สมาคมดาราศาสตร์ไทย

เตรียมพบกับกล้องเอชดีเอสที ทายาทฮับเบิลระดับไฮเดฟ

29 ก.ค. 2558
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
สมัยนี้ใครทำกล้องอะไรออกมาก็ต้องทำให้เป็นไฮเดฟไว้ก่อน ไม่เว้นแม้กระทั่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

เมื่อต้นเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ในที่ประชุมของสมาคมมหาวิทยาลัยเพื่อการวิจัยดาราศาสตร์ หรือ ออรา (AURA--Association of Universities for Research in Astronomy) ได้มีการเสนอโครงการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศกล้องใหม่ กล้องนี้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกปฐมภูมิใหญ่กว่าของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถึง เท่า มีชื่อว่า ไฮเดฟินิชันสเปซเทเลสโกป หรือ เอชดีเอสที (HDST--High Definition Space Telescope)
ตำแหน่งในอวกาศของกล้องนี้จะเหมือนกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ นั่นคือประจำอยู่ที่จุด ๆ หนึ่งห่างจากโลกไปประมาณ 1.5 ล้านกิโลเมตร ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์  ซึ่งเป็นจุดที่แรงดึงดูดของโลกและดวงอาทิตย์สมดุลกันจนเกิดเสถียรภาพ เรียกว่าจุดลากรันจ์แอล 2
กล้องเอชดีเอสทีมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของกระจกปฐมภูมิ 12 เมตร  ประกอบด้วยกระจกย่อย 54 บาน  จะให้ภาพที่มีความคมชัดกว่ากล้องฮับเบิลมากที่สุดถึง 24 เท่า และมีความไวแสงกว่ากล้องฮับเบิล 100 เท่า มีอุปกรณ์หลายชนิด เช่นกล้องถ่ายภาพ สเปกโทรกราฟ และคอโรนากราฟที่มีส่วนบังแสงดาว สิ่งนี้จะช่วยให้กล้องเอชดีเอสทีถ่ายภาพดาวเคราะห์ต่างระบบที่อยู่ภายในระยะ 100 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ได้โดยตรง แผ่นบังแสงดาวนี้อาจติดอยู่เป็นส่วนหนึ่งของกล้อง หรืออีกทางหนึ่งที่เป็นไปได้และจะดีกว่าก็คือ อยู่แยกจากตัวกล้องโดยอยู่ห่างออกไปนับพันกิโลเมตร เอชดีเอสทียังมีความสามารถในการแยกแยะโครงสร้างที่มีความกว้าง 330 ปีแสงในขณะที่เอกภพมีอายุเพียง พันล้านปี 
แม้กล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์จะได้ชื่อว่าเป็นทายาทฮับเบิล แต่หากกล้องเอชดีเอสทีได้เกิดจริง ๆ ย่อมจะได้ชื่อว่าเป็นทายาทสายตรงของฮับเบิลมากกว่ากล้องเจมส์เว็บบ์ซึ่งถือว่าเป็นทายาทนอกไส้ ทั้งนี้เนื่องจากกล้องเอชดีเอสทีทำงานในย่านรังสีตั้งแต่อินฟราเรดใกล้จนถึงอัลตราไวโอเลตเหมือนกับกล้องฮับเบิล ส่วนกล้องเจมส์เว็บบ์เป็นกล้องที่ทำงานในย่านรังสีอินฟราเรดเท่านั้น 
ด้วยประสิทธิภาพที่สูงมากของกล้องเอชดีเอสที แทบจะไม่มีสาขาวิชาไหนที่ไม่ได้รับอานิสงส์จากกล้อง ๆ นี้ โดยเฉพาะด้านการศึกษาระบบสุริยะ มาร์ก โพสต์แมน จากสถาบันกล้องโทรทรรศน์อวกาศอธิบายว่า "เราอาจใช้กล้องนี้สังเกตบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์วงนอกรวมถึงบริวารดาวเคราะห์ได้ ภาพถ่ายดาวพลูโตที่ได้จากกล้องเอชดีเอสทีน่าจะมีคุณภาพใกล้เคียงกับที่ยานนิวเฮอไรซอนส์ถ่ายได้ก่อนเข้าเฉียดสามสัปดาห์ กล้องนี้ยังมองเห็นภูมิลักษณ์ที่มีขนาดเท่าเกาะแมนฮัตตันบนดาวพฤหัสบดีได้ นอกจากนี้ยังอาจใช้ในการค้นหาวัตถุไคเปอร์ดวงใหม่ ๆ ได้ด้วย"
มาริโอ ลีวีโอ นักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่งจากสถาบันเดียวกันกล่าวเสริมว่า "กล้องนี้อาจถ่ายภาพของดาวเคราะห์ที่อยู่ในเขตเอื้ออาศัยของระบบสุริยะอื่นได้เป็นสิบ ๆ ดวง สามารถตรวจวัดสมบัติต่าง ๆ ของบรรยากาศ ซึ่งช่วยในการค้นหาสิ่งมีชีิวิตในดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ด้วย"

แน่นอนว่าการทำยากกว่าพูด การนำกล้องใหญ่โตระดับนี้ขึ้นไปไว้บนวงโคจรในอวกาศไม่ใช่เรื่องง่าย เรื่องนี้เคยเกิดกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์มาแล้ว ปัญหาเรื่องงบที่บานปลายเกือบทำให้โครงการนี้ต้องยกเลิกไปในปี 2554 แม้ขณะนี้กล้องเจมส์เว็บบ์มีกำหนดทะยานขึ้นสู่อวกาศที่แน่นอนแล้วคือปี 2561 แต่งบของโครงการก็พุ่งทะยานไปก่อนแล้วถึงเก้าพันล้านดอลลาร์ จากเดิมที่วางไว้เพียง 1.6 พันล้านดอลลาร์ ขณะนี้ยังไม่มีการกำหนดงบของโครงการกล้องเอชดีเอสทีที่แน่นอน แต่มีตัวเลขคร่าว ๆ ว่าน่าจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งหมื่นล้านดอลลาร์ 
การที่กล้องเอชดีเอสทีสำรวจอวกาศในช่วงคลื่นที่อยู่เหนืออินฟราเรดเสียส่วนใหญ่เป็นข้อได้เปรียบอย่างหนึ่งของกล้องนี้ เพราะหมายความว่ากล้องเอชดีเอสทีไม่กลัวความร้อนเท่ากับกล้องเจมส์เว็บบ์ ทำให้ไม่ต้องทำงานอยู่ในสภาพแวดล้อมที่หนาวยะเยือกอย่างกล้องเจมส์เว็บบ์ ไม่ต้องมีการทดสอบความทนทานต่อสภาพเย็นยวดยิ่งแบบสุดโหดอย่างกล้องเจมส์เว็บบ์ อีกทั้งการออกแบบกล้องและวัสดุที่ใช้ก็จะเรียบง่ายกว่า ซึ่งก็หมายความว่าเป็นผลดีต่องบประมาณของโครงการด้วย

เงื่อนไขที่เหมือนกันระหว่างเจมส์เว็บบ์กับเอชดีเอสทีอีกข้อหนึ่งก็คือ กล้องทั้งสองอยู่ในตำแหน่งที่ไกลเกินกว่าจะใช้นักบินอวกาศไปติดตั้งหรือซ่อมบำรุงต่าง ๆ นั่นหมายความว่าการเดินทางไปสู่ตำแหน่งประจำการ การคลี่โครงสร้างของส่วนประกอบให้พร้อมปฏิบัติหน้าที่ กล้องจะต้องทำด้วยตัวเอง และต้องสำเร็จราบรื่นตลอดอายุการใช้งาน เพราะหากมีปัญหาใด ๆ ก็จะไม่มีใครตามไปซ่อมแซมได้

ขณะนี้โครงการกล้องเอชดีเอสทียังอยู่ในขั้นตอนการศึกษา หากโครงการกล้องเอชดีเอสทีได้รับการอนุมัติ คาดว่ากล้องนี้อาจจะขึ้นสู่อวกาศได้ภายในทศวรรษ 2030 
ภาพวาดกล้องเอชดีเอสที

ภาพวาดกล้องเอชดีเอสที (จาก NASA/GSFC)

ภาพเปรียบเทียบประสิทธิภาพด้านกำลังแยกภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล <wbr>(ซ้าย) <wbr>กับกล้องเอชดีเอสที <wbr>(ขวา) <wbr><br />

ภาพเปรียบเทียบประสิทธิภาพด้านกำลังแยกภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (ซ้าย) กับกล้องเอชดีเอสที (ขวา) 

กระจกเบริลเลียมฉาบทองคำหนึ่งใน 18 บานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ กล้องเอชดีเอสทีก็จะใช้กระจกประกอบเป็นกระจกปฐมภูมิเช่นกัน

กระจกเบริลเลียมฉาบทองคำหนึ่งใน 18 บานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ กล้องเอชดีเอสทีก็จะใช้กระจกประกอบเป็นกระจกปฐมภูมิเช่นกัน (จาก Drew Noel / NASA)

เปรียบเทียบขนาดของกระจกปฐมภูมิของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ และกล้องเอชดีเอสที

เปรียบเทียบขนาดของกระจกปฐมภูมิของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์เจมส์เว็บบ์ และกล้องเอชดีเอสที

ภาพจำลองประสิทธิภาพของกล้องเอชดีเอสทีเปรียบเทียบกับกล้องฮับเบิล เมื่อถ่ายภาพดาวพลูโต กล้องเอชดีเอสทีสามารถแสดงวัตถุที่มีขนาดเพียง 300 กิโลเมตรบนดาวพลูโตได้

ภาพจำลองประสิทธิภาพของกล้องเอชดีเอสทีเปรียบเทียบกับกล้องฮับเบิล เมื่อถ่ายภาพดาวพลูโต กล้องเอชดีเอสทีสามารถแสดงวัตถุที่มีขนาดเพียง 300 กิโลเมตรบนดาวพลูโตได้