Solar Orbiter: ภารกิจพิชิต "ขั้ว" ดวงอาทิตย์ โดยโซลาร์ออร์บิเตอร์
นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)
นาซ่าเคปเลอร์ เป็นพยานต่อการค้นพบระบบดาว “แวมไพร์” ที่เกิดซุปเปอร์ระเบิดออกมาจาก “โนวาแคระ” (Dwarf nova)
มกราคม 31, 2020
ดาว J1407b ราชาแห่งวงแหวนที่แท้จริง ในฉายาว่า "ดาวเสาร์ในร่างสเตียรอยด์"
ดาว J1407b ราชาแห่งวงแหวนที่แท้จริง ในฉายาว่า “ดาวเสาร์ในร่างสเตียรอยด์”
กุมภาพันธ์ 4, 2020
ภารกิจพิชิตขั้ว ดวงอาทิตย์ โดย Solar Orbiter

ภาพจำลองขณะยานอวกาศ Solar Orbiter กำลังเคลื่อนอยู่บนขั้วของดวงอาทิตย์ (ESA/ATG medialab)

Solar Orbiter คือยานท่องอวกาศลําใหม่ล่าสุด ที่มีแผนจะส่งไปถ่ายภาพแรกบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์ ซึ่งยานอวกาศลำนี้เกิดขึ้นมาจากความร่วมมือกันระหว่าง องค์การอวกาศยุโรป (ESA) และ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) และมีแผนจะส่งขึ้นสู่อวกาศโดยจรวด Atlas V ณ แหลมคะแนเวอรัล ในวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2020 เวลา 11:03 นาที ตามเวลาในประเทศไทย

โดยยานอวกาศจะใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ และโลกมาช่วยในการสวิงตัวออกไปจากระนาบวงโคจรของดวงอาทิตย์ที่เป็นแนววงโคจรเดียวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ เช่น ดาวพุธ, ดาวศุกร์, โลก และดาวอังคารเป็นต้น

จากตำแหน่งนี้ Solar Orbiter จะให้มุมมองเหมือนกับเป็นสายตาของนก ที่ทำให้เราสามารถมองเห็นขั้วของดวงอาทิตย์ได้เป็นครั้งแรก 

“Solar Orbiter มีเครื่องมือถ่ายภาพแสงอาทิตย์ที่เพรียบพร้อมอยู่ภายในวงโคจรที่ใกล้กับดวงอาทิตย์มาก ซึ่งในตอนนี้เราจะสามารถมองดูดวงอาทิตย์ได้จากทั้งด้านบนและด้านล่างได้แล้ว” อธิบายโดย ‘รัสเซลล์ ฮาวเวิร์ด’ (Russell Howard) นักวิทยาศาสตร์จาก Naval Research Lab ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. และ ผู้วิจัยหลักของของเครื่องมือวัด 1 ใน 10 ของ Solar Orbiter

ในขณะที่ ‘ดาเนียล มัวเลอร์’ (Daniel Müller) นักวิทยาศาสตร์จากโครงการ ESA ณ ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีอวกาศยุโรปในเนเธอร์แลนด์กล่าวเสริมว่า “มันเป็นดินแดนที่ยังไม่เคยมีใครไปเยือนถึง ดังนั้นนี่จึงเป็นการสำรวจในทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง”

ดวงอาทิตย์นั้นมีบทบาทสำคัญอย่างต่อพื้นที่ในอวกาศรอบตัวเรา โดยสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ของมัน ทอดยาวไปไกลเกินกว่าวงโคจรของดาวพลูโต ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับเป็น “ทางด่วน” (Superhighway) ให้แก่ประจุอนุภาคจากดวงอาทิตย์ ที่เรียกว่า ลมสุริยะ (Solar wind)

เมื่อลมสุริยะระเบิดออกมาปะทะเข้ากับโลกของเรา มันจะก่อให้เกิดกลายเป็น พายุของประจุไฟฟ้า ที่ไปรบกวนต่อการทำงานของ GPS และระบบดาวเทียมสื่อสารต่างๆ ที่แย่ไปกว่านั้นก็คือมันอาจไปก่อให้เกิดความอันตรายต่อมนุษย์อวกาศได้

ดังนั้นเพื่อเตรียมความพร้อมให้กับอนาคตถึงภัยอันตรายของพายุสุริยะนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องเฝ้าติดตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์กันอย่างต่อเนื่อง แต่เนื่องจากเราสามารถมองเห็นดวงอาทิตย์ได้เพียงแค่มุมมองระนาบเดียวกับวงโคจรของโลกเท่านั้น ดังนั้นข้อมูลของดวงอาทิตย์ในมุมมองที่สูงกว่าหรือต่ำกว่านั้นปรากฏให้เห็นอยู่น้อยมากในปัจจุบัน ดังนั้นการส่งยานสำรวจออกไปจากระนาบสุริยุปราคา (ecliptic plane) จะทำให้เราสามารถมองเห็นดวงอาทิตย์ได้มากกว่าที่เคย 

“บริเวณขั้วของดวงอาทิตย์นั้นมีความสำคัญเฉพาะตัว ที่เราจะต้องทำการศึกษามันเพื่อมาสร้างแบบจำลองที่มีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการพยากรณ์เหตุการณ์สภาพอากาศในอวกาศ ดังนั้นเราจึงจำเป็นจะต้องมีแบบจำลองของสนามแม่เหล็กรอบดวงอาทิตย์ ที่มีความแม่นยำค่อนข้างมาก” อธิบายโดย ‘ฮอลลี่ กิลเบิร์ต’ (Holly Gilbert) นักวิทยาศาสตร์จากโครงการในภารกิจของ นาซ่า ณ ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดในเมืองกรีนเบลท์ รัฐแมริแลนด์

ในอดีตมีนักวิทยาศาสตร์ได้เคยพยายามอธิบายเกี่ยวกับขั้วของดวงอาทิตย์ มาเป็นศตวรรษแล้ว ตอนปี 1843 นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันที่ชื่อ ‘ซาเมล ไฮน์ริช ชวาบ์’ (samuel Heinrich Schwabe) ได้ค้นพบจุดดับบนดวงอาทิตย์หลายจุด ซึ่งจุดดับหรือจุดมืด (Sunspot) บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์เหล่านี้ จะสร้างสนามแม่เหล็กเข้มข้นออกมา ซึ่งมีรูปแบบของการเกิดขึ้นและการจางหายอยู่อย่างซ้ำๆ

จนวันนี้เราได้รู้แล้วว่ามันคือ ‘วัฏจักรสุริยะ’ (solar cycle) ซึ่งจะเกิดขึ้นในทุกๆ 11 ปี ที่ดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ช่วงที่มีกำลังสนามแม่เหล็กสูงสุด โดยเราจะสังเกตได้จากการปรากฏขึ้นของ จุดมืดดวงบนอาทิตย์ (Sunspot) ที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยช่วงนี้ดวงอาทิตย์จะมีพฤติกรรมที่วุ่นวายมาก ก่อนที่มันจะค่อยๆเริ่มสงบลงหลังจากนั้น

“แต่เราไม่ได้เข้าใจเลยว่าทำไมมันถึงต้องเป็นทุกๆ 11 ปี หรือทำไมค่าสูงสุดของพลังงานแสงอาทิตย์ จึงสูงกว่าในพื้นที่แห่งอื่น ดังนั้นการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่ขั้วของดาว ก็อาจให้คำตอบที่ดีกับเราในเรื่องนี้ได้” Gilbert กล่าว

อย่างไรก็ตามแม้ว่าในก่อนหน้านี้ จะเคยมียานอวกาศที่บินผ่านขั้วของดวงอาทิตย์มาแล้วในชื่อยานอวกาศว่า ‘ยูลิสซิ’ (Ulysses spacecraft) ซึ่งเป็นความร่วมมือเช่นเดียวกันกับในครั้งนี้ระหว่าง NASA / ESA และถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ ไปเมื่อปี 1990 และโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นจำนวน 3 รอบ ก่อนที่จะถูกปลดประจำการไปในปี 2009 

แต่ Ulysses ในสมัยนั้น โคจรอยู่ไกลๆ และไม่เคยได้เข้าใกล้เกินกว่าระยะห่างของโลกกับดวงอาทิตย์เลย อีกทั้งเครื่องมือวัดในสมัยนั้นก็ยังไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับทุกวันนี้ด้วย

ในทางกลับกัน สำหรับภารกิจใหม่ของยาน Solar Orbiter ในครั้งนี้ มันจะบินเข้าไปใกล้กับดวงอาทิตย์มาก หรือมีระยะห่างอยู่ประมาณในวงโคจรของดาวพุธ อีกทั้งยานอวกาศยังบรรทุกเครื่องมือวัดสภาพพื้นผิวดาวมากถึง 4 ตัว พร้อมกับตัวรับสัญญาณภาพระยะไกลอีก 6 ตัว ที่จะช่วยให้มองเห็นดวงอาทิตย์จากระยะไกลได้ 

“เราจะสามารถทำแผนที่ดวงอาทิตย์ได้ทุกครั้งที่ยานคลื่อนผ่านเข้าไปสัมผัสใกล้ และมองเห็นได้จากระยะไกลด้วย Remote Sensing” ‘เทอรีซา นีเวส ชินชิลลา’ (Teresa Nieves-Chinchilla) นักวิทยาศาสตร์ของโครงการนาซ่าในภารกิจกล่าว

หลังจากพัฒนาเทคโนโลยีมาหลายปี ในครั้งนี้นักวิทยาศาสตร์ก็พร้อมแล้ว ที่กล้องของพวกเขาจะได้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์กว่าครั้งไหนๆ

“คุณจะไม่สามารถเข้าไปดูดวงอาทิตย์ได้ใกล้เกินกว่ายาน Solar Orbiter อีกแล้ว” กล่าวโดย Müller

ซึ่งระยะเวลาการปฏิบัติภารกิจในตลอด 7 ปีของ Solar Orbiter มันจะเคลื่อนอยู่ในวงโคจรที่ทำมุมกับระนาบเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ที่ 24 องศา และจะเพิ่มขึ้นอีกเป็น 33 องศา หากยานอวกาศถูกขยายภารกิจเพิ่มเติมขึ้นอีก 3 ปี โดยระยะห่างที่ยานอวกาศจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดก็คือ 26 ล้านไมล์ (หรือประมาณ 41.8 ล้านกิโลเมตร)

และเพื่อเอาชนะความร้อน Solar Orbiter จะมีแผ่นป้องกันความร้อนที่ทำมาจากไทเทเนียม ที่เคลือบด้วยแคลเซียมฟอสเฟตอีกที ซึ่งจะช่วยให้ทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 482 องศาเซลเซียสได้ ซึ่งทนความร้อนได้มากกว่ายานอวกาศในวงโคจรของโลกที่หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ถึง 13 เท่า

ในขณะที่เครื่องมือ Remote Sensing ทั้ง 5 ตัว จะส่องดูดวงอาทิตย์ผ่านช่องขนาดเล็กของเกราะป้องกันความร้อนนั้น โดย 1 ตัวที่เหลือ จะใช้สำหรับการสังเกตลมสุริยะที่พัดผ่านด้านข้าง

จากการติดตามความเคลื่อนไหวของการสำรวจระบบสุริยะชั้นใน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาก็พบว่า Solar Orbiter นั้นถือเป็นภารกิจสำคัญเป็นลำดับที่ 2 ของ NASA เลยทีเดียว ซึ่งในครั้งแรกนั้นเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคมปี 2018 ซึ่งในตอนนั้นนาซ่า ได้เปิดตัวยานอวกาศ Parker Solar Probe ไป

สำหรับยาน Parker นั้นประสบผลสำเร็จไปด้วยดีสำหรับการบินผ่านทั้ง 4 ครั้ง ที่ระยะห่างเพียง 4 ล้านไมล์ (ประมาณ 6.3 ล้านกิโลเมตร) ซึ่งถือเป็นการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเท่าที่มีมา

โดยทั้ง 2 ยานอวกาศนี้อาจเรียกว่าเป็นยานพี่กับยานน้องก็ได้ เพราะทั้งสองจะทำงานร่วมกัน ในขณะที่ Parker จะคอยเก็บตัวอย่างของอนุภาคที่มาจากดวงอาทิตย์ขณะเข้าใกล้ ส่วน Solar Orbiter ก็จะคอยทำหน้าที่ในการจับภาพจากระยะห่างที่ไกลออกไป และในบางครั้งยานอวกาศทั้งสองก็จะทำงานร่วมกันด้วย ในการตรวจวัดค่าของเส้นสนามแม่เหล็ก หรือไอของลมสุริยะในเวลาที่แตกต่างกันได้

“เรากำลังจะได้เรียนรู้อะไรอีกเยอะจาก Parker และ Solar Orbiter ซึ่งจะช่วยเพิ่มพูนความรู้ให้แก่เราอีกมากในต่อจากนี้” Nieves-Chinchilla กล่าวปิดท้าย

อ้างอิงข้อมูลจาก New Mission Will Take 1st Peek at Sun’s Poles

Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
Facebook
กลับสู่บนสุด