ภาพจำลองการลงจอดและอุปกรณ์ช่วยในการลงจอดของยานลูก Philae (ESA/ATG medialab)



คนจีนโบราณคิดว่า ดาวหางที่มีหางเป็นทางยาวพาดผ่านท้องฟ้าในเวลากลางคืน คือ ไม้กวาดที่เทพเจ้าส่งมาเพื่อกวาดล้างมลทินให้หมดสิ้นไปจากโลก ส่วนชาวตะวันตกเชื่อว่า ดาวหางคือลางร้ายซึ่งบอกการจะล่มสลายของอาณาจักร การเสด็จสวรรคตของกษัตริย์หรือการเสียกรุง เมื่อครั้งที่ชาว Norman ทำสงครามชนะอังกฤษ ในปี 1066 ชาวอังกฤษได้เห็นการปรากฏตัวของดาวหาง Halley ซึ่งเคยปรากฏทุกครั้งที่โลกจะประสบภาวะวิกฤต เช่น เมื่อ Julius Caesar ถูกสังหาร กรุง Jerusalem แตก และแม่ทัพฮั่น Attila ปราชัยในสงคราม แม้เมื่อโลกก้าวเข้าสู่ยุควิทยาศาสตร์แล้ว แต่เมื่อดาวหาง Halley ปรากฏในท้องฟ้าในปี 1910 คนอเมริกันหลายคนต่างพากันกลัวตายคิดไปว่า แก๊สพิษจากดาวหางจะแพร่กระจายไปทั่วโลก จึงพากันซื้อหน้ากากกันแก๊สพิษ และกลืนยาป้องกันตัวกันจ้าละหวั่น

ในเดือนพฤศจิกายนนี้ ยานอวกาศ Rosetta มูลค่า 4 หมื่นล้านบาทขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency ESA) ที่ถูกส่งขึ้นอวกาศเมื่อ 10 ปีก่อนให้ไปโคจรรอบดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko จะพยายามทำสิ่งที่ไม่มีใครเคยทำมาก่อน นั่นคือปล่อยยานลูก Philae ลงจอดบนดาวหางเป็นครั้งแรกในประวัติการสำรวจอวกาศของมนุษย์

โครงการนี้ คือ เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 2 มีนาคม ค.ศ.2004 เมื่อ ESA ยิงจรวดนำยานอวกาศ Rosetta มุ่งหน้าไปยังดาวหางดังกล่าว เพราะระยะทางไกลมาก และยานต้องมีความเร็วพอเหมาะพอดีที่จะสามารถส่งยานลูกลงจอดบนดาวหางได้ เพื่อเป็นการประหยัดพลังงานและงบประมาณ ESA ได้กำหนดให้ยานอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกเหวี่ยงยานไปโคจรผ่านใกล้ดาวอังคารในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ ค.ศ.2007 จากนั้น ESA ได้บังคับให้ยานโคจรผ่านโลกอีกเป็นครั้งที่ 2 ซึ่งจะช่วยเหวี่ยงยานอีกครั้งหนึ่งในวันที่ 13 พฤศจิกายน ค.ศ.2007 ให้มุ่งสู่ดาวเคราะห์น้อย Steins และถึงดาวดวงดังกล่าวในวันที่ 5 กันยายน ค.ศ.2008 แล้วให้ยานโคจรผ่านใกล้โลกเป็นครั้งที่ 3 เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน ค.ศ.2009 โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกเหวี่ยงยานมุ่งสู่ดาวเคราะห์น้อย Lutetia และถึงดาวดวงนี้เมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม ค.ศ.2010 เมื่อยานโคจรผ่าน Lutetia แล้ว ESA ก็ได้ส่งสัญญาณทางไกลบังคับให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นบนยานหยุดทำงาน คือ “จำศีล” นาน 31 เดือนจนถึงวันที่ 20 มกราคม 2014 ยานก็ได้รับคำสั่งจาก ESA ให้ตื่นเพื่อเตรียมตัวเข้าสู่วงโคจรรอบดาวหางเป้าหมาย

ที่ศูนย์บังคับการของ ESA ที่เมือง Darmstadt ในเยอรมนี บรรดาเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ต่างรู้สึกยินดี เมื่อได้รับสัญญาณตอบจากยาน Rosetta ที่อยู่ไกล 800 ล้านกิโลเมตร หลังจากที่ศูนย์ได้ส่งสัญญาณออกไปเตือนให้ยานก่อนนั้นตื่น 8 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่า Rosetta จะเป็นยานอวกาศลำแรกของโลกที่จะสำรวจดาวหางที่ระยะใกล้เพื่อให้รู้ว่า ดาวหางมีบทบาทเพียงใด และอย่างไรทั้งในการกำเนิดของระบบสุริยะและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ต่างๆ และการเดินทางครั้งนี้จะแตกต่างจากการเดินทางไปสำรวจดาวครั้งอื่นๆ เช่น ในกรณีไปดาวอังคาร เรามีข้อมูลของมวล ขนาด และสนามโน้มถ่วงของดาวอังคารค่อนข้างสมบูรณ์ แต่ในกรณีดาวหางดวงนี้ เราไม่รู้มวลที่แท้จริง ไม่มีข้อมูลสนามโน้มถ่วง ฯลฯ เราจึงไม่รู้วิธีที่จะเข้าสู่วงโคจรรอบดาวหางได้อย่างไม่ผิดพลาด ดังนั้นจึงต้องมีการปรับข้อมูลบนยานตลอดเวลา

ดาวหางนั้นประกอบด้วยก้อนน้ำแข็ง ฝุ่น ดิน หิน และแก๊ส ดังนั้นจึงมีบทบาทพอสมควรในการถือกำเนิดก่อตัวเป็นรูปร่างของดาวเคราะห์ดวงต่างๆ คืออาจให้กำเนิดมีชีวิตบนโลก หรือเป็นสาเหตุที่ทำให้โลกมีทะเล เพราะเวลาดาวหางชนโลก น้ำแข็งบนดาวหางจะละลายเป็นน้ำ

เมื่อ ESA ส่งสัญญาณบังคับให้ดาวหางตื่นจากการจำศีล อุปกรณ์ทำความร้อนบนยานก็ได้เริ่มทำงาน และอุปกรณ์ควบคุมการหมุนรอบตัวเองของยานก็เริ่มปรับตัวให้เสาอากาศบนยานชี้ตรงมาที่โลก เพื่อส่ง-รับสัญญาณ อุปกรณ์ควบคุมความเร็วของยานก็เริ่มลดความเร็วของยานจากกิโลเมตร/วินาที ให้เหลือเพียงไม่กี่เมตร/วินาที ด้านอุปกรณ์ถ่ายภาพก็เริ่มเตรียมบันทึกภาพ และอุปกรณ์วัดความเข้มของสนามโน้มถ่วงของดาวหางก็เริ่มทำงานเช่นกัน

ตามกำหนดการเดิมนั้น หลังจากที่ได้เดินทางไกล 7,000 ล้านกิโลเมตร ยาน Rosetta จะเข้าสู่วงโคจรรอบดาวหาง 64P/Churyumov – Garasimenko จนถึงปลายปี 2013 และเมื่อถึงเดือนพฤศจิกายนปีนี้ยานจะปลดปล่อยยานลูกชื่อ Philae ให้โคจรไปลงจอดบนดาวหางอย่างนิ่มนวล และเมื่อ Philae ที่มีมวล 100 กิโลกรัมลงจอดบนดาวหางเรียบร้อยแล้ว ยานจะทอดสมอบนผิวน้ำแข็งของดาวหาง ในขณะที่ยานแม่ Rosetta จะโคจรเหนือดาวเพื่อคอยรับสัญญาณและข้อมูลจากอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ 10 อุปกรณ์บน Philae ซึ่งจะทำหน้าที่วิเคราะห์องค์ประกอบส่วนที่เป็นผิวของดาวหาง เพื่อค้นหาอินทรีย์โมเลกุลและสารประกอบอื่นๆ

ในการโคจรเหนือดาวหางที่ระยะสูง 25 กิโลเมตร ยาน Rosetta จะโคจรด้วยความเร็ว 135,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง ให้กล้องถ่ายภาพบนยานทำหน้าที่บันทึกสภาพผิวของดาว เพื่อหาสถานที่เหมาะให้ Philae ลงจอด เมื่อถึงวันที่ 11 พฤศจิกายน Rosetta ก็จะโคจรลงไปใกล้ผิวดาวหาง โดยให้อยู่ห่างเพียง 10 กิโลเมตร เพื่อปล่อยยานลูก Philae ให้ร่อนลงจอดอย่างปลอดภัย





ภาพจำลองเมื่อยานลูก Philae ลงจอดบนดาวหาง 67P/Churyumov-Gerasimenko (ESA/ATG medialab)




ทันทีที่ลงจอดกล้องถ่ายภาพบน Philae จะส่งภาพผิวของดาวหางกลับมายังโลก กล้องจุลทรรศน์และอุปกรณ์ spectrometer บน Philae จะวิเคราะห์องค์ประกอบของหินและดินซึ่งได้จากการใช้จอบขุดลงไปจนถึงระดับลึก 24 เซนติเมตร ในอดีตตลอดเวลา 25 ปีที่ผ่านมานี้ มนุษย์ได้เคยส่งยานอวกาศ 11 ลำไปใกล้ดาวหาง แต่ยังไม่มียานใดไปลงจอดบนดาวหางเลย ESA เองเคยส่งยาน Giotto ไปถ่ายภาพดาวหาง Halley ที่ระยะใกล้ 200 กิโลเมตร และยาน Stardust เคยนำฝุ่นดาวหาง Wild กลับมาโลก

ในการสำรวจคราวนี้ Philae มีโครงการจะทำงานบนดาวหางนาน 4-6 เดือน ส่วนยาน Rosetta ก็จะโคจรเหนือดาวหางเป็นเวลา 17 เดือนที่ระยะห่างตั้งแต่ 20-100 กิโลเมตร ในขณะที่ดาวหางเองก็โคจรไปรอบดวงอาทิตย์ด้วยความเร็ว 20 กิโลเมตร/วินาที

ถึงวันนี้ Rosetta ได้ส่งภาพของดาวหางกลับมาโลกหลายภาพแล้ว ซึ่งได้สร้างความตื่นตาและตื่นเต้นให้กับนักดาราศาสตร์มาก เพราะมันเป็นดาวหางที่ไม่เหมือนดาวหางอื่นๆ เลย และข้อมูลที่ได้กำลังบอกสถานภาพของระบบสุริยะเมื่อถือกำเนิดใหม่ๆ โดยไม่มีสิ่งแวดล้อม เช่น น้ำ ภูเขาไฟ พายุ ลม ฯลฯ มาเปลี่ยนแปลงรูปทรง ข้อมูลที่ได้จึงเป็นข้อมูลระดับดึกดำบรรพ์จริงๆ นอกจากนี้อุปกรณ์วิทยาศาสตร์บน Rosetta ยังสามารถจับผงหรือฝุ่นละออง หรือแก๊สที่กระเด็นจากดาวหางมาวิเคราะห์องค์ประกอบได้ด้วย

รูปทรงที่ไม่กลมดิกของดาวหางดวงนี้ก็เป็นประเด็นที่น่าสนใจ นักดาราศาสตร์จึงพยายามวัดสนามแม่เหล็กและสนามแรงโน้มถ่วงของดาว เพื่อนำมาวิเคราะห์โครงสร้างภายในของดาวหาง และวัดความหนาแน่นของดาวหางด้วย เพราะภาพถ่ายระยะใกล้แสดงให้เห็นว่า ดาวหางดวงนี้ประกอบด้วยส่วนที่เป็นก้อนกลม 2 ส่วนติดกัน ซึ่งทำให้สนามโน้มถ่วงของดาวหางไม่เหมือนสนามโน้มถ่วงทั่วไป ดังนั้น ESA จึงได้จัดให้การวิเคราะห์สนามโน้มถ่วงของดาวหางดวงนี้ในสามมิติเป็นปัญหาที่ต้องดำเนินการด่วนเป็นอันดับแรก

ถ้าอุปกรณ์บน Philae วิเคราะห์องค์ประกอบไอโซโทปของไฮโดรเจนและออกซิเจนในน้ำแข็งบนดาวหาง ได้ค่าเหมือนกับไอโซโทปของธาตุที่ประกอบเป็นน้ำบนโลกทุกประการ นั่นจะแสดงว่า น้ำบนโลกมาจากน้ำแข็งบนดาวหาง แต่ถ้าได้ข้อมูลแตกต่างกัน เราก็จะยังไม่รู้ว่า น้ำบนโลกมาจากไหน

ยาน Philae ยังมีอุปกรณ์ตรวจหาโมเลกุลชีวิตด้วย ซึ่งถ้าพบนั่นจะยืนยันว่า สิ่งมีชีวิตส่วนหนึ่งบนโลกมาจากดาวหาง

อนึ่ง ESA ตระหนักว่า เวลาดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ แก๊สที่อัดอยู่ใต้ผิวดาวหางอาจได้รับความร้อนมาก จนระเบิดออกแล้วผลักตัวยาน Rosetta ให้หนีออกจากดาว ดังนั้น ESA จึงต้องระมัดระวังภัยอันตรายลักษณะนี้ด้วย

ข้อมูลล่าสุดแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิที่ผิวดาวมีค่าตั้งแต่ -70 องศาเซลเซียส จนกระทั่งถึง 30 องศาเซลเซียส ซึ่งนับว่าค่อนข้างอบอุ่นกว่าที่คิด และบริเวณที่จะลงจอดยาน Philae นั้น ESA ได้ตัดสินใจไม่ให้ Philae ลงจอดที่บริเวณรอยต่อระหว่างก้อนกลมทั้งสอง เพราะสนามโน้มถ่วงในบริเวณดังกล่าวไม่ตั้งฉากกับพื้นผิวทำให้การทรงตัวของ Philae ไม่เสถียร

ในอดีตศิลา Rosetta เคยช่วยให้นักประวัติศาสตร์อ่านภาษาอียิปต์โบราณออก มาคราวนี้ยานอวกาศ Rosetta ก็จะช่วยนักดาราศาสตร์ให้รู้ประวัติของสุริยะระบบดีขึ้นเป็นครั้งแรก