ในช่วงต้นทศวรรษ 2000 เมื่อ NASA ประสบความสำเร็จจาก Spirit และ Opportunity จนกลายเป็นยุคทองของการสำรวจดาวอังคาร โลกเริ่มมองเห็นการกลับมาของดาวเคราะห์สีแดงในฐานะสนามแข่งขันเชิงวิทยาศาสตร์ระดับโลก แต่ฝั่งยุโรปกลับมองต่างออกไป ในตอนนั้นองค์การอวกาศยุโรป ESA หรือ European Space Agency เพิ่งส่ง Mars Express ในปี 2003 ขึ้นสู่วงโคจรได้สำเร็จ เป็นก้าวใหญ่ของยุโรปในดาวอังคาร หลังจากหลายประเทศในกลุ่มสมาชิกพยายามแต่ไม่เคยทำได้สำเร็จมาก่อน ยานลำนี้ทำให้ยุโรปเห็นว่า “เราไม่จำเป็นต้องเป็นแค่ผู้สังเกตการณ์ในภารกิจของคนอื่น” อีกต่อไป แต่สามารถสร้างยานของตัวเอง ออกแบบเครื่องมือของตัวเอง และตีความข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ในแบบของยุโรปได้ด้วย
จากจุดนั้น ESA วางแผนโครงการใหม่ที่ชื่อว่า ExoMars ตัวย่อของ Exobiology on Mars ซึ่งไม่ได้เป็นแค่ “ภารกิจสำรวจดาวอังคาร” แต่เป็นการประกาศว่าทวีปยุโรปจะมี Ecosystem ของการสำรวจดาวอังคารอย่างสมบูรณ์ ตั้งแต่ยานโคจร Orbiter, ยานลงจอด Lander, รถสำรวจ Rover, เครื่องมือวิเคราะห์โมเลกุล ไปจนถึงระบบสื่อสารกลับมายังโลก
Mars Express ทำให้ยุโรปเห็นช่องว่างที่ยังไม่มีใครปิด นั่นคือ “การเข้าใจบรรยากาศดาวอังคารในเชิงเคมีลึก” ซึ่งเป็นจุดที่ NASA ไม่ได้โฟกัสมากนัก ESA จึงวางเป้าหมายของ ExoMars ไว้ไม่ใช่แค่การ “หาภาพ” หรือ “วัดแร่” แต่เพื่อ หาหลักฐานว่ามีกระบวนการทางชีวภาพหรือเคมีอินทรีย์ที่เกิดขึ้นบนดาวอังคารหรือไม่
แผนการของ ESA ในตอนนั้นแบ่งออกเป็นสองระยะใหญ่ ก็คือ ExoMars 2016 ส่ง Trace Gas Orbiter หรือ TGO เพื่อศึกษาชั้นบรรยากาศ และยานลงจอด Schiaparelli EDM Lander เพื่อทดสอบเทคโนโลยีลงจอด และต่อมากับภารกิจ ExoMars 2020 ส่ง Rosalind Franklin Rover พร้อม Kazachok Lander เพื่อลงสำรวจพื้นผิวจริง ในเชิงเทคนิค มันเป็นการ “ฝึกซ้อมและสะสมประสบการณ์” ของ ESA ทีละขั้น แต่ในเชิงการเมือง มันคือ “การประกาศอิสรภาพทางเทคโนโลยี” ของยุโรปในอวกาศ ที่จะไม่ยืนอยู่ใต้ร่มของ NASA อีกต่อไป
การจับมือกับรัสเซีย แนวคิดที่ฉลาดแต่เป็นจุดเริ่มต้นของความฉิบหาย
แม้จะมีความทะเยอทะยานสูง แต่ ESA ไม่ได้มีจรวดที่ทรงพลังพอจะส่งยานขนาดหลายตันไปถึงดาวอังคารได้ในตอนนั้น ระบบ Ariane 5 ที่เป็นจรวดหลักของยุโรปเหมาะกับวงโคจร Geostationary มากกว่า ไม่ได้ออกแบบมาสำหรับ Interplanetary Injection ดังนั้น ESA จึงตัดสินใจร่วมมือกับ Roscosmos ของรัสเซีย ซึ่งมีทั้งประสบการณ์และจรวด Proton-M ที่สามารถรองรับการส่งยานอวกาศหนักถึง 4.5 ตัน เดินทางสู่วงโคจรของดาวอังคารได้
ดีลนี้ในปี 2012 ถือเป็นดีลที่ชาญฉลาดมาก ESA ได้สิทธิ์ปล่อยยานด้วยราคาถูกกว่าการเช่าจรวดอเมริกัน เช่น Atlas V ที่มักถูกใช้ในการส่งยานอวกาศไปยังดาวอังคาร เช่น Pheonix Lander หรือโครงการ Mars Science Laboratory ในขณะที่รัสเซีย ได้เข้าร่วมในโครงการวิทยาศาสตร์ระดับโลกและฟื้นภาพลักษณ์ด้านเทคโนโลยีอวกาศ ที่ตอนนั้นก็ต้องบอกว่าภาพจำด้านอวกาศในการสำรวจดาวเคราะห์เริ่มต้นถดถอยลงอย่างเห็นได้ชัด และ สหภาพยุโรป ก็ได้ “สัญลักษณ์ของการร่วมมือ”
แต่ความร่วมมือนี้ในทางลึกสะท้อนการเมืองโลกที่ซับซ้อนมาก ESA เป็นองค์กรข้ามชาติที่มีสมาชิกรวมกว่า 22 ประเทศ โดยในนั้นมีทั้งประเทศ NATO และประเทศที่พยายามรักษาความสัมพันธ์กับรัสเซีย เช่น เยอรมนีและอิตาลี
ExoMars จึงกลายเป็นเหมือน “จุดสมดุลเชิงการทูต” ระหว่างโลกตะวันตกกับรัสเซียในช่วงก่อนปี 2014 ซึ่ง ณ ตอนนั้นก็เริ่มมีความขัดแย้งเกิดขึ้นโดยเฉพาะกรณีของสาธารณรัฐไครเมีย ที่เริ่มต้นแสดงความเกเรของรัสเซีย
สิ่งที่ต่างจาก NASA อย่างชัดเจนคือ ESA ไม่ได้ขับเคลื่อนด้วยงบประมาณจากรัฐบาลกลางแบบอเมริกา แต่ต้อง “ระดมทุนร่วมกัน” จากประเทศสมาชิกตาม GDP และสัดส่วนการลงทุน นั่นหมายความว่า ทุกโครงการของ ESA ต้องใช้เวลาในการเจรจาและอนุมัติยาวนานมาก ExoMars เองใช้เวลาเกือบ 10 ปีตั้งแต่แนวคิดจนถึงการปล่อยจริง
แต่ ESA มองว่านั่นคือ “จุดแข็ง” มากกว่า “จุดอ่อน” เพราะทุกโครงการที่ผ่านการเห็นชอบจากประเทศสมาชิกจะกลายเป็น “มรดกทางวิศวกรรมร่วม” ของยุโรป ไม่ใช่ของประเทศใดประเทศหนึ่ง ExoMars จึงมีชิ้นส่วนจากแทบทุกประเทศในยุโรป ตั้งแต่กล้องจากสวิตเซอร์แลนด์, ระบบลงจอดจากอิตาลี, แล็บจากอังกฤษ, เครื่องตรวจโมเลกุลจากฝรั่งเศส ไปจนถึงระบบสื่อสารจากเยอรมนี มันจึงเป็นมากกว่า “ยานอวกาศ” แต่เป็น การทดสอบความเป็นหนึ่งเดียวของยุโรปในอวกาศ เหมือนกับโครงการอวกาศอื่น ๆ ที่เราเห็นกัน
เริ่มต้นการเดินทางสู่ดาวอังคารกับโครงการแห่งความฝัน
14 มีนาคม 2016 ณะที่โลกกำลังจับตาการแข่งขันอวกาศระหว่างสหรัฐฯ กับจีน ยานลำหนึ่งของยุโรปชื่อ Trace Gas Orbiter หรือ TGO ได้เดินทางออกจากฐานปล่อย Baikonur ด้วยจรวด Proton-M ของรัสเซีย มันเป็นยานที่ถูกมองว่าเป็น “ตัวประกอบ” ในโครงการ ExoMars เพราะภารกิจหลักคือการทำหน้าที่เป็นดาวเทียมโคจรสำหรับตรวจบรรยากาศและช่วยสื่อสารกับยานลงจอดชื่อ Schiaparelli เท่านั้น แต่ในอีกไม่กี่เดือนถัดมา หลัง Schiaparelli ตกกระแทกพื้น ไม่ประสบความสำเร็จบนดาวอังคาร ดาวอังคารกลับเหลือเพียง TGO ที่รอด
TGO เดินทางถึงวงโคจรดาวอังคารในเดือนตุลาคม 2016 และจากนั้น ESA ตัดสินใจใช้เทคนิคที่เรียกว่า Aerobraking แทนการจุดเครื่องยนต์เพื่อลดความเร็วเข้าสู่วงโคจรวิทยาศาสตร์ ซึ่งถือเป็นการ “เบรกด้วยบรรยากาศ” ใช้แรงเสียดทานจากชั้นบรรยากาศดาวอังคารเพื่อลดพลังงานวงโคจรทีละน้อย นี่เป็นหนึ่งในขั้นตอนที่เสี่ยงที่สุดเท่าที่ ESA เคยทำ เพราะต้องคำนวณอย่างละเอียดทั้งแรงดึงดูดของดาว ความหนาแน่นของอากาศในแต่ละชั้น และมุมการผ่านอากาศของยานที่ต้องพอดีระหว่าง “ลดพลังงานได้มากพอ” กับ “ไม่ร้อนเกินไปจนโครงสร้างยานละลาย”
ตลอด 11 เดือนเต็ม ทีมวิศวกรต้องคำนวณใหม่ทุกวัน คอยปรับระดับการจุ่มของยานให้เหมาะกับสภาพบรรยากาศที่เปลี่ยนไปตามฤดูกาลของดาวอังคาร มีช่วงหนึ่งที่นักควบคุมต้องเพิ่มมุมเบรกเพียง 0.2 องศา เพื่อชดเชยแรงอากาศที่ผิดจากแบบจำลอง การเปลี่ยนเล็กน้อยระดับนี้คือความต่างระหว่างยานที่ “รอด” กับ “ร่วง” ก็ว่าได้ เมื่อ Aerobraking เสร็จสิ้นในเดือนตุลาคม 2017 ยานเข้าสู่วงโคจรวิทยาศาสตร์ระดับต่ำราว 400 กม. เป็นวงโคจรที่เสถียรและแม่นยำที่สุดเท่าที่ ESA เคยทำในดาวอังคาร
เครื่องมือที่ตรวจชีวิตในระดับโมเลกุล
ชื่อ “Trace Gas Orbiter” มาจากเป้าหมายหลักของมัน การตรวจวัด “ก๊าซร่องรอยหรือ Trace Gas” ในบรรยากาศที่มีปริมาณน้อยมากจนวัดได้ในระดับ ppb หรือ Parts Per Billion หนึ่งส่วนในพันล้าน เครื่องมือหลักมีอยู่ 4 ชุด ได้แก่ NOMAD หรือ Nadir and Occultation for MArs Discovery ใช้เทคนิคการวัดแสงอาทิตย์ผ่านชั้นบรรยากาศ เพื่อหาลายเซ็นของโมเลกุล เช่น มีเทน คาร์บอนมอนอกไซด์ และ น้ำ, ACS หรือ Atmospheric Chemistry Suite สเปกโทรมิเตอร์อินฟราเรดที่ละเอียดมากจนสามารถแยกแสงสะท้อนจากฝุ่นและเมฆบางได้, CaSSIS หรือ Colour and Stereo Surface Imaging System กล้องสีสามมิติความละเอียดสูงสำหรับถ่ายภาพพื้นผิวดาวอังคาร และ FREND หรือ Fine Resolution Epithermal Neutron Detector ตรวจหาปริมาณไฮโดรเจนในพื้นผิว เพื่อบ่งชี้การมีน้ำแข็งหรือแร่ธาตุที่มีน้ำ
สิ่งที่น่าทึ่งคือ NOMAD และ ACS สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของมีเทนได้ละเอียดถึงระดับ ไม่กี่ส่วนในพันล้าน ซึ่งดีกว่ายานรุ่นก่อนหน้าของ NASA หลายเท่า และช่วยยืนยันว่าการมีอยู่ของมีเทนบนดาวอังคารนั้น “ไม่คงที่” มันเพิ่มขึ้นและลดลงตามฤดูกาล
นี่คือข้อมูลที่เปลี่ยนวงการดาราศาสตร์ดาวเคราะห์ไปเลย เพราะ “มีเทน” คือก๊าซที่บนโลกส่วนใหญ่เกิดจากสิ่งมีชีวิต แต่บนดาวอังคาร มันอาจมาจากกระบวนการทางธรณีอย่าง Serpentinization ที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างหินกับน้ำใต้ดิน ESA จึงไม่รีบสรุปว่ามีชีวิต แต่ใช้เวลาสร้างแบบจำลองละเอียดเพื่อหาว่า “ถ้าไม่ใช่สิ่งมีชีวิต แล้วมันคืออะไร”
การค้นพบและการทำงานของอุปกรณ์วิทยาศาสตร์บนยานที่สำคัญและเราเคยนำมาเล่าก็เช่น ยาน Trace Gas Orbiter ค้นพบน้ำใต้หุบเขา Valles Marineris ใกล้เขตร้อนบนดาวอังคาร หรือ ปริศนาเมื่อ NASA บอกว่า Curiosity เจอแก็สมีเทนบนดาวอังคาร ESA ก็เลยส่งยาน ExoMars มาวัดบ้าง แต่ดันไม่เจอ
หลังจากเข้าสู่วงโคจรถาวร TGO ยังกลายเป็น “โครงสร้างพื้นฐานสื่อสาร” ที่ ESA ตั้งใจจะใช้ในระยะยาว มันมีระบบสื่อสาร UHF-to-X Band Relay ที่สามารถรับข้อมูลจากยานลงจอดหรือรถสำรวจบนพื้นผิว แล้วส่งกลับมายังโลกได้โดยตรง เทคโนโลยีนี้คล้ายกับที่ NASA ใช้ในยาน MRO และ MAVEN แต่ของ ESA ถูกออกแบบให้เข้ากันกับมาตรฐานสื่อสารของสากล Proximity-1 Protocol เพื่อให้ทำงานร่วมกับทุกยานจากทุกประเทศได้ เหมือนที่เราเคยเล่าไปในบทความ เจาะลึกยาน Mars Reconnaissance Orbiter ยานอวกาศที่รับจบทุกงานที่เกี่ยวกับดาวอังคาร
ดังนั้น TGO จึงไม่ใช่แค่ดาวเทียมของ ESA แต่มันกลายเป็น “Node” ของเครือข่ายสื่อสารดาวอังคารระดับนานาชาติ ที่ NASA, JAXA และแม้แต่ ISRO ต่างใช้ผ่านข้อตกลงร่วมทางวิทยาศาสตร์ ทุกครั้งที่ข้อมูลจาก Perseverance หรือ Curiosity ถูกส่งกลับโลกในยามที่เครือข่าย NASA มีปัญหา มันอาจผ่านระบบของ TGO โดยที่เราไม่รู้ตัวด้วยซ้ำ
อีกหนึ่งอาวุธลับของ TGO คือกล้อง CaSSIS จาก University of Bern ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งถ่ายภาพสามมิติสีเต็มแบบ Stereo Pair ได้ในระดับความละเอียด 4.5 เมตรต่อพิกเซล แต่สิ่งที่ทำให้มันพิเศษไม่ใช่แค่ความคมชัด คือมันสามารถถ่ายภาพก่อนและหลังในมุมเดียวกัน เพื่อวิเคราะห์ “การเปลี่ยนแปลงตามเวลา” หรือ Temporal Imaging ได้ ภาพจาก CaSSIS ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นการเคลื่อนไหวของเนินทราย การเกิดหลุมอุกกาบาตใหม่ หรือแม้แต่ร่องรอยฝุ่นที่ไหลตามความลาดเอียงในฤดูกาลที่แตกต่างกัน ผลที่ได้คือการมองเห็น “ดาวอังคารที่ยังมีชีวิต” ไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่ตายแล้วอย่างที่เราเคยคิด
แล้วทำไม EDM Lander ถึงพัง บทเรียนสำคัญของยุโรป
ย้อนกลับไป 19 ตุลาคม 2016 วันที่ยุโรปเกือบจะได้ลงบนดาวอังคารเป็นครั้งแรก ในเวลานั้น ยาน Schiaparelli EDM ซึ่งย่อมาจาก Entry, Descent and Landing Demonstrator Module แยกตัวออกจาก Trace Gas Orbiter แล้วพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศดาวอังคารด้วยความเร็วกว่า 21,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มันเป็นยานเล็ก ๆ หนักเพียง 577 กิโลกรัม แต่แบกรับความฝันของทั้งทวีปไว้เต็มลำ เพราะนี่คือครั้งแรกที่ ESA พยายามลงจอดบนดาวอังคารด้วย “เทคโนโลยีของตัวเอง” ไม่ใช่ยานอเมริกันหรือรัสเซีย ภารกิจนี้ไม่ได้มีเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์โดยตรง หน้าที่ของมันคือ “การทดสอบ” เป็นภารกิจที่ตั้งใจจะพังได้ ตราบใดที่มันให้ข้อมูลเพียงพอสำหรับภารกิจต่อไป แต่สิ่งที่ไม่มีใครคาดคิดคือ มันจะพัง “เร็วเกินไป”
Schiaparelli ถูกออกแบบให้ผ่าน 6 ขั้นตอนหลักในการลงจอดได้แก่ Entry เข้าสู่บรรยากาศด้วยความเร็ว 5.8 km/s, Descent ชะลอความเร็วด้วย Heat Shield และ Aerodynamic Drag, Parachute Deployment กางร่มชะลอที่ระดับความสูงประมาณ 11 กิโลเมตร, Parachute Deployment กางร่มชะลอที่ระดับความสูงประมาณ 11 กิโลเมตร, Heat Shield Separation ทิ้งฝาครอบกันร้อน, Heat Shield Separation ทิ้งฝาครอบกันร้อน, Heat Shield Separation ทิ้งฝาครอบกันร้อน, Radar Altimeter Activation เริ่มคำนวณความสูงจากพื้นจริง, Propulsive Braking & Touchdown จุดเครื่องยนต์ลงจอดแบบ Soft Landing
ข้อมูลจากการเทเลเมตรีบอกว่าทุกอย่างดำเนินไปอย่างสมบูรณ์ จนถึง “ช่วงที่ 5” เมื่อ Radar Altimeter เริ่มทำงานพร้อมกับ IMU หรือ Inertial Measurement Unit ซึ่งใช้วัดการหมุนและเร่งของยาน ในระหว่างที่ร่มชะลอถูกกางออก ยานเกิดการหมุนเล็กน้อยเกินกว่าที่ซอฟต์แวร์จำลองไว้ในระบบ Navigation การหมุนนี้ส่งค่าความเร่งเชิงมุมที่สูงกว่าปกติไปยัง IMU ทำให้ระบบประมวลผลรวมค่าการเร่งผิดพลาด จน “เข้าใจผิดว่าตัวเองถึงพื้นแล้ว” พูดให้ง่ายคือ สมองของยาน “คิดว่ามันลงจอดแล้ว” ทั้งที่จริง ๆ แล้วยังอยู่สูงจากพื้นถึง 3.7 กิโลเมตร ผลคือระบบควบคุมทำการ ปิดเครื่องยนต์ลงจอดก่อนเวลา และปล่อยร่มชะลอออกไปในทันที ยานจึงร่วงลงอย่างอิสระด้วยความเร็วกว่า 540 กิโลเมตรต่อชั่วโมง กระแทกพื้นดาวอังคารตายห่าในอีกไม่กี่วินาทีต่อมา
ไม่นานหลังจากนั้นภาพจากกล้อง HiRISE ของยาน Mars Reconeisence Orbiter ที่ถ่ายได้หลังจากนั้นไม่กี่วัน แสดงให้เห็น “รอยกระแทกสีดำ” กว้างประมาณ 15 เมตรบนพื้นดาวอังคาร ตำแหน่งของ Schiaparelli บริเวณใกล้เคียงยังมีชิ้นส่วนของร่มชะลอและ Heat Shield ที่กระเด็นออกไป
หลังจากการสอบสวนโดยทีม Independent Inquiry Board ของ ESA และ Thales Alenia Space พบว่าสาเหตุหลักของความล้มเหลวมาจาก การจำกัดขนาด Buffer ของข้อมูล IMU ที่เล็กเกินไป, การรวมค่าการหมุน Integration ที่สะสม Error จนเกินขอบเขตของซอฟต์แวร์ และการขาดระบบ Cross-Check ระหว่าง Radar Altimeter กับการคาดคะเนจาก IMU หรือพูดให้เข้าใจง่าย ๆ คือ “ระบบไม่เชื่อเครื่องมืออื่น แม้ตัวเองจะผิด” ESA เรียกปัญหานี้ว่า “Saturation Anomaly” การที่สัญญาณหมุนจาก IMU ถูกตัดทอน แล้วถูกตีความผิดโดยระบบ Navigation Logic ข้อผิดพลาดนี้ไม่เคยเกิดในการทดสอบจำลอง เพราะในการจำลอง ไม่มีใครคาดว่าร่มจะสร้างแรงหมุนมากขนาดนั้น การสอบสวนยังพบด้วยว่า “ยานได้ทำในสิ่งที่มันถูกสั่งให้ทำอย่างถูกต้องทุกอย่าง” แต่ปัญหาคือ “คำสั่งนั้นผิดตั้งแต่ต้น”
จากข้อมูลของ Schiaparelli ทีม ESA นำมาพัฒนา “รุ่นถัดไปของระบบลงจอด” ที่จะใช้ในภารกิจ Rosalind Franklin Rover เช่น การปรับขนาด Buffer ของ IMU และเพิ่มระบบ Double-Check กับ Radar, เพิ่ม Redundancy Logic ใน Descent Computer และพัฒนา Real-Time Anomaly Detector เพื่อจับพฤติกรรมผิดปกติระหว่างการลงจอด ทุกบรรทัดของโค้ดที่ Schiaparelli ล้มเหลว กลายเป็นบรรทัดที่ทำให้ Rosalind Franklin ปลอดภัยขึ้น
Rosalind Franklin ยานลงจอดโรเวอร์ลำแรกของยุโรป
ในห้องคลีนรูมของ Airbus Defence and Space เมือง Stevenage ประเทศอังกฤษ มีรถสำรวจคันหนึ่งที่ดูเหมือนจะพร้อมสำหรับดาวอังคารทุกประการ แต่กลับจอดนิ่งอยู่ใต้แสงไฟสีขาวมานานกว่าสามปี มันคือ Rosalind Franklin Rover รถสำรวจของยุโรปที่ใช้เวลาพัฒนานานกว่า 15 ปี ผ่านมือวิศวกรจากกว่า 20 ประเทศ และใช้เงินทุนมหาศาลกว่าพันล้านยูโรเพื่อสร้างมันขึ้นมาให้เป็น “ห้องแล็บชีวเคมีเคลื่อนที่” ที่สมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยทำ แต่จนถึงวันนี้ มันยังไม่เคยได้ออกจากโลกแม้แต่นิ้วเดียว
Rosalind Franklin เป็นหัวใจของโครงการ ExoMars ระยะที่สอง ซึ่งตั้งเป้าหมายไว้สูงกว่าทุกภารกิจที่ผ่านมา ไม่ใช่เพียงเพื่อมองหาชีวิต แต่เพื่อ “เข้าใจ” ว่าชีวิตอาจเกิดขึ้นได้อย่างไรบนดาวอังคาร ชื่อของมันถูกตั้งขึ้นเพื่อรำลึกถึง Rosalind Franklin นักชีวฟิสิกส์หญิงผู้ค้นพบโครงสร้างเกลียวคู่ของ DNA ซึ่งกลายเป็นสัญลักษณ์ของการค้นหาความจริงด้วยความอดทนและความละเอียด ไม่ต่างจากแนวคิดของ ESA เอง จุดมุ่งหมายของยานนี้คือการเจาะลึกลงไปในผิวดาวอังคารเพื่อหาหลักฐานของสารอินทรีย์ที่อาจซ่อนอยู่ใต้ชั้นดินลึกกว่าระดับที่แสงอาทิตย์และรังสี UV จะทำลายได้ นี่เป็น rover ลำแรกที่สามารถ เจาะลึกได้ถึง 2 เมตร มากกว่าที่ Curiosity หรือ Perseverance ของ NASA เคยทำได้หลายเท่า
ใต้โครงสร้างโลหะสีทองและคาร์บอนไฟเบอร์ของ Rosalind Franklin ซ่อนเทคโนโลยีทางวิทยาศาสตร์ชั้นสูงอย่าง Pasteur Payload Module ห้องแล็บขนาดเล็กแต่ครบวงจรที่รวมเครื่องมือวิเคราะห์โมเลกุลไว้ทั้งหมด ตั้งแต่ MOMA หรือ Mars Organic Molecule Analyzer ซึ่งใช้เลเซอร์แยกและตรวจหาสารอินทรีย์, MicrOmega กล้องอินฟราเรดแบบ hyperspectral สำหรับระบุองค์ประกอบแร่, RLS หรือ Raman Laser Spectrometer ที่สามารถอ่านลายเซ็นโมเลกุลของสารเคมี และ CLUPI หรือ Close-Up Imager กล้องระยะใกล้ที่ละเอียดถึงระดับไมโครเมตร ทั้งหมดนี้ทำให้ Rosalind Franklin เป็นเหมือนห้องแล็บเคลื่อนที่ที่สามารถทำงานได้เกือบเทียบเท่าห้องปฏิบัติการบนโลก
ในด้านวิศวกรรม Rosalind Franklin มีเอกลักษณ์ที่ต่างจาก Rover ของ NASA อย่างชัดเจน ระบบขับเคลื่อน 6 ล้อของมันสามารถปรับมุมปีนเนินได้ถึง 30 องศา และถูกออกแบบให้มีความยืดหยุ่นสูงมากในสภาพพื้นผิวที่ไม่แน่นอน
วิศวกรยุโรปออกแบบมันตามแนวคิดที่เรียกว่า “Redundancy by Diversity” คือการทำให้ระบบสำคัญทุกอย่างมีซ้ำ แต่ใช้หลักการทางเทคนิคต่างกัน เช่น ระบบนำทางใช้ทั้ง Stereo Camera, Sun Sensor และ Inertial Reference ที่เป็นอิสระต่อกัน เพื่อไม่ให้ข้อมูลผิดเพี้ยนจากอุปกรณ์ใดอุปกรณ์หนึ่ง แม้แต่สว่านหรือ Drill ของมันก็มีเซนเซอร์วัดแรงต้านในตัวเพื่อหยุดอัตโนมัติหากเกิดการติดขัด เพื่อป้องกันไม่ให้หักกลางระหว่างเจาะ การออกแบบทั้งหมดนี้สะท้อนแนวคิดแบบยุโรปอย่างแท้จริง ไม่ได้สร้างยานที่เร็วที่สุด แต่สร้างยานที่ “เข้าใจสิ่งแวดล้อม” มากที่สุด
ความฉิบหายมาเยือน เมื่อรัสเซียดันก่อเรื่องเอาเสียก่อน
แต่เบื้องหลังความสมบูรณ์แบบทางวิศวกรรม คือโครงสร้างความร่วมมือที่ซับซ้อนทางการเมือง Rosalind Franklin เดิมทีจะถูกส่งขึ้นสู่ดาวอังคารในปี 2020 ด้วยจรวด Proton-M ของรัสเซีย โดยมาพร้อม Lander ชื่อ Kazachok ซึ่งเป็นผลงานของ Roscosmos ทั้งระบบ Propulsion, Radar Altimeter และ Descent Engine ถูกพัฒนาโดยรัสเซียทั้งหมด ทำให้ Rover ของยุโรปต้องอาศัยแพลตฟอร์มของรัสเซียในการลงสู่พื้นดาวอังคาร ปัญหาคือความร่วมมือนี้ต้องอาศัยความไว้วางใจสูงมาก และทั้งสองฝ่ายต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลระบบที่ละเอียดถึงระดับซอฟต์แวร์ ซึ่ง ESA ยอมเปิดแผนผังบางส่วนให้รัสเซียเข้าถึง เพื่อแลกกับความมั่นใจว่าภารกิจจะลงจอดได้อย่างปลอดภัย ซึ่งอย่างที่เรารู้กันว่ารัสเซียแม่งทำยานโหม่งดาวอังคารเป็นว่าเล่น แถมยังเจอความผิดพลาดแปลก ๆ กับภารกิจ Phobos-Grunt จนวิศวกรต้องเก็บของกลับบ้าน ไม่ต้องตงต้องไปมันแล้วดาวอังคาร
ในปี 2020 ภารกิจถูกเลื่อนเพราะปัญหาทางเทคนิคของระบบ Parachute ซึ่งไม่ทนแรงดึงพอระหว่างการทดสอบที่สวีเดน และ ESA ตัดสินใจเลื่อนการปล่อยไปยัง “Launch Window ปี 2022” แทน แต่ก่อนที่ทุกอย่างจะเดินหน้า สงครามรัสเซีย–ยูเครนก็ปะทุขึ้น และในเดือนมีนาคม 2022 ESA ประกาศ “ระงับความร่วมมือกับ Roscosmos ทั้งหมด” Rosalind Franklin ซึ่งประกอบเสร็จแล้วสมบูรณ์ ถูกเก็บไว้ใน Cleanroom ของ Airbus ทันที ภายใต้สภาพควบคุมความชื้นและอุณหภูมิเข้มงวดเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของระบบไฟฟ้า
นับแต่นั้นมา Rover ที่พร้อมที่สุดของยุโรปก็กลายเป็นเพียง “วัตถุรออนาคต” การเมืองโลกทำให้มันขาดทั้ง Lander และจรวดที่จะพามันไปถึงดาวอังคาร ในทางเทคนิค ESA จะไม่สามารถใช้ระบบใด ๆ ของรัสเซียได้อีกเลย ต้องเริ่มต้นการออกแบบ Descent Module ใหม่ทั้งหมด ซึ่งหมายถึงการต้องเขียน Trajectory, Entry Sequence และ Control logic ใหม่ตั้งแต่ศูนย์ กระบวนการเหล่านี้ใช้เวลาหลายปีและต้องได้รับอนุมัติจากประเทศสมาชิกทั้งหมด
ESA พยายามหาทางออก โดยเริ่มเจรจากับ NASA เพื่อใช้เทคโนโลยีของสหรัฐฯ เป็นฐานให้กับ Lander รุ่นใหม่ มีการพูดถึงแนวคิดที่จะใช้ “ระบบลงจอดของ Mars Sample Return” มาดัดแปลง แต่ปัญหาคือภารกิจของทั้งสองโครงการมี Payload และเงื่อนไขวงโคจรต่างกันมาก ESA จึงต้องเขียนแผนการบินใหม่ทั้งหมดให้เข้ากันกับ Launch Window ของปี 2028 หรืออาจช้ากว่านั้นอีก ทุกวันนี้ Rosalind Franklin ยังคงถูกดูแลอย่างดีในคลัง โดยมีเจ้าหน้าที่ทำความสะอาดพื้นผิวและตรวจเช็กแบตเตอรี่เป็นระยะ
Rosalind Franklin จึงไม่ใช่เพียงโครงการอวกาศ แต่มันคือภาพสะท้อนของทวีปทั้งทวีป ทวีปที่เลือกจะรอให้ถูกต้อง มากกว่าที่จะรีบให้ทัน มันคือเครื่องเตือนใจว่าในโลกที่เรามักพูดถึง “ความเร็วของนวัตกรรม” บางครั้งสิ่งที่มีค่ามากกว่านั้นคือ “ความต่อเนื่องของความพยายาม” และในความเงียบสงบของคลีนรูมแห่งนั้น ยานสำรวจคันนี้ยังคงยืนอยู่ รอวันที่มันจะได้ออกเดินทางอีกครั้ง เพื่อทำในสิ่งที่ยุโรปตั้งใจจะทำมาตลอดเกือบสองทศวรรษ ไม่ใช่เพื่อพิสูจน์ว่าใครถึงก่อน แต่เพื่อพิสูจน์ว่า “มนุษย์เข้าใจดาวอังคารได้ลึกแค่ไหน”
ความฝันที่ยังคงรอการปล่อยและอนาคตที่ไม่แน่นอน
ก้าปีหลังการเดินทางถึงดาวอังคาร ExoMars Trace Gas Orbiter ยังคงเป็นองค์ประกอบหลักของโครงสร้างพื้นฐานอวกาศของยุโรปที่ทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพที่สุดในประวัติศาสตร์ ESA TGO ยังคงทำหน้าที่หลักสองด้านได้อย่างต่อเนื่อง ได้แก่ การวัดองค์ประกอบบรรยากาศดาวอังคาร ด้วยเครื่องมือหลักอย่าง NOMAD และ ACS ซึ่งให้ข้อมูลการกระจายของก๊าซมีเทนและไอน้ำแบบความละเอียดสูงที่สุดที่เคยมีบนวงโคจร และ การสื่อสารระหว่างดาวเคราะห์ Interplanetary Relay ที่รองรับข้อมูลจากยานอื่นทั้งของ ESA และ NASA ผ่านมาตรฐาน Proximity-1 Protocol ที่พัฒนาให้เข้ากันกับระบบสื่อสารดาวอังคารทุกสัญชาติ
ด้านผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ การวัดของ TGO ชี้ว่าการกระจายของก๊าซมีเทนบนดาวอังคารไม่สม่ำเสมอในเชิงพื้นที่และเวลา ซึ่งชี้ถึงกระบวนการกำเนิดที่ไม่คงที่และอาจมีความสัมพันธ์กับฤดูกาลหรือการเปลี่ยนแปลงใต้พื้นผิว ข้อมูลเหล่านี้ถูกนำไปใช้ปรับแบบจำลองบรรยากาศดาวอังคารของ ESA และ NASA ร่วมกัน และกลายเป็นฐานข้อมูลสำคัญของภารกิจต่อเนื่อง เช่น Mars Sample Return และ EnVision
ในอีกด้านหนึ่ง ความล้มเหลวของ Schiaparelli EDM Lander ในปี 2016 กลายเป็นกรณีศึกษาทางวิศวกรรมที่มีค่าที่สุดของ ESA รายงานจากคณะสอบสวนอิสระ ระบุสาเหตุหลักมาจาก IMU Signal Saturation และ Integration Overflow ที่ทำให้ยานเข้าใจผิดว่าตนเองถึงพื้นแล้ว ข้อผิดพลาดนี้นำไปสู่การปรับปรุงระบบนำทาง การตรวจจับความผิดปกติแบบเรียลไทม์ และการเพิ่มกลไก Cross-Validation ระหว่าง Radar Altimeter และ IMU ในระบบรุ่นถัดไป ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานใหม่ของ ESA สำหรับภารกิจดาวเคราะห์ทั้งหมดหลังจากนั้น
ส่วน Rosalind Franklin Rover ซึ่งสร้างเสร็จตั้งแต่ปี 2020 ยังคงเป็นยานสำรวจที่มีความพร้อมทางเทคนิคสูงสุดของยุโรปในปัจจุบัน มันมีความสามารถในการเจาะลึกได้ถึง 2 เมตร และติดตั้งชุดเครื่องมือวิเคราะห์ทางเคมีและแร่ธาตุครบชุดใน Pasteur Payload Module ได้แก่ MOMA, RLS, MicrOmega, และ CLUPI ซึ่งออกแบบให้ทำงานร่วมกันภายใต้ระบบ Automation ระดับสูง ESA ได้ยืนยันว่าทุก Subsystem ของ Rover ยังคงพร้อมใช้งาน 100% หลังผ่านการเก็บรักษาใน Cleanroom ของ Airbus ภายใต้สภาวะควบคุมอุณหภูมิและความชื้นอย่างเข้มงวด
ในภาพรวม ExoMars สะท้อนให้เห็นพัฒนาการของยุโรปจากองค์กรที่เคยพึ่งพาเทคโนโลยีต่างชาติ กลายเป็นผู้พัฒนาและบูรณาการระบบสำรวจดาวเคราะห์ได้เองทุกขั้นตอน ความสำเร็จของ TGO และบทเรียนจาก Schiaparelli ทำให้ ESA มีศักยภาพทางเทคนิคครบทั้งการสร้างยานโคจร ระบบสื่อสารระหว่างดาวเคราะห์ และการออกแบบการลงจอดอัตโนมัติ ในเชิงวิศวกรรม ExoMars คือการพิสูจน์ว่าโครงสร้างแบบข้ามชาติของยุโรปสามารถสร้างเทคโนโลยีดาวเคราะห์ระดับโลกได้แม้ต้องอาศัยการตัดสินใจแบบคอนเซนซัส ขณะที่ในเชิงนโยบาย มันทำให้ ESA ต้องเร่งพัฒนาแนวทางใหม่ในการลดการพึ่งพาภายนอกและเพิ่มความเป็นอิสระด้านอวกาศ ซึ่งกลายเป็นนโยบายหลักของยุโรปหลังปี 2022 ภายใต้กรอบแนวคิด Autonomous Europe in Space
และเมื่อมองในเชิงสัญลักษณ์ ExoMars ไม่ได้เป็นเพียงภารกิจทางวิทยาศาสตร์ แต่คือรากฐานของความสามารถยุโรปในการสำรวจดาวเคราะห์โดยสมบูรณ์ ตั้งแต่การสังเกต การสื่อสาร ไปจนถึงการลงจอด ขณะที่ Rosalind Franklin ยังคงรอวันปล่อยในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า TGO ก็ยังทำงานอยู่ทุกวันบนวงโคจรดาวอังคาร ยืนยันว่าภารกิจนี้แม้จะช้า แต่ไม่เคยหยุด
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
