เจาะลึกโครงการมารีเนอร์ นักเดินเรือผู้สำรวจระบบสุริยะ

ปี 1962 อวกาศยังเป็นเรื่องที่ห่างไกลออกไปจากชีวิตประจำวันเรามากนัก มนุษย์คนแรกออกเดินทางสู่อวกาศเพียงแค่หนึ่งปีก่อนหน้าเท่านั้น แต่สำหรับ NASA และ JPL พวกเขามองไปยังดาวเคราะห์ในระบบสุริยะกันแล้ว และปี 1962 นี้เอง ที่เป็นจุดเริ่มต้นของการออกเดินเรือเพื่อทำการสำรวจระบบสุริยะ การเดินทางของมารีเนอร์ (Mariner) ลำจิ๋วนี้ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว

จากโลกสู่ดวงดาว

ในขณะที่การแย่งชิงเจ้าแห่งดวงจันทร์กับสหภาพโซเวียตก็กำลังดำเนินไปอย่างเข้มข้น ทั้งโครงการเรนเจอร์ (Ranger) และเซอร์เวยเยอร์ (Surveyors) ที่ถูกส่งไปดวงจันทร์อย่างต่อเนื่อง แต่ทาง NASA กับ JPL นั้นก็ยังไม่ลืมดาวเคราะห์ดวงอื่นในรบบสุริยะ และนั่นทำให้เกิดโครงการมารีเนอร์ขึ้นมา เพราะจนถึงในตอนนั้นเรายังไม่มีข้อมูลเชิงลึกของดาวเคราะห์ดวงต่าง ๆ เลย และการทำความเข้าใจกับมันจะเป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติในระยะยาวอีกด้วย

โครงการมารีเนอร์มีด้วยกันทั้งสิ้น 10 ภารกิจ ครอบคลุมระยะเวลาตั้งแต่ปี 1962 ถึง 1973 และได้ออกเดินทางไปสำรวงดาวศุกร์ ดาวอังคารและดาวพุธตามลำดับ พร้อมกับงบประมาณทั้งภารกิจอยู่ที่ 554 ล้านเหรียญสหรัฐเท่านั้น นอกเหนือจากการสำรวจดาวเคราะห์ข้างต้นแล้ว โครงการมารีเนอร์ก็ยังเป็นต้นแบบของภารกิจที่ออกไปสำรวจระบบสุริยะจักรวาลอีกด้วย

ต้องระเบิดยานทิ้ง เพราะเขียนโค้ดผิดตัวเดียว

รุ่งเช้าของวันที่ 22 กรกฏาคม 1962 บนจรวด Atlas-Agena นั้นมียานมารีเนอร์ 1 ยานลำแรกที่จะเดินทางไปบินผ่านดาวศุกร์พร้อมกับความฝันของคนทั้งประเทศ ก่อนที่ความฝันในการเดินทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นเป็นชาติแรกในโลกของสหรัฐก็ดับลงไปภายในไม่ถึง 5 นาที เมื่อความผิดพลาดของโค้ดในการนำทางของจรวดได้พามารีเนอร์ 1 หลุดออกจากเส้นทางที่มันควรอยู่ และต้องถูกระเบิดลงก่อนจะสายเกินไป ซึ่งในปัจจุบันก็มีการพูดคุยกันอย่างมากมายถึงปัญหาที่เกิดขึ้น บ้างก็ว่าโปรแกรมเมอร์ลืมใส่ “overbar” (‘‾’) ลงในสมการ บ้างก็ว่าโปรแกรมเมอร์ลืมใส่ “hyphen” (‘-‘) และนั่นก็ทำให้นี่คือ hyphen ที่มีราคาแพงที่สุดในโลกไปโดยปริยาย
นอกจากปัญหาด้านโปรแกรมแล้ว ตัวส่งสัญญาณจากจรวด Atlas-Agena ก็ทำงานได้ไม่ถูกต้อง และส่งผลต่อการรับสัญญาณจากจรวดในระยะยาว ทำให้จรวดหลุดออกจากเส้นทางที่มันควรจะอยู่ และภารกิจมูลค่า 18.5 ล้านเหรียญสหรัฐก็ได้กลายเป็นเพียงฝุ่นผงในพริบตา

มารีเนอร์ 2 ยานลำแรกสู่ดาวศุกร์

ดาวศุกร์ First Time

ห้าอาทิตย์ให้หลังของการสูญเสียมารีเนอร์ 1 ยานมารีเนอร์ 2 ก็ได้ทะยานขึ้นสู่อวกาศในวันที่ 27 สิงหาคม 1962 และใช้เวลาเดินทางทั้งสิ้น 3 เดือนครึ่งก่อนมาถึงดาวศุกร์ในวันที่ 14 ธันวาคม 1962 ทำให้มันเป็นยานอวกาศลำแรกที่เดินทางไปถึงดาวเคราะห์ดวงอื่นได้สำเร็จ พร้อมกับใช้เครื่องวัดพลังงานรังสีในคลื่นไมโครเวฟและอินฟาเรดสำรวจพื้นผิวดาวศุกร์ นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้รับรู้ลึกลงไปในม่านเมฆหนาทึบว่าดาวศุกร์มีพื้นผิวที่ร้อนแรงมาก และนี่ก็เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำไมมารีเนอร์ 1 และ 2 ไม่ได้นำกล้องไปด้วย (เพราะเอาไปก็ถ่ายอะไรไม่ได้)

นอกเหนือจากการสำรวจดาวศุกร์แล้วระหว่างการเดินทางมารีเนอร์ 2 เป็นยานลำแรกที่ได้วัดลมสุริยะที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ และรังสีคอสมิกจากนอกระบบสุริยะอีกด้วย ก่อนที่มันจะจบภารกิจในวันที่ 3 มกราคม 1963 และคงอยู่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์

มารีเนอร์ 4 ยานลำแรกที่เดินทางไปถึงดาวอังคาร

คลองบนดาวอังคาร กับดวงดาวที่นำทาง

เพอร์ซิวัล โลเวลล์ (Percival Lowell) นักธุรกิจชาวอเมริกันได้ออกเงินทุนของเขาให้กับหอดูดาวโลเวลล์ และใช้เวลาอยู่ที่นั่นในการสำรวจดาวอังคาร ซึ่งเทคโนโลยีของกล้องโทรทรรศน์ในยุคปี 1800-1900 นั้นยังไม่ชัดเจนเท่ากับในสมัยนี้ ทำให้โลเวลล์คิดว่าสิ่งที่เขาเห็นบนดาวอังคารนั้นคือ “คลอง” และนั่นอาจเป็นสัญญาณของสิ่งมีชีวิตที่มีปัญญาอยู่บนนั้น จุดนี้เองที่ทำให้ทุกคนเริ่มหันมาสนใจในดาวอังคารมากยิ่งขึ้น และ NASA ก็เป็นหนึ่งในนั้นด้วยเช่นกัน

NASA ต้องการคำยืนยันที่ชัดเจนว่าบนดาวอังคารมีสิ่งมีชีวิตอยู่หรือไม่ และวิธีเดียวที่จะตอบคำถามนี้ก็คือการส่งยานไปดาวอังคารและถ่ายรูปกลับมา แผนในช่วงแรกนั้นรวมถึงภารกิจลงจอดบนดาวอังคาร ก่อนที่จะถูกพับไปเพราะชิ้นส่วนของจรวดที่มีความสามารถพอจะส่งยานลงจอดนั้นยังไม่พร้อมใช้งานภายในปี 1964 ปีที่มารีเนอร์ 3 และ 4 จะออกเดินทางไปดาวอังคาร โดยมารีเนอร์ 3 ออกเดินทางในวันที่ 5 พฤศจิกายน และมารีเนอร์ 4 ตามไปสำรวจในวันที่ 28 พฤศจิกายนของปีเดียวกัน

แต่แทนที่มารีเนอร์ 3 จะได้เป็นยานลำแรกที่สำรวจดาวอังคาร ภารกิจของมันกลับดับสิ้นลงตั้งแต่ยังไม่ได้เริ่มต้น แม้ว่ามันจะเดินทางไปถึงอวกาศได้สำเร็จ แต่ fairing ที่คอยปกป้องยานจากความร้อนในขณะปล่อยยานก็ยังปกป้องยานไปเรื่อย ๆ โดยไร้ท่าทีที่จะเปิดออก และเก็บมารีเนอร์ 3 ไว้ด้านในตลอดกาล พร้อมกับสาดทุกความหวังของภารกิจไปที่มารีเนอร์ 4 ในการเดินทาง 7 เดือนเพื่อไปยังดาวอังคาร ในขณะเดียวกันทางโซเวียตก็พยายามเดินทางไปให้ถึงดาวอังคารเช่นกัน แต่ทั้ง Mars 1 และ Zond 2 ต่างสูญเสียการติดต่อกับโลกไปก่อนหน้านี้

ในระหว่างการเดินทางของมารีเนอร์ 4 มันได้ทดลองเทคโนโลยีใหม่เป็นครั้งแรก นั่นก็คือการมองหาดวงดาวเพื่อนำทางเหมือนกับนักเดินเรือในสมัยก่อน ซึ่งดาวที่มันใช้ในการมองหาทางก็คือดาวคาโนปัส (Canopus) ที่จะเป็นแสงนำทางมารีเนอร์ 4 ไปยังดาวอังคาร และตลอดการเดินทางมารีเนอร์ 4 ได้พบกับปัญหาต่าง ๆ มากมายจากการทดลองนี้ แต่ถึงอย่างไรก็ตามมันก็ได้เดินทางมาถึงดาวอังคารในวันที่ 14 กรกฏาคม 1965 เวลา 25 นาทีที่มารีเนอร์ 4 ได้เฉียดเข้าใกล้ดาวอังคาร กับการถ่ายภาพส่งกลับมายังโลกทั้งสิ้น 21 รูป จากระยะประมาณ 10,000-17,000 กิโลเมตรจากพื้นดิน ที่ระยะนี้อาจจะสูงเกินไปที่จะเห็นสิ่งมีชีวิตหรือพืชพันธุ์ต่าง ๆ แต่ก็เพียงพอที่จะรู้ได้ว่า “คลอง” เหล่านั้นมีอยู่จริงหรือไม่

เมื่อสัญญาณจากยานมาถึง การที่จะรอให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลนั้นใช้เวลานานเกินไป ทำให้ทีมวิศวกรที่เร่งรีบนั้นจัดการปริ้นค่าเลขฐานสิบที่บอกความสว่างของสีออกมา และทำการลงสีด้วยมือของพวกเขาเอง ทำให้ภาพแรกจากดาวอังคารนั้นเกิดขึ้นมาจากภาพวาดสีเทียนด้วยนั่นเอง

อ่านเพิ่มเติม: ภาพวาดสีเทียน สัญญาณภาพแรกจากดาวอังคาร

หลังจากผ่านการสำรวจดาวอังคารไปแล้ว ในเดือนกันยายนปี 1967 เซนเซอร์บนยานตรวจจับได้ว่ามารีเนอร์ 4 ถูกชนด้วยอุกาบาตขนาดเล็กมากถึง 17 ครั้งในระยะเวลาเพียง 15 นาที ก่อนที่จะโดนอีกครั้งในระหว่างวันที่ 10 และ 11 ธันวาคมของปีเดียวกัน เมื่อมันถูกพุ่งชนถึง 83 ครั้ง และนั่นทำให้เกิดปัญหาในการติดต่อกับยาน ก่อนที่จะถูกตัดการสื่อสารไปในวันที่ 21 ธันวาคม 1967 ปล่อยให้มันล่องลอยต่อไปอย่างบอบช้ำรอบดวงอาทิตย์ตลอดกาล

ยานมารีเนอร์ในรูปร่างต่าง ๆ – ที่มา: HistoricSpacecraft.com

การกลับมาของรุ่นที่ 2

หลังจากที่ครองเจ้าแห่งการสำรวจอวกาศชาติแรกไปแล้ว NASA และ JPL ก็ยังตอกย้ำความสำเร็จของพวกเขาอย่างต่อเนื่อง เริ่มจากยานมารีเนอร์ 5 ที่เดินทางไปทำภารกิจการสำรวจดาวศุกร์ให้สำเร็จ โดยมันเป็นยานสำรองที่ถูกสร้างมาสำหรับการสำรวจดาวอังคาร แต่เมื่อภารกิจสำเร็จลุล่วงยานสำรองก็เลยถูกดัดแปลงมาสำรวจดาวศุกร์พร้อมกับอุปกรณ์การสำรวจที่ล้ำสมัยยิ่งขึ้น ที่ทำให้เราสามารถเข้าใจฝาแฝดของโลกดวงนี้ได้มากกว่าเดิม

ในปี 1969 นอกจากมนุษย์สองคนแรกจะได้เดินบนดวงจันทร์แล้ว มารีเนอร์ 6 และ 7 เป็นภารกิจคู่หูลำแรกที่ประสบความสำเร็จในโครงการมารีเนอร์ หลังจากที่มารีเนอร์ 1 และ 3 ต่างประสบปัญหาไปก่อนหน้านี้ และทำการสำรวจดาวอังคารในระยะที่ใกล้กว่ามารีเนอร์ 4 เคยทำถึงมากกว่าครึ่ง ที่ระยะเพียง 3,430 กิโลเมตรจากพื้นดิน และยานทั้งสองลำได้ช่วยเหลือในการสำรวจของกันและกัน โดยมารีเนอร์ 6 เดินทางไปถึงก่อนประมาณ 5 วัน และส่งข้อมูลกลับมายังโลก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับเปลี่ยนพื้นที่สำรวจของมารีเนอร์ 7 ให้ไปยังจุดที่พวกเขาต้องการได้

รุ่นน้องกลุ่มถัดไปที่เดินทางไปดาวอังคารก็คือมารีเนอร์ 8 และ 9 ในปี 1971 ที่จะไปโคจรรอบดาวอังคารเป็นครั้งแรกพร้อมกับภารกิจการทำแผนที่ของดาวอังคาร แต่โชคก็ยังไม่เข้าข้างกับมารีเนอร์ 8 ที่พังไปพร้อมกับจรวดในขณะที่ปล่อย พร้อมกับโยนความกดดันไปที่น้องของมัน (อีกแล้ว) ที่ซึ่งมารีเนอร์ 9 ก็ไม่ทำให้ผิดหวัง เมื่อมันถ่ายภาพของพื้นผิวและวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารในคลื่นอินฟาเรดและอัลตราไวโอเลต แม้ในปัจจุบันมันจะถูกปิดไปแล้ว แต่ก็ยังคงโคจรอยู่ในวงโคจรของดาวอังคารไปจนถึงปี 2022 เป็นอย่างน้อย ที่มันควรจะหลุดจากวงโคจรและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศดาวอังคารนั่นเอง

ดาวพุธผู้ถูกลืม

เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ชั้นในดวงอื่น ๆ แล้ว ดาวพุธดูเหมือนจะเป็นดาวที่ถูกลืม อาจเป็นเพราะมันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเกินไป หรืออาจเป็นเพราะมันยากที่จะวิ่งตามให้ทันมันและยังต้องชะลอความเร็วลงเพื่อไปโคจรรอบดาวพุธ แต่นั่นไม่ใช่อะไรที่จะมาหยุดมารีเนอร์ 10 ยานลำแรกที่เดินทางไปยังดาวพุธพร้อมกับเทคนิคที่จะเปลี่ยนวิธีการสำรวจอวกาศไปตลอดกาล

เที่ยงคืนสี่สิบห้านาทีของวันที่ 3 พฤศจิกายน 1973 มารีเนอร์ 10 ออกเดินทางเป็นครั้งสุดท้ายในนามของภารกิจโครงการมารีเนอร์ กับการเดินทางไปยังดาวศุกร์และดาวพุธในภารกิจเดียวกัน เหตุผลที่ต้องทำแบบนี้ก็เพื่อเป็นการเร่งความเร็วให้กับยานโดยการใช้แรงโน้มถ่วงของดาวศุกร์เหวี่ยงยานไปให้เร็วขึ้น และเพราะว่าดาวพุธนั้นยากเกินกว่าที่จะไปโคจรรอบได้ด้วยเทคโนโลยีในสมัยนั้น ทำให้พวกเขาเลือกที่จะโคจรรอบดวงอาทิตย์และใช้ thruster ในการปรับเปลี่ยนวิถีโคจรเพื่อที่จะส่งมารีเนอร์ 10 กลับมาพบกับดาวพุธได้อีกมากถึง 3 ครั้ง

แต่ถึงแม้ว่าวิธีการใข้แรงโน้มถ่วงในการช่วยเร่งความเร็วของยานจะประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี แต่การขาดยานฝาแฝดที่ปกติจะถูกส่งไปกันเป็นคู่ก็ทำให้เราขาดความเข้าใจในตอนแรกของดาวพุธไปอยู่พอสมควร เพราะว่างบประมาณในตอนนั้นของ NASA เริ่มถูกตัดลดลงแล้ว (ตั้งแต่ที่มนุษย์ไปลงดวงจันทร์สำเร็จ ความสนใจในการสำรวจอวกาศของคนทั่วไปเริ่มลดลง รัฐบาลก็เริ่มตัดงบประมาณ) แผนที่ ๆ มารีเนอร์ 10 ทำขึ้นมาจากพื้นผิวดาวพุธนั้นครอบคลุมเพียงแค่ 45% เท่านั้น และมันก็คงอยู่อย่างนั้นมายาวนานถึง 39 ปี ก่อนที่ MESSENGER รุ่นน้องจากอนาคตจะไปทำภารกิจที่ตกค้างนี้ให้สำเร็จ

วอยาเจอร์ หนึ่งในสมาชิกของโครงการมารีเนอร์ (ที่ไม่ได้ใช้ชื่อมารีเนอร์)

ร่างใหม่ของมารีเนอร์ กับการออกท่องจักรวาล

มารีเนอร์ จูปิเตอร์-แซทเทิร์น (Mariner Jupiter-Saturn) ถูกวางแผนให้ออกเดินทางไปสำรวจดาวเคราะห์ชั้นนอก โดยการเดินทางของมันนั้นจะไปกันเป็นคู่ มีภารกิจหลักคือสำรวจดาวพฤหัสและดาวเสาร์ พร้อมกับเงื่อนไขในการสำรวจดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลออกไปอีกถ้าสามารถทำได้ ซึ่งในภายหลังพวกเขาได้กำหนดวิถีการเดินทางของยานทั้งสองไว้ว่ายานลำแรกจะเดินทางไปยังดาวพฤหัสและดาวเสาร์ ก่อนที่จะไปยังดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์เพื่อทำการศึกษาชั้นบรรยากาศของมันเพิ่มเติม ในขณะที่อีกลำจะเดินทางไปยังดาวทั้งสองดวงเหมือนกันลำแรก แต่จะเดินทางไปต่อยังดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน หรือจะเปลี่ยนทิศทางไปสำรวจดวงจันทร์ไททันเพิ่มเติมอีกก็สามารถทำได้ ในภายหลังโครงการนี้ถูกเปลี่ยนชื่อเป็นโครงการวอยาเจอร์ (Voyager) และทั้งสองลำก็ได้สำรวจดาวเคราะห์วงนอกของระบบสุริยะได้สำเร็จครบถ้วน และกำลังเดินทางออกจากระบบสุริยะอยู่ในขณะนี้

มารีเนอร์ มาร์ค 2 (Mariner Mark II) ถูกวางแผนให้เป็นภารกิจการสำรวจดาวเคราะห์ชั้นนอก โดยมียานในโครงการดังนี้

• Saturn Orbiter/Titan Probe (SOTP)
• Coment Rendezvous Asteriod Flyby (CRAF)
• Coment Nucleus Sample Return (CNSR)
• Pluto Fast Flyby (Pluto Kuiper Express)
• Neptune Orbiter

ถึงแม้ว่าโครงการนี้จะถูกยกเลิกไปในภายหลัง แต่มีหลายภารกิจที่อยู่ในโครงการนี้ที่ยังอยู่รอดและได้เดินทางขึ้นสู่อวกาศ เช่น SOTP ก็กลายมาเป็นยานแคสซินีและฮอยเกนส์ ที่ไปโคจรรอบดาวเสาร์และเพิ่งจบภารกิจด้วยการพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศไปเมื่อปีที่แล้ว CNSR กลายมาเป็นยานโรเซตตา ที่เดินทางไปสำรวจดาวหาง 67P หรือ Churyumov–Gerasimenko พร้อมกับยานลงจอดฟิแลร์ Pluto Kuiper Express กลายเป็นนิว ฮอไรซอน ที่เดินทางไปสำรวจดาวพลูโต และกำลังอยู่ในเส้นทางสู่วัตถุในแถบไคเปอร์ ที่มันกำลังจะไปถึงในปีหน้านี้

อ่านเพิ่มเติม:

ยานแคสสินี หนึ่งเดียวผู้โคจรรอบดาววงแหวน

2014 MU69 วัตถุชื่อยาว ดาวบริวาร กับยานผู้มาเยือน

กู้ข้อมูลภาพถ่ายสุดท้ายของยานโรเซตต้าได้สำเร็จ