดวง เป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเกิน 200 เมตร 26 ดวง

- จากดาวเคราะห์น้อย 26 ดวง เป็นดาวเคราะห์น้อยที่อุดมไปด้วยคาร์บอน 5 ดวง

- จากดาวเคราะห์น้อยที่คัดกรองคุณสมบัติแล้ว 5 ดวง ทางโครงการเลือกดาวเคราะห์น้อยเบ็นนู

[Credit แผนภาพ: โครงการ โอไซริส-เร็กซ์]

 

ทีมวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ประเมินว่ายาน โอไซริส-เร็กซ์จะเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยในเดือนกันยายน ค.ศ.2019 มาได้ประมาณ 60 กรัม - 2 กิโลกรัม ตัวอย่างเหล่านี้จะถูกนำไปบรรจุลงแคปซูลแล้วส่งกลับมายังโลก โดยร่อนลงบนพื้นผิวโลกในรัฐยูทาห์ของสหรัฐฯ ในปี ค.ศ.2023 จากนั้นแคปซูลจะถูกเก็บและส่งไปยังศูนย์อวกาศจอห์นสันเพื่อทำการวิเคราะห์ต่อไป

 

2. การส่งยานขึ้นสู่อวกาศ

ยาน โอไซริส-เร็กซ์ จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในวันที่ 8 กันยายน ค.ศ.2016 ด้วยจรวด Atlas ของบริษัทเอกชน United Launch Alliance ขณะที่ทางนาซาและสมาคมดาวเคราะห์(มูลนิธิเอกชนไม่แสวงหากำไรด้านดาราศาสตร์ในสหรัฐฯ) ได้เปิดให้ประชาชนทั่วไปสามารถส่งชื่อของบุคคล หรืองานวาดเกี่ยวกับการสำรวจของยานเพื่อบันทึกลงไปในไมโครชิปติดไปกับยาน โอไซริส-เร็กซ์ด้วย

 

3. การเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อย

หลังยาน โอไซริส-เร็กซ์ทำแผนที่ดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูและเลือกพื้นที่ที่จะลงจอดแล้ว จะมีการซ้อมให้ยานลดระดับเข้าใกล้พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยก่อน

 

ในช่วงที่ยานลดระดับลงมา ปีกแผงเซลล์สุริยะของยานจะถูกยกเอียงขึ้นมาจนยานมีลักษณะคล้ายตัวอักษร Y เพื่อลดอันตรายที่อาจเกิดขึ้นระหว่างที่ยานยื่นแขนกลไปแตะพื้นผิวดาว ได้แก่ ฝุ่นที่กระเด็นจากพื้นผิวมาเกาะตัวยานและการเอียงตัวของยานจนแผงเซลล์สุริยะชนพื้นผิวดาว 

 

รูปที่ 5 ภาพจินตนาการแสดงยานโอไซริส-เร็กซ์ที่กำลังเอียงปีกแผงเซลล์สุริยะ ขณะกำลังลงไปเก็บตัวอย่างดินและหินจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย [Credit ภาพ: NASA]

 

รูปที่ 6 การที่ยานเอียงปีกแผงเซลล์สุริยะจนเป็นรูปตัว Y ช่วยลดความเสี่ยงที่ปีกยานจะชนพื้นดาว หากยานเกิดการเอียงตัวในช่วงที่เก็บตัวอย่าง [ภาพวาดโดยพิสิฏฐ นิธิยานันท์]

 

รูปที่ 7 ภาพจินตนาการแสดงยานฮายาบุสะ (Hayabusa) ของญี่ปุ่น ซึ่งเป็นยานเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยลำแรก เกิดเอียงตัวระหว่างลงสัมผัสพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย จนปีกแผงเซลล์สุริยะของยานชนพื้นผิว เมื่อเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.2005 [Credit ภาพ: A.Ikeshita]

 

การร่อนลงของยานจะเป็นไปอย่างช้าๆโดยจะจุดเครื่องยนต์จรวดให้น้อยที่สุดเพื่อลดโอกาสที่พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยจะปนเปื้อนเชื้อเพลิงไฮดราซีนที่ออกมาจากยาน เมื่อยานร่อนลงจนถึงระดับความสูงประมาณ 5 เมตรเหนือพื้นผิวดาว ยานจะนำแขนกลที่ติดหัวเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวดาวมาแตะพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยเบ็นนูโดยจำกัดระยะเวลาที่สัมผัสพื้นผิวและเก็บตัวอย่างไว้ที่ 5 วินาที เพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่อาจทำให้ยานชนกับดาวเคราะห์น้อย 

จากนั้นถอยห่างออกจากตัวดาวเคราะห์น้อย แต่ยานจะหยุดการถอยห่างในกรณีที่จำเป็นต้องร่อนลงไปเก็บตัวอย่างอีกรอบ ซึ่งยานจะมีการยืนยันว่าเก็บตัวอย่างสำเร็จหรือไม่จากการประเมินโดยสังเขปด้วยถ่ายและตรวจสอบการเคลื่อนที่ของยานก่อนเก็บและหลังเก็บตัวอย่าง ซึ่งการประเมินปริมาณตัวอย่างโดยสังเขปนี้ จะมีความคลาดเคลื่อนภายในระดับ 90 กรัม

 

ขั้นตอนสุดท้าย แคปซูลบรรจุตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยจะเปิดฝาออก ให้แขนกลปล่อยหัวเก็บตัวอย่างมาไว้ภายในแคปซูล จากนั้นฝาของแคปซูลจะปิดล็อก ก่อนที่แคปซูลจะถูกปล่อยเพื่อนำตัวอย่างหินและดินจากดาวเคราะห์น้อยกลับมายังโลก

 

คลิปแนะนำยาน โอไซริส-เร็กซ์โดยศูนย์อวกาศ Goddard ขององค์การนาซาแสดงการเก็บตัวอย่างดินและหินจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยบรรจุลงในแคปซูล ก่อนส่งกลับมายังโลก ในช่วงนาทีที่ 1:07-2:07

 

---------------------------------------------------

 

ที่มาของข้อมูล

https://en.wikipedia.org/wiki/OSIRIS-REx (ข้อมูล ณ วันที่ 8 สิงหาคม ค.ศ.2016)

 

แปลและเรียบเรียง

พิสิฏฐ นิธิยานันท์

เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์

ศูนย์บริการวิชาการและสื่อสารทางดาราศาสตร์

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)