Mars Exploration วิกฤตพายุฝุ่นและฤดูหนาวบนดาวอังคารกำลังฆ่ายาน InSight หลังถูกต่ออายุ
วิกฤตพายุฝุ่นและฤดูหนาวบนดาวอังคารกำลังฆ่ายาน InSight หลังถูกต่ออายุ

Chottiwatt Jittprasong in Featured

วิกฤตพายุฝุ่นและฤดูหนาวบนดาวอังคารกำลังฆ่ายาน InSight หลังถูกต่ออายุ

March 11, 2021

หลังจากที่ยาน InSight ได้รับการต่ออายุภารกิจไปอีก 2 ปี จากเดิมครบกำหนดระยะเวลาการทำงานบนดาวอังคาร 2 ปีเมื่อเดือน พฤศจิกายน 2020 ถูกต่ออายุภารกิจยืดออกไปถึงช่วงเดือน ธันวาคม 2022 เพื่อให้ InSight ได้ใช้อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ของมันที่ยังทำงานได้ดีอยู่ต่อไปยกเว้นอุปกรณ์ชิ้นหนึ่ง อุปกรณ์ชิ้นนี้เรียกได้ว่าถ้าขาดไปแล้ว InSight จะกลายเป็นแค่เศษเหล็กไปเลย นั่นก็คือแผงโซลาร์เซลล์

แผงโซลาร์เซลล์ของยาน InSight นั้นมีรูปแบบเป็นจานขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตรในแต่ละอัน ใช้ดีไซน์เดียวกับแผงโซลาร์เซลล์บนยาน Spirt และยาน Opportunity ด้วยขนาดที่ใหญ่มากของจานแผงโซลาร์เซลล์บวกกับตำแหน่งของยาน InSight ซึ่งก็คือ Elysium Planitia ที่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ทำให้ InSight มีพลังงานเพียงพอมาตลอด 2 ปีในอายุภารกิจเดิมของมัน (2018 – 2020)

การต่ออายุภารกิจ – ผลออกแล้ว NASA ต่ออายุภารกิจ InSight และ Juno จนถึงปี 2022 และ 2025

This illustration shows NASA's InSight spacecraft
ภาพจำลองยาน InSight บนพื้นผิวของดาวอังคาร – ที่มา NASA/JPL-Caltech

อย่างไรก็ตาม แผงโซลาร์เซลล์ของยานบนดาวอังคารมีอย่างหนึ่งที่แผงโซลาร์เซลล์ในอวกาศไม่มี นั่นก็คือฝุ่น เนื่องจากบนดาวอังคารนั้นมีฝุ่นมากเป็นพิเศษโดยเฉพาะฝุ่นที่ฟุ้งมาจากพายุฝุ่นต่าง ๆ ที่เรียกว่า Dust Devil ซึ่งหากฝุ่นพวกนี้ไปตกอยู่บนแผงโซลาร์เซลล์แล้วละก็ มันก็จะเริ่มบังแสงอาทิตย์และลดประสิทธิภาพการผลิตพลังงานของมันลง

พายุฝุ่น (Dust Devil) บนดาวอังคาร ภาพเมื่อปี 2005 จากโรเวอร์ Spirit – ที่มา NASA/JPL-Caltech

วิศวกรออกแบบยานของ InSight ได้คำนึงถึงปัจจัยตรงนี้เลย เป็นเหตุให้ InSight มีขนาดจานแผงโซลาร์เซลล์ที่ใหญ่มากนั่นเอง เพื่อต่อให้ประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ลดลงจริง แต่พลังงานที่ผลิตได้ส่วนใหญ่จากแผงขนาดใหญ่ยังพอต่ออุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์อยู่ก็ไม่มีปัญหา

ปัญหามันเกิดขึ้นเมื่อเกิดการยืดอายุภารกิจขึ้น วิศวกรของยานออกแบบยานมาให้ทนต่อสภาวะบนดาวอังคารได้เพียงแค่ 2 ปีเท่านั้น ซึ่งนี่รวมถึงเรื่องประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ที่ถูกฝุ่นมาบังอีกด้วย แต่เมื่อเกิดการยืดอายุภารกิจขึ้น ก็ไม่มีใครสามารถประกันได้ว่าฝุ่นจะยิ่งมาเกาะบนแผงโซลาร์เซลล์เยอะแค่ไหน และจะเสียประสิทธิภาพการผลิตพลังงานไปมากแค่ไหน

จากรูปข้างล่างนี้เป็นรูปของฝุ่นเปรียบเทียบระหว่างแค่ SOL 10 และ SOL 122 ถ้านับมาจนถึงตอนนี้ InSight ดำเนินภารกิจไปแล้วกว่า 800 SOL หมายความว่า InSight เจอกับฝุ่นเท่าที่มันเจอช่วง ๆ แรก ๆ มา 7 รอบได้แล้ว

ภาพของฝุ่นที่มาเกาะบนแผงโซลาร์เซลล์ของยาน InSight (SOL 10 และ SOL 122) – ที่มา NASA/JPL-Caltech

ทางทีมวิศวกรได้แต่หวังว่าพายุฝุ่น Dust Devil อาจจะมาพัดเหนือ InSight พอดีแล้วช่วยทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ได้ ซึ่งเป็นอะไรที่เกิดบ่อยมากกับยาน Spirit และ Opportunity โชคร้ายที่ข้อมูลจาก InSight ตรวจพบ Dust Devil เป็นจำนวนมาก แต่ไม่มีอันไหนเลยที่มาใกล้พอที่จะทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ของมันได้

ในความโชคร้ายของ InSight ก็ยังมีความโชคร้ายซ้ำสอง ดาวอังคารกำลังจะถึงจุดที่เรียกว่า “Aphelion” (ใครเล่น KSP ต้องรู้) ซึ่งเป็นจุดที่เทหวัตถุอยู่ไกลจากวัตถุที่มันกำลังโคจรอยู่มากที่สุด หรือจะเรียกว่าจุดสูงสุดของวงโคจรก็ได้ การที่ดาวอังคารถึงจุด Aphelion หมายถึงมันอยู่ห่างจากวัตถุที่มันโคจรซึ่งก็คือดวงอาทิตย์มากที่สุดนั่นเอง พูดง่าย ๆ ก็คือฤดูหนาวของดาวอังคาร

วงโคจรของดาวอังคารในแต่ละช่วงฤดู – ที่มา NASA

เมื่อยิ่งอยู่ห่าง ความเข้มข้นของแสงอาทิตย์ที่ตกลงมายังดาวอังคารก็น้อยลงเช่นกัน หมายความว่าโซลาร์เซลล์ของ InSight ที่ด้อยประสิทธิภาพเพราะฝุ่นอยู่แล้วดันมาเจอการลดลงของความเข้มข้นแสงอาทิตย์เข้าไปอีก ทำให้มันผลิตไฟฟ้าได้เพียง 27% ของพลังงานที่มันสามารถผลิตได้ตอนที่ไม่มีฝุ่น เป็นเหตุให้อุปกรณ์ของ InSight แต่ละอันต้องเริ่มเข้าสู่โหมดประหยัดพลังงานและแบ่งกันใช้พลังงานอันจำกัด ไม่ว่าจะเป็นระบบสื่อสาร ระบบแขนกล ระบบสำรวจ และอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ

แต่ที่น่าเป็นห่วงที่สุดคือระบบทำความร้อนของ InSight ที่เรียกได้ว่าเป็นหนึ่งในระบบที่กินไฟเยอะที่สุด ยิ่งมาเจอะฤดูหนาวบนดาวอังคารแถมพลังงานที่เหลือไม่ถึง 1 ใน 3 จากที่เคยผลิตได้ทำให้ InSight กำลังเจอกับวิกฤตคล้ายกับที่ Opportunity เจอ สุดท้ายก็พ่ายแพ้ให้กับพายุฝุ่นไป

ภาพจำลองพายุฝุ่นบนดาวอังคารในมุมมองที่ยาน Opportunity เจอ – ที่มา NASA

ดาวอังคารจะเคลื่อนที่เข้าหาดวงอาทิตย์อีกครั้งในช่วงเดือน กรกฎาคม 2021 นี้ และก่อนที่จะถึงตอนนั้น InSight จะต้องเริ่มทำทุกวิถีทางเพื่อประหยัดพลังงานให้มากที่สุด ไม่ว่าจะเป็นการเลือกเปิดอุปกรณ์ที่จำเป็นเท่านั้น เช่น ระบบสื่อสารกับระบบทำความร้อน ซึ่งคาดว่าน่าจะต้องปิดอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ของ InSight ทุกตัว

ถึงพลังงานที่ผลิตได้ตอนนี้จะน้อยมาก ๆ เพียงแค่ 27% แต่นั่นก็เพียงพอที่จะประคองให้ InSight ผ่านช่วงนี้ไปได้โดยที่มันยังไม่สามารถปฏิบัติภารกิจทางวิทยาศาสตร์ใด ๆ ได้ แต่เหตุการณ์ไม่คาดฝันก็อาจเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ อย่าง Opportunity ที่ถูกพายุฝุ่นคร่าชีวิตไปในปี 2019 ส่วน Spirit ก็แพ้ให้กับความหนาวเย็นและการขาดพลังงานในฤดูหนาวของดาวอังคารเมื่อปี 2010 แต่หาก InSight เจอกับเหตุการณ์เหล่านั้นจริงจนสุดท้ายพลังงานหมด ระบบของมันถูกออกแบบมาให้สามารถ Reboot ได้เมื่อยานได้รับแสงอาทิตย์อีกครั้ง แต่ก็มีข้อยกเว้นว่าแผงวงจรต่าง ๆ ของยานจะต้องรอดจากความหนาวเย็นเสียก่อน ไม่งั้นก็จะมีชะตากรรมเดี๋ยวกับ Opportunity ที่ปลุกไม่ตื่นอีกตลอดกาล

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

InSight Is Meeting the Challenge of Winter on Dusty Mars





MORE