xs
xsm
sm
md
lg

เทคโนโลยีการค้นหาซากอุกกาบาตตก และการติดตามขยะอวกาศ

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

ภาพระหว่างภารกิจตามหาอุกกาบาตที่ผ่านชั้นบรรยากาศเหนือฟ้าเมืองไทยเมื่อ 7ก.ย.58
เมื่อเวลา 1 ทุ่มของวันที่ 16 มิถุนายน ค.ศ.1794 (รัชสมัยพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช) ชาวเมือง Siena ในอิตาลีได้เห็นพายุก้อนหินตกจากท้องฟ้า ผู้ที่อยู่ในเหตุการณ์ชี้แจงว่า ฝนหินห่านั้นมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ Visuvius ซึ่งตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของ Siena ทว่าเมฆที่หอบหินกลุ่มนั้นลอยมาจากทิศเหนือของเมือง ดังนั้นคำอธิบายจึงไม่เป็นที่ยอมรับ

จนกระทั่ง E.F.F. Chladni นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันเสนอคำอธิบายใหม่ว่า ปรากฏการณ์หินตกจากฟ้ามาจากการปะทะกันระหว่างดาวเคราะห์น้อย ทำให้เกิดชิ้นส่วนขนาดเล็กจำนวนมากตกสู่โลก แต่ก็ไม่มีใครเชื่อ Chladni

ด้าน W.W. Olbers ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันกลับคิดว่า ฝนหินอาจมาจากการระเบิดของภูเขาไฟบนดวงจันทร์

หลังจากนั้นประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ก็ได้รายงานการเห็นก้อนหินตกจากฟ้าทั้งในโปรตุเกส และอินเดีย เมื่อปี 1796 และ 1798 ตามลำดับ เหตุการณ์นี้ทำให้เหล่านักดาราศาสตร์เริ่มสนใจศึกษาอุกกาบาตตกอย่างจริงจัง เพราะได้มีการพบเพิ่มเติมว่าองค์ประกอบของอุกกาบาตนั้นแตกต่างจากหินที่พบบนโลก คือ มีเหล็ก (70%) นิกเกิล (7%) อินเดียม ออกซิเจน อลูมิเนียม โซเดียม ไฮโดรเจน ฮีเลียม เงิน กำมะถัน คาร์บอน ฯลฯ

เพราะอุกกาบาตที่พบบนโลกมีเป็นจำนวนมาก ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงนิยมตั้งชื่ออุกกาบาตตามสถานที่ๆ ตก เช่น ชื่อ Campo de Cielo เพราะตกในอาร์เจนตินา ชื่อ Prarie Dog Creek เพราะตกในอเมริกา Zagora เพราะตกในเม็กซิโก และ Ahnighito เพราะตกใน Greenland

โดยที่อุกกาบาต Ahnighito มีน้ำหนักถึง 34 ตัน มีขนาด 4 x 2.3 x 1.7 เมตร และมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก เมื่อเห็นอุกกาบาตก้อนนี้ตก ชาวเอสกิโมซึ่งเชื่อว่า มันเป็นวัตถุอัปมงคลที่จะนำมาซึ่งความหายนะของเผ่า จึงต้องการกำจัดมัน แต่ไม่สามารถยกขึ้นได้ เพราะหนักมาก จึงรู้สึกดีใจเป็นล้นพ้นที่ Robert E. Peary นักสำรวจผู้พิชิตขั้วโลกเหนือเป็นคนแรกอาสาจะขนมันไปอเมริกา แต่ก็ได้กล่าวเตือน Peary ว่า เรือที่ใช้ขนไปอาจล่มกลางทะเล ถึงวันนี้อุกกาบาต Ahnighito ยังอยู่ที่ Museum of Natural History ที่ New York

ด้าน Daniel Barringer เมื่อเห็นหลุมอุกกาบาตขนาดมโหฬารที่ใกล้เมือง Flagstaft ใน Arizona สหรัฐอเมริกา ในฐานะที่เป็นเจ้าของเหมืองเหล็ก เขาคิดจะซื้อหลุมอุกกาบาตนั้น ในปี 1903 เพื่อประกอบธุรกิจเหล็ก แต่ไม่ได้รับอนุญาตจากรัฐบาล
ชิ้นส่วนอุกกาบาต Campo de Cielo จากอาร์เจนตินา ซึ่งนำปจัดนิทรรศการในงานต่างๆ
ปัจจุบันนักดาราศาสตร์รู้ว่าแหล่งกำเนิดที่สำคัญของอุกกาบาต คือ บรรดาดาวเคราะห์น้อยจำนวนหลายแสนดวงที่โคจรอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี และเวลาดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ถูกรบกวนโดยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์ มันอาจเปลี่ยนวิธีโคจรให้พุ่งต่อไปในทิศสู่โลก ดาวอังคาร ดาวหางหรือดวงจันทร์ แต่เวลาชิ้นเหล่านี้เดินทางถึงโลกซึ่งมีบรรยากาศที่หนาทึบห่อหุ้ม การเสียดสีกับบรรยากาศทำให้สะเก็ดหินจากดาวนอกโลกร้อนและลุกไหม้เป็นดวงไฟพุ่งผ่านท้องฟ้าไปด้วยความเร็วสูง ถ้าสะเก็ดเหล่านั้นมีขนาดใหญ่ และการลุกไหม้จะไม่สิ้นสุด มันก็จะตกชนโลกอย่างรุนแรง เรียกอุกกาบาต ส่วนที่ลุกไหม้ไปจะกลายเป็นละอองดาวที่อาจตกบนก้อนน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกา หรือในดินโคลนใต้ทะเลและมหาสมุทร

นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่า ทุก 1,300 ปี จะมีอุกกาบาตขนาดกลางตกบนโลก ซึ่งจะทำให้เกิดหลุมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 1.5 กิโลเมตร และทุก 100 ล้านปี จะมีหลุมที่เกิดจากอุกกาบาตขนาดใหญ่ตก โดยที่ปากหลุมจะกว้างตั้งแต่ 50-100 กิโลเมตร

สำหรับบริเวณที่อุกกาบาตชอบตกนั้นก็ได้มีการพบว่า จำนวนอุกกาบาตที่ตกบริเวณเส้นศูนย์สูตรมีมากเป็น 1 ใน 3 ของจำนวนที่ตกแถบขั้วโลก และมันมักจะตกในเวลาบ่าย หรือเย็น บ่อยยิ่งกว่าในเวลาเช้า และตกด้วยความเร็วประมาณ 11 กิโลเมตร/วินาที (อุกกาบาตที่มาจากนอกระบบสุริยะจะมีความเร็วสูงกว่านี้) โดยทุกปีโลกจะถูกอุกกาบาตจำนวนประมาณ 30,000 ลูกพุ่งชน ผลก็คือ โลกมีมวลเพิ่มขึ้นประมาณปีละ 11,000 ตัน แต่เมื่อโลกมีมวล 6x1021 ตัน ดังนั้น มวลที่เพิ่มจึงคิดเป็น 2x10-16 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นเอง

โดยทั่วไปเวลาอุกกาบาตตก ส่วนใหญ่จะไม่มีใครเห็น แต่บางครั้งเราจะเห็นลูกไฟดวงใหญ่พุ่งผ่านท้องฟ้าไป ดังเมื่อวันที่ 7 กันยายน และ 2 พฤศจิกายน ปีกลายนี้ที่เหนือท้องฟ้าจังหวัดกาญจนบุรี มีคนเห็นลูกไฟ และถ่ายภาพเหตุการณ์ได้หลายคน แต่ไม่มีใครพบซากอุกกาบาตดังกล่าว เพราะเรายังไม่มีเทคโนโลยีการตรวจดูและคำนวณหาตำแหน่งที่มันตก

เมื่อปี 2014 ได้มีการประชุมของสมาคมอุกกาบาต Meteoritical Society ที่เมือง Casablanca ใน Morocco เพื่ออภิปรายเทคนิคการค้นหาตำแหน่งที่อุกกาบาตตก (ไม่ว่าอุกกาบาตจะมีขนาดใหญ่เพียงใด)

ที่ประชุมมีความเห็นว่า ทุกประเทศจะต้องมีเครือข่ายของกล้องถ่ายภาพอัตโนมัติที่จะติดตามถ่ายภาพ รวมถึงเส้นทางที่อุกกาบาตพุ่งไป พร้อมกันจำนวนหลายกล้อง เพื่อให้รู้ตำแหน่งที่แน่นอนใน 3 มิติ และต้องใช้เรดาร์รายงานข้อมูลของสภาพดินฟ้าอากาศขณะอุกกาบาตตก ซึ่งหมายถึงรู้ทิศ และความเร็วของกระแสลมในบริเวณนั้นด้วย การหาตำแหน่งอุกกาบาตตกจึงจะมีโอกาสประสบความสำเร็จ
ตัวอย่างอุกกาบาตที่ตกในเชียง จ.เลย เมื่อปี 2519 เป็นอุกกาบาตหิน ถูกแม่เหล็ก (ก้อนกลม) ดูได้ ผิวภายนอกเป็นสีดำเนื่องจากการเผาไหม้ ไม่ปรากฏลักษณะฟองอากาศเหมือนหินที่พบบนโลก
ตามปกติเวลาอุกกาบาตเสียดสีกับอากาศ ผิวมันจะร้อนจัดจนอะตอมที่ผิวแตกตัวเป็นพลาสมาที่ระยะสูง 20-30 กิโลเมตร ความสว่างจะทำให้ตาเปล่า และกล้องถ่ายภาพเห็นเป็นดวงไฟพุ่งไปในท้องฟ้า จากนั้นแรงเสียดทานของอากาศจะทำให้อุกกาบาตเคลื่อนที่ช้าลงๆ แล้วแสงสว่างจากดวงไฟนั้นจะหายไป จนไม่มีใครเห็นมันอีก กระนั้นเรดาร์ก็ยังสามารถจับตา “เห็น” มันได้ต่อไป ขณะที่มันอยู่สูงจากพื้น ตั้งแต่ 2-10 กิโลเมตร และถ้าผู้สังเกตรู้ความเร็วของลม ณ ที่นั้น ข้อมูลทิศและความเร็วของอุกกาบาตที่ระดับสูงก็จะช่วยให้เราคำนวณตำแหน่งที่อุกกาบาตตกได้ดี แทนที่จะอาศัยวิธีดูจากภาพถ่ายเพียงอย่างเดียว

ในยุโรปมีเครือข่าย European Fireball Network สำหรับติดตามสังเกตและวิเคราะห์ตำแหน่งตกของอุกกาบาต เครือข่ายนี้มีนักดาราศาสตร์และช่างภาพสมัครเล่น ทำงานเสริมกัน และมีกล้องถ่ายภาพประสิทธิภาพสูงที่สามารถถ่ายภาพเป็นช่วงๆ ละ 30 วินาที เพื่อคำนวณเส้นทางที่อุกกาบาตตก อีกทั้งมีกล้องวีดิโอสำหรับถ่ายภาพความสว่างของลูกไฟ เพื่อวัดเวลาที่ลูกไฟลุกสว่างจ้า ซึ่งข้อมูลนี้สามารถบอกความเร็วของอุกกาบาตได้

ส่วนขยะอวกาศนั้น NASA ได้พบในปี 2015 ว่ามีประมาณ 500,000 ชิ้นส่วน ซึ่งอาจเป็นดาวเทียมที่หมดสภาพทำงาน หรือชิ้นส่วนที่เกิดจากการระเบิดของจรวดส่งดาวเทียม หรือถังเชื้อเพลิงของจรวดที่ใช้งานแล้ว หรือชิ้นส่วนขนาดเล็กที่เกิดจากชิ้นส่วนขนาดใหญ่ชนกัน โดยทุกชิ้นส่วนมีขนาดและความเร็วต่างๆ กัน คือเล็กตั้งแต่ระดับ 0.1 มิลลิเมตรขึ้นไป แต่ถ้ามีความเร็ว 5 เมตร/วินาที ก็สามารถทะลวงชุดที่มนุษย์อวกาศสวมอยู่ได้ ส่วนขยะที่มีขนาด 0.5 มิลลิเมตร ถ้ามีความเร็วเดียวกันก็สามารถทำอันตรายต่อกระจกหน้าต่างของยานอวกาศได้เช่นกัน ด้านขยะที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 เซนติเมตรก็มีสิทธิ์ทำให้สถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) มีอันเป็นไปได้ ผลงานการสร้างขยะเหล่านี้เป็นขององค์การรัฐบาล แต่เอกชนหลายหน่วยซึ่งมีแนวโน้มว่าจะมีจำนวนเพิ่มขึ้นทุกปี แต่ NASA ก็มีความสามารถจะติดตามดู เฉพาะขยะที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตรเท่านั้น จึงทำให้ “เห็น” ขยะเพียง 23,000 ชิ้นเท่านั้นเอง คือ น้อยกว่า 5% ของขยะที่มี และอีก 95% ไม่มีใครดู

เมื่อเดือนมกราคมปีกลายนี้ กองทัพอากาศสหรัฐได้ติดตั้งระบบเรดาร์ที่ Kwajalein Atoll ในหมู่เกาะ Marshall ซึ่งจะเริ่มทำงานในปี 2019 เพื่อให้สามารถเห็นขยะได้เพิ่มอีก 150,000 ชิ้น สถานีเรดาร์นี้จะช่วยดูดาวเทียมของศัตรู และดูความปลอดภัยให้ดาวเทียมของสหรัฐเอง

ด้วยงบประมาณ914.7 ล้านดอลลาร์ สถานีเรดาร์ใหม่นี้จะทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมาก เพราะแทนที่จะโฟกัสคลื่นไปที่ขยะที่น่ากังวล ระบบจะส่งคลื่นออกไปหลายคลื่นพร้อมกัน และคลื่นจะสามารถติดตามขยะทั้งใหญ่และเล็กที่ระยะสูง 3,000 กิโลเมตรได้
ภาพลูกไฟที่ปรากฏเหนือฟ้าเมืองไทยเมื่อ 2 พ.ย.58 จากคลิปยูทิวบ์โดยผู้ใช้ชื่อ Saran Pol
สมมติว่าเราพบอุกกาบาตแล้ว เราจะรู้อย่างไรว่ามันเป็นอุกกาบาตจริงๆ สำหรับเรื่องนี้ผู้เชี่ยวชาญเสนอว่า วิธีทดสอบง่ายๆ คือ ทดลองดูว่ามันดึงดูดแม่เหล็กหรือไม่ เพราะอุกกาบาตส่วนใหญ่ประกอบด้วยเหล็ก ดังนั้นมันจะดูดแม่เหล็ก

รูปทรงของอุกกาบาตชนมักจะมีลักษณะกรวย เพราะเวลาพุ่งผ่านบรรยากาศด้วยความเร็วสูง การเสียดสีกับอากาศจะทำให้รูปลักษณ์ของมันเป็นทรงกรวย

ผิวอุกกาบาตมักมีสีดำ และอาจปรากฏเป็นร่องหลุมลึก (regmaglypt)

โดยสรุปถ้าใครพบและเก็บอุกกาบาตได้ เขาก็จะเป็นคนที่โชคดีคนหนึ่ง เพราะมีวัตถุอวกาศที่มีอายุร่วม 4,000 ล้านปีในมือ

ในอดีตที่ผ่านมา ทุกปีสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) จะพยายามหลบขยะอวกาศครั้งหรือสองครั้ง แม้จะได้รับเตือน 10-15 ครั้ง/เดือนจากหน่วยงานที่ศึกษาขยะอวกาศโดยตรง ซึ่งนั่นหมายความว่า ภัยที่เตือนหลายครั้งมิใช่ภัยจริง

เพราะโครงการที่ต้องใช้เงินมหาศาลนี้ถูกตัดทอนเงินงบประมาณลงหลายครั้งแล้ว กว่าจะได้รับการอนุมัติ แต่เมื่อทุกคนรู้ว่า ผลกระทบที่กว้างใหญ่จากการมีรั้วอวกาศ (Space Fence) ป้องกันภัยขยะจะทำให้โลกปลอดภัย ดังนั้น องค์กรต่างๆ จึงต้องหาวิธีควบคุมขยะที่ตนสร้างบ้าง เพื่อไม่ให้อวกาศมีขยะมาก จนเกิดมลภาวะ เพราะในอนาคต ชาติต่างๆ อีกหลายชาติจะโก space กันแล้ว และหน้าที่ติดตามดูขยะจะมิใช่หน้าที่ของกองทัพอากาศหรือ NASA แต่เพียงผู้เดียวอีกต่อไป

แต่ปัญหาก็จะติดตามมาคือ เวลาจะทำลายขยะใดๆ ประเทศเจ้าของขยะควรได้รับการบอกกล่าวก่อนหรือไม่ และขยะแต่ละชิ้นใครจะสามารถบอกได้ว่าเป็นฝีมือของชาติใด และถ้าคู่กรณีเป็นชาติศัตรูกัน การ “ปรองดอง” จะถึงศาลโลกหรือไม่

ในขณะที่ปัญหาบนโลกก็มีไม่รู้จักหมดสิ้น ปัญหานอกโลกก็กำลังจะมีตามมาอีก แต่เราก็ไม่มีที่ที่อื่นจะอยู่ ดังนั้นก็ต้องทำใจ

อ่านเพิ่มเติมจาก หนังสือ Incoming! Or, Why We Should Stop Worrying and Learn to Love the Meteorite โดย Ted Nield จัดพิมพ์โดย Granta Books ในปี 2011

เกี่ยวกับผู้เขียน

สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์









กำลังโหลดความคิดเห็น...