หลังจากออกเดินทางจากโลกเมื่อเดือนตุลาคม 2018 ในที่สุด BepiColombo ภารกิจร่วมระหว่าง European Space Agency หรือ ESA และ Japan Aerospace Exploration Agency หรือ JAXA ก็กำลังเข้าสู่ช่วงสุดท้ายของการเดินทางไปยังดาวพุธ หลังใช้เวลาเกือบ 8 ปี วนเวียนอยู่ในระบบสุริยะชั้นใน ผ่านโลกหนึ่งครั้ง ดาวศุกร์สองครั้ง และดาวพุธอีกหกครั้ง พร้อมกับเดินเครื่อง Ion Thruster เป็นเวลานับหมื่นชั่วโมง เพื่อค่อย ๆ เปลี่ยนวงโคจรทีละน้อยจนสามารถเดินทางมาถึงดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดได้
ฟังดูอาจแปลก เพราะในเมื่อดาวพุธอยู่ “ข้างใน” วงโคจรโลก เหตุใดการเดินทางไปดาวพุธจึงต้องใช้เวลานานถึง 8 ปี ขณะที่การส่งยานออกไปยังดาวพฤหัสบดีซึ่งอยู่ไกลกว่าหลายเท่า บางครั้งกลับใช้เวลาใกล้เคียงกัน คำตอบคือ สำหรับ BepiColombo ปัญหาไม่ได้อยู่ที่ว่าจะเดินทางไปให้ถึงดาวพุธได้อย่างไร แต่อยู่ที่ จะหยุดตัวเองเมื่อไปถึงดาวพุธได้อย่างไร
การไปดาวพุธ คือการพยายามเบรกจากความเร็วของโลก
ทันทีที่จรวดปล่อยยานอวกาศออกจากโลก ยานไม่ได้เริ่มต้นจากการ “อยู่นิ่ง” ในอวกาศ แต่ได้รับความเร็วรอบดวงอาทิตย์ของโลกติดตัวมาด้วยประมาณ 30 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นหากต้องการเดินทางเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นใน ยานจะต้องกำจัด Orbital Energy จำนวนมหาศาลออกไป เพื่อให้วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ของตัวเองค่อย ๆ หดลง
นี่เป็นสถานการณ์ที่ค่อนข้างสวนสามัญสำนึก การเดินทาง “ลงไปหา” ดวงอาทิตย์ไม่ได้หมายความว่าเราปล่อยยานให้ตกลงไปตรง ๆ เพราะในขณะที่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ดึงยานเข้าหาตัว ยานก็จะยิ่งเร่งความเร็วขึ้น คล้ายกับลูกบอลที่กลิ้งลงจากเขา จนเมื่อไปถึงบริเวณวงโคจรดาวพุธ ยานอาจเคลื่อนที่เร็วเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงอันค่อนข้างอ่อนของดาวพุธจะจับเอาไว้ได้
ในเชิงพลังงาน การนำยานเข้าสู่วงโคจรดาวพุธ เป็นโจทย์ที่ยากกว่าการส่งยานออกไปยังดาวพลูโตเสียอีก BepiColombo จึงถูกออกแบบให้ใช้ทั้ง Gravity Assist และ Solar Electric Propulsion หรือ SEP เพื่อค่อย ๆ ทิ้ง Orbital Energy ตลอดระยะเวลาหลายปี แทนที่จะบรรทุกเชื้อเพลิง Chemical Propulsion ปริมาณมหาศาลไปเบรกเอาตอนปลายทาง
20 ตุลาคม 2018 ออกจากโลก แต่ยังไม่ได้มุ่งตรงไปดาวพุธ
BepiColombo ถูกปล่อยวันที่ 20 ตุลาคม 2018 ด้วยจรวด Ariane 5 จาก Guiana Space Centre ใน French Guiana ตัวยานอวกาศทั้งชุดมีมวลขณะปล่อยประมาณ 4,100 กิโลกรัม และจริง ๆ แล้วประกอบด้วยยานหลายส่วนซ้อนกันอยู่
ด้านบนคือ Mercury Planetary Orbiter หรือ MPO ของ ESA ซึ่งจะศึกษาพื้นผิว องค์ประกอบ โครงสร้างภายใน และสภาพแวดล้อมของดาวพุธ ถัดมาคือ Mercury Magnetospheric Orbiter หรือ Mio ของ JAXA ซึ่งเน้นศึกษาสนามแม่เหล็ก Plasma และปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวพุธกับ Solar Wind ขณะที่ด้านล่างสุดคือ Mercury Transfer Module หรือ MTM ซึ่งเปรียบเสมือนรถลาก ทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้าและขับเคลื่อนยานทั้งชุดตลอดช่วง Interplanetary Cruise หลังจากหลุดออกจากโลก BepiColombo จึงไม่ได้ยิงตรงเข้าหาดาวพุธ แต่ถูกปล่อยเข้าสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ยังมีลักษณะใกล้กับวงโคจรโลก ก่อนเริ่มกระบวนการค่อย ๆ ลดพลังงานของวงโคจรตลอดหลายปีต่อจากนั้น
เพียงหนึ่งเดือนหลังปล่อย ESA ก็เริ่มทดสอบ QinetiQ T6 Ion Thruster ทั้งสี่เครื่องบน MTM โดย Thruster เครื่องแรกถูกจุดเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน 2018 เริ่มจากแรงขับประมาณ 75 มิลินิวตัน ก่อนเพิ่มขึ้นถึง 125 มิลินิวตัน แม้ตัวเลขจะเล็กจนน่าขำเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์จรวดทั่วไป แต่ข้อได้เปรียบของ Ion Thruster คือสามารถทำงานติดต่อกันเป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน
วันที่ 17 ธันวาคม 2018 BepiColombo จึงเริ่ม Electric Propulsion Arc แรกอย่างเป็นทางการ ซึ่งเดิม ESA วางแผนให้ตลอดการเดินทางมี Thruster Arc ลักษณะนี้ประมาณ 22 ช่วง บางช่วงกินเวลานานถึงสองเดือน ตัว Thruster ไม่ได้มีหน้าที่เร่งยานอย่างเดียว หลายครั้งมันถูกใช้ในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ เพื่อค่อย ๆ ลด Orbital Energy ก่อนการทำ Gravity Assist ครั้งต่อไป
10 เมษายน 2020 กลับมาเจอโลกอีกครั้ง เพื่อบอกลาโลกจริง ๆ
ประมาณหนึ่งปีครึ่งหลังออกเดินทาง BepiColombo กลับมาเฉียดโลกอีกครั้งในวันที่ 10 เมษายน 2020 ด้วยระยะใกล้สุดประมาณ 12,700 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว นี่คือ Gravity Assist ครั้งแรกจากทั้งหมดเก้าครั้งของภารกิจ และทำหน้าที่เหมือนการ “เหวี่ยงเบรก” ให้ BepiColombo เปลี่ยนทิศทางและลดพลังงานวงโคจร เพื่อเริ่มตกเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในอย่างจริงจัง
ตัว Flyby เองไม่จำเป็นต้องจุดเครื่องยนต์หลัก เพราะสิ่งที่ทำงานคือแรงโน้มถ่วงของโลก แต่ Mission Control ต้องเตรียมรับมือช่วงสำคัญประมาณ 34 นาทีที่ BepiColombo เคลื่อนผ่านเงาของโลก ทำให้ Solar Array ไม่ได้รับแสงอาทิตย์ชั่วคราว ถือเป็นสภาพแวดล้อมที่แตกต่างอย่างมากกับปลายทางของภารกิจ ซึ่งต่อไปยานจะต้องรับมือกับพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่รุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ และนี่เป็นครั้งสุดท้ายที่ BepiColombo ได้เห็นบ้านเกิดในระยะใกล้ หลังจากนั้นเส้นทางทั้งหมดจะมุ่งเข้าสู่ระบบสุริยะชั้นในโดยไม่มีการกลับมาโลกอีกแล้ว
15 ตุลาคม 2020 ใช้ดาวศุกร์ช่วยดึงวงโคจรลงอีกขั้น
เพียงหกเดือนหลังจาก Flyby โลก BepiColombo เดินทางมาถึงดาวศุกร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 2020 โดยผ่านเหนือพื้นผิวประมาณ 10,720 กิโลเมตร ดาวศุกร์มีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อ Trajectory เพราะแรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์ช่วยดึงวงโคจรของ BepiColombo ให้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นอีก โดยไม่ต้องเสีย Propellant ปริมาณมหาศาล
ในเวลาเดียวกัน Flyby เหล่านี้ก็ไม่ใช่เพียงเรื่อง Navigation นักวิทยาศาสตร์เปิด Instrument บางส่วนบน MPO และ Mio เพื่อใช้ดาวศุกร์เป็นเหมือน Bonus Science Target ไม่ว่าจะเป็นการศึกษาบรรยากาศ สนามแม่เหล็ก สภาพ Plasma รวมถึงปฏิสัมพันธ์กับ Solar Wind
จุดนี้เป็นลักษณะเฉพาะของ BepiColombo เพราะแม้ Instrument หลักหลายตัวจะยังไม่สามารถใช้งานเต็มรูปแบบ เนื่องจากยานทั้งชุดยังซ้อนกันอยู่ใน Cruise Configuration แต่นักวิทยาศาสตร์ก็พยายามเก็บข้อมูลทุกครั้งที่มีโอกาส
10–11 สิงหาคม 2021 เฉียดดาวศุกร์แค่ 552 กิโลเมตร
ประมาณสิบเดือนต่อมา BepiColombo เดินทางกลับมาดาวศุกร์อีกครั้ง คราวนี้เข้าใกล้กว่าครั้งแรกอย่างมาก โดยผ่านเหนือพื้นผิวเพียงประมาณ 552 กิโลเมตร Gravity Assist ครั้งนี้ช่วยลด Orbital Energy อีกก้อนใหญ่ และส่ง BepiColombo เข้าสู่ Trajectory ที่สามารถตัดวงโคจรของดาวพุธได้ในที่สุด การ Flyby ครั้งที่สองยังน่าสนใจในเชิงวิทยาศาสตร์ เพราะยานเข้าใกล้ดาวศุกร์มากพอที่จะเก็บข้อมูล Magnetosphere, Plasma และบรรยากาศใน Geometry ที่ต่างจากครั้งแรก เป็นเหมือนการทดลอง Instrument ไปในตัวก่อนที่จะได้เริ่มภารกิจจริงที่ดาวพุธ
จากตรงนี้ BepiColombo เดินทางลึกเข้ามาจนถึงบริเวณวงโคจรของดาวพุธแล้ว แต่คำว่า “มาถึงดาวพุธ” ยังห่างไกลจากคำว่า “เข้าสู่วงโคจรดาวพุธ” สิ่งที่ต้องทำต่อคือเจอดาวพุธซ้ำแล้วซ้ำอีก เพื่อให้ดาวพุธช่วยเบรกยานทีละนิด
1 ตุลาคม 2021 เจอดาวพุธครั้งแรก แต่ยังอยู่ไม่ได้
วันที่ 1 ตุลาคม 2021 BepiColombo เดินทางผ่านดาวพุธเป็นครั้งแรก โดยเข้าใกล้พื้นผิวเพียงประมาณ 199 กิโลเมตร นี่คือครั้งแรกนับตั้งแต่ปล่อยที่ BepiColombo ได้เห็นเป้าหมายของตัวเองจากระยะใกล้ และ Monitoring Camera บน MTM ก็ส่งภาพดาวพุธกลับโลกเป็นครั้งแรก แต่แม้จะเฉียดใกล้เพียงประมาณ 200 กิโลเมตร ยานก็ยังไม่สามารถเข้าสู่วงโคจรได้ เพราะความเร็วสัมพัทธ์ยังสูงเกินไป BepiColombo จึงใช้แรงโน้มถ่วงของดาวพุธในการเปลี่ยน Vector ความเร็ว ก่อนกลับออกไปโคจรรอบดวงอาทิตย์อีกครั้งเพื่อรอนัดหมายครั้งถัดไป
นี่คือจุดที่ภาพของภารกิจเริ่มดูประหลาด หากวาด Trajectory ออกมา BepiColombo เหมือนยานที่เดินทางถึงบ้านแล้วแต่ยังเปิดประตูไม่ได้ ต้องขับรถวนรอบหมู่บ้านอีกหลายรอบเพื่อค่อย ๆ ลดความเร็วก่อนกลับมาใหม่
23 มิถุนายน 2022 Flyby ครั้งที่สอง ลดความเร็วไปอีก 1.3 กิโลเมตรต่อวินาที
BepiColombo กลับมาพบดาวพุธอีกครั้งวันที่ 23 มิถุนายน 2022 และผ่านเหนือพื้นผิวประมาณ 200 กิโลเมตร ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ต่อดาวพุธประมาณ 7.5 กิโลเมตรต่อวินาที Gravity Assist ครั้งนี้ลดขนาดความเร็วของยานเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ลงประมาณ 1.3 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นตัวเลขที่ไม่น้อยเลยเมื่อพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดเกิดขึ้นโดยอาศัย Geometry ของ Flyby เป็นหลัก ไม่ได้ใช้เครื่องยนต์จรวดขนาดใหญ่
ก่อน Flyby ทีม Flight Dynamics ยังต้องทำ Trajectory Correction เพื่อกำหนดให้ BepiColombo ผ่านดาวพุธที่ระดับประมาณ 200 กิโลเมตรอย่างแม่นยำ เพราะความผิดพลาดเพียงเล็กน้อยเมื่อสะสมตลอดระยะทางหลายล้านกิโลเมตรอาจทำให้ยานผ่านผิดด้านของดาวพุธ หรือในกรณีเลวร้ายที่สุดคือชนดาวพุธได้
19 มิถุนายน 2023 Flyby ครั้งที่สาม และปัญหาจาก Thruster Outage
หนึ่งปีต่อมา BepiColombo กลับมาดาวพุธเป็นครั้งที่สามในวันที่ 19 มิถุนายน 2023 ผ่านเหนือพื้นผิวประมาณ 236 กิโลเมตร Gravity Assist รอบนี้ลดความเร็วเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ลงอีกประมาณ 0.8 กิโลเมตรต่อวินาที และเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ประมาณ 2.6 องศา ฟังดูเป็นตัวเลขเล็ก แต่ใน Orbital Mechanics การเปลี่ยน Vector เพียงเล็กน้อยในเวลาที่เหมาะสมสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของยานหลายเดือนหลังจากนั้นได้หลายหมื่นกิโลเมตร
ช่วงก่อน Flyby นี้ยังแสดงให้เห็นว่า Electric Propulsion ไม่ได้ไร้ปัญหา ระหว่าง Thruster Arc ที่กินเวลาราวหนึ่งเดือนครึ่งก่อนหน้า เกิด Thruster Outage หลายครั้ง ทำให้ Trajectory ของยานค่อย ๆ เบี่ยงออกจากค่าที่ต้องการ
หลังจากนั้น วันที่ 19 พฤษภาคม 2023 Mission Control จึงต้องใช้ Chemical Propulsion ทำ Correction Manoeuvre ครั้งใหญ่ที่สุดของภารกิจจนถึงเวลานั้น เพราะหากไม่แก้ไข BepiColombo จะผ่านจุดที่ต้องการถึงประมาณ 24,000 กิโลเมตร และที่สำคัญคือจะไปโผล่ผิดด้านของดาวพุธ ซึ่งหมายความว่า Gravity Assist จะให้ผลผิดจากที่คำนวณไว้โดยสิ้นเชิง
น่าสนใจว่าทีมงานไม่ได้แก้ Trajectory ให้ยานบินตรงไปยังจุดเป้าหมายทันที แต่จงใจตั้ง Trajectory ขั้นแรกให้ผ่านดาวพุธสูงกว่าที่ต้องการเล็กน้อย เพื่อรักษา Safety Margin ไม่ให้มีโอกาสชนดาวพุธ ก่อนค่อย Fine-tune ในขั้นต่อไป นี่เป็นตัวอย่างเล็ก ๆ ของวิธีคิดแบบ Flight Dynamics ที่ความแม่นยำสำคัญ แต่ความแม่นยำที่ไม่มี Margin ก็เป็นวิธีที่ดีมากในการทำยานหาย
หลัง Flyby ครั้งที่สาม BepiColombo ยังมีช่วง Solar Electric Propulsion ยาวอีกหลายครั้ง เพื่อค่อย ๆ ปรับวงโคจรให้เข้าใกล้วงโคจร 88 วันของดาวพุธมากขึ้น แล้วในปี 2024 ก็เกิดปัญหาที่ฉิบหายที่สุดของการเดินทางทั้งหมด
เมษายน 2024 เมื่อเครื่องยนต์ที่ต้องใช้เบรก กลับได้ไฟไม่พอ
วันที่ 26 เมษายน 2024 เกิดเรื่องใหญ่ขึ้นเมื่อ BepiColombo กำลังจะเริ่ม Manoeuvre ช่วงใหม่ แต่ Mission Control พบว่า Mercury Transfer Module ไม่สามารถส่งกำลังไฟฟ้าให้ Electric Thruster ได้ตามปกติ ทีม ESA และบริษัทผู้สร้างยานเริ่มตรวจสอบระบบทันที และภายในวันที่ 7 พฤษภาคมสามารถกู้แรงขับกลับมาได้ประมาณ 90% ของระดับเดิม แต่ปัญหาคือไม่สามารถเรียกกำลังกลับมาเต็ม 100% ได้ โดยกรณีดังกล่าวได้ถูกรายงานไว้ใน Glitch on BepiColombo: work ongoing to restore spacecraft to full thrust
หลังการตรวจสอบหลายเดือน วิศวกรพบกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติระหว่าง Solar Array ของ MTM กับ Power Conditioning and Distribution Unit ซึ่งทำหน้าที่รับและกระจายพลังงานภายในยาน ผลคือ Electric Propulsion ได้รับกำลังไฟน้อยกว่าที่ควรจะเป็น ปัญหานี้ร้ายแรงกว่าการที่ “เครื่องยนต์แรงน้อยลง 10%” มาก เพราะ Trajectory ของ BepiColombo ถูกออกแบบโดยสมมติว่ายานจะสามารถสร้าง Delta-v จำนวนหนึ่งได้ภายในช่วงเวลาที่กำหนด หากแรงขับลดลง ยานอาจไม่มีเวลามากพอที่จะลดพลังงานก่อนถึง Mercury Orbit Insertion
ESA สรุปในเวลาต่อมาว่า ด้วยสมรรถนะของ MTM ที่เหลืออยู่ BepiColombo จะไม่สามารถทำ Trajectory เดิมเพื่อเข้าสู่วงโคจรดาวพุธในเดือนธันวาคม 2025 ได้ โจทย์ของทีม Flight Dynamics จึงเปลี่ยนจาก “ซ่อมเครื่องยนต์ให้กลับมาเหมือนเดิม” เป็น “ถ้าเครื่องยนต์แรงเท่านี้ เราจะออกแบบระบบสุริยะใหม่ให้มันพาเราไปถึงดาวพุธได้หรือไม่” คำตอบคือ ได้ แต่ต้องเปลี่ยนเส้นทาง
4 กันยายน 2024 Flyby ครั้งที่สี่ และ Trajectory ใหม่ของภารกิจ
ทีม Flight Dynamics ของ ESA ออกแบบ Trajectory ใหม่ที่ลดความต้องการ Thrust จาก MTM ลง และย้าย Mercury Orbit Insertion ออกไปเป็นปลายปี 2026 หัวใจสำคัญของแผนใหม่คือปรับ Geometry ของ Flyby ดาวพุธสามครั้งสุดท้ายให้ทำงานแทน Delta-v บางส่วนที่ Electric Propulsion ไม่สามารถให้ได้
วันที่ 4 กันยายน 2024 BepiColombo จึงผ่านดาวพุธเป็นครั้งที่สี่ ด้วยระยะเพียงประมาณ 165 กิโลเมตร เหนือพื้นผิว นับเป็นการเข้าใกล้ดาวพุธมากที่สุดของ BepiColombo และเป็น Gravity Assist สำคัญที่นำยานเข้าสู่ Trajectory ชุดใหม่ หลัง Flyby รอบนี้ คาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ของ BepiColombo ลดลงจนเหลือใกล้เคียง 88 วัน หรือเกือบเท่ากับหนึ่งปีของดาวพุธ นี่เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ เพราะจากยานที่เคยวิ่งผ่านวงโคจรดาวพุธด้วย Geometry ที่ต่างกันมาก BepiColombo เริ่มวิ่งรอบดวงอาทิตย์เกือบ “ขนาน” ไปกับดาวพุธมากขึ้นเรื่อย ๆ
1 ธันวาคม 2024 Flyby ครั้งที่ห้า แต่คราวนี้ไม่ต้องเฉียดผิวดาว
Flyby ครั้งที่ห้าของ BepiColombo แตกต่างจากครั้งก่อนอย่างชัดเจน เพราะยานไม่ได้เฉียดพื้นผิวระดับไม่กี่ร้อยกิโลเมตร แต่ผ่านห่างออกไปถึงประมาณ 37,626 กิโลเมตร เหตุผลคือ Geometry ของ Flyby ไม่ได้ถูกออกแบบจากหลักว่า “ยิ่งใกล้ยิ่งดี” แต่ขึ้นอยู่กับว่าเราต้องการให้แรงโน้มถ่วงเปลี่ยน Orbit ไปทางใด ครั้งนี้ยานบินผ่านระหว่างดาวพุธกับดวงอาทิตย์ เพื่อปรับเส้นทางสำหรับ Flyby ครั้งสุดท้ายในเดือนมกราคม และแม้ระยะจะไกลกว่าครั้งก่อน แต่กลับกลายเป็น Flyby ที่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์อย่างมาก เพราะ Instrument MERTIS หรือ Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer สามารถหันมองดาวพุธได้เป็นครั้งแรก
ผลคือ BepiColombo กลายเป็นยานลำแรกในประวัติศาสตร์ที่สำรวจพื้นผิวดาวพุธในช่วง Mid-infrared ประมาณ 7–14 micrometres เปิดข้อมูลเกี่ยวกับทั้งอุณหภูมิและองค์ประกอบแร่ของพื้นผิวก่อนที่ Science Mission จริงจะเริ่มเสียอีก
8 มกราคม 2025 Flyby ครั้งที่หก ครั้งสุดท้ายก่อนเข้า Orbit
วันที่ 8 มกราคม 2025 BepiColombo เดินทางผ่านดาวพุธเป็นครั้งที่หกและครั้งสุดท้าย เข้าใกล้พื้นผิวประมาณ 295 กิโลเมตร ช่วง Closest Approach เกิดขึ้นเหนือด้านกลางคืนของดาวพุธ แต่หลังจากยานกลับเข้าสู่ด้านที่ได้รับแสง Monitoring Camera สามารถถ่ายภาพบริเวณขั้วเหนือ รวมถึง Crater ที่พื้นไม่เคยได้รับแสงอาทิตย์และอาจเก็บรักษาน้ำแข็งเอาไว้ได้ หลังจาก Gravity Assist ครั้งนี้ BepiColombo ไม่จำเป็นต้อง “แวะ” ดาวเคราะห์ดวงใดอีกแล้ว Trajectory ของมันถูกปรับจนเข้าใกล้สภาวะที่สามารถกลับมาพบดาวพุธในปลายปี 2026 ด้วยความเร็วและ Geometry ที่เหมาะสมต่อการ Capture
จากการ Flyby ดาวเคราะห์ทั้งหมดเก้าครั้ง โลกหนึ่งครั้ง ดาวศุกร์สองครั้ง และดาวพุธหกครั้ง สิ่งที่ BepiColombo ทำมาตลอดจึงไม่ใช่การเดินทางให้ไกลขึ้น แต่คือการค่อย ๆ กำจัดพลังงานที่ติดตัวมาตั้งแต่วันที่ออกจากโลก
15 มิถุนายน 2026 ดับ Ion Thruster และจะไม่เปิดใช้งานอีก
หลังจากทำงานมานานเกือบแปดปี วันที่ 15 มิถุนายน 2026 ระบบ Solar Electric Propulsion ของ BepiColombo จบ Thrust Arc สุดท้าย และถูกปิดอย่างถาวร Ion Thruster ทั้งสี่ตัวบน Mercury Transfer Module จะไม่ถูกใช้งานอีกต่อไป นั่นหมายความว่างานของ MTM ในฐานะ “รถลาก” ที่พา MPO และ Mio เดินทางข้ามระบบสุริยะชั้นในกำลังจะจบลง
นับตั้งแต่ปี 2018 ระบบนี้ใช้พลังงานจาก Solar Array เปลี่ยน Xenon ให้กลายเป็น Plasma และเร่งอนุภาคออกจากยานด้วยความเร็วสูง แรงขับในแต่ละวินาทีเล็กมาก แต่เมื่อสะสมต่อเนื่องเป็นเวลาหลายหมื่นชั่วโมง มันสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลง Orbit ที่ Chemical Propulsion ต้องใช้ Propellant ปริมาณมหาศาลเพื่อทำแบบเดียวกันได้ หลังจาก Ion Thruster ดับลง BepiColombo เข้าสู่ Ballistic Trajectory ปล่อยให้กลศาสตร์วงโคจรที่ถูกออกแบบมาตลอดแปดปีพายานเดินทางต่อไปยังจุดเริ่มต้นของ Mercury Arrival Phase
3 กันยายน 2026 ถึงเวลาทิ้ง Mercury Transfer Module
วันที่ 3 กันยายน 2026 ภารกิจ BepiColombo เข้าสู่ขั้นตอนสำคัญที่สุดครั้งหนึ่งนับตั้งแต่วันปล่อย เมื่อ ESA เตรียมแยก Mercury Transfer Module ออกจาก Spacecraft Stack นี่เป็นเหตุการณ์ที่แทบจะให้ความรู้สึกเหมือนการทิ้ง Upper Stage หลัง Launch เพียงแต่ว่า Upper Stage ตัวนี้ทำงานต่อเนื่องมาเกือบแปดปี หลัง MTM แยกออก สิ่งที่เหลืออยู่คือ MPO ของ ESA, Mio ของ JAXA และ MOSIF หรือ Sunshield and Interface Structure ซึ่งใช้ปกป้อง Mio ระหว่าง Cruise
จากจุดนี้ MPO จะรับหน้าที่ Propulsion ต่อด้วย Chemical Thruster ของตัวเอง ก่อนที่ MPO และ Mio ซึ่งยังซ้อนกันอยู่จะเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพุธในวันที่ 21 พฤศจิกายน 2026 ตามแผนปัจจุบัน และคำว่า “เข้าสู่วงโคจร” ก็ยังไม่ใช่จุดจบ หลัง Capture แล้ว Mission Control ยังต้องทำ Burn Manoeuvre หลายครั้งต่อเนื่องกัน โดย Arrival Campaign ตั้งแต่ปลายปี 2026 ถึงต้นปี 2027 มี Manoeuvre สำคัญรวมประมาณ 16 ครั้ง
วันที่ 9–10 ธันวาคม MPO จะปล่อย Mio เข้าสู่วงโคจร Elliptical Polar Orbit ของตัวเอง จากนั้นวันที่ 16 ธันวาคม MOSIF จะถูกปล่อยทิ้ง และ MPO จะค่อย ๆ ลดวงโคจรต่อไปอีกหลายเดือน จนเข้าสู่วงโคจรวิทยาศาสตร์ประมาณ 480 x 1,500 กิโลเมตรในเดือนมีนาคม 2027 ส่วน Mio จะอยู่ในวงโคจรประมาณ 590 × 11,640 กิโลเมตร หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน Science Phase ของ BepiColombo จะเริ่มต้นอย่างเป็นทางการในวันที่ 6 เมษายน 2027
แปดปีที่แทบทุกอย่างคือการพยายามเบรก
ถ้ามอง Timeline ทั้งหมดของ BepiColombo สิ่งที่น่าสนใจที่สุดอาจไม่ใช่ว่ายานเดินทางเป็นระยะทางกี่พันล้านกิโลเมตร หรือถ่ายภาพดาวพุธกลับมาได้กี่ครั้ง แต่คือความจริงที่ว่าเกือบทุกอย่างที่เกิดขึ้นตลอดแปดปีนี้มีเป้าหมายเดียวกัน นั่นคือการทำให้ยาน ช้าลง Earth Flyby ทำให้วงโคจรเริ่มหดเข้าหาดวงอาทิตย์ Venus Flyby สองครั้งดึงยานเข้ามาลึกกว่าเดิม Mercury Flyby หกครั้งลด Orbital Energy ลงทีละส่วน ขณะที่ Ion Thruster ทำงานยาวนานระหว่าง Encounter เพื่อ Fine-tune วงโคจรให้การพบกันครั้งต่อไปเกิดขึ้นในตำแหน่งที่ต้องการ
แม้กระทั่งเมื่อ Electric Propulsion ประสบปัญหาในปี 2024 ภารกิจก็ไม่ได้มีทางเลือกง่าย ๆ อย่างการ “จุดเครื่องแรงขึ้น” ทีม Flight Dynamics ต้องกลับไปออกแบบ Trajectory ใหม่ ใช้ Gravity ของดาวพุธให้ทำงานมากขึ้น และยอมขยายเวลาการเดินทางออกไปประมาณหนึ่งปี
BepiColombo จึงเป็นตัวอย่างที่สวยงามมากของ Orbital Mechanics ในโลกจริง เพราะการเดินทางในอวกาศไม่ใช่เกมที่เราหันหัวไปทางเป้าหมายแล้วเปิดเครื่องยนต์จนถึงที่หมาย แต่เป็นเกมของ Energy, Momentum, Timing และ Geometry ที่บางครั้งการเดินทางไปยังดาวเคราะห์ตรงหน้า อาจต้องใช้เวลาหลายปีในการวนกลับมาหามันซ้ำแล้วซ้ำอีก
และสำหรับ BepiColombo หลังจากใช้เวลาแปดปีพบโลกหนึ่งครั้ง ดาวศุกร์สองครั้ง และเดินผ่านดาวพุธถึงหกครั้ง ในที่สุดมันกำลังจะทำสิ่งที่พยายามมาตลอดการเดินทาง ไม่ใช่การไปถึงดาวพุธ แต่เป็นการทำให้ตัวเองช้าพอที่จะอยู่ที่นั่นได้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
