NASA เองมีเครื่องบินอยู่หลายรุ่นเพื่อใช้ในภารกิจต่าง ๆ เพื่อทำการวิจัยไปจนถึงการขนส่งนักบินอวกาศไปกลับฐานปล่อย หนึ่งในเครื่องบินของ NASA ที่หลายคนน่าจะคุ้นชินกันดี ก็คงจะเป็น N747NA หรือ SOFIA ซึ่งเป็นเครื่องเครื่อง Boeing 747 ติดกล้องดูดาวที่ตอนนี้ก็ถูกปลดประจำการไปแล้ว อ่าน – SOFIA หอดูดาวบินได้บนเครื่อง 747 ที่ออกแบบให้ไปอยู่ตรงไหน เมื่อไหร่ ก็ได้บนโลก
แต่หนึ่งในเครื่องบินที่เก่าแก่ที่สุดที่ NASA ยังคงใช้งานอยู่ จนถึงต้นปี 2024 นั้น ก็คือเครื่องบิน Douglas DC-8 Airborne Science Laboratory ซึ่งในเดือนกุมภาพันธ์ 2024 ได้มีการนำมาใช้ในภารกิจ ASIA-AQ ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่าง NASA กับชาติพันธมิตรในเอเชีย นำเอาเครื่องบิน DC-8 ลำนี้มาบินปฏิบัติภารกิจด้านวิทยาศาสตร์บรรยากาศ (Atmospheric Science) ซึ่งหนึ่งในนั้นก็มีประเทศไทยของเราเข้าร่วมเป็นพันธมิตรด้านวิทยาศาสตร์ด้วยเช่นกัน
จาะลึกโครงการ ASIA-AQ ทำไม NASA ต้องส่งเครื่องบินมาที่ไทย
DC-8 Airborne Science Laboratory คือ ห้องปฏิบัติการลอยฟ้าของ NASA ซึ่งอยู่ภายใต้ความดูแลของ Armstrong Flight Research Center ใช้ในการเก็บข้อมูลทางด้านสภาพแวดล้อม ข้อมูลทางอากาศ ข้อมูลทางมหาสมุทร ข้อมูลภูเขาไฟ ข้อมูลสารเคมีในบรรยากาศ ด้วยอุปกรณ์สำรวจระยะไกลที่ติดตั้งอยู่บนเครื่องบิน Douglas DC-8 เรียกได้ว่าเป็นห้องปฏิบัติการลอยฟ้าอเนกประสงค์
สาเหตุที่ต้องมีการใช้เครื่องบินในภารกิจลักษณะนี้ก็เพื่อเก็บความต้องการที่เหลือ ที่วิทยาศาสตร์ภาคพื้นดินและวิทยาศาสตร์จากอวกาศไม่สามารถให้ได้ นั่นคือการไต่ระดับความสูง ซึ่งหลักการทำงานของมันก็จะคล้ายกับการใช้บอลลูนตรวจอากาศ หรือบอลลูนทางวิทยาศาสตร์ เพียงแต่ว่าบอลลูนนั้นมีขนาดเล็ก และบรรทุก Payload ได้น้อย และไม่สามารถใช้คนขึ้นไปทำงานร่วมกับตัวอุปกรณ์ในระยะใกล้ได้ รวมถึงบอลลูนนั้นต้องล่องไปตามลมไม่สามารถควบคุมทิศทางอย่างแม่นยำได้
ในขณะที่ดาวเทียมนั้นแม้จะมีความสามารถในการตรวจวัดคลื่นเสป็คตรัมของแสง ในย่านต่าง ๆ ซึ่งเกิดจากการสะท้อนแสงของอนุภาคในบรรยากาศกับดวงอาทิตย์ แต่ก็ไม่สามารถที่จะบอกข้อมูลเชิงละเอียดในระดับชั้น ๆ ได้
อย่างที่เรามักจะเรียนกันมาตอนประถมว่าบรรยากาศโลกนั้นไม่ได้มีชั้นเดียว แต่มีหลายชั้น แต่ละชั้นมีความหนาแน่นไม่เท่ากันเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (คล้ายกับการแยกชั้นของของเหลวต่างชนิดกัน คือหลักการของแรงลอยตัว) ดังนั้นการศึกษาบรรยากาศของโลกผ่านดาวเทียมที่มองลงมาจากด้านบนอย่างเดียว จึงไม่สามารถบอกได้ว่า ในบรรยากาศแต่ละชั้นนั้นมีลักษณะอย่างไร เหมือนกับเราไม่สามารถบอกได้ว่าของเหลวนั้นทับซ้อนกันอยู่กี่ชั้นหากมองจากด้านบน หรือเราไม่สามารถบอกคุณภาพน้ำได้จากเพียงแค่การมองบนผิวน้ำ
และด้วยการทำลายข้อจำกัดดังกล่าวนี้เองทำให้ NASA จำเป็นต้องมีเครื่องบินเพื่อเข้ามาทำงานในลักษณะดังกล่าวนั่นเอง
ประวัติของเครื่องบิน DC-8 ของ NASA
DC-8 เป็นเครื่องบิน 4 เครื่องยนต์ แบบลำตัวแคบ (Narrow-body) ซึ่งมีการพัฒนาในช่วงยุคที่เครื่องบินเจ็ตเริ่มเป็นที่นิยม เป็นคู่แข่งตัวสำคัญของ Boeing 707 ในตอนนั้น โดยเครื่อง DC-8 พัฒนาเสร็จสิ้นและเริ่มทำการบินในปี 1959 ซึ่งในตอนนั้นหากเปรียบเทียบกับยุคของการสำรวจอวกาศ มนุษย์ยังไม่เคยเดินทางออกจากวงโคจรด้วยซ้ำ
โดยเครื่องบินลำนี้คือ DC-8-72 ซึ่งผลิตเสร็จสิ้นในปี 1969 และส่งมอบให้กับสายการบิน Alitalia ของประเทศอิตาลี ก่อนที่จะมีการขายต่อมายังบริษัทการบินในสหรัฐฯ เพื่อใช้งานเป็นเครื่องบินพานิชย์อยู่พักหนึ่ง ก่อนที่จะถูกนำมาดัดแปลงเพื่อใช้ในด้านทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะในปี 1985 โดย NASA ดังนั้น ในช่วงที่ NASA ได้เครื่องบินลำนี้มาใช้งานนั้น ก็เป็นช่วงที่ตัวเครื่องอายุได้ 17 ปีพอดี
ในช่วงแรกนั้น NASA ได้ใช้ทะเบียน (Registration) ของเครื่องเป็น N717NA ก่อนที่จะเปลี่ยนมาเป็น N817NA ในปี 1998
เกร็ดความรู้ก็คือ DC-8 นั้นไม่ใช่เครื่องบินที่เก่าแก่ที่สุดของ NASA ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน แต่สถิติกลับเป็นของเครื่อง B-377 Super Guppy ซึ่งถูกพัฒนามาสำหรับการใช้เคลื่อนย้ายจรวด Saturn V ในโครงการ Apollo ตั้งแต่ปี 1965
ความสามารถคร่าว ๆ ของ DC-8 ที่ NASA ใช้นั้น ได้ระบุไว้ว่ามีพิสัยการบิน 12 ชั่วโมง สามารถบรรทุก Payload ได้หนักถึง 22,000 กิโลกรัม และมี Maximum Takeoff Weight หรือน้ำหนักสูงสุดในขณะการบินขึ้นอยู่ที่ประมาณ 150,000 กิโลกรัม (เครื่องบินพานิชย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก Airbus A380 มี Maxium Takeoff Weight ที่ประมาณ 560,000 กิโลกรัม) ทำการบินได้ถึงระดับความสูง 42,000 ฟุต และทำความเร็วได้อยู่ที่ 460 น็อต (851 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)
หากดูจากเสป็คแล้ว เราจะสังเกตว่า DC-8 นั้น ไม่ได้เป็นเครื่องบินที่มีจุดเด่นในด้านใดเลย (ฮา) ตัวเลขเหล่านี้เป็นตัวเลขที่ต่ำกว่าที่เรามักจะเห็นปกติกันในเครื่องบินโดยสารอื่น ๆ อยู่แล้ว แต่สาเหตุที่ NASA ยังคงใช้งานเครื่อง DC-8 ลำนี้มาจนถึงปี 2024 ก็เนื่องจากการปรับแต่งอย่างสุดโต่งภายในห้องโดยสาร ที่แทบจะไม่เหลือโครงของเครื่องบินโดยสารแบบเดิม แต่เต็มไปด้วยอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ ซึ่งทั้งหมดจะต้องถูกออกแบบมาให้เหมาะสมกับกฎการบิน และสภาวะบนเครื่องบิน
ภารกิจของ DC-8 Airborne Science Laboratory
DC-8 Airborne Science Laboratory นั้นจะถูกใช้ในภารกิจ 4 ชนิด คือ การพัฒนาและวิจัยระบบเซนเซอร์ การยืนยันข้อมูลระบบเซนเซอร์ การรับสัญญาณ Telemetry จากยานอวกาศ และการติดตามวัตถุด้วยกล้อง
หน่วยงานทางดาราศาสตร์ที่พัฒนาและวิจัยระบบเซนเซอร์ต่าง ๆ สามารถนำเซนเซอร์ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นมาบินและทดสอบการทำงานบนเครื่องบิน DC-8 ได้ในงบประมาณที่ไม่แพงเพื่อทดสอบและหาข้อบกพร่องของมันก่อนที่จะปล่อยเซนเซอร์เหล่านั้นออกไปนอกอวกาศ ก่อนหน้านี้เอง DC-8 ลำนี้ถูกใช้ในภารกิจ AS-CENDS (Active Sensing of CO2 Emissions over Nights, Days and Seasons) ในช่วงฤดูหนาวเพื่อทดสอบการใช้งานระบบ LIDAR ในการวัดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ
ข้อมูลที่ได้จาก AS-CENDS นี้เองจะถูกนำไปใช้ในการ Calibrate และ Fine-tune ระบบเซนเซอร์ที่จะถูกใช้ในการดาวเทียมสำรวจโลกเพื่อวัดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยระบบ LIDAR
DC-8 Airborne Science Laboratory ยังถูกใช้ในการยืนยันความถูกต้องและความแม่นยำของข้อมูลจากอุปกรณ์จากดาวเทียมได้อีกด้วย โดยเครื่องบิน DC-8 จะบินภายใต้เส้นวงโคจรของดาวเทียมเพื่อรับสัญญาณแบบเดียวกันกับที่ดาวเทียมได้รับ จากนั้นจึงนำข้อมูลที่ได้จากอุปกรณ์บน DC-8 มาเทียบกับข้อมูลของดาวเทียมเพื่อเปรียบเทียบความแม่นยำของข้อมูล
ในภารกิจ CPEX-AW (Convective Processes Experiment – Aerosols and Winds) ซึ่งเป็นภารกิจร่วมกันระหว่าง NASA และ ESA นั้น DC-8 Airborne Science Laboratory ถูกใช้ในการ Calibrate ข้อมูลของดาวเทียม ADM-AEOLUS (Atmospheric Dynamics Mission-Aeolus)
บนเครื่องบิน DC-8 Airborne Science Laboratory นั้นมีจานรับสัญญาณซึ่งถูกติดตั้งอยู่ในส่วนจมูกของเครื่องบินเพื่อรับสัญญาณจากยานอวกาศที่กำลังถูกปล่อยหรือยานอวกาศที่กำลัง Re-entry ในปี 2008 DC-8 ลำนี้ช่วยในการติดตามการ Re-entry ของยานอวกาศ “Jules Verne” ในปี 2010 นั้น DC-8 ลำนี้ถูกใช้ในการติดตามการ Re-entry ของยาน Hayabusa
ในปี 2009-2019 NASA ได้มีโครงการ Operation Ice Bridge เป็นการศึกษาน้ำแข็งในขั้วโลกใต้ที่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศ ซึ่งมีการใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์หลายประเภท เช่นดาวเทียมตระกูล ICESat ร่วมกับการใช้เครื่องบินในฝูงบินของ NASA ด้วย
การบินเหนือทวีปแอนตาร์กติกาของ DC-8 ที่ทำให้เครื่องบินลำนี้บินมาแล้วครบทุกทวีปทั่วโลก ที่มา – NASA
นอกจากภารกิจเหล่านี้แล้ว DC-8 Airborne Science Laboratory ยังถูกนำไปใช้ในภารกิจอวกาศอื่น ๆ อีกเป็นจำนวนมาก เช่น Payload Testing และ การทดสอบอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ ในปี 2019 DC-8 ลำนี้มีเซนเซอร์ติดตั้งไว้ถึง 32 ตัว เพื่อใช้ในการติดตามคุณภาพอากาศมั่วโลกและการสำรวจอากาศร่วมกับ NOAA หน่วยงานด้านอากาศของสหรัฐอเมริกา
ในปี 2024 NASA มีการใช้งานเครื่องบิน DC-8 Airborne Science Laboratory ในภารกิจสุดท้ายสนับสนุนภารกิจ ASIAN-AQ (The Airborne and Satellite Investigation of Asian Air Quality) ให้กับ NASA Langley Research Center และหน่วยงานพันธมิตรในเอเชีย ในการสร้างโมเดลคุณภาพอากาศร่วมกับอุปกรณ์บนดาวเทียมแบบ Geo-Synchronous Orbit ที่ NASA และ KARI องค์การอวกาศเกาหลีใต้และ Korea’s National Institute of Environmental Research (NIER) ได้พัฒนาขึ้นมาคืออุปกรณ์ TEMPO และ GEMS
ซึ่งหนึ่งในประเทศที่ DC-8 เดินทางมาก็คือประเทศไทยด้วยนั่นเองมีการปฏิบัติภารกิจการบินในวันที่ 16-26 มีนาคม 2024
สุดท้าย NASA ก็มีแผนที่จะทดแทนเครื่อง DC-8 ด้วยเครื่อง Boeing 777-200ER ซึ่งเป็นเครื่องบินรุ่นใหม่กว่า (แต่ก็เก่าหากเปรียบเทียบกับสายการบิน) โดย DC-8 จะถูกปลดประจำการทันทีหลังจบภารกิจ ASIA-AQ
จาะลึกโครงการ ASIA-AQ ทำไม NASA ต้องส่งเครื่องบินมาที่ไทย
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
