ในเที่ยวบินทดสอบจรวด New Glenn ของ Blue Origin ที่จะเกิดขึ้นในช่วงปลายเดือนกันยายน ภายใต้ Payload Fairing สูง 7 เมตรที่ออกแบบมาให้บรรทุกยานอวกาศหรือดาวเทียมขนาดใหญ่ แต่รอบนี้ภายในจะมีการติดตั้งยานขนาดเล็ก กว้าง ยาว และสูง ด้านละไม่เกิน 1 เมตร น้ำหนักเพียงแค่ลำละ 550 กิโลกรัม จำนวนสองลำ เพื่อภารกิจเดินทางไปยังดาวอังคาร ภายใต้โครงการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กต้นทุนต่ำของ NASA
ยานอวกาศสองลำนี้ชื่อว่า EscaPADE หรือ Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers เป็นยานอวกาศแฝด ลำหนึ่งชื่อว่า Blue และอีกลำหนึ่งชื่อว่า Gold พัฒนาโดยบริษัท Rocket Lab และบรรทุกอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Instrument) ที่จะศึกษาการสูญเสียชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร
ยานอวกาศแฝดนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการที่ชื่อว่า Small Innovative Missions for Planetary Exploration หรือ SIMPLEx ของ NASA ซึ่งเป็นโครงการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็ก ใช้ต้นทุนการพัฒนาน้อย และเน้นฝากเดินทางไปกับภารกิจใหญ่ ๆ หรือเที่ยวบินจรวดทดสอบ เพื่อลดต้นทุนการส่ง โดยยานอวกาศในตระกูล SIMPLEx ของ NASA นี้ ก็เช่น Lunar Polar Hydrogen Mapper หรือ LunaH-Map ที่ถูกส่งไปยังดวงจันทร์พร้อมกับภารกิจ Artemis I ในช่วงปี 2022 หรือภารกิจ Q-PACE ดาวเทียมฟิสิกส์ดาราศาสตร์แบบ CubeSat ที่ถูกส่งสู่อวกาศโดยบริษัท Virgin Orbit ในปี 2011 และหลังจาก EscaPADE แล้ว NASA ก็มีแผนในการส่งยานอวกาศในตะกูล SIMPLEx อื่น ๆ เช่น Lunar Trailblazer ที่จะเดินทางไปยังดวงจันทร์พร้อมกับภารกิจตระกูล Commercial Lunar Payload Services หรือ CLPS
จริง ๆ แล้ว EscaPADE มีกำหนดการเดินทางพร้อมกับยาน Psyche ที่จะถูกส่งไปศึกษาดาวเคราะห์น้อย Psyche (ชื่อเดียวกับมัน) แต่เนื่องจากการส่งยาน Psyche นั้นถูกเลื่อนจากกำหนดการณ์เดิมจากปี 2022 มาเป็นปี 2023 (อ่านข่าวเก่า – ภารกิจ Psyche ถูกเลื่อน ทำให้อาจ Rendezvous กับดาวเคราะห์น้อยช้าจากปี 2026 เป็นปี 2030) ทำให้ไม่ตรงกับ Launch Window ของการส่งยานอวกาศไปยังดาวอังคาร จน EscaPADE นั้นถูกถอดออกจากแผนการณ์เดิม และย้ายมาได้ปล่อยกับเที่ยวบินทดสอบจรวด New Glenn ในที่สุด (ส่วนยานอีกลำได้แก่ Janus ที่จะถูกส่งไปกับ Psyche ก็ถูกยกเลิกไปแล้วเก็บไว้เพื่อเตรียมรอภารกิจใหม่)
EscaPADE ยานสำรวจดาวอังคารมูลค่าไม่ถึงร้อยล้านเหรียญฯ
โดยปกติ ภารกิจสำรวจอวกาศของ NASA จะถูกแบ่งออกเป็น Tier ต่าง ๆ โดยมี Tier สูงสุดมีมูลค่ามากที่สุดก็คือ Flagship Program หรือ Large Strategic Science Missions เช่น กล้องโทรทรรศน์ James Webb, ยานตระกูล Mars 2020 (Perseverance) หรือยานอวกาศ Europa Clipper ที่มีมูลค่าไม่ต่ำไปกว่า 500 ล้านเหรียญสหรัฐฯ (เอาเข้าจริง ๆ ก็คือหลายพันล้านเหรียญ) หลังจากนั้นจะเป็นภารกิจที่ใช้งบรองลงมา คือ Discovery Program และ New Frontiers Program ที่งบประมาณอาจอยู่ในช่วงร้อยล้านเหรียญฯ
แต่ภารกิจตระกูล SIMPLEx นั้น จะถูกคุมงบประมาณให้อยู่ที่แค่หลักไม่กี่ล้านเหรียญเท่านั้น จริง ๆ EscaPADE นั้นถูกว่าเป็นยานที่มีมูลค่าสูงที่สุดในตระกูล SIMPLEx ปัจจุบันแล้ว โดยราคาของภารกิจ ตั้งแต่ภารพัฒนายานอวกาศไปจนถึงการปล่อย จะอยู่ที่ประมาณ 79 ล้านเหรียญสหรัฐฯ หรือราว 2,700 ล้านบาท (ซึ่งแม้จะเป็นดาวเทียมราคาประหยัด แต่มีมูลค่าประมาณโครงการสำรวจอวกาศขนาดใหญ่ของไทย เช่น Thai Space Consortium – เปรียบเทียบให้เห็นว่า NASA งบเยอะแค่ไหน)
โดย NASA นั้น จะคัดเลือกให้บริษัทเอกชนเป็นผู้พัฒนาตัวโครงสร้างหลักของยานอวกาศที่เรียกว่า Bus สำหรับในภารกิจนี้ ผู้ที่ได้รับเลือกให้พัฒนาตัวยานก็คือบริษัท Rocket Lab ซึ่งเป็นบริษัทเทคโนโลยีด้านจรวด แต่ก็มีศักยภาพในการทำยานอวกาศด้วยเช่นกัน ก่อนหน้านี้ ทาง Rocket Lab เคยเป็นผู้พัฒนาและส่งมอบยานอวกาศ CAPSTONE หรือ Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment ซึ่งเป็นยานอวกาศขนาดเล็ก ที่เข้าไป Survay วงโคจรแบบ Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO) ที่จะถูกใช้สำหรับสถานีอวกาศ Lunar Gateway ที่จะไปโคจรรอบดวงจันทร์ (อ่านเบื้องหลังการเลือกวงโคจรของ Lunar Gateway ได้ใน สรุป Lunar Gateway สถานีดวงจันทร์ แผนวงโคจร ทุกโมดูล ทุกระบบ โดยละเอียด) และยาน CAPSTONE ก็ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่ดวงจันทร์ด้วยจรวด Electron ของบริษัท Rocket Lab ในช่วงเดือนมิถุนายน 2022
และหลังจาก EscaPADE บริษัท Rocket Lab ก็กำลังจะต้องพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กชื่อ Venus Lifefinder เพื่อเดินทางไปยังดาวศุกร์ด้วยเช่นกัน เราจะเห็นว่าการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กเป็นเทรนด์ที่สำคัญและน่าจับตามองอย่างมากโดยเฉพาะเมื่อ NASA เริ่มมอบหมายให้เอกชนพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กเหล่านี้
การศึกษาบรรยากาศของดาวอังคาร
EscaPADE นั้น มีขนาดกว้าง 60 x 70 x 90 เซนติเมตร โดยได้รับการพัฒนาต่อมาจากตัว Kick Stage ที่ชื่อว่า Proton ซึ่งอาจนับได้ว่าเป็นตัวจรวดท่อนที่ 3 ของการปล่อยยานอวกาศด้วยจรวด Electron ซึ่งตัว Kick Stage นี้ จะมีวิธีการคิดและโครงสร้างเหมือนกับเป็น Bus ของยานอวกาศลำหนึ่ง เพื่อจัดการกับ Payload ของลูกค้า ว่าจะต้องดีดอะไรออกตอนไหน หรือทำหน้าที่เป็น Host ของยานอวกาศต่าง ๆ ที่จะถูกดีดออกจาก Kick Stage หลังจากที่มันเดินทางสู่วงโคจร
โดยตัว Proton นี้ได้รับการปรับปรุงและเพิ่มศักยภาพให้สามารถเดินทางในอวกาศได้ มีระบบ Guidence Navigation and Control หรือ GNC ที่จะทำให้ตัวยานไม่หลงทางในอวกาศ และเพิ่มระบบเชื้อเพลิง มีระบบ Star Trackers สำหรับนำทางในอวกาศ และระบบ Reaction Control Systems (RCS) เพื่อควบคุมทิศทางการหมุนของยานอวกาศ ที่สำคัญคือมีการติดตั้งเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่พัฒนาโดย ArianeSpace และสุดท้ายได้รับการติดตั้งแผง Solar Array ขนาด 480 x 70 เซนติเมตร ที่ให้กำลังไฟถึง 260 วัตต์ กับยานอวกาศ
ดังนั้นแม้ว่ามันจะเป็นยานอวกาศที่จัดอยู่ในกลุ่มยานลำเล็ก แต่จริง ๆ แล้ว มันคือยานอวกาศที่ค่อนข้างเต็มรูปแบบ มีระบบที่ซับซ้อน และหากดูจากงบประมาณของโครงการที่กันไว้ไม่ให้เกิน 79 ล้านเหรียญ ทำให้ EscaPADE เป็นอีกหนึ่งยานที่คุ้มค่ามาก ๆ ที่ NASA ได้ลงทุน
ภารกิจของมันคือการศึกษาการสูญเสียชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ว่าการสูญเสียสนามแม่เหล็กของดาวอังคาร นำมาซึ่งการที่ลมสุริยะได้พัดพาและหอบเอาบรรยากาศที่เคยหนาแน่นออกไปจนดาวอังคารกลายเป็นดาวที่แห้งแล้ง และไม่มีความดันอากาศมากพอที่จะทำให้น้ำดำรงอยู่ในสถานะของเหลวได้ ซึ่งเราเคยเล่าในบทความ มหาสมุทรที่เคยอยู่บนดาวอังคารหายไปไหน คล้าย ๆ กับยาน Trace Gas Orbiter ขององค์การอวกาศยุโรป (อ่าน – ยาน Trace Gas Orbiter ค้นพบน้ำใต้หุบเขา Valles Marineris ใกล้เขตร้อนบนดาวอังคาร)
อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์หลักของยาน EscaPADE คือ Magnetometer หรือเครื่องวัดสนามแม่เหล็ก ที่เราจะเห็นว่ามันยื่นออกมาจากตัวยานอวกาศ (สาเหตุที่ Magnetometer ต้องยื่นออกมาเพราะเราไม่ต้องการ Noise จากยานอวกาศ) โดยใช้หลักการของการทำ Electrostatic Analyzer วัดความเข้มของประจุไฟฟ้า ค่าฟลักซ์ และธาตุไออนหนัก ที่มีพลังงานระหว่าง 2 eV (อิเล็กตรอนโวล์ต) ถึง 20 keV
หลังจากมันเดินทางถึงดาวอังคาร EscaPADE ทั้งสองลำจะโคจรอยู่ที่ระยะ 170 กิโลเมตร ถึง 8400 กิโลเมตร ซึ่งเป็นวงโคจรความรีสูงมาก ๆ (ยาน Mars Reconnaissance Orbiter และ Trace Gas Orbiter โคจรอยู่ที่ความสูง 400 กิโลเมตร, มังคลายานของอินเดีย โคจรไล่ระดับจาก 400 ถึง 76,000 กิโลเมตร) ด้วยตัวเลขนี้ จะทำให้ EscaPADE กลายเป็นหนึ่งในยานอวกาศที่โคจรโฉบเข้าไปใกล้กับบรรยากาศของดาวอังคารมากที่สุด เหมือนกับยาน MAVEN ของ NASA ที่ใช้วงโคจรแบบ High Elpictical โฉบเข้าไปใกล้สุดที่ 170 กิโลเมตร และออกมาไกลสุดที่ 6,200 กิโลเมตร
หลังจากนั้นเมื่อผ่านไปประมาณ 6 เดือน ยานอวกาศทั้งสองจะมีการปรับวงโคจร ให้คาบเหลื่อมกัน ซึ่งสาเหตุที่ต้องออกแบบวงโคจรแบบนี้เพราะเวลาเราวัดสนามแม่เหล็ก เราต้องวัดแบบไล่ระดับไปเรื่อย ๆ แบบเป็น Gradient ที่ความสูงต่างกัน จะทำให้เราศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคพลังงานสูง และสนามแม่เหล็กของดาวอังคารได้
เราอาจเปรียบได้ว่าภารกิจของ EscaPADE นั้นคล้าย ๆ กับยาน MAVEN ของ NASA นั่นเอง
การทดสอบจรวด New Glenn
ในเดือนสิงหาคม 2022 ยานอวกาศ EscaPADE ได้เดินทางมายังแหลมคะเนอเวอรัล เพื่อเตรียมประกอบเข้ากับจรวด New Glenn ของ Blue Origin อย่างที่เราได้เล่าไปก่อนหน้าว่า EscaPADE นั้นแผนเดิมคือการปล่อยกับ Falcon Heavy พร้อมกับยาน Psyche แต่พอมีการเลื่อน ทำให้เสีย Launch Window ในการเดินทางไปยังดาวอังคาร อย่างไรก็ดี NASA ได้ตัดสินใจร่วมมือกับ Blue Origin ซึ่งมีกำหนดทดสอบจรวด New Glenn จรวดรุ่นใหม่ และจรวด Orbital Class ลำแรกของ Blue Origin ในการนำยาน EscaPADE ติดตั้งเป็น Payload ทดสอบได้พอดี
โดย Blue Origin นั้นได้เริ่มนำเอา New Glenn เข้ามาประกอบและซ้อมการปล่อย ณ แหลมคะเนอเวอรัลตั้งแต่ในช่วงต้นปี 2024 Blue Origin นำ New Glenn ขึ้นฐานปล่อย LC-36 เริ่มต้นปล่อยจรวดจากคะเนเวอรัล
และด้วยเหตุนี้เอง ทำให้ NASA ยิ่งได้ราคาการปล่อยที่ถูกลงไปอีก ซึ่งการปล่อยนี้ก็ดำเนินการภายใต้โครงการ Launch Services Program ที่เราเคยเล่าไว้ในบทความ NASA เลือกจรวดสำหรับปล่อยยานอวกาศอย่างไร รู้จัก Launch Services Program
ซึ่งกำหนดการบินทดสอบของ New Glenn นั้นก็จะเกิดขึ้นในช่วงปลายเดือนกันยายน 2024 ก็ต้องหวังว่าจรวด New Glenn จะทำงานได้อย่างดี ไม่มีปัญหาและได้พา EscaPADE เดินทางสู่วงโคจรที่ทีมวิศวกรได้ออกแบบไว้ และหากไม่มีอะไรผิดพลาด EscaPADE จะเดินทางถึงดาวอังคารในช่วงปี 2025 และใช้เชื้อเพลิงบนยาน ค่อย ๆ ลดความเร็วเพื่อทำ Orbit Insertaion เข้าสู่วงโคจรต่อไป
ภารกิจ EscaPADE และภารกิจอืน ๆ ในตระกูล SIMPLEx ของ NASA นั้นเป็นเทรนที่น่าสนใจของการใช้ยานอวกาศขนาดเล็ก ที่ฝากไปกับภารกิจที่ใหญ่กว่า ซึ่งสิ่งที่เรามองว่าน่าสนใจก็คือวิธีการคิด ที่เราอาจนำมาปรับใช้กับภารกิจการสำรวจอวกาศของเราได้ เพราะเราคงยังไม่มีเงินสำหรับทำภารกิจใหญ่ ๆ อย่างเช่น Flagship Program ของ NASA แต่ถ้าพูดถึงยานอวกาศในงบประมาณหลักพันล้านบาทนั้น ถือว่ายังมีความเป็นไปได้มากอยู่ ดังนั้นถ้าเราบริหารจัดการทรัพยากรทั้งเงิน บุคคล และอ่านเกมงานอวกาศในยุคปัจจุบันออก ประเทศไทยอาจมีโครงการสำรวจอวกาศมากกว่าที่เป็นอยู่ก็เป็นได้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
