บทความนี้การกล่าวถึงวัสดุ NiTiNol หรือ Shaped-Memory alloy ที่บิดงอได้ แต่กลับมาคงรูปเดิม ซึ่งเป็นวัสดุตัวเดียวกับทีมงาน Spaceco ร่วมกับออปตัสในการพัฒนาแว่นรุ่น Hover 2.0 และที่สำคัญวัสดุชนิดถือเป็นหนึ่งในตัวช่วยเบื้องหลังของภารกิจ Rosetta-Philae ที่ประสบความสำเร็จในการลงจอดบนดาวหางครั้งแรก
หนึ่งในภารกิจที่หลายคนอาจลืมไปแล้ว แต่กลับครบรอบ 10 ปีเหตุการณ์สำคัญในปี 2014 ก็คือการลงจอดบนดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko ของยานอวกาศ Philae ในภารกิจ Rosetta-Philae ซึ่งเป็นการสร้างประวัติศาสตร์การโคจรและสำรวจดาวหางครั้งแรกในประวัติศาสตร์ หลักจากที่ก่อนหน้านี้ ยานอวกาศหลากหลายภารกิจ ได้ไปบินโฉบดาวหางต่าง ๆ เช่น การบินโฉบดาวหาง Halley ของ Giotto (ในปี 1986) หรือแม้กระทั่งการเก็บตัวอย่างฝุ่นดาวหาง Wild 2 กลับโลกในโครงการ Stardust ในปี 1999 หรือการส่งยานอวกาศไปพุ่งชนดาวหาง Tempel 1 ในภารกิจ Deep Impact ในปี 2005 แต่ภารกิจ Rosetta-Philae นั้นจัดว่าจะเป็นครั้งแรกที่มีการศึกษาดาวหางในระยะยาว โดยเฉพาะการโคจรรอบดาวหาง ซึ่งเป็นวัตถุขนาดเล็กและมีแรงโน้มถ่วงต่ำ ทำให้การออกแบบวงโคจรนั้นซับซ้อนและท้าทาย
ในบทความนี้เราจะมาย้อนดูเรื่องราวของ ภารกิจ Rosetta-Philae กับการลงจอดบนดาวหางครั้งแรกในประวัติศาสตร์
Rosetta-Philae เป็นภารกิจที่ดูแลโดยองค์การอวกาศยุโรป โดยภารกิจหลักคือการเดินทางไปยังดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko ตัวยานประกอบไปด้วยตัวยานหลัก ได้แก่ Rosetta ซึ่งเป็นยานอวกาศมวล 3,000 กิโลกรัม สูง 3 เมตร กว้างและยาว 2 เมตร และยานอวกาศสำหรับลงจอดบนดาวหาง ที่ชื่อ Philae มีน้ำหนัก 100 กิโลกรัม
โดยที่ชื่อ Rosetta นั้นเป็นชื่อที่ตั้งตาม Rosetta Stone ซึ่งเป็นศิลาหลักสำคัญ 3 ภาษาที่ช่วยให้มนุษย์สามารถแปลภาษาอักษรภาพที่สำคัญทำให้เราสามารถศึกษาประวัติศาสตร์ยุคอียิปโบราณได้ ส่วน Philae เป็นชื่อของบริเวณที่มีการค้นพบเสาอนุเสารีย์ (Obelisk) ที่มีการจารึกภาษากรีกโบราณ และอักษรภาพอียิปโบราณ (Hieroglyphic) ทั้งคู่ช่วยให้มนุษย์สามารถเปรียบเทียบภาษาทั้งสามและค้นพบวิธีการอ่านอักษรภาพอียิปโบราณได้
Rosetta-Philae เดินทางสู่อวกาศในวันที่ 2 พฤษภาคม 2004 ด้วยจรวด Ariane 5 และต้องอาศัยการปรับเปลี่ยนวงโคจรโดยอาศัยแรงส่งจากการบินโฉบ ดาวอังคาร และกลับมาที่โลกอีกครั้งในปี 2007 ในการเดินทาง Rosetta-Philae ยังได้บินโฉบดาวเคราะห์น้อย 2867 Šteins ซึ่งมีหน้าตาเหมือนเพชร และ 21 Lutetia ในปี 2010 และหลังจากนั้นตัวยานก็ได้เข้าสู่ hibernation mode เพื่อรักษาพลังงาน
ในเดือนมกราคม 2014 Rosetta-Philae ก็ได้ถูกปลุกให้ตื่นจาก Hibernation Mode ก่อนที่จะเดินทางถึง 67P/Churyumov–Gerasimenko ในวันที่ 6 สิงหาคม ปี 2014
วงโคจรของ 67P/Churyumov–Gerasimenko นั้นเป็นวงโคจรมีวงรีสูง ไกลดวงอาทิตย์มากที่สุดที่ระยะ 5.704 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) และใกล้ที่สุด 1.210 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งดาวพฤหัสมีวงโคจรค่อนข้างกลมอยู่ที่ 5.2 หน่วยดาราศาสตร์ ทำให้เมื่อ 67P/Churyumov–Gerasimenko โคจรไปอยู่ไกลที่สุด มันจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ไกลว่าดาวพฤหัส นั่นจึงเป็นเหตุผลให้ Solar Array ของ Rosetta-Philae ต้องมีขนาดใหญ่มาก เพื่อสร้างพลังงานที่เพียงพอเพื่อหล่อเลี้ยงอุปกรณ์บนยาน
โดย Solar Array บน Rosetta-Philae สามารถผลิตไฟได้ อยู่ที่ 400 – 1,500 Watt แล้วแต่ระยะห่าง โดยใช้แผง Solar Array จำนวน 5 แผ่น พับเข้าหากันแล้วกางออก แต่ละแผ่นมีความกว้าง 2.7 เมตร สูง 2.2 เมตร นั่นทำให้เมื่อกางออกสุด ตัวแผงทั้ง 5 จะมีความยาวรวมกัน 13.5 เมตรเลยทีเดียว หรือยาวประมาณรถบรรทุก 18 ล้อ 1 คัน
ความท้าทายอีกอย่างก็คือการเดินทางในอวกาศ เนื่องจากในการเดินทางถึง 67P/Churyumov–Gerasimenko นั้น ต้องใช้เวลาเดินทางนานถึง 10 ปี ซึ่งมากกว่าภารกิจการสำรวจอวกาศโดยปกติ ทำให้อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Instrument) บางตัว จะต้องยังถูกผนึกไว้และไม่ถูกเปิดใช้งาน ซึ่งหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญบนยานก็คือ Ptolemy ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดแก๊สบนยานลงจอด Philae
โดยการทำงานของอุปกรณ์ Ptolemy นั้นจำเป็นต้องใช้แก๊สฮีเลียมที่ถูกขนไปจากโลก โดยตัวแก๊สจะถูกบรรจุไว้ในถังขนาดเล็ก ที่ความดัน 50 บาร์ หรือประมาณ 725 psi ซึ่งวิศวกรค้นพบว่าหากใช้วาว์ลแก๊สปกติ จะทำให้เกิดการรั่วไหลของฮีเลี่ยมเมื่อเวลาผ่านไป วิศวกรจึงได้นำเอาอุปกรณ์ที่เรียกว่า Frangible Pillar มาใช้ เพื่อผนึกทางออกของแก๊ส และใช้ตัว Actuator ที่เป็น Shaped-Memory Alloy แบบ NiTiNol มาใช้ในการดึงหมุดเพื่อให้ Frangible Pillar เปิดออก เพราะคุณสมบัติของ Shaped-Memory Alloy นั้นจะรักษารูปของตัวเองแม้จะถูกแรงเครียด หรือเค้นจากการปล่อยยาน หรือการเดินทางในอวกาศเป็นเวลานาน
โดยที่ NiTiNol นั้นก็เป็นวัสดุแบบเดียวกับที่ ออปตัสเลือกมาใช้ในแว่น HOVER 2.0 เพื่อให้มั่นใจได้ว่า แว่นตาออพตัสจะอยู่ได้ทนทานหลายสิบปีเหมือนกับอุปกรณ์บนยานอวกาศ Rosetta-Philae นั่นเอง
โดยกรณีศึกษาดังกล่าวได้ถูกอธิบายไว้ใน SMA gas release mechanism for the Rosetta Lander’s Ptolemy instrument
หลังจากที่ตัวยานเดินทางถึงดาวหางแล้ว Rosetta-Philae ก็ยังจำเป็นต้องปรับวงโคจรอีกเป็นระยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะถึงช่วงเวลาสำคัญคือการปล่อยให้ Philae แยกตัวจาก Rosetta และลงจอดบน 67P/Churyumov–Gerasimenko ในวันที่ 12 พฤศจิกายน 2014 โดยวิธีการก็คือ Rosetta จะปล่อย Philae ออกในอัตราเร็วเท่าที่จะทำให้ Philae ค่อย ๆ ตกลงสู่ดาวหางที่อัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที
อย่างไรก็ตาม หลังจากที่ Philae สัมผัสกับพื้นของดาวหาง แรงโน้มถ่วงที่อ่อนของมันทำให้ Philae กระเด้งออกจากบริเวณที่ออกแบบไว้เล็กน้อยและไปซ่อนอยู่ในบริเวณเงาใต้หุบเขา หลังจากที่ตัวสมอบกไม่ได้ล็อกตัว Philae เข้ากับผิวของดาวหาง อย่างไรก็ตามตัวสมอบกได้ล็อก Philae เข้ากับบริเวณเงานั้นแทน ทำให้เกิดข้อกังวลว่าพลังงานที่ใช้เลี้ยงตัวยานอาจไม่เพียงพอจากการที่ได้รับแสงอาทิตย์ไม่เยอะมากเท่าที่ออกแบบไว้
Philae ทำงานได้เพียงแค่ 3 วันหลังจากลงจอด ก็แบตหมดตามที่คาด ทำให้ Rosetta ไม่สามารถติดต่อกับ Philae ได้ และข้อมูลวิทยาศาสตร์ที่ได้รับจาก Philae ได้มาเพียงแค่บางส่วนเท่านั้น แต่ก็มากพอที่จะทำให้เราได้ข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวของดาวหาง รวมถึงอุปกรณ์ Ptolemy ก็สามารถตรวจพบสารประกอบอินทรีย์ (Organic compound) บนพื้นผิวได้ นับเป็นอีกหนึ่งการค้นพบที่สำคัญในการลงจอด และที่สำคัญคือโมเดลกุลของออกซิเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของน้ำด้วย
แม้ Philae จะไม่ได้สร้างการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ใด ๆ หลัง 3 วันที่แบตหมดไป แต่ยานอวกาศ Rosetta ก็ยังคงโคจรรอบดาวหาง และใช้อุปกรณ์บนยาน เช่น Ultraviolet Imaging Spectrometer หรือ Alice, Optical, Spectroscopic, and InfraRed Remote Imaging System หรือ OSIRIS และอุปกรณ์อีกนับ 10 ตัว ในการประกอบสร้างความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับ 67P/Churyumov–Gerasimenko ได้เป็นอย่างดี เป็นเวลากว่า 2 ปีที่ตัวยานทำงานอย่างราบรื่น
และในเดือนกันยายน 2016 Rosetta ก็สามารถมองเห็น Philae ที่แอบซ่อนอยู่ในซอกเงาของดาวหางได้ แม้จะไม่สามารถปลุก Philae ให้ตื่นขึ้นมาได้อีกแล้ว แต่การรู้ตำแหน่งของ Rosetta ก็ช่วยให้เราสามารถ Mapping ข้อมูล 3 วันแรกของ Philae กับการทำแผนที่โดยละเอียดของ Rosetta ได้
และสุดท้าย ภารกิจ Rosetta-Philae ก็เดินทางมาถึงจุดจบ เมื่อ ESA ตัดสินใจจบสิ้นภารกิจ ในช่วงปลายเดือนกันยายน 2016 นั่นเอง โดย Rosetta จะปรับวงโคจรของตัวเองให้ตกลงบนพื้นผิวของดาวหาง 67P/Churyumov–Gerasimenko อย่างช้า ๆ ณ อัตราเร็ว 3 กิโลเมตรต่อชั่วโมง
และในบริเวณนั้นเองที่ Rosetta พักผ่อนตลอดกาล ก็ได้ถูกตั้งชื่อใหม่ว่า Sais ซึ่งเป็นบ้านของหิน Rosetta ที่ช่วยให้มนุษย์เข้าถึงองค์ความรู้จากยุคโบราณ ที่ในตอนนี้ได้กลายเป็นดินแดนที่ห่างไกลที่มนุษย์เคยได้ส่งยานอวกาศเดินทางไปลงจอดถึง แม้ Rosetta จะไม่ได้ทำลายสถิติการลงจอดบนดินแดนที่ไกลที่สุดเหมือนกับยานอวกาศ Huygens ที่เดินทางไปลงจอดบนดวงจันทร์ไททันของดาวเสาร์ พร้อมกับยานอวกาศ Cassini แต่ Rosetta-Philae ก็นับว่าเป็นภารกิจการสำรวจอวกาศที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดภารกิจหนึ่งของ ESA ท่ามกลางความช่วยเหลือจากนานาชาติรวมถึง NASA เอง
สุดท้ายทีมภารกิจก็ได้บอกลา คนทั้งโลกและขอบคุณที่ให้กำลังใจ ด้วยการทวีตบอกว่า “ภารกิจเสร็จสมบูณ์” หรือ “Mission Completed” หลากหลายภาษาทั่วโลก เป็นนัยนึงจารึกหิน Rosetta ที่ช่วยให้มนุษย์แปลภาษาโบราณได้สำเร็จ และ Rosetta-Philae ก็จะเป็นอีกหนึ่งภารกิจที่ช่วยให้มนุษย์แปลความประวัติศาสตร์การก่อกำเนิดของระบบสุริยะผ่านดาวหาง ที่จะเป็นบ้านตลอดกาล บนดินแดนอันแสนห่างไกลที่ชื่อว่า 67P/Churyumov–Gerasimenko รวมระยะเวลาภารกิจตั้งแต่ปล่อยทั้งสิ้น 20 ปี
และนี่ก็คือเรื่องราวการเดินทาง 20 ปีของ Rosetta-Philae แต่ถ้าคุณอยากให้แว่นของคุณทนทานเหมือนกับอุปกรณ์บนยานอวกาศ Rosetta-Philae ก็สามารถสั่งซื้อแว่นออปตัสรุ่น HOVER 2.0 กับเทคโนโลยี Shaped-Memory alloy วัสดุใหม่ ที่บิดงอได้ แต่กลับมาคงรูปเดิมแม้เวลาจะผ่านไป 20 ปี ได้ทาง เว็บไซต์ของออปตัส
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
