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

Chanud Sithipreedanant in Deep Space

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





MORE