ดีปอิมแพกต์ - ปฏิบัติการเจาะดาวหาง

5 กรกฎาคม 2548
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 26 ธันวาคม 2559
โดย: วรเชษฐ์ บุญปลอด (worachateb@yahoo.com)
ถ้าผู้อ่านเป็นแฟนภาพยนตร์ไซไฟหรือภาพยนตร์เกี่ยวกับภัยพิบัติ ปีที่แล้วคงเคยได้ชมภาพยนตร์เรื่อง "ดีปอิมแพกต์ (วันสิ้นโลก ฟ้าถล่มแผ่นดินทลาย)" เป็นเรื่องราวเกี่ยวกับการรับมือกับดาวหางดวงหนึ่งที่จะพุ่งเข้าชนโลก ภาพยนตร์เรื่องนี้ออกฉายในช่วงเดียวกันกับ "อาร์มาเกดดอน (วันโลกาวินาศ)" ภาพยนตร์อีกเรื่องหนึ่งที่มีเนื้อหาคล้ายคลึงกัน

ภาพวาดจากโปสเตอร์ประชาสัมพันธ์โครงการดีปอิมแพกต์ (ภาพโดย NASA/JPL) 

ต้นปีมีข่าวลือในอินเทอร์เน็ต บอกว่าองค์การนาซากำลังส่งยานอวกาศไปเบี่ยงเบนวงโคจรของอุกกาบาตลูกหนึ่งที่กำลังพุ่งมาชนโลก คนที่ตกเป็นเหยื่อของข่าวลือคือคนที่ไม่เคยทราบเนื้อหาเกี่ยวกับโครงการนี้มาก่อน แม้ในเนื้อหาของข่าวลือจะแสดงเว็บไซต์ของโครงการเพื่อให้ดูน่าเชื่อถือ แต่ดูเหมือนผู้คนจำนวนมากก็ไม่ได้ใส่ใจในรายละเอียดเท่าที่ควร

เป้าหมาย

ดาวหางเป็นวัตถุในระบบสุริยะที่เปรียบเสมือนกรุเวลา เก็บเงื่อนงำการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะเอาไว้ ดาวหางประกอบด้วยน้ำแข็ง หิน แก๊ส และฝุ่น สสารที่คงอยู่ไม่เปลี่ยนแปลงนับตั้งแต่ที่ระบบสุริยะถือกำเนิดขึ้นเมื่อ 4,500 ล้านปีก่อน และอาจนำพาน้ำและสารก่อกำเนิดชีวิตมายังโลก การศึกษาองค์ประกอบภายในของดาวหาง จึงเป็นประโยชน์ต่อความพยายามในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับระบบสุริยะ รวมทั้งที่มาของตัวเราเอง
โครงการดีปอิมแพกต์เป็นโครงการที่น่าตื่นเต้นโครงการหนึ่งของนาซา เป้าหมายคือ ศึกษาองค์ประกอบของดาวหางแบบที่ไม่เคยทำมาก่อน การส่งยานอวกาศไปสำรวจดาวหางในอดีต เป็นเพียงการโคจรผ่านเข้าไปใกล้เพื่อถ่ายภาพ และใช้เครื่องมือตรวจวัดสภาวะแวดล้อมรอบดาวหาง แต่โครงการดีปอิมแพกต์ไม่เพียงแต่ส่งยานเข้าไปใกล้ดาวหางเท่านั้น แต่จะยิงกระสุนทองแดง เพื่อเจาะลงไปในเนื้อดาวหางให้เป็นแอ่งขนาดเท่าบ้านถึงขนาดใหญ่พอๆ กับสนามฟุตบอล และลึกเท่ากับความสูงของตึก 2-14 ชั้น (ขึ้นอยู่กับว่าเนื้อดาวหางอัดตัวกันแน่นมากน้อยแค่ไหน) นักวิทยาศาสตร์จะสามารถศึกษาองค์ประกอบที่อยู่ข้างในดาวหางได้เป็นครั้งแรก จากฝุ่นผงที่ฟุ้งกระจายขึ้นมา

ภาพวาดแสดงยานดีปอิมแพกต์ (ขวา) ขณะยานลูกเข้าชนกับดาวหาง (ภาพโดย NASA/JPL) 

องค์การนาซาอนุมัติให้ดำเนินโครงการสร้างยานดีปอิมแพกต์เมื่อปี พ.ศ. 2542 ซึ่งเป็นยานอวกาศลำที่ ของโครงการดิสคัฟเวอรี โครงการสร้างยานอวกาศต้นทุนต่ำ แต่ให้ผลลัพธ์ที่มีคุณค่าทางวิชาการสูง ขณะนั้น เจมส์ กราฟ ผู้จัดการโครงการเล่าว่าความจริงแล้วความพ้องกันระหว่างชื่อโครงการนี้กับชื่อภาพยนตร์เป็นเพียงแค่ความบังเอิญ เพราะนาซาตั้งชื่อโครงการก่อนที่ภาพยนตร์จะออกฉาย

ภารกิจ

ดีปอิมแพกต์มีระยะเวลาดำเนินโครงการนาน ปี นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้วางแผนและออกแบบโครงการระหว่างเดือนพฤศจิกายน 2542 ถึง พฤษภาคม 2544 ยานมีส่วนประกอบสำคัญ ส่วน คือ "ยานโคจร" กับส่วนสำหรับส่งไปพุ่งชนดาวหาง เรียกว่า "ยานพุ่งชน (Impactor)"

การเดินทางของยานดีปอิมแพกต์ (ดัดแปลงจากข้อมูลของ NASA)
 

12 มกราคม 2548 ยานดีปอิมแพกต์ได้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวดเดลตา จากแหลมคานาเวอรัล ที่ฐานทัพอากาศในฟลอริดา เดินทางในอวกาศนาน เดือน มีกำหนดถึงเป้าหมาย "ดาวหางเทมเพล 1" ในคืนวันที่ 3/4 กรกฎาคม 2548 ตามเวลาในสหรัฐฯ หรือตรงกับวันที่ กรกฎาคม เวลา 12.52 น. ตามเวลาในประเทศไทย

ประมาณ 24 ชั่วโมง ก่อนการชนกับดาวหาง ยานโคจรจะใช้กล้องโทรทรรศน์สำหรับระบุตำแหน่งที่แม่นยำของดาวหางในอวกาศ แล้วปล่อยยานพุ่งชนให้มุ่งหน้าไปสู่ด้านกลางวันของดาวหางด้วยความเร็วสัมพัทธ์ 37,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ภายในยานพุ่งชนบรรจุกล้องถ่ายภาพ ระบบนำวิถี และแบตเตอรี่สำหรับให้พลังงาน มีกำหนดถ่ายภาพดาวหางไม่กี่วินาทีก่อนชน ซึ่งจะทำให้ได้ภาพถ่ายพื้นผิวดาวหางในระยะประชิด คาดว่าพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ "ยานพุ่งชน" ที่ส่วนใหญ่เป็นทองแดงระเหิดสลายไป สาเหตุที่นาซาเลือกทองแดง เนื่องจากทองแดงมีราคาถูก และมีสมบัติเหมือนทองคำกับเงิน คือ ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ

ภาพต่อเนื่องแสดงการชนดาวหางของยานลูก จากมุมมองของยานแม่ (ภาพโดย NASA/JPL/U. Maryland)
 

ขณะ "ยานพุ่งชน" วิ่งเข้าใส่ดาวหางเทมเพล ยานโคจรจะปรับวิถีให้เข้าไปใกล้ดาวหางในระยะ 500 กิโลเมตร ทำการสังเกตหลุมที่เกิดขึ้นบนดาวหาง น้ำแข็งและฝุ่นที่ฟุ้งกระจาย และบันทึกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นด้วยกล้องถ่ายภาพในย่านแสงธรรมชาติและแสงอินฟราเรด ขณะเดียวกันเกราะของยานโคจรจะป้องกันฝุ่นที่พุ่งออกมาจากดาวหาง เมื่อยานโคจรเดินทางผ่านดาวหางไปแล้ว ยานจะหันหลังกลับมาถ่ายภาพดาวหางอีกครั้ง พร้อมกับสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นหลังการชน

ขณะที่ยานดีปอิมแพกต์ปฏิบัติงานตามขั้นตอนอยู่นั้น นักดาราศาสตร์บนพื้นโลก ทั้งสมัครเล่นและอาชีพจะเฝ้าติดตามดาวหางดวงนี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ เผยแพร่ภาพและข้อมูลบนเครือข่ายอินเทอร์เน็ต อีกทั้งมีความเป็นไปได้ที่การพุ่งชนด้วยพลังงานพอๆ กับระเบิดทีเอ็นที 4.5 ตัน จะทำให้ดาวหางปะทุความสว่างขึ้นจนมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเป็นฝ้าจาง ๆ เมื่อสังเกตในสถานที่ที่ไม่มีแสงไฟรบกวนจากเมืองใหญ่ (โชติมาตรประมาณ 5-6) อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ไม่สามารถชี้ชัดได้ว่าดาวหางจะสว่างเพิ่มขึ้นมากและนานแค่ไหน อาจสว่างน้อยกว่าหรือมากกว่าที่คาดไว้ก็ได้ โดยขณะชนนั้นจะเห็นได้จากสหรัฐอเมริกาและมหาสมุทรแปซิฟิก (ประเทศไทยเป็นเวลากลางวัน จึงมองไม่เห็น)

โครงการสำรวจดาวหางอื่น 

มีโครงการสำรวจดาวหางอีก โครงการที่ส่งออกไปในห้วงอวกาศแล้ว ได้แก่ ยานคอนทัวร์และยานโรเซตตา ยานคอนทัวร์ขององค์การนาซาส่งออกไปเมื่อเดือนกรกฎาคม 2545 แต่ไม่มีสัญญาณส่งมาจากยานคอนทัวร์ เมื่อนาซาพยายามสั่งให้ยานปรับวิถีโคจรในเดือนถัดมา ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์สเปซวอต์ชที่ตามถ่ายภาพยานพบว่ายานอาจแตกออกเป็นสองส่วน การสูญเสียยานคอนทัวร์ทำให้ไม่สามารถสำรวจดาวหาง ดวงตามแผนที่วางไว้

อีกลำหนึ่งคือ ยานโรเซตตาขององค์การอวกาศยุโรป ส่งออกไปเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ปีที่แล้ว วันที่ มีนาคม ที่ผ่านมา ยานโรเซตตาเพิ่งจะโคจรผ่านใกล้โลกด้วยระยะห่างเพียง 1,955 กิโลเมตร เพื่อทดสอบระบบบนยาน ยานโรเซตตามีกำหนดถึงดาวหางชูรูย์มอฟ-เกราซีเมนโคในต้นปี พ.ศ. 2557 และส่งยานลูกขนาดเล็กไปลงจอดบนพื้นผิวดาวหางในเดือนพฤศจิกายนของปีเดียวกัน

รายงานล่าสุด

 กรกฎาคม 2548 01.46 น. การชนของยานลูกในโครงการดีปอิมแพกต์ทำให้ดาวหางเกิดหลุมบนพื้นผิว นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าอาจใช้เวลาประมาณ สัปดาห์ สำหรับการประมวลผลภาพก่อนที่จะสามารถคำนวณหาขนาดและความลึกของหลุมได้

 กรกฎาคม 2548 16.16 น.
ภาพถ่ายดาวหางเทมเพล โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ก่อนและหลังการชนที่เกิดขึ้นในวันนี้

ภาพเหล่านี้ถ่ายเมื่อเวลา 10 นาทีก่อนชน 15 นาที และ 62 นาทีหลังชน ตามลำดับจากซ้ายไปขวา โดยจะเห็นว่าแก๊สและฝุ่นรอบดาวหางขยายตัวและทำให้ดาวหางสว่างขึ้นอย่างต่อเนื่อง ภาพขวาสุดแสดงหมอกแก๊สและฝุ่นที่แผ่ขยายออกมาจากใจกลางดาวหางเป็นระยะทาง 1,800 กิโลเมตร โดยดาวหางเทมเพล มีขนาด 14x4 กิโลเมตร

ภาพโดย: NASA, ESA, Hubble Hertiage Team (STScI/AURA) 

กรกฎาคม 2548 15.52 น.
รายงานจากแถลงข่าวขององค์การนาซาระบุว่า จากการประมวลผลการสังเกตการณ์จากหอดูดาวหลายแห่ง พบว่าดาวหางเทมเพล สว่างขึ้นประมาณ 2-3 โชติมาตร ไม่สว่างจนมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอย่างที่คาดไว้ในตอนแรก (อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่ออกมาในช่วงหลัง แสดงว่าความสว่างโดยรวมของดาวหางเทมเพล ได้ลดลงแล้ว)

 กรกฎาคม 2548 14.58 น.
ภาพถ่ายดาวหางเทมเพล ก่อนและหลังการชนของยานลูกในโครงการดีปอิมแพกต์ แสดงให้เห็นความสว่างของดาวหางที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก (ภาพจากโครงการ Faulkes Telescope ในฮาวาย)


กรกฎาคม 2548 14.35 น.
องค์การนาซาจะแถลงผลภารกิจดีปอิมแพกต์ในเวลาประมาณ 15.00 น. คาดว่าจะสามารถเสนอข้อมูลเพิ่มเติมได้หลังจากนั้น

 กรกฎาคม 2548 13.09 น.
ยานแม่ของโครงการดีปอิมแพกต์กำลังเข้าสู่ชิลด์โหมด ไม่มีการถ่ายภาพหรือเก็บข้อมูลใด ๆ เพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม สายอากาศหลักของยานกำลังหันมายังโลกเพื่อส่งข้อมูลที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้ส่งมายังสถานีรับสัญญาณบนพื้นโลก หลังจากนี้เราจะได้เห็นภาพถ่ายดาวหางอีกครั้งเมื่อยานออกจากชิลด์โหมด


กรกฎาคม 2548 13.03 น.
การชนเกิดขึ้น ณ ตำแหน่งที่วางแผนไว้ ยานแม่กำลังส่งภาพถ่ายความละเอียดสูงของเหตุการณ์มายังโลก


กรกฎาคม 2548 12.52 น.
คาดว่าการชนจะมีขึ้นในเวลา 12.52 น. (คลาดเคลื่อนไม่เกิน นาที) สาเหตุที่เลือกเวลานี้เนื่องจากเป็นเวลาที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุในเครือข่ายดีปสเปซทั้งในออสเตรเลียและแคลิฟอร์เนียสามารถรับสัญญาณจากยานดีปอิมแพกต์ได้ หอดูดาวขนาดใหญ่หลายแห่ง ทั้งบนยอดเขาในฮาวาย หอดูดาวพาโลมาร์ในแคลิฟอร์เนีย หอดูดาวคิตต์พีกในแอริโซนา และที่อื่น ๆ ในด้านตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐฯ สามารถสังเกตดาวหางได้พร้อมกัน นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็สามารถใช้เวลา 10-15 นาทีในการถ่ายภาพเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น นักวิทยาศาสตร์คาดว่าการชนครั้งนี้ ซึ่งทำให้เกิดพลังงานเทียบได้กับระเบิดทีเอ็นที 4.5 ตัน จะทำให้ยานลูกระเหิดสลายไปและเกิดหลุมบนดาวหาง พร้อมกับฝุ่นและแก๊สที่ฟุ้งกระจายขึ้นมาให้ยานได้ศึกษา


 กรกฎาคม 2548 12.43 น.
ยานลูกกำลังมุ่งหน้าไปยังด้านล่างของดาวหาง (ในภาพ) ซึ่งเป็นบริเวณที่สว่าง และเชื่อว่าเป็นตำแหน่งที่ยานแม่สามารถมองเห็นการชนได้ดี

 กรกฎาคม 2548 12.22 น.
ภาพถ่ายความละเอียดสูงจากยานแม่ แสดงให้เห็นหลุมและเนินเขาบนพื้นผิวของดาวหาง


 กรกฎาคม 2548 11.34 น.
ศูนย์ควบคุมการกิจยืนยันว่าการจุดจรวดครั้งแรกของยานลูกเป็นไปอย่างสมบูรณ์ ยานจะจุดจรวดอีก ครั้งเพื่อปรับแนวการเคลื่อนที่ให้เข้าชนกับดาวหาง ณ ตำแหน่งที่วางแผนไว้ คือ ด้านสว่างของดาวหาง

จากการที่ทั้งดาวหางและยานอวกาศต่างเคลื่อนที่ในอวกาศอย่างรวดเร็ว ทำให้นาซาต้องใช้ระบบนำทางอัตโนมัติในปฏิบัติการครั้งนี้ ระบบนำทางที่เรียกว่า "ออโตนาฟ" (autonav) ถูกติดตั้งบนยานทั้ง ลำ และจะทำการถ่ายภาพดาวหางทุก ๆ 15 วินาที ผ่านการประมวลผลภาพด้วยคอมพิวเตอร์ คำนวณแล้วสั่งการให้ยานเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่เหมาะสม ระบบนี้เริ่มพัฒนามาใช้ในยานดีปสเปซ ที่เข้าใกล้ดาวหางบอร์เรลลีเมื่อ พ.ศ. 2544 และโครงการสตาร์ดัสต์ที่เข้าใกล้ดาวหางวิลด์ เมื่อเดือนมกราคม 2547

 กรกฎาคม 2548 10.54 น.
ระบบออโตนาฟซึ่งใช้นำทางยานลูกเริ่มทำงาน ระบบนี้จะช่วยให้ยานลูกที่จะเข้าไปชนกับดาวหางเดินทางไปในทิศทางที่เหมาะสม

 กรกฎาคม 2548 10.38 น.
วิศวกรกำลังเฝ้าดูการสั่นที่เกิดขึ้นกับสายอากาศกำลังสูงของยานแม่ แต่เชื่อว่าจะไม่เป็นประเด็นปัญหา

 กรกฎาคม 2548 10.34 น.
ผู้ควบคุมเที่ยวบินรายงานว่าทุกระบบทั้งในยานแม่และยานลูกยังอยู่ในสภาพใช้งานได้ดี

 กรกฎาคม 2548 4.30 น.
โครงการดีปอิมแพกต์เดินทางมาถึงช่วงสุดท้าย เมื่อยานลูกได้แยกตัวออกจากยานแม่เรียบร้อยเมื่อวานนี้ ยานลูกกำลังมุ่งหน้าไปยังดาวหางเทมเพล ขณะที่ยานแม่จะคอยเฝ้าดูการชนที่เกิดขึ้นในวันนี้

แปลและเรียบเรียงจาก: SpaceflightNow.comSpace.com

ดูเพิ่ม

คอนทัวร์ พัง (24/8/2545)
ฮับเบิลสนับสนุนภารกิจโรเซตตา (27/9/2546)
เป้าหมายดาวเคราะห์น้อยของโรเซตตา (14/3/2547)
ปลุกผีสตาร์ดัสต์ (28/9/2550)
ดีปอิมแพกต์ภาคพิสดาร (22/2/2551)
โรเซตตาเตรียมสำรวจสเตนส์ (9/8/2551)

เว็บไซต์อื่น

Deep Impact NASA
Deep Impact University of Maryland