ยานสำรวจดวงจันทร์ดาวพฤหัสขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) หรือ Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 14 เมษายน 2023 มีกำหนดการเดินทางถึงดาวพฤหัสในเดือน ธันวาคม ปี 2034 โดย Juice นั้นมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาระบบดาวบริวารน้ำแข็งของดาวพฤหัส ร่วมกับยาน Europa Clipper
หนึ่งในอุปกรณ์สำคัญบนยาน Juice ก็คือ “Radar for Icy Moon Exploration” หรือ “RIME” ซึ่งเป็นเสาสัญญาณสำหรับการสแกนใต้ผิวของดวงจันทร์ซึ่งจะเผยให้เห็นถึงโครงสร้างภายในและภูมิศาสตร์ใต้พื้นผิวของดวงจันทร์ลึกกว่า 9 กิโลเมตร อย่างไรก็ตามเสาสัญญาณ RIME มันดันกางไม่ออกซะอย่างงั้น มาดูกันว่าวิศวกรแก้ปัญหานี้อย่างไร
เสาอากาศกางไม่ออกไม่ใช่ครั้งแรก
เสาอากาศบนยานอวกาศกางไม่ออกนั้นไม่ได้เกิดขึ้นกับ Juice เพียงยานเดียว หากแต่เป็นปัญหาทั่วไปที่เรียกได้ว่าเกิดขึ้นบ่อยครั้งกับยานอวกาศหลายชนิดที่มีเสาอากาศแบบพับได้ Juice เช่นกันก็มีเสาอากาศแบบพับได้ ยานกาลิเลโอเป็นยานที่มีชื่อเสียงเลื่องลือในด้านนี้ เนื่องจากในปี 1989 นั้น วิศวกรของยานกาลิโลเอก็ต้องปวดหัวเมื่อยานกาลิเลโอที่พึ่งถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศพบว่ามันกางเสาอากาศ High-gain สำหรับส่งข้อมูลไม่ได้ จะทำยังไงมันก็กางไม่ออกจนวิศวกรยอมแพ้และใช้เสาอากาศ Low-gain เพื่อส่งข้อมูลแทน ทำให้การส่งข้อมูลของยานกาลิโลเอนั้นช้ามาก
ทำไมจานรับสัญญาณของยานกาลิเลโอถึงเสีย กับอนาคตของวงการสื่อสาร
การแก้ปัญหาเสาอากาศกางไม่ออกที่ง่ายที่สุดก็คงจะเป็นการใช้เสาอากาศที่ไม่ต้องพับแต่แรก อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์หลายอย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เสาอากาศ จำเป็นต้องใหญ่มากพอเพื่อจะส่งสัญญาณให้แรงพอเพื่อให้ฝั่งรับสามารถรับข้อมูลได้มากยิ่งขึ้นและชัดขึ้น เหมือนกับการใช้ลำโพงที่ใหญ่ขึ้นเพื่อให้เสียงดังขึ้น
ในกรณีของ Juice นั้น เสาอากาศ RIME เป็นเสาอากาศสำหรับเรดาร์ หมายความว่าสัญญาณจะถูกสะท้อนกลับมาหาตัวมันเองเพื่อวิเคราะห์ภูมิศาสตร์บนดวงจันทร์ โดยภูมิศาสตร์แต่ละแบบจะมีผลต่อสัญญาณที่สะท้อนกลับมาแตกต่างกันไป ดังนั้นเสาอากาศจะต้องใหญ่พอที่จะรับสัญญาณสะท้อนเหล่านี้ให้แม่นยำและชัดยิ่งขึ้น จึงต้องมีขนาดใหญ่ตามไป
เสาอากาศ RIME ของ Juice นั้นยาวเกิน (16 เมตร) จนมันไม่สามารถทำเป็นชิ้นเดียวได้เลยต้องพับไว้เป็น 8 ชิ้นย่อย 6 ชิ้นจะถูกพับแบบทบกันไว้สลับซ้ายขวา ควบคุมการกางด้วยกลไกสปริงก์ ส่วนอีก 2 จะถูกกางเอาไว้แต่แรก โดย 6 ชิ้นที่ถูกพับไว้จะถูกกางออกหลังจากการปล่อยด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Non-explosive Actuators (NEAs)”
เมื่อ NEAs ถูกสั่งให้ทำงาน มันจะปลดสลักที่กันไม่ให้สปริงก์เด้งออก ทำให้แผงเสาอากาศถูกสปริงก์ผลักเข้าสู่ตำแหน่ง โดยแต่ละชิ้นย่อยของเสาอากาศจะมี NEA เป็นของตัวเอง สลับกันยิงซ้ายขวาเพื่อค่อย ๆ กางเสาอากาศออก
เสาอากาศ RIME ค้าง
เสาอากาศ RIME ของยาน Juice ถูกสั่งให้กางออกในวันที่ 17 เมษายน 2023 เสาอากาศอันย่อยอันแรกของ Juice กางออกปกติ วิศวกรตรวจจับการสั่นของยานและระบบ Attitude and Orbit Control System (AOCS) ซึ่งเป็นระบบควบคุมทิศทางของยานทำงานเพื่อหยุดการสั่น บ่งบอกว่า NEA ถูกยิงแล้วและเสาอากาศน่าจะกางออกแล้ว
อย่างไรก็ตามเสาย่อยอันที่สองของ RIME ดันกางไม่ออกจากการตรวจสอบภาพจากกล้องบนยานซึ่งแสดงให้เห็นเสาอากาศที่ยังพับอยู่ทั้ง ๆ ที่ NEAs ทำงานไปแล้ว จังหวะนี้เองที่วิศวกรทุกคนอึ้งไปตาม ๆ การ เพราะไม่มีเหตุผลอะไรเลยที่มันจะทำงานไม่ได้ ทีมวิศวกร Airbus ผู้เป็นคนออกแบบเสาอากาศ RIME ก็อึ้งเช่นเดียวกัน
ด้วยการออกแบบของเสาอากาศ RIME เอง หากอันหนึ่งกางไม่ออก ก็จะไม่สามารถกางอันต่อ ๆ ไปออกได้ เพราะต้องค่อย ๆ กางทีละชิ้น วิศวกรจึงต้องหาวิธีที่จะกางส่วนที่มันกางไม่ออกนี้ให้ได้
หนึ่งในทฤษฎีของปัญหานี้คือ อาจมีน้ำแข็งติดอยู่ที่สลักของสปริงก์เนื่องจากระหว่างการปล่อยนั้น ยานอวกาศจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นและไร้อากาศ เป็นไปได้ว่าอาจจมีไอน้ำส่วนหนึ่งที่ติดอยู่ในยานอวกาศแข็งตัวกลายเป็นน้ำแข็งที่สลัก ทำให้เสาสัญญาณไม่สามารถดีดตัวขึ้นมาได้
อีกหนึ่งทฤษฎีก็คือตัวสลักมันติดของมันเอง ด้วยสาเหตุใดก็ไม่ทราบ แต่มันติด เวลาอะไรสักอย่างมันติด เช่น กุญแจมันบิดไม่ได้ สิ่งที่เราทำก็คือบิดมันซ้ายขวาเพื่อที่ว่ามันจะได้อยู่ ๆ ก็เลิกติดแล้วไขได้ หมายความว่าถ้าเราลองเขย่ายานไปมาดู อยู่ ๆ สลักที่มันค้างก็อาจจะเลิกค้างก็ได้
การการแก้ไขปัญหาจริง
เนื่องจาก RIME เองไม่มีตัวทำความร้อนเพื่อละลายน้ำแข็ง หมายความว่าวิธีที่จะแก้ปัญหานี้คือการหัน RIME ไปจ่อแสงอาทิตย์ ยกเว้นแต่ว่าด้านใช้งานของ RIME นั้นเป็น “Cold Face” หรือด้านที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้นำไปจ่อกับแสงอาทิตย์ นั่นก็คือ อุปกรณ์หรือแม้แต่ตัวยานเองอาจจะพังได้ถ้าไม่ระวัง
รู้เช่นนี้ วิศวกรก็เริ่มทดลองทันทีว่าสามารถหันเสาอากาศไปจ่อแสงอาทิตย์ได้นานที่สุดเท่าใด เริ่มตั้งแต่ครั้งละ 25 นาที แล้วปล่อยให้เย็น จนในที่สุดพวกเขาก็มั่นใจว่าสามารถหันเสาอากาศไปจ่อแสงอาทิตย์ได้มากถึง 73 นาที โดยที่อุปกรณ์ไม่เสียหาย
ในขณะเดียวกัน วิศวกรก็ลองแก้ปัญหาด้วยวิธีที่อื่น ๆ เช่น หากการที่เสาอากาศกางไม่ออกเป็นเพราะว่าสลักมันติด ก็หมายความว่าวิศวกรจะต้องหาวิธีเขย่าสลักให้มันเลิกติด มีวิธีเดียวที่พอจะทำได้ก็คือการส่ายยานไปมาด้วยจรวดควบคุมทิศทาง “เบา ๆ” พวกเขายิงจรวดปรับทิศทางซ้ำ ๆ ระยะหนึ่งเพื่อพยายามเขย่าเสาอากาศเบา ๆ และพบว่าเสาอากาศมันกางเพิ่มออกมาอีกเล็กน้อยเท่านั้น
ทีมวิศวกรจึงจะต้องหาวิธีที่อื่นเพื่อกางเสาอากาศออกให้ได้ ต่อมา SpaceTech บริษัทผู้ผลิตเสาอากาศแนะนำทีมวิศวกรว่าพวกเขาสามารถลองยิง NEA ของเสาต่อ ๆ ไปเพื่อกระตุ้นให้เสาที่มันติดเด้งออกมาได้ พวกเขาลองทดสอบวิธีนี้กับโมเดลต้นแบบและพบว่าการยิง NEA ที่อยู่ใกล้เคียงกับข้างของเสาอากาศที่มันติดอยู่จะช่วยให้มันเด้งออกมาได้ นอกจากนี้ พวกเขายังพบว่าเสาอากาศจะกางออกมาง่ายขึ้นที่อุณหภูมิห้อง
เป็นไปได้ว่าที่เสาอากาศกางไม่ออกแต่แรกเป็นเพราะอุณหภูมิที่หนาวจัดของอวกาศ และทีมวิศวกรของผู้ผลิตเสาอากาศตรวจไม่เจอปัญหานี้เพราะตัวเสาอากาศจริงไม่ได้ถูกนำมาทดสอบที่อุณหภูมิจำลองของอวกาศ
เมื่อได้ยินดังนี้ ทีมวิศวกรของยานก็เตรียมแผนสำหรับการกู้เสาอากาศทันที เริ่มต้นด้วยการหันเสาอากาศไปจ่อแสงอาทิตย์เพื่อให้อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้องที่สุดก่อน ก่อนที่จะเริ่มยิง NEA เพื่อกางเสาอากาศอันต่อ ๆ ไปเป็นทอด ๆ อย่างไรก็ตาม วิศวกรก็ต้องแก้ปัญหาเฉพาะหน้าอีก เพราะว่าถ้า NEA ยิงต่อไปทั้ง ๆ ที่มันมีเสาส่วนหนึ่งติดอยู่ในอีกฝั่ง แล้วเสาที่มันติด หากอยู่ ๆ มันเลิกติดแล้วกางออกมา มันอาจจะไปชนกับเสาที่พึ่งถูกยิงได้ ทำให้วิศวกรจะต้องแก้ลำดับในการยิง NEA ใหม่
เมื่อพร้อมแล้ว ทีมวิศวกรก็เริ่มยิง NEA ทีละอัน หวังว่าเสาที่ติดอยู่จะกางออกมา เนื่องจาก NEA แต่ละอันยิงได้เพียงครั้งเดียว หมายความว่าถ้าพลาดแล้วพลาดเลย หลังจากยิงเรียบร้อย ทีมวิศวกรตรวจพบการสั่นของยานและพบว่าระบบ AOCS ทำงาน บ่งบอกว่ามีปฏิกิริยาบางอย่างเกิดขึ้นกับยาน เช่น กางการของเสาอากาศ แต่ก็ไม่เสมอไป อาจจะเป็นเสาอากาศมันฟาดกันทำให้เกิดการสั่นสะเทือนก็ได้ ทีมวิศวกรจึงต้องรอภาพยืนยันจากกล้องบนยานเพื่อดูว่าเสาอากาศกางออกหรือไม่
และมันก็มา ภาพที่แสดงให้เห็นว่าเสาอากาศที่มันติดอยู่กางออกมาเสร็จสมบูรณ์ ถือเป็นความสำเร็จของทีมวิศวกรในการแก้ปัญหา อย่างไรก็ตามพวกเขายังต้องลุ้นกับเสาอากาศย่อยส่วนที่ยังไม่ได้ยิงอีก หากมันติดอีก โดยเฉพาะอันสุดท้ายเมื่อไม่เหลือ NEA ให้ยิงแล้ว ก็คือซวยไป
เสาอันสุดท้ายที่เมื่อยิงแล้วจะไม่เหลือวิธีการให้แก้ไขอีก เพราะไม่เหลือ NEA นั้น ทีมวิศวกรใช้ทุกวิธีทางเพื่อเพิ่มโอกาสความสำเร็จ พวกเขาหันเสาอากาศไปจ่อดวงอาทิตย์เต็มที่ 73 นาที แล้วปล่อยให้อุณหภูมิค่อย ๆ เย็นลงจนเมื่อถึงอุณหภูมิห้องเป๊ะแล้วจึงยิง NEA หลังจากการยิง NEA ตัวยานตรวจจับการสั่นสะเทือน AOCS ยิงจรวดควบคุมทิศทางเพื่อควบคุมการสั่นสะเทือน พวกเขาไม่รู้ว่ามันกางออกสำเร็จหรือไม่จนกระทั่งได้รับสัญญานภาพยืนยันว่า RIME กางออกเสร็จสมบูรณ์แล้ว
เป็นโชคดีของทีมวิศวกรที่เสาอากาศที่เหลือไม่ติด และกางได้เสร็จสมบูรณ์ ไม่เช่นนั้นเราอาจจะมีวีรกรรมเสาอากาศกางไม่ออกเพิ่มอีก ฮ่า
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
