สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ยานอวกาศเนียร์เตรียมเข้าโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยอีรอส

ยานอวกาศเนียร์เตรียมเข้าโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยอีรอส

1 ธ.ค. 2541
รายงานโดย: พวงร้อย คำเรียง ()
ยานอวกาศ เนียร์ (NEAR) ซึ่งย่อมาจากชื่อเต็มว่า Near Earth Asteroid Rendezvous หรือ "ยานบรรจบดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก" ใกล้จะเดินทางถึงจุดหมาย คือ ดาวเคราะห์น้อย อีรอส (Eros) แล้ว 

ตามกำหนดการ ยานเนียร์จะไปถึงในวันที่ 10 มกราคม พ.ศ. 2542 นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่เราส่งยานอวกาศไปโคจรรอบดาวเคราะห์น้อย ยานเนียร์จะเข้าไปโคจรรอบอีรอส เพื่อศึกษาส่วนประกอบทางกายภาพและเคมี ของดาวเคราะห์น้อยขนาด 40 17 กิโลเมตรนี้ โดยจะใช้เวลาร่วมปีในการบินโคจร ระยะที่ใกล้ที่สุดจะเป็นเพียง 14.4 กิโลเมตรเท่านั้น "หลังจากเก็บข้อมูลได้ 99% ของเป้าหมายแล้ว เราก็จะลองบินผาดโผนสักหน่อยครับ" รอเบิร์ต ฟาควาร์ นักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์และหัวหน้าโครงการเนียร์ กล่าวว่า "ยานจะบินเข้าใกล้ถึง 390 ฟุตจากพื้นผิวของอีรอส ก็เหมือนกับบินร่อนเฉียดไปเฉียดมานั่นแหละครับ หากไม่มีปัญหาอะไรขึ้นมา เราจะลองร่อนลงแตะผิวสักหน่อยแล้วก็บินขึ้น ลอง ๆ หยั่งเชิงดูน่ะครับ ว่าจะจอดได้รึเปล่า" 

จุดมุ่งหมายหลักของโครงการคือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ แต่ข้อมูลที่รวบรวมได้จากการศึกษาครั้งนี้ อาจจะช่วยป้องกันภัยจากอุกกาบาตที่จะถล่มโลกในภายภาคหน้าก็เป็นได้ คาร์ล พิลเชอร์ แห่งองค์การนาซากล่าวว่า "เจ้าวัตถุพวกนี้ บางครั้งอาจหลงมาชนโลกเราได้ หากเป็นวัตถุเล็ก ๆ ก็ไม่มีปัญหาเท่าไหร่ แต่ถ้าเป็นลูกใหญ่หน่อยละก็ อาจเกิดความพินาศวอดวายก็ได้ ความรู้เรื่องพวกนี้มีไว้ไม่เสียหลายครับ" 

อุกกาบาตขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางร่วมสิบกิโลเมตร ได้ชนโลกเมื่อ 65 ล้านปีมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ส่วนมากเชื่อว่า มันเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์กันจนหมดสิ้น และได้ทิ้งร่องรอย หลุมอุกกาบาตชีกชูลุบไว้กว้างถึง 180 กิโลเมตร ที่คาบสมุทรยูคาทาน ประเทศเม็กซิโก 

หากเราจะต้องเผชิญกับดาวเคราะห์น้อยที่วิ่งสู่โลกในอนาคต ทางเดียวที่เราจะปกป้องโลกให้พ้นมหันตภัยนั้นได้ เราต้องรู้ก่อนว่าส่วนประกอบของมันเป็นอย่างไร 

ความรู้ความเข้าใจของเราต่อองค์ประกอบของดาวเคราะห์น้อยและอุกกาบาตยังมีจำกัดมาก "อีรอส เป็นดาวเคราะห์น้อยจำพวกที่เราเรียกว่า พวกเอส ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีมากที่สุดในอวกาศ แต่กลับมีน้อยบนโลก" ศาสตราจารย์วิลเลียม บอยน์ตัน แห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา ณ ทูซอน ให้ความเห็น ศ.บอยน์ตันเป็นนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งในกลุ่มที่ใช้สเปกโทรมิเตอร์รังสีเอกซ์ และสเปกโทรมิเตอร์รังสีแกมมาของยานเนียร์ในการศึกษาส่วนประกอบของอีรอส "ดาวเคราะห์น้อยกลุ่มเอสนี้ เป็นวัตถุครึ่งหินครึ่งเหล็ก แต่เราก็ยังไม่มีความรู้โดยตรงมากเท่าไหร่ เราเพียงแต่ศึกษามันด้วยการส่องกล้องดูจากโลก หรืออย่างดีที่สุดก็ศึกษาจากภาพถ่ายที่ยานอวกาศอื่น ๆ ไปถ่ายมาจากระยะไกลเมื่อไม่นานมานี้ ซึ่งก็มีไม่มากนัก โครงการนี้ จะให้คำตอบหลาย ๆ คำตอบที่นักวิทยาศาสตร์ต่างเฝ้ารอกันมานาน" ศ.บอยน์ตัน สรุป 

ในวันที่ 20 ธันวาคม 2541 นี้ ยานเนียร์จะเข้าไปในระยะห่างจาก อีรอส ประมาณ 242,000 กิโลเมตร แล้วก็จะเร่งเครื่องจรวดเข้าไปหาดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ และจะเร่งเครื่องอีกครั้งในวันที่ 28 เมื่อเข้าไปถึง 21,000 กิโลเมตร ก็จะเร่งเครื่องด้วยการยิงจรวดอีก จนตัวยานเข้าประกบกับอีรอสด้วยความเร็ว 30 เมตรต่อวินาที (การบังคับยานอวกาศนั้น ทำได้ด้วยการจุดจรวดขับดันเล็ก ๆ ที่เรียกว่า thruster ที่ติดไว้ข้าง ๆ ยาน ให้ไอจรวดพุ่งไปในทิศตรงข้ามกับทิศที่เราต้องการไป) จากนั้น ในวันที่ มกราคม ก็จะเร่งเครื่องอีกอีรอส ให้ความเร็วสัมพัทธ์ลดลงเหลือ 22 เมตรต่อวินาที ในวันที่ 10 มกราคม ยานเนียร์ก็จะเข้าล็อกวงโคจรอีรอส ด้วยการยิงจรวดเร่งความเร็วอีกเป็นครั้งสุดท้าย ให้ความเร็วที่เข้าเทียบอีรอสลดลงเหลือ เมตรต่อวินาที และจะอยู่ห่างจากอีรอสเป็นระยะวงโคจร 1,000 กิโลเมตร ที่ต้องเร่งความเร็วเข้าไปหานั้น เนื่องจากอีรอสเดินทางด้วยความเร็วสูงกว่ายานเนียร์ซึ่งพยายามวิ่งเข้าตัดหน้า ตัวยานก็ต้องเร่งความเร็วให้ทันกัน แต่ถ้ามองดูจากยานแล้วก็เหมือนกับว่า ตัวยานชะลอลงเข้าไปหาอีรอส ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ที่ชะลอลงเรื่อย ๆ แต่แท้จริงแล้ว ยานเป็นฝ่ายเร่งเครื่องวิ่งเข้าไปประกบ และด้วยเหตุที่อีรอสมีแรงดึงดูดน้อยมาก หากยานบินเข้าหาเร็วเกินไป อีรอสก็จะดูดจับเข้าวงโคจรไม่ไหว ถ้าเร่งเครื่องไม่พอก็จะโดนอีรอสชนท้ายเอาได้ จึงต้องคำนวณทิศทางและความเร็วให้พอดี และก็จะทำล่วงหน้าไม่ได้ เพราะเรายังไม่ทราบแน่นอนเลยว่า วงโคจรจะเป็นอย่างไร ต้องทำการคำนวณกันกลางหาวก็ว่าได้ กล่าวคือ ขณะบินเข้าไปก็ถ่ายรูปส่งมายังโลกเรื่อย ๆ ทางฝ่ายควบคุมก็เอาภาพใหม่ที่ได้มาสด ๆ มาปรับเส้นทางโคจรของอีรอสให้แน่นอนขึ้นไปเรื่อย ๆ จะได้คำนวณถูกว่า จะต้องปรับความเร็วและทิศทางของยาน โดยจะเลือกยิงหัวจรวดตัวไหน ใช้เชื้อเพลิงเท่าไร และยิงนานเท่าไร วิธีนี้เรียกว่า Optical Navigation คือการถ่ายรูปสดมาหาเส้นทาง โดยศูนย์ JPL ของนาซาเป็นผู้คิดค้นขึ้นมาจากประสบการณ์ส่งยานไปสำรวจดาวเคราะห์ไกล ๆ มานักต่อนักแล้ว การคำนวณระยะเส้นทางการบินนี้จะทำยากมาก เนื่องจากอีรอสมีรูปร่างเป็นก้อนรี ๆ ยาว ๆ เหมือนมันเทศ การหมุนตัวก็ไม่นิ่มนวลสม่ำเสมอเหมือนวัตถุรูปกลม ๆ ศูนย์ JPL ซึ่งมีประสบการณ์การคำนวณเส้นทางการบินของยานอวกาศมาอย่างช่ำชอง จะเป็นผู้รับผิดชอบส่วนนี้ให้มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ เจ้าของโครงการเนียร์ 

ยานเนียร์ เป็นยานลำแรกที่ได้รับทุนจากองค์การนาซาภายใต้นโยบายใหม่ ที่เน้นการสร้างยานลำเล็ก ไม่มีเครื่องมือหรูหราพิสดารมากนัก เพื่อลดค่าใช้จ่าย และทำให้ส่งได้มากยานขึ้น ภายใต้ชื่อโครงการ Discovery โครงการที่สองคือ ยาน Stardust (ละอองดาว) ซึ่งจะไปเก็บสะเก็ดดาวหางกลับมายังโลก จะถูกส่งไปภายในเดือนกุมภาพันธ์ 2542 นี้ 

โลโกของโครงการ NEAR

โลโกของโครงการ NEAR

ภาพวาด ยานอวกาศ NEAR ขณะโคจรสำรวจดาวเคราะห์น้อย EROS

ภาพวาด ยานอวกาศ NEAR ขณะโคจรสำรวจดาวเคราะห์น้อย EROS

เปรียบเทียบขนาดของดาวเคราะห์น้อยต่างๆ ที่ยานอวกาศ NEAR ได้ไปสำรวจมาแล้ว

เปรียบเทียบขนาดของดาวเคราะห์น้อยต่างๆ ที่ยานอวกาศ NEAR ได้ไปสำรวจมาแล้ว

ไดอะแกรมแสดงการบรรจบวงโคจรของยาน NEAR กับดาวเคราะห์น้อย Eros

ไดอะแกรมแสดงการบรรจบวงโคจรของยาน NEAR กับดาวเคราะห์น้อย Eros

ที่มา: