เป็นเวลาหลายปีหลังจากที่ NASA ได้เปิดตัวโครงการ CLPS หรือ Commercial Lunar Payload Service ที่ให้เอกชนเข้ามารับงานการส่ง Payload ลงบนพื้นผิวของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในหมุดหมายที่สำคัญของโครงการ Artemis โดย NASA เองได้ประกาศรายชื่อบริษัทที่ได้รับสัญญาการส่ง Payload ตั้งแต่ในช่วงประมาณปี 2021 โดยหวังให้มียานอวกาศเอกชนกลุ่มแรก เดินทางไปถึงพื้นผิวของดวงจันทร์ในช่วงปี 2022
อย่างไรก็ตาม ในปี 2022 ที่ผ่านมา เราจะเห็นว่าไม่มียานอวกาศลำใดเลยในตระกูล CLPS เดินทางไปลงจอดบนดวงจันทร์ นั่นก็เพราะว่าหลากหลายบริษัทต่างต้องเลื่อนการลงจอดออกไปเพื่อพัฒนายานอวกาศของตัวเองให้ดีขึ้น หนึ่งในนั้นคือบริษัท Astrobotic ที่กำลังพัฒนายานอวกาศ Peregrine หลังจากที่ได้รับสัญญาในปี 2020 เป็นหนึ่งในบริษัทแรก ๆ ที่ NASA เลือกในโครงการ CLPS
แม้จะมีการเลื่อนออกมาแต่ Peregrine ก็จะกลายเป็นยานอวกาศลำแรกที่จะเดินทงไปดวงจันทร์ในโครงการ CLPS โดยได้รับหมายเลขภารกิจ CLPS-1 ซึ่งมีกำหนดเดินทางสู่ดวงจันทร์ในวันที่ 24 ธันวาคม 2023 ก่อนที่จะถูกเลื่อนอีกครั้งมาเป็นในวันที่ 8 มกราคม 2024
สำหรับยานอวกาศ Peregrine นั้นพัฒนาโดยบริษัท Astrobotic บริษัทอวกาศจาก Pittsburgh รัฐ Pennsylvania ที่ก่อตั้งในปี 2007 ซึ่งถ้าเราจำกันได้ ในช่วงนั้นเป็นช่วงนี้ NASA ลดรายจ่ายฝั่งการพัฒนายานอวกาศ และหันไปให้ทุนเอกชนในการพัฒนายานอวกาศต่าง ๆ แทน ก็คือช่วงเดียวกับที่ SpaceX ได้เข้ามารับทุนก้อนแรก ๆ จาก NASA ดังนั้นเราจึงจัดให้ Astrobotic อยู่ในหนึ่งในบริษัทอวกาศ New Space กลุ่มแรก ๆ เลยก็ว่าได้ อย่างไรก็ตามสาเหตุที่เราไม่ได้ยินชื่อของ Astrobotic มากเท่ากับ SpaceX เพราะในตอนนั้น Astrobotic ได้รับทุนจาก NASA ให้พัฒนายานอวกาศขนาดเล็กในการสำรวจดวงจันทร์
นอกจากนี้ Astrobotic ยังเป็นอีกหนึ่งบริษัทที่เข้าร่วมแข่งขันในโครงการ Google Lunar X Prize ที่ให้ทุนวิจัยภารกิจการสำรวจดวงจันทร์ เพื่อชิงเงินรางวัลกว่า 20 ล้านเหรียญ ซึ่งสุดท้ายไม่มีผู้ใดชนะการแข่งขัน แต่ก็ทำให้เกิดบริษัทอวกาศที่นำเอาการพัฒนาของตัวเองไปต่อยอด นอกจาก Astrobotic แล้วก็ยังมีชื่อที่เราคุ้นเคยกันอย่าง SpaceIL จากอิสราเอลที่ทำยาน Baresheet หรือ ispace จากญี่ปุ่นที่ทำยานตระกูล Hakuto
หลังจากนั้น Astrobotic กับ NASA ก็มีความสัมพันธ์ที่ดีกันมาโดยตลอด และเติบโตมาพร้อมกับการสนับสนุนกิจกรรมอวกาศของเอกชน จนในที่สุดโครงการยานอวกาศไปดวงจันทร์ก็เริ่มเป็นรูปเป็นร่าง มีการพัฒนาต้นแบบยานอวกาศหลายลำ แต่ก็มีบางส่วนที่ยกเลิกไป จนกระทั่ง NASA ประกาศโครงการ CLPS ในช่วงปี 2019 บริษัท Astrobotic ก็ได้เป็นหนึ่งในบริษัทกลุ่มแรกที่ได้รับสัญญาการพัฒนายานอวกาศ ในมูลค่า 79.5 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในการส่ง Payload ไปลงดวงจันทร์ โดยอิงจากโครงสร้างยานอวกาศ Griffin Lander ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า และได้ปรับปรุงจนกลายมาเป็นยาน Peregrine ในปัจจุบัน โดยอาศัยความช่วยเหลือจาก Airbus Defence and Space
อย่างไรก็ตาม Griffin Lander นั้นก็ไม่ได้หายไปไหน แต่จะถูกใช้งานกับภารกิจที่ขนาดใหญ่ขึ้นนั่นเอง
ยานอวกาศ Peregrine
Peregrine เป็นชื่อของเหยี่ยวชนิดหนึ่ง Peregrine ได้รับการปรับปรุงมามากมายหลายครั้ง ตั้งแต่ในช่วงที่ยังทำ Lunar X Prize โดยแบบส่วนหนึ่งได้รับการส่งต่อมาจาก Griffin Lander ที่ยกเลิกไป โดย Peregrine เป็นยานอวกาศหนักประมาณ 1,200 กิโลกรัม รองรับการนำส่ง Payload หนัก 90 กิโลกรัม ที่เหลือเป็นส่วนของอุปกรณ์บนยานและเชื้อเพลิง ซึ่งการออกแบบของยานจะเรียบง่ายและตรงไปตรงมา มีเฉพาะส่วนลงจอดอย่างเดียว ไม่ได้มีส่วน Cursing หรือ Orbitor เดินทางไปด้วย นั่นหมายความว่า เมื่อมันถูกปลดออกจากตัวจรวดนำส่ง Peregrine จะใช้เชื้อเพลิงของตัวเองบางส่วนในการปรับวงโคจรเพื่อเดินทางสู่ดวงจันทร์ และลงจอดผ่านการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ช่วยลงจอดบนยาน อาศัยข้อมูลจาก LiDAR ที่เป็นระบบ Altimeter หลักของตัวยาน ใช้เครื่องยนต์พยุงลงจอดเป็น bi-propellan hypergolic แบบ MON-25 (เป็นประเภทหนึ่งของ Nitrogen Oxide) เป็นออกซิไดเซอร์และ Monomethylhydrazine (MMH) เป็นเชื้อเพลิง ทำงานผ่าน Thruster 5 ตัว ที่จะรับบทบาทตั้งแต่การปรับวงโคจรไปจนถึงทำให้ตัวยานหยุดนิ่งบนผิวดวงจันทร์เลยทีเดียว ซึ่งตัวเครื่องยนต์นี้ ผู้ผลิตให้ก็คือบริษัท Frontier Aerospace ใน California
สำหรับการเดินทางออกจากโลก Astrobotic เลือกใช้บริการจาก ULA บนจนรวด Vulcan รุ่นใหม่ และใช้ตัว Uppder Stage เป็น Centaur เจ้าเก่าเจ้าเดิม ในการส่งตัว Peregrine ขึ้นไปที่วงโคจร High Earth Orbit และตัว Peregrine จะทำ Trans-Lunar Injection ด้วยตัวเอง
โดยจุดสังเกตที่อยากชี้ให้ดูคือ การออกแบบวงโคจรของ Peregrine จะออกมาค่อนข้าง Traditional คือใช้การทำ Trans-Lunar Injection โดยตรง ไม่ได้หาทำ Low-Thrust Optimization เหมือนยาน Hakuto-R ของ ispace หรือ ยานอวกาศ SLIM ที่ต้องไปอ้อมนู่นอ้อมนี่ รอกว่าจะได้ลงจอดก็กินเวลาหลายเดือน ซึ่งก็จะดีสำหรับเราหน่อยเพราะว่าไม่ต้องรอนาน อ่าน – Trajectory Design and Optimization ศาสตร์เบื้องหลังการออกแบบเส้นทางการสำรวจอวกาศ
โดยบริเวณที่ Peregrine จะไปลงจอดก็คือ Gruithuisen Gamma ซึ่งอยู่บริเวณตอนกลางค่อนเหนือของดวงจันทร์ ซึ่งเป็นบริเวณภูเขาสูง ที่เกิดจากกิจกรรมทางลาวาในอดีต หรือพูดง่าย ๆ ก็คือเป็นโดมภูเขาไฟนั่นเอง ในบริเวณนี้ไม่ค่อยมียานอวกาศลำใดมาลงจอด แม้จะถูกถ่ายภาพและบินผ่านโดยภารกิจ Apollo 15 เมื่อกว่า 50 ปีก่อน
วิธีการลงจอดก็จะ Traditional มาก ๆ เช่นกัน คือใช้การค่อย ๆ ลดวงโคจรมาเรื่อย ๆ จนถึงความสูงประมาณ 1 กิโลเมตรถึง 300 เมตร ก็จะทำให้ Horizontal Velocity เป็น 0 หลังจากนั้น 30 เมตรสุดท้ายจะเป็นการยิง Thruster ในทิศ Verticle พยุงให้ได้ Constant Velocity อย่างเดียว (Terminal Descent Nadir)
หลังจากลงจอด ตัวยานอวกาศได้ถูกออกแบบให้ทำงานอยู่ประมาณ 192 ชั่วโมง (ประมาณ 8 วัน) โดยงานหลัก ๆ คือการสำรวจคุณสมบัติบนพื้นผิวผ่านอุปกรณ์ Spectrometer เช่น Linear Energy Transfer Spectrometer, Near-Infrared Volatile Spectrometer System ซึ่งเป็นอุปกรณ์ค่อนข้างพื้นฐานที่ติดไปกับยานอวกาศ โดย Payload เหล่านี้จะมาจากฝั่ง NASA ทั้งหมด (ตามโครงการ CLPS) นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ Laser Retro-Reflector Array ติดตั้งไปเพื่อรับการยิงเลเซอร์จากโลกเพื่อวัดระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ด้วย
Peregrine ยังรับฝาก Payload อื่น ๆ นอกเหนือจากที่มาจาก NASA (ซึ่งแม้จะเป็นภารกิจ CLPS แต่ NASA ก็จะเปิดให้บริษัทคู่สัญญาสามารถรับ Commercial Payload อื่น ๆ ได้ หากไม่กระทบต่อ Primary Mission) ซึ่งก็จะมีทั้ง Payload ทางวิทยาศาสตร์อย่างโรเวอร์ Iris ที่พัฒนาโดย CMU ที่ไม่ใช่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ แต่เป็น Carnegie Mellon University ซึ่งเป็นโรเวอร์ขนาดเล็กหนักเพียงสองกิโลกรัม อ่านได้ต่อจาก IRIS Nano Lunar Rover และ Colmena โรเวอร์จาก Mexican Space Agency (ซึ่งนี่จะนับเป็นการเดินทางสู่ดวงจันทร์ครั้งแรกของเม็กซิโกด้วย) ซึ่งวิธีการแม่งโคตรเท่ ก็คือแทนที่จะปล่อยโรเวอร์ออกมาอย่างนิ่มนวล แต่ Colmena จะถูกดีดออกมจาก Peregrine ด้วยเครื่องดีด Catapult แทน Colmena: Mexico’s mission to catapult robots onto the moon
โดยที่ Rover เหล่านี้จะพูดคุยกับ Peregrine ผ่านสัญญาณวิทยุมาตรฐาน IEEE 802.11N ใช่ มันก็คือ WiFi 2.4 GHz นั่นเอง โดยจาก Payload User Guide ได้ระบุว่า โควตาความเร็วที่ให้อยู่ที่ 10 kbps per kilogram of payload (แต่เข้าใจว่าน่าจะสามารถซื้อเพิ่มได้)
นอกจากนี้การทำ Egress ยังมีอีกหลายช่องทางให้ใช้บริการ เช่น การทำ In-Orbit Egress ที่เราจะสามารถ Piggyback Payload ติดไปกับตัวยานแล้วค่อยไป Egress ออกตอนตัว Peregrine โคจรอยู่เหนือดวงจันทร์ โดย Peregrine นั้นจะสามารถดีดตัว Payload ออกได้ทั้งในทิศตรงกันข้าม และทิศทางเดียวกับการโคจร แต่ในรอบ Peregrine CLPS-1 นี้จะยังไม่มีลูกค้าที่ Egress ออกในช่วง Orbit
ภารกิจ CLPS ในอนาคตของ Peregrine นั้น ยังไม่ถูกกำหนด แต่ Astrobotic จะส่ง Griffin Lander ไปดวงจันทร์อีกครั้งในช่วงปลายปี 2024 เพื่อทำภารกิจขนส่ง VIPER Rover หุ่นยนต์สำรวจหาน้ำบนดวงจันทร์ ที่จะไปลงจอดบริเวณที่มืดนิรันดร์ บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ อ่าน – VIPER โรเวอร์ที่จะถูกส่งขึ้นไปบนดวงจันทร์เพื่อไปหาน้ำ สิ่งหนึ่งที่สำคัญที่สุดของชีวิต
Peregrine น่าจะเป็นยานอวกาศที่น่าจับตามองที่สุดในช่วงสุดท้ายของปีนี้ ว่ามันจะทำหน้าที่เปิดฉากโครงการ CLPS ได้ดีแค่ไหน ในขณะที่ตอนนี้ 2023 สถิติการลงจอดบนดวงจันทร์ของยานอวกาศรุ่นใหม่ ๆ จากบริษัทเอกชน ยังคงมีชะตากรรมที่น่าเป็นห่วง จากกรณีที่ญี่ปุ่นต้องเสียยาน Hakuto-R ไป ตามด้วยการสูญเสียยาน Luna-25 ของรัสเซีย ในขณะที่ปีก่อน ๆ หน้านี้ SpaceIL ก็เสียยาน Beresheet ไปเช่นเดียวกันในปี 2019
นอกจากนี้ยังมี Payload พิเศษเดินทางไปด้วยได้แก่ Lunar Library II องค์ความรู้ใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติที่จะเดินทางไปดวงจันทร์ใน CLPS-1
อย่างไรก็ดี เราคงต้องถือว่า Peregrine คือการเปิดฉาก Commercial Lunar Payload Service อย่างสมบูรณ์จริง ๆ และจะปูทางสู่การเดินทางของยานอวกาศอื่น ๆ อีกมากมายในช่วง Artemis นี้
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
