7 ตุลาคม 2024 ยานอวกาศ Hera ของ ESA มีกำหนดบินขึ้นด้วยจรวด Falcon 9 จากฐานปล่อย SLC-40 ใน Cape Canaveral Space Force Station โดยยานอวกาศขนาด 1.2 ตันลำนี้ มีเป้าหมายคือการเดินทางไปยังระบบดาวเคราะห์น้อย Didymos ที่ประกอบไปด้วยดาวหลักชื่อ Didymos และดาวที่เล็กกว่าชื่อ Dimorphos ซึ่งสองปีก่อนการปล่อยภารกิจนี้ ประวัติศาสตร์ของมวลมนุษยชาติได้ถูกสร้างขึ้น
26 กันยายน 2022 ยานอวกาศหนัก 610 กิโลกรัมชื่อ Double Asteroid Redirection Test หรือ DART ของ NASA ได้ทำภารกิจครั้งประวัติศาสตร์คือการบินพุ่งชนดาวเคราะห์น้อย Dimorphos หนึ่งในคู่ระบบดาวเคราะห์น้อย Didymos ซึ่งในครั้งนั้น นับว่าเป็นความพยายามครั้งแรกของมนุษยชาติในการ “ตั้งใจ” (Intentionally Crash) พุ่งชนดาวเคราะห์น้อย เพื่อศึกษาถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนแปลงทิศทางการโคจรของวัตถุในระบบสุริยะจักรวาล โดยเฉพาะวัตถุจำพวก NEO หรือ Near-Earth Astroid ที่มีโอกาสในการพุ่งชนโลก เหมือนกับในยุคการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์
ในอดีต มนุษย์เชื่อว่าวัตถุบนท้องฟ้าส่งผลต่อชีวิตของเรา เป็นดินแดนสวรรค์ที่เราไม่อาจเอื้อม จนถึงวันที่เราได้เรียนรู้ว่า ไม่ว่าจะวัตถุบนฟากฟ้าแสนไกล หรือต้นไม้ ลำธารและผืนดินที่เราใช้ชีวิตอยู่ ต่างดำรงอยู่ได้จากกฎทางฟิสิกส์ชุดเดียวกัน จนถึงวันที่เราหาญกล้าที่จะกำหนดชะตาชีวิตของพวกเราเอง ด้วยการเปลี่ยนแปลงทิศทางการโคจรของวัตถุบนฟากฟ้า
การพุ่งชนของ DART เกิดขึ้นในขณะที่กล้องจากทั้งภาคพื้นโลกและกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ต่างหันไปบันทึกช่วงเวลาประวัติศาสตร์นี้ และตัวยาน DART เองก็ได้บรรทุกเอา LICIACube ยานอวกาศขนาดเล็ก (10×20×30 เซนติเมตร) เดินทางไปด้วย และรับหน้าที่บันทึกภาพขณะพุ่งชน รวมถึงตัว DART เอง ก็ยังมีการถ่ายทอดสดการพุ่งชนจนถึงวินาทีสุดท้ายที่ภาพตัดไป และสัญญาณดับหายไป นั่นหมายความว่า DART ได้พุ่งชนกับ Dimorphos เรียบร้อยแล้วนั่นเอง
ไม่กี่วันหลังจากนั้น ข้อมูลจาการศึกษาชุดแรกก็ได้ถูกเปิดเผยออกมา NASA DART Imagery Shows Changed Orbit of Target Asteroid นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ถึงวิถีการโคจรของ Dimorphos รอบ Didymos พบว่า จากเดิม มันใช้เวลาคาบโคจรรอบ Didymos 11 ชั่วโมง 55 นาที แต่หลังจากการพุ่งชน มันใช้เวลา 11 ชั่วโมง 23 นาที ซึ่งเปลี่ยนไปมากถึง 32 นาที เดิมนั้นนักวิทยาศาสตร์คาดว่าคาบการโคจร จะเปลี่ยนไปอย่างน้อย 73 วินาทีเท่านั้น นั่นหมายความว่า การชนของ DART นั้น เปลี่ยนวงโคจรไปได้มากกว่าที่คิดไว้ตอนแรกเสียด้วย
Hera เดินทางไปศึกษาอะไรในสองปีให้หลัง
ทั้ง DART ของ NASA และ Hera ของ ESA มีจุดเริ่มต้นมาจากโครงการเดียวกัน นั่นก็คือ AIDA หรือ Asteroid Impact and Deflection Assessment ในปี 2013 ซึ่งเป็นโครงการร่วมระหว่าง NASA และ ESA ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงทิศทางการโคจรของดาวเคราะห์น้อย เดิมที ESA จะต้องส่งยานชื่อ AIM หรือ Astroid Impact Mission เดินทางล่วงหน้าไปก่อนยาน DART แต่จากปัญหาด้านเงินทุน ทำให้ ESA ปรับลดขนาดของภารกิจ AIM ลง (และนำเงินไปสนับสนุนโครงการ ExoMars แทน) และปรับตารางการเดินทางให้ตามหลัง DART ภารกิจ AIDA จึงกลายเป็น Hera ในที่สุด
Hera เป็นยานอวกาศมวล 1,200 กิโลกรัม (พร้อมเชื้อเพลิง) มีความกว้าง ยาว และสูงด้านละประมาณ 170 เซนติเมตร และมีแผง Solar Arrays ขนาดใหญ่กว้าง 11 เมตร เมื่อกางออก จัดว่าเป็นยานอวกาศขนาดกลาง สร้างโดยบริษัท OHB SE ในเยอรมนี และบรรทุกยานอวกาศขนาดเล็ก 2 ลำ ได้แก่ Juventas และ Milani เดินทางไปด้วย ซึ่งทั้งสองลำนี้จะลงจอดบนพื้นผิวของ Dimorphos และตัวยาน Hera เอง ก็มีแผนที่จะจบสิ้นภารกิจด้วยการลงจอดบน Dimorphos ด้วยเช่นกัน
Hera มีโจทย์ทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญคือการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรที่เกิดจากสองปัจจัยได้แก่ “การพุ่งชน” และ “การพ่นมวลสารออกหลังจากการชน”
ในการพุ่งชนของ DART นั้น ปัจจัยที่จะทำให้ Dimorphos เปลี่ยนทิศทางได้มีสองอย่าง อย่างแรกคือ โมเมนตัมที่ DART ไปพุ่งชน (Momentum Transfer) ซึ่งเราอาจจะคิดว่า แค่รู้มวลของ DART รู้แรงที่ DART ปะทะกับ Dimorphos ก็น่าจะคำนวณออกมาได้ว่าโมเมนตัมที่เกิดจากการชนเป็นเท่าไหร่ ซึ่งก็ถูก แต่ไม่ใช่ทั้งหมด จริง ๆ แล้ว เราต้องวิเคราะห์ตัวแปรเช่น ความแข็งของพื้นดาว ความหนาแน่น และโครงสร้างต่าง ๆ นึกภาพว่าเราเตะลูกบอลหนังกันเตะลูกบอลพลาสติกโดนเพื่อน ทำไมความเจ็บไม่เท่ากัน ก็เพราะว่าเรื่องโมเมนตัมนั่นเอง
ส่วนปัจจัยที่สองนั้น ก็คือมวลสารที่ตัว Dimorphos พ่นออกมาหลังเกิดการชน เราเรียกว่า Ejected Materials ซึ่งการพุ่งชนของ DART นั้นเหมือนกับเป็นการ “เปิดแผล” ให้มวลสารจำนวนหนึ่งพุ่งออกจากตัวดาว เกิดเป็นเหมือนลำเจ็ตขนาดย่อม ๆ ที่สร้างแรงปฏิกริยานำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่
ดังนั้นการศึกษา “แผล” จากการชนของ DART จึงเป็นหน้าที่สำคัญของ Hera เพื่อทำความเข้าใจลักษณะทางการภาพที่เกิดขึ้นหลังจากการชน โดย Hera จะใช้อุปกรณ์จำพวก Low-Frequency Radar ในการทำแผนที่แผลที่เกิดจากการชน
ในขณะที่ยานอวกาศขนาดเล็กสองลำ Juventas และ Milani จะทำหน้าที่ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพพื้นผิวของ Dimorphos โดยเฉพาะส่วนประกอบของพื้นผิว (Surface Composition) และสนามโน้มถ่วงของดาว (โดยใช้ Gravimeter) เพื่อนำข้อมูลมาประกอบรวมกับแผนที่ที่ได้จากยาน Hera โดยการโคจรในระยะใกล้กับตัวดาว
Hera นั้นจะเริ่มต้นการเดินทางด้วยการบินออกจากโลกในวันที่ 7 ตุลาคม 2024 จากนั้นมันจะเดินทางผ่านดาวอังคารในช่วงเดือนมีนาคมปี 2025 และใช้แรงโน้มถ่วงของดาวอังคารช่วงปรับวิถีโคจรเพื่อทำ Orbital Inseration หรือการเข้าสู่วงโคจรของ Didymos ในเดือนธันวาคม 2026 หลังจากการปล่อยเกือบสองปี หลังจากนั้น จะเริ่มกระบวนการศึกษาลักษณะทางกายภาพของดาว เรียกว่า Early Characterisation Phase เพื่อทำแผนที่อย่างคร่าว ๆ จากนั้นจะมีการปล่อย Juventas และ Milani ออกมา และเริ่มเข้าสู่ Detailed Characterisation Phase เพื่อให้ยานทั้งสาม ทำงานร่วมกันอย่างเต็มรูปแบบ
ในช่วงท้าย ๆ ของภารกิจ ยานทั้งสามละเริ่มปรับวงโคจรให้เข้าใกล้กับ Didymos มาก เพื่อทำความเข้าใจหลุมแผลที่เกิดจากการชนของ DART อย่างละเอียด ซึ่งในช่วงนี้นี่เองที่เราจะได้ข้อมูลที่เกิดจากการชนเยอะมาก ๆ และสุดท้ายภารกิจจะจบลงด้วยการลงจอดของยานทั้งสามบนตัวดาว เพื่อทำงานวิทยาศาสตร์ในช่วงท้าย และเป็นการจบสิ้นภารกิจ ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นในช่วงประมาณปี 2027
สุดท้ายแล้วปลายทางของภารกิจ Hera ก็คือการทำความเข้าใจผลที่เกิดจากการพุ่งชนของ DART ซึ่งแน่นอนว่า DART เองก็มีข้อมูลในทำนองเดียวกันนี้ (ไม่ว่าจะเป็นลักษณะทางกายภาพ สนามโน้มถ่วง หรือลักษณะของพื้นผิว) แต่จะเป็นในเวอร์ชันก่อนการชน ดังนั้นการเอาข้อมูลจาก DART และ Hera มาเปรียบเทียบกับ ก็จะช่วยให้เราเข้าใจว่าการชนของ DART นั้นส่งผลต่อสองสิ่งที่เราสนใจที่พูดถึงกันไปในต้นบทความได้แก่โมเมนตัมที่เกิดจากการชนและพฤติกรรมของดาวที่เปลี่ยนไปหลังจากการชน ได้อย่างไร
ทั้ง DART และ Hera ก็ยังเป็นส่วนสำคัญในการทดสอบเทคโนโลยีการป้องกันดาวเคราะห์จากการชนของดาวเคราะห์น้อย โดยการศึกษาและทำความเข้าใจการเบี่ยงเบนเส้นทางของวัตถุในอวกาศที่อาจจะเข้ามาชนโลกในอนาคต และใครจะไปรู้ว่าสิ่งนี้อาจจะช่วยให้เผ่าพันธุ์ของเราสูญพันธุ์ช้าลงไป (อีกนิดนึง) ก็เป็นได้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
