Deep Space OSIRIS-REx เตรียมเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย Bennu สรุปแผน Touch-And-Go
OSIRIS-REx เตรียมเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย Bennu สรุปแผน Touch-And-Go

Chottiwatt Jittprasong

OSIRIS-REx เตรียมเก็บตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย Bennu สรุปแผน Touch-And-Go

September 28, 2020

ยาน OSIRIS-REx ซึ่งเป็นยานเก็บตัวอย่างพื้นผิวแบบ Touch-And-Go (TAG) ของ NASA กำลังจะลดระดับเพื่อลงไปเก็บตัวอย่างหินและดินบนพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย Bennu และ OSIRIS-REx จะเป็นครั้งแรกที่ตัวอย่างที่เก็บได้จะถูกส่งกลับมายังโลกเพื่อทำการศึกษาต่อจากปกติที่ยานสำรวจดาวเคราะห์น้อยทำได้เพียงแค่การวิเคราะห์แบบ On-Site เท่านั้น

วันที่ 20 ตุลาคม 2020 OSIRIS-REx จะเริ่มกระบวยการเก็บตัวอย่างแบบ Touch-And-Go โดยมันจะจุดจรวดขับดันของมันเพื่อลดระดับลงไปที่พื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย Bennu ในบริเวณที่เรียกว่า Nightingale ของดาวเคราะห์น้อย Bennu ซึ่งเป็นเพียงไม่กี่พื้นที่ที่ไม่มีสิ่งกีดขวางในการเก็บตัวอย่างและยังมีตัวอย่างของดินที่ร่วนพอที่จะทำการเก็บได้ อย่างไรก็ตาม Nightingale ก็มีขนาดเล็กเช่นกันโดยพื้นที่ Nightingale มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงแค่ 16 เมตรเท่านั้นเอง

พื้นที่เก็บตัวอย่าง Nightingale บนดาวเคราะห์น้อย Bennu ภาพถ่ายจากยาน OSIRIS-REx – ที่มา NASA/Goddard/University of Arizona

ขั้นตอนการเก็บตัวอย่าง TAG จะใช้เวลาทั้งหมด 4 ชั่วโมงครึ่ง โดยเริ่มตั้งแต่การลดระดับของยาน OSIRIS-REx ผ่านการยิงชุดจรวดขับดันออกจาก Safe-home orbit ที่ความสูง 770 เมตรเหนือพื้นผิวจนถึงความสูงที่ 125 เมตร ซึ่งเป็นจุด “Checkpoint” ของยาน OSIRIS-REx ก่อนที่ยานจะลดระดับด้วยความชันลงสู่พื้นผิวไปที่ความสูงประมาณ 54 เมตร ซึ่งเป็นจุด “Matchpoint” ของ OSIRIS-REx หลังจากได้สัญญาณ Go ยาน OSIRIS-REx จะค่อย ๆ ลดระดับและทำให้ความเร็วสัมพัทธ์ของยานกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์น้อยเป็นศูนย์เพื่อล็อกตำแหน่งลงจอด การลงจอดและเก็บตัวอย่างจะใช้เวลาเพียงแค่ 16 วินาทีเพียงเท่านั้น เมื่อ OSIRIS-REx แตะพื้นผิว มันจะยิงถังอัดไนโตรเจนเพื่อดันตัวอย่างของดินบนพื้นผิวเข้าไปในตัวรับตัวอย่างจากนั้นจึงยิงจรวดขับดันเพื่อดันตัวเองกลับขึ้นไปสู่วงโคจร

ไดอะแกรมจำลองการลดระดับของยาน OSIRIS-REx สู่พื้นผิวดาวเคราะห์น้อย Bennu – ที่มา NASA/Goddard/University of Arizona

โดยก่อนการลงจอดบนพื้วผิวและเก็บตัวอย่าง ตัวยาน OSIRIS-REx จะมีการปรับตำแหน่งและค่าต่าง ๆ ของยานอย่างเช่นการยืดแขนเก็บตัวอย่างที่เรียกว่า TAGSAM (Touch-And-Go Sample Aquisition Mechanism) ออกมาเพื่อเตรียมเก็บตัวอย่างและการปรับแผงโซลาร์เซลล์ให้ออกห่างจากตัวยานเพื่อป้ิงกันไม่ให้แผงโซลาร์เซลล์ขูดกับพื้นตอนลงจอดและยังทำให้จุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง (CG) ของยานอยู่บนหัว TAGSAM อีกด้วย

ภาพจำลองยาน OSIRIS-REx ระหว่างการเก็บตัวอย่างพื้นผิวด้วย TAGSAM – ที่มา NASA

เพราะว่ายาน OSIRIS-REx และโลกอยู่ห่างกันกว่า 334 ล้านกิโลเมตรหรือประมาณ 18.5 นาทีแสง ทำให้การสื่อสารทั้งหมดไม่สามารถทำได้แบบ Realtime ขั้นตอนเก็บตัวอย่างทั้งหมดจึงต้องเป็นแบบอัตโนมัติโดยก่อนที่จะลงจอด วิศวกรของยานจะให้สัญญาณ Go/No Go หลังการให้สัญญาณ Go วิศวกรของยานจะทำได้แต่เฝ้าดู Telemetry ของยานที่ล่าช้าไป 18.5 นาทีและจะไม่สามารถทำอะไรได้เลยหากเกิดความผิดพลาดขึ้นระหว่างการเก็บตัวอย่าง

อย่างไรก็ตามระบบควบคุมการบินของ OSIRIS-REx ก็ไม่ใช่ระบบธรรมดา ๆ เพราะใช้ระบบที่เรียกว่า Natural Feature Tracking หรือ NFT ซึ่งเป็นการถ่ายรูปพื้นที่ลงจอดซ้ำ ๆ เพื่อทำ Feature Map ซึ่งเป็นแผนที่ที่รวบรวมจุดเด่นในภาพที่ถ่ายได้ไม่ว่าจะเป็นภูเขา หินลักษณะแปลก ๆ หรือแม้แต่ลวดลายของพื้นผิวก็จะถูกเก็บในรูปแบบของ Feature Map ทั้งสิ้น โดย Feature Map ดังกล่าวจะถูกเก็บไว้ในฐานข้อมูลบนคอมพิวเตอร์การบินของยาน OSIRIS-REx เมื่อเข้าสู่ช่วงลดระดับยานจะคอยเปรียบเทียมภาพที่ถ่ายได้ระหว่างลดระดับแบบ Realtime แล้วนำไปเปรียบเทียบกับ Feature Map ที่อยู่ในฐานข้อมูลเพื่อยืนยันว่าวิถีโคจรตรงตามที่ออกแบบไว้ และถ้าดันไม่ตรงกับ Feature Map ขึ้นมามันก็จะทำการยกเลิกการลงจอดและกลับขึ้นสู่วงโคจร Safe home orbit ทันที เพื่อรอคำสั่งจากวิศวกรใหม่

หรือถ้าระหว่างการลดระดับระบบ NFT ตรวจพบวัตถุอันตรายบริเวณพื้นที่ลงจอดที่ความสูง 5 เมตรเหนือพื้นผิวก่อนการลงจอดมันก็จะยกเลิกการลงจอดและกลับเข้าสู่วงโคจร Safe-home เพื่อความปลอดภัยทันที

ไดอะแกรมแสดงหลักการทำงานของระบบ Natural Feature Tracking – ที่มา NASA

บนยาน OSIRIS-REx มีกล้องที่เรียกว่า SamCam ติดอยู่กับ TAGSAM อีกด้วยเพื่อใช้ตรวจสอบว่าที่ลงไปเก็บตัวอย่างมาได้ตัวอย่างมาพอหรือไม่ถ้าได้พอก็จะทำการเก็บเข้าใส่ Sample Return Capsule (SRC) เพื่อนำกลับโลก แต่ถ้าดันได้ไม่พอขึ้นมาก็จะทำการกลับลงไปเอามาเพิ่มโดย OSIRIS-REx จะต้องเก็บตัวอย่างมาให้ได้อย่างน้อย 60 กรัม ถ้าไม่พอก็จะต้องลงไปเก็บไม่โดยมีโอกาสเก็บใหม่ได้อีก 2 ครั้งเพราะ TAGSAM มีถังไนโตรเจนสำหรับเก็บตัวอย่างทั้งหมด 3 ทั้ง เมื่อได้ตัวอย่างตามกำหนดแล้วเก็บใส่ SRC ก็จะเตรียม SRC เพื่อส่งกลับโลก

โดยยาน OSIRIS-REx จะเก็บตัวอย่างครั้งแรกในวันที่ 20 ตุลาคม 2563 และออกจากดาวเคราะห์น้อย Bennu ในปี 2021 ขึ้นอยู่กับระยะเวลาการเก็บตัวอย่าง และจะกลับถึงโลกในวันที่ 24 กันยายน 2023

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

NASA’s OSIRIS-REx Begins its Countdown to TAG





Read More

บทความอื่น ๆ ที่ควรอ่านต่อ



เรื่องราวน่าสนใจ

อัพเดทเรื่องราว ข่าว และบทวิเคราะห์เจาะลึก