ข่าวดาราศาสตร์

---

ความท้าทายของภารกิจสำรวจดาวอังคาร

แม้ปัจจุบันการส่งยานสำรวจไปยังดาวอังคารจะมีความก้าวหน้ามากขึ้น แต่ภารกิจอวกาศยังคงเต็มไปด้วยความไม่แน่นอนและความเสี่ยง ความสำเร็จที่เกิดขึ้นในวันนี้ล้วนผ่านการเรียนรู้จากความผิดพลาดและความล้มเหลวของภารกิจในอดีต โดยเฉพาะการสำรวจดาวอังคาร ซึ่งเป็นหนึ่งในเป้าหมายที่ท้าทายของการสำรวจอวกาศมาโดยตลอด

ภาพ : JAXA

“คำสาป” ดาวอังคาร

ในประวัติศาสตร์การส่งยานสำรวจดาวอังคาร ตั้งแต่คริสต์ทศวรรษ 1960s เป็นต้นมา มียานสำรวจหลายลำ ทั้งยานโคจรรอบดาว ยานลงจอด และยานบินเฉียด ต่างประสบความล้มเหลวในช่วงปล่อยจรวดจากพื้นผิวโลก อยู่ในวงโคจรรอบโลก-วิถีมุ่งหน้าสู่ดาวอังคาร หรือถึงดาวอังคารแล้ว

เนื่องจากดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่องค์การอวกาศทั่วโลกส่งยานไปสำรวจมากที่สุด และอัตราความล้มเหลวของภารกิจยานสำรวจดาวอังคารจากความท้าทายเชิงเทคนิคในอดีตที่เคยมีมากถึง 50% - 60% ทำให้เกิดคำเรียกกึ่งจริงกึ่งเล่นว่า “คำสาปดาวอังคาร” (Mars Curse)

อุปสรรคและความท้าทายทางเทคนิคสำหรับภารกิจยานสำรวจดาวอังคาร ที่ทำให้ได้รับสมญานามว่าเป็น “ดาวเคราะห์ต้องสาป” ได้แก่

• บรรยากาศ
  บรรยากาศของดาวอังคารเบาบางเกินกว่าจะใช้ร่มชูชีพและโล่กันความร้อนมาตรฐานเพียงอย่างเดียว (แบบยานที่ลงกลับสู่พื้นโลก) แต่ก็หนาแน่นเกินกว่าจะพึ่งพาเครื่องยนต์จรวดเพียงอย่างเดียว (แบบยานลงจอดบนดวงจันทร์) ยานลงจอดจำเป็นต้องใช้โล่กันความร้อน ร่มชูชีพ เครื่องยนต์จรวด หรือถุงลมกันกระแทกร่วมกัน ซึ่งมีความเสี่ยงสูง
• 7 นาทีแห่งความหวาดกลัว 
  สัญญาณวิทยุใช้เวลาเดินทางระหว่างโลก-ดาวอังคาร ขาละนานกว่า 12 นาทีหมายความว่าศูนย์ควบคุมภารกิจของยานไม่สามารถให้ความช่วยเหลือได้แบบทันที ลำดับขั้นตอนต่าง ๆ ทั้งการลงสู่บรรยากาศ ร่อนลง และลงจอดบนพื้นผิวดาวทั้งหมดจะต้องเป็นไปโดยอัตโนมัติโดยอาศัยระบบคอมพิวเตอร์บนยาน ทำให้ในยุคแรก ๆ ที่นวัตกรรมทางคอมพิวเตอร์ยังไม่พัฒนาเท่าที่ควร การจะพัฒนาระบบอัตโนมัติเหล่านี้จึงยากลำบากกว่ามาก
• การเดินทางระยะยาวและรังสี
  ยานต้องเดินทางในห้วงอวกาศที่มีสภาพแวดล้อมรุนแรงจากโลกไปดาวอังคารเป็นเวลาหลายเดือน ทำให้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อรังสีคอสมิกและลมสุริยะ สัมผัสกับรังสีเหล่านั้น เพราะประจุไฟฟ้าในอวกาศเพียงตัวเดียว อาจไปเปลี่ยนสถานะบนแผงวงจรหรือหน่วยความจำอิเล็กทรอนิกส์ จึงทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้ามีความเสี่ยงต่อรังสีเป็นอย่างมาก
• ความแม่นยำในการเข้าสู่วงโคจร
  การเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารต้องเลือกเส้นทางที่แคบมาก การคำนวณผิดพลาดเพียงเล็กน้อย อาจทำให้ยานพลาดเป้าหลุดออกไปในอวกาศลึกหรือพุ่งชนพื้นผิวดาวอังคาร

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้ประวัติศาสตร์ของการส่งยานไปดาวอังคาร เต็มไปด้วยเรื่องราวของความล้มเหลว เช่น 

• ยานมาร์ส ไคลเมต ออร์บิเตอร์ (Mars Climate Orbiter) ของนาซาที่ถูกส่งไปในปี ค.ศ. 1998 สูญเสียยานเนื่องจากความผิดพลาดในการใช้หน่วยวัดระหว่างทีมวิศวกร ทำให้ยานเข้าสู่เส้นทางผิดพลาดและถูกทำลายในบรรยากาศดาวอังคาร
• ยานมาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ และดีป สเปซ 2 (Mars Polar Lander & Deep Space 2) ของนาซา ดับเครื่องยนต์เร็วเกินไปก่อนแตะถึงพื้น ในปี ค.ศ. 1999
• ยานบีเกิล 2 (Beagle 2) ของสหราชอาณาจักรในปี ค.ศ. 2003 แผงเซลล์สุริยะไม่กาง ทำให้ขาดการติดต่อ
• ยานสกีอาปาเรลลี (Schiaparelli) ของกลุ่มชาติยุโรปร่วมกับรัสเซีย ในปี ค.ศ. 2016 กางร่มชูชีพและจุดเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนเร็วเกินไป

นอกจากดาวอังคารแล้ว ยังมีภารกิจสำรวจดวงจันทร์โฟบอสอีกเช่นกัน ที่เคยต้องเจอกับ “คำสาปจากดาวอังคาร” คือ ยานโฟบอสฝาแฝดของอดีตสหภาพโซเวียต และยานโฟบอส-กรุนต์ของรัสเซีย

โครงการโฟบอส 

โครงการโฟบอส (Phobos program / ภาษารัสเซีย : Фобос (Fobos)) เป็นโครงการอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต ประกอบด้วยยานหุ่นยนต์โคจรรอบดาวอังคาร 2 ลำที่ส่งไปเพื่อสำรวจดาวอังคารและดวงจันทร์บริวาร โดยส่งยานโฟบอส 1 (Phobos 1) และยานโฟบอส 2 (Phobos 2) ขึ้นสู่อวกาศในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 1988 

ภาพจินตนาการแสดงยานในโครงการโฟบอสของอดีตสหภาพโซเวียต
ที่ลดระดับมาเข้าใกล้ดวงจันทร์โฟบอสเพื่อปล่อยยานลงจอดลงไป [ภาพ : NASA/JPL]

ยานโฟบอส 1 ประสบปัญหาขัดข้องรุนแรงจนภารกิจล้มเหลว ระหว่างเดินทางสู่ดาวอังคาร เมื่อปลายเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1988 เพราะการป้อนคำสั่งผิดพลาด จนระบบสำคัญต่าง ๆ บนยานหยุดทำงาน

ยานโฟบอส 2 ปฏิบัติภารกิจได้ปกติจนเดินทางเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารสำเร็จ ในปลายเดือนมกราคม ค.ศ. 1989 สามารถส่งข้อมูลเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ สสารระหว่างดาวเคราะห์ ดาวอังคาร (เรื่องพื้นผิวและบรรยากาศของดาว) และดวงจันทร์โฟบอส (ถ่ายภาพดวงจันทร์ดวงนี้กลับมา 37 ภาพ ด้วยความละเอียดสูงสุด 40 เมตร)

แต่ในช่วงก่อนเข้าสู่ระยะสุดท้ายของภารกิจเมื่อปลายเดือนมีนาคม ค.ศ. 1989 ที่ยานโฟบอส 2 ต้องเคลื่อนที่เข้าไปใกล้พื้นผิวของดวงจันทร์โฟบอสในระยะ 50 เมตร เพื่อปล่อยยานลงจอด 2 ชุด การติดต่อระหว่างศูนย์ควบคุมกับยานขาดหายไป จนต้องสิ้นสุดภารกิจนี้ลง โดยสาเหตุของความล้มเหลวเกิดจากความผิดปกติของคอมพิวเตอร์บนยาน ทำให้ยานสูญเสียการควบคุมทิศทางการวางตัวและขาดแคลนพลังงานในเวลาต่อมา

ยานโฟบอส-กรุนต์

ยานโฟบอสกรุนต์ (Phobos-Grunt / ภาษารัสเซีย : Фобос-Грунт (Fobos-Grunt) แปลตรงตัวว่า "โฟบอส-ดิน") เป็นยานสำรวจของรัสเซียที่มีเป้าหมายภารกิจเพื่อนำตัวอย่างดินจากดวงจันทร์โฟบอสของดาวอังคารกลับมายังโลก (โดยมีแผนนำตัวอย่างดินหนักราว 200 กรัมจากดวงจันทร์โฟบอสส่งกลับถึงโลกในปี ค.ศ. 2014) และยังบรรทุกยานอิ๋งหั่ว-1 (Yinghuo-1) ยานโคจรรอบดาวอังคารขนาดเล็กของจีนไปด้วย

ภาพจำลองยานโฟบอส-กรุนต์ [ภาพ : Roscosmos]

ยานลำนี้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อต้นเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2011 แต่เมื่อยานอยู่ในวงโคจรระดับต่ำรอบโลก การจุดเครื่องยนต์จรวดเพื่อให้ยานออกจากวงโคจรรอบโลกและเข้าสู่วิถีมุ่งหน้าสู่ดาวอังคารกลับล้มเหลว จนยานติดค้างอยู่ในวงโคจรต่ำรอบโลก และความพยายามกู้คืนระบบของยานไม่ประสบผลสำเร็จ ในที่สุดยานตกลงสู่โลกโดยไม่สามารถควบคุมได้ในเดือนมกราคม ค.ศ. 2012 บริเวณมหาสมุทรแปซิฟิก 

ตั้งแต่การล่มสลายของอดีตสหภาพโซเวียต ทางรัสเซียพยายามกลับมาส่งยานสำรวจระบบของดาวอังคาร ทั้งยานโฟบอส-กรุนต์ และยานมาร์ส 96 (Mars 96) ที่มียานโคจรรอบดาวอังคารและยานลงจอด ซึ่งยานโคจรรอบดาวอังคารมีรูปแบบยานที่พัฒนาต่อจากยานโฟบอสฝาแฝด ยานลำหลังนี้ส่งขึ้นสู่อวกาศในปลายปี ค.ศ. 1996 แต่ประสบปัญหาการจุดเครื่องยนต์จรวดจนยานไม่สามารถเข้าสู่วิถีไปยังดาวอังคาร แล้วตกกลับมายังโลกเช่นกัน

ภารกิจที่ล้มเหลวเหล่านี้ ล้วนแล้วแต่เป็นสักขีพยานถึงความท้าทายและความยากลำบากในการส่งยานสำรวจไปยังดาวอังคาร ซึ่งยังคงเป็นความท้าทายอยู่จนถึงทุกวันนี้ แต่ความเป็นไปได้ที่จะล้มเหลวนั้นเป็นสิ่งที่อยู่คู่กับภารกิจอวกาศมาตลอด และหากเรามัวแต่กังวลถึงความผิดพลาด ย่อมเท่ากับเราจะไม่ได้ก้าวเดินไปข้างหน้า

ด้าน JAXA เองก็ไม่ได้เป็นหน่วยงานที่ไม่คุ้นเคยกับความล้มเหลวแต่อย่างใด เช่น ภารกิจ Nozomi (ที่แปลว่า “ความหวัง”) ภารกิจแรกที่จะไปดาวอังคารของ JAXA เอง ก็ประสบกับปัญหาการสูญเสียเชื้อเพลิงในปี 1998 และพายุสุริยะในปี 2002 จนในที่สุดยานก็ไม่มีเชื้อเพลิงเหลือพอที่จะเข้าสู่วงโคจรดาวอังคาร และยังคงโคจรไปรอบดวงอาทิตย์จนถึงทุกวันนี้ หรือตัวยานฮายาบุสะเอง ที่ประสบกับความล้มเหลวของอุปกรณ์เป็นจำนวนมาก แต่ก็ยังสามารถกอบกู้ภารกิจจนนำตัวอย่างบางส่วนของดาวเคราะห์น้อยอิโตกาวะกลับมาได้

แต่ทัศนคติการมองความล้มเหลวว่าเป็นบทเรียนเพื่อการพัฒนานี่เอง เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ JAXA ประสบผลสำเร็จในโครงการฮายาบุสะ 2 และผลักดันตัวเองขึ้นมาเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อยในที่สุด และสิ่งเหล่านี้ย่อมที่จะเป็นปัจจัยสำคัญต่อความสำเร็จของภารกิจ MMX ที่กำลังจะเกิดขึ้นในวันที่ 20 ตุลาคมที่จะถึงนี้

เรียบเรียง
พิสิฏฐ นิธิยานันท์ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ NARIT
มติพล ตั้งมติธรรม - นักวิชาการ NARIT