สมาคมดาราศาสตร์ไทย

นาซาส่งยานไปส่องไฟหาน้ำบนดวงจันทร์

นาซาส่งยานไปส่องไฟหาน้ำบนดวงจันทร์

12 ธ.ค. 2565
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อวันที่ 11 ธันวาคมที่ผ่านมา จรวดฟัลคอน ขึ้นสู่ท้องฟ้า มุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ สัมภาระที่ในเที่ยวบินนี้เป็นยานอวกาศหลายลำ ลำที่สำคัญที่สุดคือ ยานฮะกุโตะ-อาร์ (Hakuto-R) ขององค์การแจกซา ซึ่งจะไปลงจอดบนดวงจันทร์ 

นอกจากฮะกุโตะ-อาร์แล้ว ยังมีมียานอีกลำหนึ่งเดินทางไปดวงจันทร์ด้วยกัน มีชื่อว่า ลูนาร์แฟลชไลท์ เป็นยานอวกาศขนาดเล็ก บรรจุในโครงคิวบ์แซตขนาด ยู น้ำหนักรวมเพียง 14 กิโลกรัม 

ลูนาร์แฟลชไลท์เป็นโครงการขององค์การนาซา ภารกิจของยานลำนี้คือ สำรวจหาแหล่งน้ำบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ โดยจะใช้วิธียิงเลเซอร์อินฟราเรดใกล้ใส่พื้นผิวดวงจันทร์ แล้วใช้สเปกโทรมิเตอร์บนยานตรวจวัดสเปกตรัมของรังสีที่สะท้อนกลับมา 

ยานลูนาร์แฟลชไลท์ ขณะกำลังยิงแสงเลเซอร์ไปยังก้นแอ่งที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์เพื่อหาร่องรอยของน้ำ  (จาก NASA/JPL-Caltech)

"ถ้าเราจะกลับไปที่ดวงจันทร์อีกครั้ง เราต้องคิดถึงเรื่องน้ำที่จะต้องใช้ในการดื่มกิน รวมถึงเชื้อเพลิงสำหรับจรวดด้วย" บาร์บารา โคเฮน หัวหน้าผู้สอบสวนของลูนาร์แฟลชไลท์กล่าว "น้ำเป็นของจำเป็น แต่มีค่าขนส่งแพงมาก หากเราสามารถหาแหล่งน้ำธรรมชาติบนดวงจันทร์ได้ ก็จะทุ่นค่าใช้จ่ายลงได้มาก"

ยานลูนาร์แฟลชไลท์เหนือดวงจันทร์ (จาก NASA)

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์มีแหล่งน้ำอยู่ในก้นแอ่งที่มืดมิด โดยมีหลักฐานจากยานสำรวจในอดีตหลายลำ เช่น ลูนาร์โพสเปกเตอร์ แอลครอส ลูนาร์รีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ 

ภารกิจของลูนาร์แฟลชไลท์จะเน้นไปที่การหาแหล่งน้ำที่มีปริมาณมากพอที่จะง่ายพอที่จะสกัดออกมาใช้ประโยชน์ 

ยานลูนาร์แฟลชไลท์ขณะกำลังทดสอบอยู่ที่จอร์เจียเทค  (จาก NASA/JPL/Caltech)


หลักการของลูนาร์แฟลชไลท์คือ ยิงเลเซอร์ลงไปบนพื้นผิว แล้ววิเคราะห์สเปกตรัมของแสงที่สะท้อนกลับมา หากพื้นผิวมีน้ำเป็นส่วนประกอบ รังสีอินฟราเรดที่สะท้อนกลับมาจะถูกดูดกลืนไปบางส่วน ซึ่งอาจตีความได้ว่าบริเวณที่แสงเลเซอร์ยิงใส่นั้นมีน้ำอยู่ ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของน้ำแข็งที่ขังอยู่ในแอ่ง หรือเป็นน้ำแข็งที่ฝังอยู่ในเนื้อหินก็ได้

เมื่อยานโคจรผ่านไปหลายรอบ แล้วทำการวัดซ้ำในหลายจุด ก็จะมีข้อมูลมากพอที่จะสร้างแผนที่การกระจายของแหล่งน้ำแข็งบนพื้นผิวดวงจันทร์ได้ ข้อมูลนี้จะเป็นประโยชน์ต่อภารกิจในอนาคตในการเลือกสถานที่ลงจอดบนดวงจันทร์

การที่ลูนาร์แฟลชไลท์มีขนาดเล็กมาก จึงมีข้อจำกัดในเรื่องพื้นที่ภายในและแหล่งกำเนิดพลังงาน แสงเลเซอร์ที่จะยิงลงพื้นผิวดวงจันทร์จึงใช้แบบความเข้มต่ำใกล้เคียงกับเลเซอร์ชี้กระดานที่เด็กเล่นกัน ดังนั้นในการสำรวจแต่ละรอบยานจึงต้องโคจรในระยะใกล้พื้นผิวมาก ประมาณ 15-20 กิโลเมตรเท่านั้น

การควบคุมวิถีโคจรโคจรโดยให้โคจรระดับต่ำตลอดเวลาเป็นเรื่องยากมาก ทางผู้ออกแบบภารกิจจึงเลือกใช้การโคจรแบบใหม่ โดยโคจรเป็นวงรีมาก ในช่วงที่อยู่ไกลจากดวงจันทร์ที่สุดจะอยู่ไกลถึง 70,000 กิโลเมตร แต่ในช่วงที่ใกล้ที่สุดจะอยู่ห่างจากพื้นผิวเพียง 15 กิโลเมตรเท่านั้น  สถานีอวกาศลูนาร์เกตเวย์ของนาซาที่จะสร้างขึ้นในอนาคตก็จะใช้วงโคจรแบบนี้เหมือนกัน 

ลูนาร์แฟลชไลท์มีอายุภารกิจนาน เดือน ในช่วงเวลาดังกล่าวยานจะเข้าเฉียดดวงจันทร์ 10 ครั้ง ลูนาร์แฟลชไลท์เป็นภารกิจสาธิตเทคโนโลยี เพราะมีการทดสอบเทคโนโลยีใหม่หลายรายการ การใช้เลเซอร์ในการช่วยตรวจหาน้ำก็ไม่เคยมีการใช้ที่ไหนมาก่อน นอกจากนี้ลูนาร์แฟลชไลท์ยังใช้เชื้อเพลิงในระบบขับดันที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าไฮดราซีนที่ยังใช้กันทั่วไปในยานอวกาศ