Exploration แผน Lunar Crater Radio Telescope จากหลุมบนดวงจันทร์ สู่กล้องวิทยุที่ใหญ่ที่สุด
แผน Lunar Crater Radio Telescope จากหลุมบนดวงจันทร์ สู่กล้องวิทยุที่ใหญ่ที่สุด

Chanud Sithipreedanant

แผน Lunar Crater Radio Telescope จากหลุมบนดวงจันทร์ สู่กล้องวิทยุที่ใหญ่ที่สุด

April 17, 2020

หนึ่งในเครื่องมือที่เปรียบเสมือนดวงตาของมนุษยชาติในการสำรวจห้วงจักรวาลและเอกภพอันกว้างใหญ่นั้นคือสิ่งที่เราเรียกกันว่า “กล้องโทรทรรศน์วิทยุ” กล้องประเภทนี้ไม่ได้ใช้ “แสงที่มองเห็นได้” ในการแสดงภาพออกมาให้เราเห็น แต่รับเอาสัญญาณคลื่นวิทยุที่วัตถุส่วนใหญ่ในอวกาศแผ่ออกมาตลอดเวลาแทน การตรวจจับหรือรับคลื่นวิทยุนั้นสามารถทำได้ตลอดเวลาทั้งกลางวันและกลางคืน รวมถึงตัวคลื่นยังเดินทางทะลุผ่านสิ่งกีดขวางได้ดีมาก ทำให้มนุษยชาติได้ค้นพบสิ่งใหม่ ๆ มากมายในห้วงอวกาศนับตั้งแต่การเข้ามาของเทคโนโลยีนี้

อ่านบทความ – รู้จัก Telescope Array เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก เบื้องหลังการค้นพบทางดาราศาสตร์

ในปัจจุบัน เรามีกล้องโทรทรรศน์วิทยุอยู่มากมายทั่วโลกที่คอยรับสัญญาณและกวาดมองท้องฟ้าอยู่โดยตลอด ตัวอย่างของกล้องที่เป็นที่รู้จักกันดีนั้นมีมากมายด้วยกัน โดยเฉพาะกลุ่มประเภท “จานทรงพาราโบลายักษ์” เช่นกล้องโทรทรรศน์วิทยุของหอดูดาวอาเรซิโบ หรือกล้องขนาดใหญ่ที่สุดในโลกอย่างกล้องโทรทรรศน์ FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) ไปจนถึงเครือข่ายกล้องที่ทำงานร่วมกันหลาย ๆ ตัวหรือสถานี เช่น DSN (Deep Space Network) หรือ EHT (Event Horizon Telescope) ที่ใช้ถ่ายภาพของหลุมดำได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ 

อ่านบทความ – กว่าจะเป็นรูปถ่ายหลุมดำรูปแรก ฟิสิกส์ คอมพิวเตอร์ วิศวกรรม

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ VLA ที่โด่งดังจากภาพยนตร์เรื่อง Contact ที่มา –

อย่างไรก็ตาม กล้องโทรทรรศน์วิทยุใน “อวกาศ” นั้นกลับเป็นไอเดียที่ไม่ค่อยได้รับความสนใจซักเท่าไหร่นัก ในปัจจุบันมีเพียงแค่ดาวเทียม Spektr-R ของรัสเซียเท่านั้นที่ยังคงทำงานอยู่ 

แต่แล้วทาง NASA ก็ได้เสนอโครงการที่่มีชื่อว่า LCRT (Lunar Crater Radio Telescope) ขึ้นมา ซึ่งไม่ใช่เพียงแค่การส่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่เป็นดาวเทียม หรือสร้างจานรับสัญญาณธรรมดา ๆ บนดวงจันทร์เท่านั้น แต่คือการใช้หลุมอุกกาบาตขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกว่า 3 กิโลเมตรเป็นจานรับสัญญาณไปเลย

คอนเซปท์หลักของโครงการ LCRT คือการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุประเภทจานยักษ์ประเภทเดียวกันกับกล้องโทรทรรศน์วิทยุของหอดูดาวอาเรซิโบและโครงการ FAST บนด้านไกลของดวงจันทร์ 

แน่นอนว่าการก่อสร้างจานรับสัญญาณขนาดมหึมานี้ย่อมแตกต่างไปจากวิธีการปกติอย่างแน่นอน โดยพื้นผิวของจานนั้นจะใช้โครงตาข่าย แทนแผ่นหรือโครงสร้างแข็งของกล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วไปซึ่งยากต่อการประกอบ โดยตาข่ายนี้จะถูกดึงและขึงปลายที่ขอบหลุมโดยรถโรเวอร์ เพื่อให้ได้ทรงของจานพาราโบลา

เมื่อขึงตาข่ายเรียบร้อยแล้ว ส่วนรับสัญญาณจะถูกห้อยไว้เหนือตาข่ายโดยผูกเอาไว้กับรถโรเวอร์ที่ใช้ควบคุมทั้งหมด 4 คันด้วยกัน การขยับของโรเวอร์สามารถช่วยปรับมุมการรับสัญญาณหรือเปลี่ยนทิศทางของตัวรับได้ โดยระบบควบคุมทั้งหมดถูกวางแผนเอาไว้สามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ

กล้องโทรทรรศน์ LCRT ถูกตั้งเป้าหมายให้ศึกษาคลื่นวิทยุในช่วงความถี่ 6-30 เมกะเฮิร์ซ (ความยาวคลื่น 10 – 50 เมตร) ช่วงคลื่นนี้ไม่สามารถรับได้บนโลกเพราะถูกสะท้อนโดยชั้นบรรยาการไอโอโนสเฟียร์ จึงเป็นเหตุให้พวกเราไม่สามารถศึกษาหรือเก็บข้อมูลปรากฏการณ์ที่แผ่คลื่นวิทยุในช่วงนี้ออกมาได้เลย

จาน Radio FAST ของจีนซึ่งสร้างลึกลงไปในหุบเขา ที่มา – Xin Hua

การก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์ LCRT จะเป็นจุดเปลี่ยนครั้งสำคัญในวงการดาราศาสตร์ของมนุษยชาติอย่างแน่นอน ด้วยขนาดของจานที่ใหญ่ที่สุดแล้ว ความอ่อนไหวในการตรวจจับสัญญาณ (Sensitivity) ก็จะเพิ่มมากขึ้นอย่างไม่อาจเทียบได้ (กลุ่มของจานรับสัญญาณหลาย ๆ ตัวนั้นไม่ได้ช่วยในส่วนนี้ เพราะเพิ่มได้เพียงความละเอียดเท่านั้น) นอกจากนั้นแล้วการที่กล้องโทรทรรศน์นี้มีดวงจันทร์ทั้งดวงเป็นโล่กันสัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์ของมนุษย์บนโลกและดาวเทียม รวมไปถึงดวงอาทิตย์ได้เป็นอย่างดี ก็สามารถช่วยเรื่องกำจัดคลื่นรบกวนออกไปได้แทบจะทั้งหมด การที่ดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยาการย่อมหมายความว่ากล้อง LCRT นั้นไม่มีตัวกลางใด ๆ มารบกวนการรับสัญญาณเลยแม้แต่น้อย กล้องตัวนี้จะกลายเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ทรงประสิทธิภาพที่สุดเท่าที่มนุษยชาติเคยสร้างขึ้นมาเลยก็ว่าได้

ประโยชน์จากโครงการ LCRT ยังมาในอีกหลายรูปแบบด้วยกัน ประการแรกเลยคือด้านวิศวกรรม ซึ่งจำเป็นต้องดูแลในด้านวัสดุและการก่อสร้างทั้งหมดของ LCRT วัสดุและแนวทางที่ได้จากการสร้างกล้อง LCRT นั้นจะเป็นรากฐานที่สำคัญมากในการก่อสร้างสิ่งปลูกสร้างบนดวงจันทร์ในอนาคต

เมื่อมนุษย์เริ่มเดินทางไปตั้งรกรากจริง ๆ ระบบควมคุมจานอัตโนมัติ โดยเฉพาะกับรถโรเวอร์ก็เป็นอีกส่วนหนึ่งที่น่าสนใจเช่นเดียวกัน หากเราสามารถออกแบบระบบการก่อสร้างที่ทำงานได้เองทั้งหมด ก็นับเป็นก้าวแรกในการสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่เช่น Dyson Sphere, การส่งพลังงานในอวกาศมายังโลก หรือ Space Elevator ที่จะนำพาเผ่าพันธ์มนุษย์ไปสู่อีกขั้นหนึ่งในฐานะสิ่งมีชีวิตอันทรงภูมิเลยทีเดียว

แนวคิดของการใช้ดาวเทียมสะท้อนพลังงานกลับลงมายังโลก ที่มา – NASA

การส่งยานที่ใช้ในการก่อสร้างเองก็นับว่าเป็นอะไรที่ท้าทายมาก ๆ ด้วย ถึงแม้ดวงจันทร์จะมีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าโลก แต่ก็พรากเอายานสำรวจไปแล้วหลายลำจากการลงจอดที่ผิดพลาด (ซึ่งมักจะเป็นการพุ่งชนนั่นเอง) การส่งทั้งวัสดุและยานด้วยวิธีที่ประหยัดแต่คงประสิทธิภาพเอาไว้จะช่วยเบิกทางในการส่งวัสดุและอุปกรณ์ไปยังดาวอังคารด้วยเช่นกัน ไม่แน่ว่าในช่วงเวลาที่การก่อสร้าง LCRT เริ่มขึ้น มนุษย์กลุ่มหนึ่งอาจจะได้สังเกตการลงจอดบนสถานีอวกาศ Lunar gateway หรือยาน Starship ของ SpaceX ก็เป็นได้

การออกแบบจานให้ใช้ตัวสะท้อนสัญญาณที่เป็นตาข่ายนับว่าเป็นแนวความคิดใหม่มากเช่นกัน ถึงแม้จะสร้างง่ายกว่า แต่ก็อาจจะต้องแลกมาด้วยคุณภาพหรือปริมาณสัญญาณที่ด้อยลง จุดนี้เป็นข้อสังเกตสำคัญทีเดียว ว่าจะสามารถแก้ไขได้ผ่านการประมวลผล หรือขนาดที่ใหญ่มาก ๆ ของจานรับสัญญาณได้หรือไม่

ข้อมูลมหาศาลในโครงการ Event Horizon Telescope ยังคงถูกส่งด้วย Harddisk ที่มา – EHT/MIT

การสร้างจานรับสัญญาณบนด้านไกลของดวงจันทร์ยังช่วยเพิ่มองค์ความรู้ของเราต่อบริเวณนี้อีกด้วย และหากการพัฒนาระบบควบคุมและส่งข้อมูลของ LCRT เป็นผลสำเร็จ ก็จะเป็นแนวทางในการแก้ไขปัญหาการสื่อสารระหว่างภาคพื้นโลกกับบริเวณด้านไกลของดวงจันทร์อีกด้วย (การที่ดวงจันทร์ถูกแรง Tidal force ล็อคให้หันด้านใกล้เข้าหาโลกทำให้ด้านไกลกลายเป็นมุมอับสัญญาณตลอด) ซึ่งในปัจจุบันต้องใช้ดาวเทียมที่โคจรรอบดวงจันทร์เป็นตัวช่วยรีเลย์สัญญาณ

ด้วยวิสัยและลักษณะของโครงการ LCRT แล้ว มีความเป็นไปได้สูงทีเดียวที่จะช่วยปลุกความสนใจในด้านอวกาศ โดยเฉพาะกับดวงจันทร์ให้กลับมาอีกครั้งเช่นเดียวกัน

สุดท้ายแล้วข้อมูลด้านดาราศาสตร์ที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ LCRT นั้น แน่นอนว่าจะช่วยเปิดเผยด้านใหม่ ๆ ของเอกภพของเราได้อย่างแน่นอน เราอาจตรวจจับสัญญาณ FRBs รูปแบบใหม่ และทำความเข้าใจความเป็นมาของจักรวาลนี้ได้ดียิ่งขึ้นไปอีก โดยเฉพาะในช่วงคลื่นที่มนุษยชาติแทบไม่เคยได้สัมผัสมาก่อน

ล่าสุดทาง NASA ได้อนุมัติงบประมาณ $125,000 ดอลล่าร์สหรัฐพร้อมเวลาอีก 9 เดือน ให้กับทีมวิจัย เพื่อทำการศึกษาความเป็นไปได้และแนวทางในการก่อสร้าง LCRT ขึ้นมาจริง ๆ 

โครงการ Mega project นอกโลกนี้จะเป็นอย่างไร เราต้องติดตามกันต่อไป แต่สิ่งหนึ่งที่แน่นอน คือการก่อสร้าง LCRT จะให้ประโยชน์มหาศาลต่อมนุษยชาติอย่างแน่นอน

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co







In Coversation

เรื่องราวน่าสนใจที่กำลังเป็นบทสนทนา