http://update.se-ed.com     หน้าแรก    ฉบับก่อน      แนะนำ     ติดต่อเรา     สมาชิก     ซีเอ็ด      

ฉบับ 195 ธันวาคม 2546 ประจำฉบับ   o บอกกล่าว   o จดหมายถึงบ.ก.   o มองโลก   o มองไทย   o Space Hotline   o คุยกับชัยคุปต์   o นักวิทย์รุ่นเยาว์   o ประลองปัญญา   o เรื่องจากปก   o บทความ/สารคดี บอกรับจดหมายข่าว โปรดแจ้ง E-Mail ของคุณ Subscribe     Unsubscribe   Powered by YourMailinglist Provider.com   ดูจดหมายข่าวเก่า   Visitors:

สารคดีวิทยาศาสตร์ #195                 ยานสมาร์ต-1มุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์          ดวงจันทร์กำลังจะได้รับการเยี่ยมเยียนอีกครั้ง โดยยานอวกาศขององค์การอวกาศยุโรป ซึ่งนับเป็นครั้งแรกที่องค์การอวกาศ ยุโรปส่งยานอวกาศไปสำรวจดวงจันทร์โดยจะสำรวจอย่างละเอียด ภารกิจนี้เริ่มขึ้นเมื่อจรวดแอเรียน-5 นำยานสมาร์ต-1 (SMART-1) มูลค่า 110 ล้านยูโรขึ้นสู่อวกาศ ณ สเปซพอร์ต  เฟรนช์เกียนา(ดินแดนของฝรั่งเศส) เมื่อวันที่ 28 กันยายน 2546 ที่ผ่านมา        การเดินทางเริ่มต้นด้วยดี “สมาร์ต-1ขึ้นสู่อวกาศ อย่างสวยงามจริงๆ” เบอร์นาร์ด โฟอิ้ง นักวิทยาศาสตร์ของโครงการสมาร์ต-1 กล่าว “เราจะใช้เวลาเดินทาง ประมาณ 16-18 เดือน ตามแผนจะถึงดวงจันทร์ในราวเดือนตุลาคมหรือพฤศจิกายนหรือธันวาคม ปี 2547 ต่อจากนั้นยานจะโคจรรอบดวงจันทร์”        สมาร์ต-1 จะทำแผนที่ดวงจันทร์และค้นหาน้ำ โดยใช้เวลาปฏิบัติการ 2 ปี ยานมีเครื่องมือหลักๆ สามชนิดด้วยกัน ชนิดแรกคือกล้องถ่ายภาพในระดับคลื่นแสงที่สายตามนุษย์มองเห็น พื้นที่เป้าหมายพิเศษของมันคือบริเวณ ที่เรียกว่า “Peak of Eternal Light” ยอดเขาซึ่งอาบไปด้วยแสงอาทิตย์แต่บริเวณรอบๆซึ่งเป็นหลุมอุกกาบาตกลับมืดทึบ        เครื่องมือชนิดที่สองคือ อินฟราเรด  สเปคโทรมิเตอร์ (Infrared Spectrometer) หรือ SIR สำหรับค้นหาน้ำบริเวณหลุมอุกกาบาตที่สลัวๆใกล้ขั้วใต้ของดวงจันทร์ และถ่ายภาพทำแผนที่เพื่อเป็นข้อมูลสำหรับปฏิบัติการขององค์การนาซาที่จะส่งหุ่นยนต์ลงสำรวจในบริเวณนี้ในอนาคต สมาร์ต-1 จะทำแผนที่ดวงจันทร์และค้นหาน้ำ โดยใช้เวลาปฏิบัติการ 2 ปี       เครื่องมือชนิดที่สามคือ เอกซเรย์ สเปคโทรมิเตอร์ ( X-Ray Spectrometer) หรือ D-CIXS สำหรับใช้หาข้อมูลองค์ประกอบทางธรณีของพื้นผิวซึ่งจะบอกความลับที่นักวิทยาศาสตร์อยากรู้ว่าดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร        มานูเอล กรังด์ แห่งห้องปฏิบัติการแอ็บพลีตัน รัตเทอร์ฟอร์ด หัวหน้าทีมผู้พัฒนา D-CIXS บอกว่า แม้ว่าได้มีการศึกษาวิจัยดวงจันทร์มาหลายทศวรรษแล้วก็ตาม แต่เราก็ ไม่ได้ค้นพบอะไรมากมายที่บอกว่าดวงจันทร์ประกอบด้วยอะไรบ้าง “ปฏิบัติการของยาน อพอลโลเป็นการสำรวจเฉพาะบริเวณเส้นศูนย์สูตรและเป็นด้านที่ดวงจันทร์หันเข้าหา โลกเท่านั้น ขณะที่ยานอื่นๆ ก็เพียงแค่สำรวจสีของพื้นผิวและค้นหาธาตุหนักๆ แต่ D-CIXS จะทำแผนที่ธาตุต่างๆ บนพื้นผิวทั้งหมดซึ่งประกอบขึ้นมาเป็นดวงจันทร์” กรังด์กล่าว        นอกจากนี้ ยังมีอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่ถูกนำไปทดสอบกับภารกิจของสมาร์ต-1 นั่นคือระบบนำร่องที่สามารถนำยานเดินทางไปในระบบสุริยะได้อย่างอัตโนมัติ        ภารกิจของสมาร์ต-1 ไม่เพียงแต่จะทำให้มนุษย์รู้จักดวงจันทร์มากขึ้นเท่านั้น สำหรับองค์การอวกาศยุโรปแล้วมันสำคัญมากกว่านั้น  เพราะสมาร์ต-1 จะนำมาซึ่งการปฏิวัติเทคโนโลยียานอวกาศซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของปฏิบัติการครั้งนี้ และจะเป็นก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่ขององค์การอวกาศยุโรปเลยทีเดียว เพราะมันจะเป็นการทดสอบยานอวกาศต้นแบบของยานอวกาศในอนาคตด้วย        ระบบขับเคลื่อนหรือเครื่องยนต์จรวดของยานอวกาศนับตั้งแต่ยุคเริ่มแรกจนถึงปัจจุบันใช้เชื้อเพลิงเคมี ซึ่งใช้ระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิง  ยานจึงมีขนาดใหญ่ เพราะต้องใช้เนื้อที่สำหรับบรรจุเชื้อเพลิงมาก  มันจึงเป็นข้อจำกัดในด้านความเร็วของยานและพิสัยปฏิบัติการ และยังทำให้สูญเสียเนื้อที่สำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์อีกด้วย ที่สำคัญคือมันมีค่าใช้ จ่ายสูง       นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจึงพยายามคิดค้นเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าสำหรับยานอวกาศที่เร็วกว่า มีประสิทธิภาพสูงกว่า ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังวิจัยและพัฒนายานอวกาศในอนาคตอยู่หลายแบบ อาทิ ยานโซลาร์เซล (Solar Sail) หรือเรือใบอวกาศในจินตนาการของมนุษย์เมื่อหลายร้อยปีก่อน เคลื่อนที่ได้โดยโฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคของแสงกระทบแผงใบเรืออวกาศ เกิดพลังงานหรือโมเมนตัมผลักแผงใบเรือให้เคลื่อนที่ ซึ่งดันยานอวกาศอีกต่อหนึ่ง        ยานที่ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ ซึ่งองค์การ นาซากำลังพัฒนาภายใต้โครงการPrometheus ยานต้นแบบลำแรกของโครงการนี้จะปฏิบัติการสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีในทศวรรษหน้า มีชื่อปฏิบัติการว่า The Jupiter Icy Moons Orbiter Mission (JIMO)       ยานอีกแบบที่มีความเป็นไปได้สูงคือยานที่ใช้เครื่องยนต์ไอออน หรือ A solar-electric propulsion system มันเป็นระบบขับเคลื่อนชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยการแปลงแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าผ่านแผงรับแสงอาทิตย์ และใช้กระแสไฟฟ้าไปชาร์จอะตอมของก๊าซทำให้เกิดแรงขับยานไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูง         ระบบเครื่องยนต์ไอออนมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์จรวดที่ใช้กันอยู่ถึง 10 เท่า มันจะไม่เผาไหม้เชื้อเพลิงเหมือนเครื่องยนต์ จรวด จึงใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า การใช้เชื้อเพลิงน้อยทำให้น้ำหนักยานน้อยและมีที่ว่างสำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์มากขึ้น ระบบเครื่องยนต์ไอออนมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์จรวดที่ใช้กันอยู่ถึง 10 เท่า มันจะไม่เผาไหม้เชื้อเพลิงเหมือนเครื่องยนต์ จรวด จึงใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า การใช้เชื้อเพลิงน้อยทำให้น้ำหนักยานน้อยและมีที่ว่างสำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์มากขึ้น ในขณะที่ความก้าวหน้าของการพัฒนาเครื่องมือวิทยาศาสตร์จะทำให้เครื่องมือวิทยาศาสตร์มีขนาดเล็กลงด้วย แต่เครื่องยนต์ไอออนก็มีข้อจำกัดที่ใช้แสงอาทิตย์ มันจึงไม่สามารถเดินทางไปสำรวจบริเวณห่างไกลที่ได้รับแสงอาทิตย์อ่อนๆ ได้ เช่น บริเวณแถบไคเปอร์ หรือไกลไปกว่านั้น        อย่างไรก็ดีข้อจำกัดด้านงบประมาณจะเป็นเงื่อนไขหลัก ที่ทำให้ความเป็นไปได้สำหรับการสร้างยานอวกาศในอนาคตจะอยู่ภายใต้แนวคิดยานขนาดเล็ก ที่มีประสิทธิภาพสูงแต่มีต้นทุนการสร้างต่ำ จึงเป็นไปได้สูงที่ยานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนจะรับภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะแทนที่เครื่องยนต์จรวดในเวลาอีกไม่นานนัก สำหรับบริเวณอวกาศที่ไกลไปกว่านั้นจะเป็นภารกิจของยานอวกาศที่ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์        การพัฒนายานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนเริ่มโดยองค์การนาซาเมื่อหลายปีมาแล้ว ย้อนไปเมื่อวันที่ 24 ตุลาคม ปี 2537 ยานดีป--   สเปซ-1 ขององค์การนาซาออกเดินทางไปสำรวจดาวหางบอร์เรลลี ไกล 200 ล้านกิโลเมตร เป้าหมายหลักของภารกิจนี้คือการทดสอบ เทคโนโลยีใหม่ๆ 12 ชนิดรวมทั้งเครื่องยนต์ไอออนที่ใช้ขับเคลื่อนยานลำนี้  ปฏิบัติการของยานดีปสเปซ-1 ประสบความสำเร็จอย่างงดงาม ภารกิจสิ้นสุดลงเมื่อเดือนธันวาคม ปี 2544 ข้อมูลที่ได้จากดาวหางเป็นเพียงโบนัสของปฏิบัติการนี้เท่านั้น        ดีปสเปซ-1 เป็นยานต้นแบบลำแรกของโครงการแห่งสหัสวรรษใหม่ (The New Millennium Program) ขององค์การนาซา โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับยานอวกาศในอนาคต แนวคิดหลักคือการลดขนาดของยานอวกาศเพื่อลดค่าใช้จ่ายและสร้างยานให้มีความฉลาดที่จะปฏิบัติการได้โดยตัวมันเองโดยถูกควบคุมจากมนุษย์น้อยที่สุด นั่นก็เท่ากับว่าเป็นการลดค่าใช้จ่ายมหาศาลทั้งตัวยานและเจ้าหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดินด้วย        องค์การอวกาศยุโรปก็มีโครงการวิจัยเทคโนโลยีก้าวหน้าเพื่อพัฒนายานอวกาศ  รุ่นใหม่ๆ ที่จะทำการสำรวจอวกาศห้วงลึกในอนาคตเช่นเดียวกับองค์การนาซา สมาร์ต-1 เป็นปฏิบัติการแรกของโครงการนี้ มันเป็นยานอวกาศที่ใช้เครื่องยนต์ไอออนเช่นเดียวกับยานดีปสเปซ-1 และกำลังได้รับทดสอบกับปฏิบัติการสำรวจดวงจันทร์        หากภารกิจของสมาร์ต-1ประสบความสำเร็จด้วยดี เราคงจะเห็นองค์การอวกาศยุโรปส่งยานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนไปสำรวจดาวเคราะห์ในระบบสุริยะกันในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี้                                                  โดย... บัณฑิต คงอินทร์ พบกับเรื่องนี้ได้ที่ : http://update.se-ed.com/195/smart_1.htm กลับไปหน้าบทความ/สารคดี   UpDATE นิตยสารรายเดือน ราคาฉบับละ 60 บาท http://update.se-ed.com อัตราสมาชิก 12 ฉบับ 720 บาท จัดพิมพ์โดย บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จำกัด(มหาชน) อาคารเนชั่นทาวเวอร์ ชั้น 19 เลขที่ 46/87-90 ถ.บางนา-ตราด แขวงบางนา เขตบางนา กรุงเทพฯ 10260 โทร.0-2751-5800, 0-2751-4175 โทรสาร 0-2751-5059 E-mail : update@se-ed.com