นับตั้งแต่ที่มนุษย์เรียนรู้ที่จะส่งยานอวกาศออกไปนอกโลกได้สำเร็จเมื่อ 60 กว่าปีก่อน หน่วยงานอวกาศยุคบุกเบิกอย่างนาซา (NASA) ก็ได้ส่งยานอวกาศหลายสิบลำไปสำรวจดาวเคราะห์ต่าง ๆ ที่กำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปพร้อมกับโลก ไล่ตั้งแต่ดาวพุธจนไปถึงสุดขอบของระบบสุริยะของเรา ณ ดาวเนปจูน ซึ่งครอบคลุมระยะทางมากกว่า 5,000 ล้านกิโลเมตร แต่ก็ยังไม่เคยมียานอวกาศลำไหนเดินทางข้ามไปยังระบบดาวอื่นเลย เนื่องจากข้อจำกัดทางวิศวกรรมที่ต้องก้าวข้ามระยะทางอันกว้างใหญ่ของอวกาศหลายปีแสง
อย่างไรก็ตามเมื่อปี 2016 ที่ผ่านมา ก็ได้มีโครงการอวกาศชื่อว่า Breakthrough Starshot เปิดตัวขึ้นมาพร้อมกับเป้าหมายส่งยานอวกาศเดินทางข้ามระบบดาวเป็นครั้งแรกภายในช่วงชีวิตของเรา โดยมีนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชื่อดังอย่าง สตีเฟ่น ฮอว์คิง เป็นผู้สนับสนุนหลัก ซึ่งตัวโครงการนี้จะใช้เทคโนโยี Light Sail หรือเรือใบสุริยะที่ใช้เลเซอร์พลังงานสูงในการขับเคลื่อนยานอวกาศไปยังระบบดาวอัลฟ่า เซนทอรี่ ซึ่งเป็นระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้เรามากที่สุด ห่างจากเราไปประมาณ 4.2 ปีแสง
อ่าน – เจาะลึก พร็อกซิม่า เซนทอรี่ บี ดาวเคราะห์นอกระบบที่ใกล้เรามากที่สุด
หากว่ากันตามทฤษฎีแล้ว เทคโนโลยีของโครงการนี้มีศักยภาพเพียงพอที่จะทำให้ตัวยานเร่งความเร็วได้ถึง 20% ของความเร็วแสง หรือประมาณ 60,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งหมายความว่ายานอวกาศจะใช้เวลาเดินทางไปยังดาวอังคารเพียงไม่ถึง 2 ชั่วโมง เดินทางอีกเพียง 3 สัปดาห์ไปยังดาวเนปจูนและ 20 ปีไปยังระบบดาวอัลฟ่า เซนทอรี่ ทั้งที่ตามปกติแล้วในปัจจุบัน เราใช้เวลาเดินทางไปดาวอังคารประมาณ 6-7 เดือน ส่วนยานวอยเอเจอร์ 2 ใช้เวลา 12 ปีกว่าจะถึงดาวเนปจูน และถ้าหากว่าทิศทางของยานวอยเอเจอร์หันไปทางระบบดาวอัลฟ่า เซนทอรี่ ก็จะใช้เวลามากกว่า 70,000 หมื่นปีด้วยกัน ราวกับว่าเทคโนโลยีของโครงการ Breakthrough Starshot หลุดมาจากนิยายวิทยาศาสตร์อย่างไรอย่างนั้น จึงไม่แปลกใจที่โครงการนี้มีทุนพัฒนาสนับสนุนอย่างคับคั่งมากกว่าหลายร้อยล้านดอลลาร์สหรัฐ
การออกแบบ
แนวคิดยานอวกาศล้ำยุคนี้มีชื่อว่า “สตาร์ชิป” (StarChip) ซึ่งจะมีขนาดเล็กไม่กี่เซนติเมตรใกล้เคียงกับชิปคอมพิวเตอร์ตามชื่อของมัน แต่กลับมีอุปกรณ์การสำรวจทุกอย่างเหมือนกับยานอวกาศรุ่นก่อนหน้าเคยมี ไม่ว่าจะเป็นกล้องถ่ายภาพหลากหลายช่วงคลื่นแสงหรือแม้แต่ระบบสื่อสารนำร่องกับโลก พร้อมกับผืนเรือใบแสงรูปทรงสี่เหลี่ยมจตุรัสขนาดใหญ่กว่าสิบเมตรที่ทำจากวัสดุสะท้อนแสงคุณภาพสูง เพื่อใช้ในการรับพลังงานจากสถานีเลเซอร์ภาคพื้นดินผลักตัวยานออกไป โดยยานอวกาศจะมีน้ำหนักรวมทั้งสิ้นไม่ถึง 1 กรัม เท่านั้น เนื่องจากหากเราลดมวลของยานอวกาศได้มากเท่าใด ตัวยานก็จะเดินทางได้ด้วยความเร็วสูงมากขึ้นเท่านั้น
อีกทั้งเทคโนโลยีเรือใบสุริยะ ก็ยังได้พิสูจน์แล้วว่าสามารถใช้จริงในปี 2010 ที่ผ่านมา กับยานอวกาศรุ่นทดสอบที่มีชื่อว่า “อิคารอส” IKAROS ขององค์กรการสำรวจอวกาศญี่ปุ่น หรือว่า JAXA โดยตัวยานที่ญี่ปุ่นสร้างมานั้นมีความกว้างถึง 14 เมตร และมีความหนาเพียง 7.5 ไมโครเมตร (หนาประมาณ 1 ใน 3 ส่วนของเส้นผมมนุษย์) ซึ่งได้ใช้เรือใบโต้แสงอาทิตย์เดินทางสู่ดาวศุกร์ด้วยความเร็วประมาณ 1,430 กิโลเมตรต่อชั่วโมง พร้อมกับส่งภาพถ่ายกลับมาได้อย่างไร้ที่ติ ไม่เหมือนกับยานสตาร์ชิปของ Breakthrough Starshot ที่จะใช้เลเซอร์เป็นแหล่งพลังงานแทนที่จะเป็นแสงอาทิตย์ เนื่องจากแสงเลเซอร์ให้พลังงานมากกว่าดวงอาทิตย์เพียงพอที่จะเร่งความเร็วได้ถึง 20% ของความเร็วแสง ตามที่ได้กล่าวไปข้างต้น
โดยทางโครงการ Breakthrough Starshot มีแผนคร่าว ๆ ว่าจะดำเนินการก่อสร้างสถานียิงเลเซอร์ภาคพื้นดินที่บริเวณทะเลทรายอาตากามา ในประเทศชิลี ซึ่งขึ้นชื่อว่าเป็นสถานที่ที่แห้งแล้งที่สุดในโลก เพื่อลดผลกระทบของแสงเลเซอร์ต่อชั้นบรรยากาศ แต่ทว่าสถานีเลเซอร์ภาคพื้นดินก็ยังคงเป็นปัญหาใหญ่สุดของโครงการที่จะต้องแก้ไขอยู่ดี เนื่องจากพลังงานที่จะใช้ยิงเลเซอร์นั้นมีปริมาณมหาศาลเทียบเท่ากับการใช้ไฟฟ้ากว่า 100 กิกะวัตต์ ในสถานที่ทุรกันดารมากที่สุดแห่งหนึ่งของโลก
ในขณะเดียวกัน ฝั่งด้านวิศวกรก็ต้องพัฒนายานอวกาศสตาร์ชิป ให้ตัวยานมีน้ำหนักเบากว่ายาน IKAROS ของญี่ปุ่นหลายร้อยเท่า พร้อมกับพัฒนากล้องถ่ายภาพรุ่นใหม่และระบบแบตเตอรี่ที่จะให้พลังงานกับยานได้เป็นเวลากว่า 20 ปีในการเดินทางสู่ระบบดาวอัลฟ่า เซนทอรี่ โดยหนึ่งในเป้าหมายที่สำคัญก็คือดาวเคราะห์ พร็อกซิม่า บี ในระบบนี้ ซึ่งตัวยานสตาร์ชิปมีแผนที่จะถูกส่งออกไปหลายพันลำในคราวเดียวกัน เพื่อลดความเสี่ยงที่ยานจะถูกทำลายด้วยฝุ่นผงอวกาศระหว่างการเดินทาง
บทส่งท้าย
หลังจากนี้ในวันที่ 12 มีนาคม 2022 ภารกิจอาร์ทิมิส 1 อันเป็นภารกิจทดสอบจรวด SLS ลำล่าสุดของนาซา จะถูกปล่อยตัวไปยังดวงจันทร์พร้อมกับยานอวกาศลำหนึ่งที่มีชื่อว่า NEA Scout โดยมีวัตถุประสงค์ในการสาธิตเทคโนโลยีเรือใบสุริยะรุ่นใหม่ ก่อนที่จะมีการทดสอบเรือใบสุริยะเวอร์ชั่นที่ใหญ่กว่าเดิมอีกครั้งในปี 2025 เพื่อเตรียมความพร้อมให้กับยานสตาร์ชิป ซึ่งตัวยานจะใช้เวลาเดินทางไปยังระบบดาวอัลฟ่า เซนทอรี่ 20 ปี และใช่คลื่วิทยุนส่งสัญญาณยิงกลับมาโลกด้วยความเร็วแสงอีกราว 4 ปี รวมเป็นเวลาภารกิจทั้งสิ้น 24 ปี
โดยจะเห็นได้ว่าเทคโนยีนี้ได้รับความสนใจจากหลากหลายหน่วยงานอย่างล้นหลาม เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพเพียงพอที่จะเป็นระบบการขับเคลื่อนรูปแบบใหม่ของยานอวกาศสำหรับมนุษย์ หากมีการนำมาผสมกับเครื่องยนต์นิวเคลียร์ที่นาซากำลังพัฒนาอยู่ หรือแม้แต่เครื่องยนต์ฟิวชั่นหรือปฏิสสารที่กำลังมีการศึกษาค้นคว้ากันอยู่ ไม่แน่ว่าเราอาจได้เห็นยานอวกาศขนาดยักษ์ที่พามนุษย์เดินทางข้ามระบบดาวได้ภายในช่วงชีวิตของเราเหมือนอย่างที่ สตีเฟ่น ฮอว์กิ้ง ได้กล่าวถึงโครงการ Breakthrough Starshot ก่อนที่เขาจะจากโลกนี้ไปไม่นานหลังจากนั้น
“ผมไม่สงสัยเลยว่าท้ายที่สุดแล้ว มนุษยชาติจะสามารถหาวิธีเดินทางฝ่าห้วงอวกาศแสนกว้างใหญ่ได้ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี้ เพราะหนึ่งในจุดแข็งของเผ่าพันธ์ุเราคือการแสวงหาแนวคิดใหม่ ๆ และพัฒนาให้กลายเป็นเทคโนโลยีล้ำยุค ลองสังเกตความก้าวหน้าของมนุษย์ดูสิ ไม่ว่าจะเป็นทางด้านการแพทย์ การสื่อสาร และเครื่องใช้ไฟฟ้า พวกเราเพิ่งเริ่มสร้างชิปซิลิคอนเมื่อ 60 ปีก่อนนี้เอง ซึ่งตอนนี้มันได้มาเป็นพลังในการขับเคลื่อนทุกสิ่งรอบตัวเรา จนในที่สุดความช่างคิดของเราจะนำเราไปสู่ พร็อกซิม่า บี” – สตีเฟ่น ฮอว์กิง
Ad Astra per Aspera – “เส้นทางสู่ดวงดาวนั้นล้วนเต็มไปด้วยความยากลำบาก” แต่เพราะมันยากลำบาก จึงนำทางเราไปสู่ดวงดาวได้ต่างหาก
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
Breakthrough Starshot: A voyage to the stars within our lifetimes
