28 สิงหาคม 2024 จรวด Falcon 9 ของ SpaceX มีกำหนดส่งยาน Dragon ขึ้นสู่อวกาศในภารกิจ Polaris Dawn ที่จะสร้างประวัติศาสตร์การสำรวจอวกาศในหลายแง่มุม ได้แก่ การเป็นภารกิจพลเรือนแรกของโลกที่จะมีการออกไปนอกตัวยาน หรือการทำ EVA, จะเป็นการพามนุษย์บินไปยังวงโคจรที่สูงที่สุด หากไม่นับการเดินทางไปดวงจันทร์ในยุค Apollo และที่สำคัญคือ จะเป็นการวางรากการสำรวจอวกาศโดยเอกชนที่สำคัญ
ในบทความนี้เราจะพากลับไปย้อนมองอดีต และการเตรียมตัว รวมถึงปรัชญา วิธีคิด ความท้าทายทางวิศวกรรม ว่าทำไม Polaris Dawn จะนับว่าเป็นการสร้างประวัติศาสตร์ที่สำคัญให้กับวงการอวกาศโลก
ย้อนกลับไปในวันที่ 16 กันยายน 2021 เพียงเวลาแค่ประมาณหนึ่งปีหลังจากที่สหรัฐฯ สามารถสร้างยานอวกาศเอกชนและพามนุษย์เดินทางกลับสู่อวกาศได้จากแผ่นดินอเมริกันอีกครั้งหลังจากยุคของกระสวยอวกาศ ภารกิจสำรวจอวกาศเอกชนล้วนภารกิจแรกของโลกก็ได้ถือกำเนิดขึ้น จรวด Falcon 9 ได้พายานอวกาศ Dragon พร้อมกับลูกเรือ 4 คน หนึ่งในนั้นคือ Jared Isaacman มหาเศรษฐี เป็นคนริเริ่มโครงการที่ชื่อว่า Inspiration4 ที่หวังจะใช้แรงบันดาลใจในการสำรวจอวกาศ เป็นการระดมทุนให้กับโรงพยาบาล St. Jude Children’s Research Hospital ในรัฐเทนเนสซี
เขาและลูกเรืออีกสามคนเดินทางสู่อวกาศโดยแต่ละคน เป็นตัวแทน 4 ด้านได้แก่ Leadership ซึ่งแทนโดยตัวของ Isaacman เอง, Hope แทนโดย Hayley Arceneaux บุคลากรทางการแพทย์จาก โรงพยาบาล St. Jude ซึ่งเป็นตัวแทนแห่งความหวัง, Generosity แทนโดย Chris Sembroski วิศวกรผู้มีส่วนช่วยในการค้นคว้าด้านการรักษามะเร็งให้กับโรงพยาบาล St. Jude และ Prosperity ที่แทนโดย Sian Proctor ศิลปิน นักธุรกิจ และผู้ใช้อวกาศในการสร้างแรงบันดาลใจให้กับคนจำนวนมาก
ภารกิจ Inspiration4 ดำเนินไปทั้งสิ้นในระยะเวลา 2 วันกับอีก 23 ชั่วโมง หลังจากถูกปล่อยขึ้น และได้กลับลงมายังโลก ในระหว่างเที่ยวบินลูกเรือทั้งสามได้ใช้โอกาสนี้ในการทำงานวิจัย สร้างแรงบันดาลใจ และระดมทุนเพื่อโรงพยาบาล St. Jude ไปได้มากกว่า 243 ล้านเหรียญสหรัฐฯ หรือประมาณแปดพันสองร้อยล้านบาท (เรียกได้ว่าเป็นพี่ตูนของอเมริกาก็ว่าได้ – โครงการก้าวคนละก้าวของเราทำเงินบริจาคได้มากถึง 1,300 ล้านบาท) ซึ่งใจความสำคัญของภารกิจนี้ก็คือการที่ลูกเรือทั้ง 4 เป็นพลเรือนล้วน ไม่ได้อยู่ภายใต้สังกัดขององค์การอย่าง NASA และตัวยานอวกาศที่ใช้ก็เป็นยาน Dragon ของ SpaceX ด้วยนั่นเอง
ย้อนกลับไปอ่านเรื่องราวได้ในบทความ โครงการ Inspiration4 เมื่อ 4 ฮีโร่ มาเป็นนักบินอวกาศพลเรือนกลุ่มแรก
ด้วยความสำเร็จนี้ทำให้ Isaacman ต้องการทำโครงการอวกาศแนวระดมทุนอีกในอนาคต ในปี 2022 เขาจึงได้ก่อตั้งโครงการ Polaris โดยร่วมมือกับ SpaceX ในการวางรากโครงการอวกาศพลเรือนล้วนอื่น ๆ ที่จะเกิดขึ้น โดยภารกิจแรกของโครงการ Polaris ก็คือ Polaris นั่นเอง
Polaris Dawn โครงการอวกาศพลเรือนล้วนกับการ EVA ครั้งแรก
การทำ EVA หรือ Extravehicular Activity คือการออกไปนอกยานอวกาศ ซึ่งเรามักคุ้นชินกับภาพนักบินอวกาศสวมใส่ชุดสีขาวขนาดใหญ่ ออกไปปฏิบัติภารกิจนอกตัวสถานีอวกาศ เช่น การซ่อมยานอวกาศ หรือแม้กระทั่งการเดินบนดวงจันทร์ ก็นับว่าเป็นการทำ EVA เช่นกัน ประวัติศาสตร์ของการทำ EVA นั้น ต้องย้อนกลับไปตั้งแต่สมัยสหภาพโซเวียต เมื่อนักบินอวกาศ Alexei Leonov ประสบความสำเร็จในการทำ EVA ครั้งแรกในปี 1965 ตัดหน้า Ed White จากฝั่งสหรัฐฯ ไปเพียงแค่ไม่กี่เดือน ปัจจุบันการทำ EVA เกิดขึ้นปกติในภารกิจบนสถานีอวกาศนานาชาติ แต่อย่างไรก็ตาม ในการสำรวจอวกาศจากฝั่งเอกชน ไม่เคยมีการทำ EVA มาก่อน ซึ่งเอาจริง ๆ ก็มาจากข้อเท็จจริงที่ว่า ยาน Dragon ของ SpaceX นั้น เป็นยานอวกาศเอกชนลำแรกของโลกที่พาลูกเรือเดินทางสู่วงโคจรได้จริง ๆ หากจะเกิดการทำ EVA ขึ้น ก็น่าจะมาจากยาน Dragon ของ SpaceX นี่เอง
แต่ความท้าทายของการทำ EVA นั้นก็อยู่ตรงที่การออกแบบชุดสำหรับสวมใส่ รวมไปถึงขั้นตอนกระบวนการความปลอดไป และวิศวกรรมของยานอวกาศอย่างมาก
ในส่วนของชุดนั้น SpaceX ได้มีการพัฒนาชุดนักบินอวกาศที่มีชื่อเล่นว่า “Starman” ก็จริง และเราก็ได้เห็นนักบินอวกาศที่เดินทางขึ้นสู่อวกาศกับยาน Dragon สวมใส่ชุดสีขาวดูสะอาดตานี้กันบ่อย ๆ แต่ชุดนี้นั้น ออกแบบมาสำหรับการรักษาความดันในชุดในกรณีที่ตัวยานเกิดเหตุฉุกเฉินหรือเสียความดันเท่านั้น (เรียกว่าชุด IVA) ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการเจอกับสภาวะอวกาศเต็ม ๆ นอกตัวยาน ทำให้ SpaceX ต้องมีการออกแบบชุดสำหรับทำ EVA ใหม่ โดยมีรากฐานมาจากชุดเดิม ซึ่ง SpaceX ก็ได้เผยโฉมชุด EVA (ที่ใช้สำหรับยานอวกาศเอกชน) แรกของตนในช่วงปี 2024 แล้วก็ได้สร้างตามตื่นเต้นให้กับทุกคนในดีไซน์ที่ไม่ได้ต่างจากชุดสำหรับสวมใส่ในยานมากนัก
อันที่จริง หลายคนอาจจะเข้าใจผิดได้ว่าชุดสำหรับทำ EVA จะต้องเป็นชุดใหญ่ ๆ เหมือนกับที่เราเห็นใช้งานกันบนสถานีอวกาศนานาชาติ แต่แท้จริงแล้ว ชุด EVA ที่ใหญ่นั้นจะประกอบไปด้วยระบบพยุงชีพจำนวนมาก เพื่อใช้งานกันในหลักหลายชั่วโมง ในขณะที่ชุด EVA สำหรับภารกิจขนาดย่อม ๆ นั้น ก็จะเหมือนกับชุดของ Leonov และ White ในยุคแรก ๆ กล่าวคือยังคงต้องอาศัยการเชื่อมต่อกับตัวระบบพยุงชีพของยานอวกาศอยู่นั่นเอง การนำชุด EVA ของ SpaceX ไปเปรียบเทียบกับชุดที่เรามักจะเห็นกัน จึงไม่ถูกต้องเสียทีเดียว
ในหน้าเว็บ Humaned Spaceflight ของ SpaceX ได้ระบุไว้ว่าชุด EVA ของ SpaceX หน้ากากที่เคลือบด้วยทองแดงและ Indium Tin Oxide (ITO) ซึ่งเป็นเทคนิคการเคลือบแบบเดียวกับที่ใช้เคลือบกระจกของเครื่องบิน ภายในสามารถแสดงผลแบบ HUD หรือ Heads-Up Display และติดกล้องความละเอียดสูง แสดงสิ่งที่มองเห็นอยู่ ในขณะที่ตัวชุดทำจากผ้ากันไฟ ซีลรักษาแรงดัน และมีการเน้นใช้ซิป เพื่อง่ายในการสวมใส่ แต่ก็ยังปลอดภัยและรักษาความดันในชุด แต่ก็ยังทำให้เคลื่อนไหวได้อย่างคล่องตัว
หลังจากที่เปิดตัวครั้งแรกในวันที่ 4 พฤษภาคม 2024 เราก็ได้เห็นลูกเรือสำหรับภารกิจ Polaris Dawn มาลองสวมใส่และทำความคุ้นชินกับชุดนี้ ซึ่งชุดนี้ก็จะถูกใช้งานครั้งแรกกับภารกิจ Polaris Dawn ด้วยเช่นกัน
เราเคยทำบทความเจาะลึกชุดที่ใช้ EVA ของ SpaceX ไว้ในบทความ พาเจาะลึกชุด EVA ชุดปฏิบัติการนอกอวกาศรุ่นใหม่ของ SpaceX
นอกจากเรื่องชุดแล้ว ความท้าทายด้านอื่น ๆ ที่กล่าวไปข้างต้นก็ได้แก่ ขั้นตอนความปลอดภัย โดยปกติการทำ EVA ในปัจจุบันนั้น จะมีการใช้ Airlock หรือห้องที่แลกเปลี่ยนความดันระหว่างภายในกับภายนอกยาน โดยนักบินอวกาศจะต้องสวมใส่ชุดนักบิน เข้าไปในห้องแล้วค่อย ๆ ลดความดันออกให้เป็นสุญญากาศ แล้วถึงจะเปิดประตูออกไปยังอวกาศภายนอก
ในการกลับเข้าสู่สถานีฯ ก็จะใช้วิธีเดียวกันในการค่อย ๆ อัดความดันกลับเข้ามา โดย Airlock จะเป็นเหมือนตัวกลางระหว่างภายในสถานีฯ และภายนอกอวกาศ แต่ในยานอวกาศ Dragon นั้น ไม่มี Airlock ทำให้การทำ EVA จำเป็นจะต้องมีการนำเอาความดันอากาศออกจากยาน Dragon ทั้งหมด คือตัวมันเองทำหน้าที่เป็น Airlock นั่นเอง ทำให้ Dragon จำเป็นต้องถูกนำไปทดสอบในห้องสุญญากาศ ซึ่งเราได้เห็นภาพการทดสอบในช่วงเดือนสิงหาคม 2024 ในช่วงก่อนปล่อยยาน
การทดสอบนี้จะทำให้เรามั่นใจว่าวัสดุที่ใช้ในยาน Dragon จะปลอดภัยในสุญญากาศนั่นเอง และนี่ก็จะนับว่าเป็นครั้งแรกที่ Dragon จะโชว์คุณสมบัตินี้ด้วย และกลไกการนำเอาความดันอากาศกลับเข้ามาในตัวยานก็จำเป็นต้องใช้ระบบปรับความดันที่ออกแบบมาเพื่อภารกิจการทำ EVA โดยเฉพาะ
และการทำ EVA นี้ ตัวลูกเรือก็จะต้องถูกผูกโยงอยู่กับระบบพยุงชีพ โดยจะได้รับออกซิเจนผ่านสายที่เชื่อมต่อไว้ ดังนั้นการทำ EVA ในภารกิจ Polaris Dawn จึงไม่ได้เหมือนกับการทำ EVA บนสถานีอวกาศนานาชาติ อีกหนึ่งข้อสังเกตคือ ในช่วงแรกของการโปรโมตภารกิจ SpaceX ใช้ภาพนักบินอวกาศลอยเคว้งคว้างอยู่นอกยาน แต่ภายหลัง ได้มีการปรับวิธีการสื่อสาร ให้เป็นภาพนักบินอวกาศ ยื่นลำตัวออกมาจากส่วน Nose Cone หรือด้านบนสุดของยาน (ที่ปกติจะเป็นที่ตั้งของ Docking Port หรือพอร์ตสำหรับเชื่อมต่อกับสถานีอวกาศฯ) และมีโครงเหล็กคล้ายกับบันได ให้ลูกเรือคอยจับไว้
Scott Manly นักทำคอนเทนต์ด้านอวกาศวิเคราะห์ไว้ในวิดีโอ SpaceX Astronauts Will Fly Higher Than Any Human Has This Century ว่า เหตุผลที่เป็นเช่นนี้ อาจเพื่อปกป้องลูกเรือจากขยะอวกาศ หรือชิ้นส่วนสะเก็ดขนาดเล็ก (Micrometeoroid) ซึ่งก็เป็นเหตุผลเพื่อความปลอดภัยนั่นเอง
ลูกเรือทั้งสี่คน และความท้าทายของภารกิจ กับวงโคจรที่พิเศษ
สำหรับลูกเรือที่จะขึ้นบินในภารกิจ Polaris Dawn นั้นก็ได้แก่ Isaacman ซึ่งจะเป็นการเดินทางสู่อวกาศครั้งที่สองของเขาหลังจากภารกิจ Inspiration 4 ส่วนลูกเรืออีก 3 คนก็ได้แก่ Scott Poteet, Sarah Gillis และ Anna Menon
Scott Poteet เป็นอดีตนักบิน เคยบินในฝูงบินผาดแพลง Thunderbird เคยบินในภารกิจทางการทหารมากกว่า 300 ชั่วโมง และเคยบินด้วยเครื่องบินเจ็ตมากกว่า 3,200 ชั่วโมง รับหน้าที่เป็น Mission Pilot หรือผู้ช่วยเหลือ Commander (ก็คือ Isaacman) ในการบังคับยานนั่นเอง
Sarah Gillis เป็นวิศวกรของ SpaceX ในทีม Space Operations เป็นผู้ดูแลลูกเรือที่จะขึ้นบินกับยานของ SpaceX และมีบทบาทสำคัญในการทำให้เที่ยวบินประวัติศาสตร์ Crew Demo 2 และ Crew-1 ที่พานักบินอวกาศเดินทางกลับสู่สถานีอวกาศฯ จากแผ่นดินอเมริกันได้สำเร็จ (อ่านข่าวเก่า – สรุปทุกข้อมูล Crew Dragon Demo 2 เที่ยวประวัติศาสตร์ ที่พาอเมริกันกลับสู่อวกาศ) ในรอบ Inspiration4 นั้น Gillis เองก็ถูกเทรนเป็นนักบินอวกาศเช่นกัน (แต่ไม่ได้ขึ้นบิน) และในรอบนี้ ก็จะเป็นภารกิจการเดินทางสู่อวกาศครั้งแรกของ Gillis หลังจากที่ได้ช่วยให้คนอื่นเดินทางไปอวกาศมาแล้วมากมาย โดยในเที่ยวบินนี้ Gillis รับหน้าที่เป็น Mission Specialist
ส่วน Anna Menon นั้น ก็เป็นวิศวกรของ SpaceX เช่นเดียวกับ Gillis อยู่ในทีม Space Operations และดูแลภารกิจการสำรวจอวกาศมากมาย และเป็นผู้ออกแบบ Protocal ของการบินกับยาน Dragon ก่อนที่จะมาทำงานกับ SpaceX นั้น Menon เป็นทีม Mission Operations ทำ Flight Controller ให้กับสถานีอวกาศนานาชาติ ความเชี่ยวชาญของ Menon นั้นก็คือด้านการแพทย์ (Biomedical) ทำให้ได้รับตำแหน่ง Mission Specialist และ Medical Officer สำหรับภารกิจ Polaris Dawn ไปนั่นเอง
เรียกได้ว่าโปรไฟล์ของลูกเรือในเที่ยว Polaris Dawn นั้น น่าสนใจอย่างมาก โดยเฉพาะ Gillis และ Menon ซึ่งเป็นคนทำงานฉากหลังมาโดยตลอด ในรอบนี้ทั้งสองจะได้เดินทางไปอวกาศด้วยตัวเองแล้ว ซึ่งก็น่าจะช่วยให้ทั้งสองสามารถออกแบบ Protocal กระบวนการทำงาน ให้กับ SpaceX ได้อย่างดียิ่งขึ้นด้วย
ในงานแถลงข่าวที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 19 สิงหาคม 2024 ลูกเรือทั้ง 4 ได้ขับเครื่องบินขับไล่ฝึกหัด Alpha Jet มาลงจอดยัง Space Shuttle Landing Facilities ณ NASA Kennedy Space Center เพื่อร่วมแถลงข่าว และเปิดเผยภาพรวมของภารกิจ (คล้ายกับการเปิดตัวนักบินอวกาศของ NASA ที่จะขับเครื่อง T-38 ลงมา) โดยได้มีการเปิดเผยรายละเอียดของภารกิจ ซึ่งจะเป็นการใช้งานจรวด Falcon 9 และยานอวกาศ Dragon แบบสุดขีดจำกัด
- จะเป็นภารกิจที่เดินทางไปยังอวกาศห้วงลึกที่สุดของยาน Dragon โดยตัวยาน จะเดินทางสู่วงโคจรวงรีสูง (High-Elliptical Orbit) ที่จุดโคจรใกล้โลก 190 กิโลเมตร และจุดโคจรไกลโลก 1,400 กิโลเมตร สูงกว่าวงโคจรของสถานีอวกาศนานาชาติถึง 3 เท่าตัว และนับว่าเป็นจุดที่ไกลที่สุดที่มนุษย์เคยเดินทางไปหากไม่นับการเดินทางไปดวงจันทร์ในโครงการ Apollo
- หลังจากนั้น จะมีการปรับวงโคจรให้เป็น ใกล้โลก 190 กิโลเมตร ไกลโลก 700 กิโลเมตร เพื่อทำ EVA ครั้งประวัติศาสตร์ นอกจากการเป็นการทำ EVA ในภารกิจเอกชนล้วนครั้งแรกแล้ว จะยังเป็นการทดสอบชุด EVA รุ่นใหม่ให้กับ SpaceX ได้พัฒนาต่ออีกด้วย
- เป็นการทดสอบใช้เทคโนโลยี Laser Commumication ระหว่างตัวยาน Dragon กับกลุ่มดาวเทียม Starlink ของ SpaceX เพื่อพัฒนามาตรฐานในการสื่อสารกับยานอวกาศในอนาคต โดย Starlink นั้น จะช่วยลดช่วง LOS หรือ Loss of Signal ในขณะที่ยานโคจรอยู่ในจุดที่ไม่มีจานรับสัญญาณภาคพื้นโลก คล้ายกับที่ก่อนหน้านี้ SpaceX ใช้ Starlink ในการถ่ายทดสดเที่ยวบินทดสอบของ Starship ทำให้มีภาพสด ๆ รายงาน ณ ทุกจุดบนโลก
- จะมีการทำการทดลองมากกว่า 40 ชุด ตลอดระยะเวลา 5 วันของภารกิจ ซึ่งนับว่าเป็นการบินกับยาน Dragon แบบไม่เทียบท่าสถานีอวกาศฯ ที่นานที่สุดที่เคยเกิดขึ้นด้วย
โดยภารกิจ Polaris Dawn นี้ ก็จะยังคงดำเนินไปควบคู่กับการระดมทุนบริจาคให้กับโรงพยาบาล St. Jude Children’s Research Hospital เช่นเคย ซึ่งเป็นความตั้งใจของ Jared Isaacman ตั้งแต่ภารกิจแรกในปี 2021
อนาคตของโครงการ Polaris และการสำรวจอวกาศเอกชน
เรียได้ว่าในช่วงปี 2020 เป็นต้นมานี้ เราได้เห็นการเติบโตของการสำรวจอวกาศเอกชนเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะกับ SpaceX ที่ในตอนนี้ มีส่วนสำคัญใน 3 โครงการได้แก่ Polaris ของ Isaacman, Axiom Space ซึ่งตอนนี้เข้ามามีบทบาทสำคัญในโครงการอย่างสถานีอวกาศนานาชาติ อ่านได้ใน – เจาะลึก Axiom-1 เที่ยวบินพลเรือนล้วนแรก อนาคตของสถานีอวกาศเพื่อการค้า และ Axiom Space พัฒนาการและเบื้องหลังสู่ความพยายามสร้างสถานีอวกาศเอกชน และที่สำคัญที่เพิ่งประกาศออกมาสด ๆ ร้อน ๆ ในเดือนสิงหาคม 2024 ก็คือโครงการ Fram2 ที่จะเป็นการส่งยาน Dragon โคจรในลักษณะ Polar Orbit ตัดขั้วเหนือใต้โลกครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของการสำรวจอวกาศโดยมนุษย์
ยาน Dragon นั้น มีคิวบินยาว ๆ ไปอีกนาน ทั้งภารกิจตระกูล Commercial Crew ของ NASA และภารกิจจากบริษัทเอกชนด้วยกัน เช่น Axiom Space เหมือนกับที่ NASA เคยตั้งเป้าเอาไว้ให้กับโครงการ Commercial Crew ที่ให้ทุนสนับสนุนบริษัทเอกชนในการสร้างยานอวกาศ บอกว่า NASA นั้นจะเป็นเพียงแค่ลูกค้า และเป็นหนึ่งในลูกค้าอีกหลาย ๆ เจ้าด้วย (Jim Bridenstein อดีตผู้อำนวยการ NASA เคยกล่าวไว้) ซึ่งก็สะท้อนภาพสิ่งที่ SpaceX กำลังเป็นในตอนนี้
และที่สำคัญสำหรับ Polaris แล้วนั้น Polaris Dawn ตามชื่อ (ย่ำรุ่ง รุ่งสาง หรือรุ่งอรุณ) เป็นเพียงแค่ภารกิจแรกเท่านั้น หลังจากนี้เราจะได้เห็นภารกิจตระกูล Polaris อื่น ๆ อีก รวมถึงเที่ยวบินแบบมีลูกเรือครั้งแรกของยาน Starship ที่กำลังพัฒนา ก็หวังจะเก็บเอาไว้ให้โครงการ Polaris เช่นกัน (หลังจากที่โครงการ Dear Moon ได้ถูกยกเลิกไปอย่างน่าเสียดาย)
เราเชื่อว่า Polaris Dawn นั้น เป็นภารกิจประวัติศาสตร์ที่จะต้องถูกพูดถึงในอนาคตอีกนาน เนื่องจากมันได้วางรากของการสำรวจอวกาศยุคใหม่ไว้ให้ในหลายมิติเลยทีเดียว
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
