สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ลมสุริยะสร้างประจุไฟฟ้าบนดวงจันทร์โฟบอส

ลมสุริยะสร้างประจุไฟฟ้าบนดวงจันทร์โฟบอส

1 พ.ย. 2560
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดวงจันทร์โฟบอส เป็นดวงจันทร์หนึ่งในสองดวงของดาวอังคาร นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ให้ความสนใจดวงจันทร์ดวงนี้เป็นพิเศษ มีการวางแผนให้มนุษย์อวกาศไปตั้งฐานปฏิบัติการบนดวงจันทร์ดวงนี้เพื่อควบคุมสั่งการยานสำรวจที่ปฏิบัติหน้าที่อยู่บนพื้นผิวดาวอังคาร การควบคุมสั่งการจากฐานบนดวงจันทร์โฟบอสมีข้อได้เปรียบเหนือการควบคุมจากโลก เนื่องจากดวงจันทร์โฟบอสอยู่ใกล้ดาวอังคารมาก จึงไม่มีปัญหาเรื่องการหน่วงเวลาในการสื่อสารดังที่เกิดกับการควบคุมจากโลก นอกจากนี้การที่ดวงจันทร์โฟบอสมีมวลต่ำ สนามความโน้มถ่วงต่ำ การนำยานลงไปจอดจึงง่ายด้วย 

ก่อนจะถึงวันนั้น ยังมีโจทย์สำคัญข้อหนึ่งที่ต้องนำมาขบคิด การศึกษาของนาซาเมื่อไม่นานมานี้เปิดเผยว่า ลมสุริยะ ซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคประจุไฟฟ้าที่พัดออกจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่สลับซับซ้อนบนดวงจันทร์โฟบอสได้ การค้นพบนี้ทำให้ผู้วางแผนภารกิจสำรวจในอนาคตที่จะส่งยานหรือมนุษย์อวกาศไปลงบนดวงจันทร์ดวงนี้ต้องคำนึงถึงผลกระทบจากปรากฏการณ์นี้ให้ดี

"เราพบว่ามนุษย์อวกาศและยานสำรวจอาจได้รับอนุภาคประจุไฟฟ้าสะสมได้หากไปอยู่ที่ด้านมืดของดวงจันทร์โฟบอส" วิลเลียม ฟาร์เรลล์ หัวหน้านักวิจัยจากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดอธิบาย 

อย่างไรก็ตาม นักวิจัยดังกล่าวเชื่อว่าระดับของประจุนี้อาจไม่รุนแรงจนถึงกับทำให้มนุษย์อวกาศบาดเจ็บ แต่อาจแรงพอที่จะทำให้อุปกรณ์ตรวจวัดที่ละเอียดอ่อนเสียหายได้ ดังนั้นผู้ออกแบบเครื่องมือที่จะนำไปใช้บนโฟบอสจะต้องหาทางป้องกันผลจากประจุไฟฟ้าสะสมนี้ให้ดี

วงโคจรของโฟบอสอยู่ใกล้ดาวอังคารมาก และดวงจันทร์ดวงนี้ก็ไม่มีบรรยากาศ ไม่มีแมกนีโทสเฟียร์ ดังนั้นลมสุริยะที่พัดเข้ามาจึงปะทะเข้ากับพื้นผิวโดยตรง พื้นผิวในด้านที่เป็นกลางวันจะดูดซับประจุไฟฟ้าเอาไว้ ส่วนในด้านที่เป็นกลางคืน ที่แม้จะไม่ได้รับลมสุริยะโดยตรงเพราะโฟบอสบังไว้ แต่ประจุลบจากลมสุริยะที่อยู่นอกเงายังคงแพร่เข้ามาในส่วนเงาหลังโฟบอสและสะสมจนมีระดับสูงขึ้นได้ ปรากฏการณ์แบบเดียวกันนี้พบได้ในหลุมอุกกาบาตที่มืดมิดบางแห่งบนโฟบอสเหมือนกัน เช่นหลุมสติกนีย์ 
 
ในภาวะปกติที่ลมสุริยะไม่รุนแรงมากนัก ระดับของประจุที่สะสมอยู่ในด้านมืดของโฟบอสอาจยังไม่สูงมากนัก แต่เมื่อเกิดการปะทุที่รุนแรงบนดวงอาทิตย์ เช่นเมื่อเกิดการพ่นมวลคอโรนา ระดับของประจุสะสมก็จะสูงขึ้นมาก

นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองการพัดของลมสุริยะในสภาพแวดล้อมรอบโฟบอส พบว่าไฟฟ้าสถิตในด้านมืดของโฟบอสอาจทำให้เกิดความต่างศักย์ได้ถึง 10,000 โวลต์บนวัสดุบางชนิด เช่นเทฟลอน ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ทำชุดนักบินอวกาศในภารกิจอะพอลโล

ดังนั้น ในอนาคตมนุษย์อวกาศและยานต่าง ๆ ที่จะมาประจำอยู่ที่บริเวณดังกล่าวย่อมมีโอกาสที่จะได้รับอันตรายจากการถ่ายเทประจุได้ เช่นเมื่อมนุษย์อวกาศเดินบนพื้นผิว การเสียดสีที่เกิดขึ้นระหว่างก้าวจะเกิดการถ่ายเทประจุจากฝุ่นบนพื้นเข้าสู่ชุดอวกาศ และเมื่อมนุษย์อวกาศผู้นั้นไปสัมผัสกับวัสดุนำไฟฟ้า เช่นอาจเป็นเครื่องมือหรือยวดยานต่าง ๆ ก็จะเกิดการคายประจุอย่างรวดเร็ว คนที่อยู่ในเมืองหนาวย่อมเคยผ่านประสบการณ์เช่นนี้มาแล้ว การที่เดินไปมาในบ้านที่ปูพรมแล้วเมื่อไปจับลูกบิดประตูโลหะก็จะถูกไฟดูด ก็เกิดจากปรากฏการณ์ประเภทเดียวกัน 

นักวิทยาศาสตร์เคยพบว่าภายในหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่อยู่บริเวณขั้วเหนือและใต้ของดวงจันทร์ซึ่งอยู่ในเงามืดตลอดเวลาก็เกิดปรากฏการณ์สะสมประจุเช่นเดียวกัน ส่วนบนโลกไม่มีโอกาสเกิดเนื่องจากโลกเรามีบรรยากาศและแมกนีโทสเฟียร์คุ้มกันอยู่

ดวงจันทร์โฟบอส

ดวงจันทร์โฟบอส (จาก NASA)