เรื่องราวของ Juno Cam เบื้องหลังภาพถ่ายดาวพฤหัสที่ชัดที่สุดในประวัติศาสตร์



วันที่ 10 กรกฏาคม 2017 เป็นเวลา 1 หลังจากที่ยาน Juno ยานอวกาศลำที่ 2 ที่ถูกออกแบบมาให้โคจรรอบดาวพฤหัส ได้ทำการบินโฉบบริเวณที่น่าทึ่งที่สุดของดาวพฤหัสที่เราเริ่มทำการสำรวจเมื่อปี 1713 โดย Giovanni Cassini นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี

เวลากว่า 300 ปีผ่านไป ยาน Juno ได้นำภาพที่ชัดเจนที่สุดเท่าที่เคยถ่ายได้ จากการที่มันบินโฉบลงไป 9,000 กิโลเมตรเหนือจุดนั้น มันได้ทำการถ่ายภาพที่น่าทึ่งนี้ออกมา ขนาดของมันใหญ่เกือบเท่าโลกทั้งใบ ไม่น่าแปลกใจที่มันถูกเรียกว่าจุดแดงใหญ่ในภาษาไทย

จุดแดงใหญ่ ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

หลังจากที่ภาพนี้ได้ถูกส่งกลับมายังโลก มันได้ถูกส่งต่ออย่าแพร่หลายผ่านโลกออนไลน์ คลิปวิดีโออีกหลายวิดีโอถูกอัพโหลดขึ้นมาตามลำดับ นี่อาจจะเป็นครั้งแรกที่โลกออนไลน์ได้เห็นภาพถ่ายของดาวพฤหัสจากการถ่ายภาพในช่วงเวลาเดียวกัน เพราะก่อนหน้านี้ ภาพถ่ายดาวพฤหัสจากยานอวกาศในระยะใกล้ คือภาพถ่ายจากยาน New Horizons ในปี 2007 เมื่อมันเดินทางผ่านดาวพฤหัส แต่ในตอนนั้นกระแสสังคมออนไลน์ยังไม่ได้มากเท่าทุกวันนี้

JunoCam ที่ไม่นับเป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์

ยาน Juno นั้นมีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ (Instrument) ต่าง ๆ มากมายติดขึ้นไปด้วย หนึ่งในนั้นก็คือ JunoCam กล้องถ่ายภาพพร้อมเซ็นเซอร์ KODAK KAI-2020 ที่รองรับภาพความละเอียดเพียงแค่ 1600 x 1200 พิกเซล (ไม่ถึงสองล้านพิกเซลด้วยซ้ำ)

อันที่จริง กล้อง JunoCam บางคนก็ไม่นับว่าเป็นอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากมันถูกออกแบบมาให้ใช้งานเพื่อ “ถ่ายภาพ” เท่านั้น และวัตถุประสงค์ของการถ่ายภาพ ก็เพื่อแค่ให้ NASA ได้นำภาพเหล่านี้มาเผยแพร่ต่อสาธรณชน

ยาน Juno กับดาวพฤหัส ที่มา – NASA / JPL

กล้อง JunoCam ติดอยู่กับตัวยาน ดังนั้นภาพที่มันถ่ายได้ก็จะต้องอยู่ในมุมที่ยานหันไปเท่านั้น และสิ่งที่ไม่สามารถทำได้เลยก็คือ การ Selfie ที่ฟังดูแล้วก็เหมือนจะตลก ว่าเป็นยานอวกาศจะ Selfie ไปทำไม แต่อย่าลืมว่าการถ่ายภาพตัวเองขณะปฏิบัติงานนั้น นับว่าเป็นอีกหนึ่งความเท่ที่สุด ถ้ามันสามารถทำได้ กล้องบนยาน Curiousity ถูกออกแบบมาให้สามารถทำการ Selfie ได้โดยที่ไม่เห็นไม้ Selfie ด้วย อีกหนึ่งกรณีก็คือการที่ยาน Rosetta ทำการ Selfie ในขณะที่มันบินผ่านดาวอังคาร

ภาพการเซลฟี่ของยาน Rosetta ในปี 2005 ที่มา – JPL/ESA

ภาพถ่ายแรกที่ยาน Juno ทำการถ่ายก็คือภาพของโลกนั่นเอง ตอนที่มันถูกส่งออกจากโลกไปในปี 2011 มันโคจรกลับมายังโลกอีกครั้งในปี 2013 เพื่อใช้แรงโน้มถ่วงของโลกช่วยเหวี่ยงตัวยานออกไปในวงโคจรที่ไกลขึ้นเพื่อเดินทางไปยังดาวพฤหัส

ภาพถ่ายโลกจากการนำภาพมารวมกัน ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

ภาพถ่ายด้านบนนี้เป็นการนำภาพทั้งหมด 82 ภาพมารวมกันเป็นภาพโลก ด้วยการถ่ายจากระยะห่าง 3,197 กิโลเมตร เพียงแค่ 10 นาทีก่อนที่มันจะเคลื่อนที่เข้ามาใกล้โลกที่สุด และถูกเหวี่ยงออกไปเริ่มต้นการเดินทางสู่ดาวพฤหัส

ภาพถ่ายดวงจันทร์ของโลก จาก JunoCam ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

ด้วยโอกาสนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดสอบต่าง ๆ มากมาย พบว่าตัวกล้องสามารถใช้งานได้ดี และพร้อมสำหรับภารกิจสำคัญในการเก็บภาพโลกยักษ์และจุดแดงใหญ่ของมันเพื่อส่งกลับมายังโลก

ภาพถ่ายดาวพฤหัสก่อนที่ยานจะทำการโคจรรอบดาวพฤหัสครั้งแรก ในปี 2016 ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

เดือนสิงหาคม 2016 มันได้ส่งภาพถ่ายจากระยะห่าง 703,000 กิโลเมตร ซึ่งเป็นช่วงก่อนที่มันจะทำการโคจรรอบดาวพฤหัสเป็นครั้งแรก (1 st Perijove) เสียอีก นอกจากนี้ในเดือนเดียวกันมันยังได้ทำการถ่ายภาพชุด “MARBLE MOVIE” ซึ่งเป็นการถ่ายภาพดาวพฤหัสจากระยะไกลในทุก ๆ 15 – 30 นาที แล้วนำภาพมาเรียงกัน ทำให้เราเห็นการหมุนของดาวพฤหัสอย่างชัดเจน รวมถึงในบางภาพเราก็จะเห็นชุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสด้วย

325 bits per second และข้อจำกัดในการส่งภาพกลับ

หลังจากการถ่ายภาพ ภาพถ่ายจะถูกส่งกลับมายังโลกพร้อมกับข้อมูลวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ผ่านระบบ DSN หรือ Deep Space Network ด้วยจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ 3 จานจาก 3 มุมโลก ทำให้ไม่มีข้อจำกัดในการรับสัญญาณ แต่ปัญหากลับอยู่ที่การส่งภาพกลับมาต่างหาก ยาน Juno ใช้เวลาในการโคจรรอบดาวพฤหัส 1 รอบ ใช้เวลา 11 วันโลก ซึ่งในการส่งสัญญาณกลับ ยาน Juno จะต้องอยู่ในจุดที่ดีที่สุดก่อนที่จะทำการหันเสาสัญญาณมายังโลกและส่งสัญญาณกลับมา นั่นหมายความว่าเราจะได้ข้อมูลจาก Juno ในทุก ๆ 11 วัน

ภาพถ่ายรายละเอียดสูงของยาน Juno ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

วิศวกรทีม Juno จำกัดขนาดของข้อมูลสำหรับการส่งกลับมาของ JunoCam เพราะด้วยความเร็วการส่งเพียงแค่ 325 Bits/Sec นั่นทำให้สามารถส่งรูปกลับมาได้แค่ครั้งละ 10-100 รูปเท่านั้น ขึ้นอยู่กับเทคนิคการบีบอัดภาพ

จากเหนือจรดใต้ และภาพถ่ายขั้วดาว

ปัจจุบันยาน Juno และกล้อง JunoCam ยังทำการถ่ายภาพดาวพฤหัสอยู่เรื่อย ๆ หนึ่งในภาพชุดที่ถูกพูดถึงมากที่สุดก็คือภาพถ่ายที่ JunoCam ทำการถ่ายภาพดาวพฤหัสตั้งแต่เหนือจนถึงใต้ด้วยรายละเอียดที่น่าทึ่ง

ภาพถ่ายขั้วของดาวพฤหัส ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

ภาพถ่ายนี้เป็นการแสดงขั้วเหนือของดาวพฤหัส ซึ่งไม่สามารถถ่ายภาพออกมาได้จากโลกเนื่องจากดาวพฤหัสไม่ได้หันขั้วของมันชี้มายังโลก การจะถ่ายต้องถ่ายจากยานอวกาศเท่านั้น และยานอวกาศก็จำเป็นต้องโคจรแบบ Polar Orbit คือเหนือจรดใต้ ทำให้ยาน Juno เป็นยานอวกาศเพียงหนึ่งเดียวที่สามารถบันทึกภาพนี้ได้

ภาพดาวพฤหัสจากการโคจรบินโฉบ ที่มา – NASA / JPL / SwRI / MSSS

อีกหนึ่งสิ่งที่ถูกพูดถึงก็คือวิดีโอที่ยาน Juno ได้ทำการบันทึกอย่างต่อเนื่องในขณะที่มันโคจรจากขั้วเหนือลงใต้และค่อย ๆ ถอยห่างออกไป วิดีโอนี้ได้ถูกโพสต์ลงบนเว็บไซต์ YouTube

JunoCam กล้องหน้ารถที่ไม่ชัด แต่ก็ขาดไม่ได้

ย้อนกลับไปตอนที่บอกว่า JunoCam นั้นออกแบบมาสำหรับถ่ายภาพที่ไม่ได้เป็นเชิงวิทยาศาสตร์ ทำให้วิศวกรออกแบบ JunoCam ให้พอถ่ายภาพในช่วง 2-3 เดือนแรกของภารกิจเท่านั้น ต่างจากกล้องบนยาน Cassini ที่สามารถถ่ายภาพได้ยันวินาทีสุดท้าย (สามารถชมภาพถ่ายชุดสุดท้ายของยานแคสินีได้ในบทความ ก่อนจะสิ้นชีพบนดาวเสาร์ แคสสินีเห็นอะไรเป็นภาพสุดท้าย )

นักวิทยาศาสตร์คำนวณไว้ว่ากล้อง JunoCam จะถูกสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสทำลายจนไม่สามารถใช้การได้ รวมถึงเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ก็มีโอกาสที่จะถูกชนด้วยอนุภาคพลังงานสูงต่าง ๆ จนทำงานผิดพลาดได้เช่นกัน (ด้วยเหตุนี้มันถึงไม่ถูก Qualified ให้เป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์)

ภาพถ่าย thermal-infrared ของดาวพฤหัสด้วยกล้อง VLT ที่มา – ESO/VLT

อย่างไรก็ตาม JunoCam ก็ได้เป็นเครื่องมือสำคัญที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าจะใช้กล้องจากภาพพื้นโลก (หรือกล้อง Hubble) สำรวจเพิ่มเติมตรงไหน (เหมือนว่าเป็นตัวชี้เป้า) ซึ่งนับว่าเป็นแนวคิดที่ฉลาดพอสมควร บางรายเรียก JunoCam ว่าเป็นเหมือน “กล้องหน้ารถ” ของยาน Juno

แม้ว่า JunoCam จะเป็นแค่กล้องหน้ารถ แต่หน้าที่ของมันก็คือการบันทึกภาพและเรื่องราวต่าง ๆ ที่เป็นประโยชน์ สุดท้ายอาจจะมีคำถามมากมายว่าติดขึ้นไปทำไมให้เปลืองงบ แต่เชื่อว่าสิ่งที่มันได้ถูกใช้งานในการส่งมองภาพถ่ายสวย ๆ หรือแม้กระทั่งคอยชี้เป้าการสำรวจต่าง ๆ ให้กลับกล้องอีกหลายร้อยหลายพันตัวบนโลก กล้องหน้ารถตัวนี้อาจจะไม่ได้เป็นกล้องที่ชัดที่สุด แต่จะเป็นกล้องที่มีประโยชน์ที่สุดเวลาที่มีใครซักคนต้องการมัน

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co

อ้างอิง

Junocam: Juno’s Outreach Camera – SWRI 

Juno First Close Image – Planetary Society