ภารกิจทิ้งทวน "ยานแคสสินี” ทะลวงช่องว่างระหว่างวงแหวนและ “ดาวเสาร์”

แม้ “ยานแคสสินี” ของนาซานั้นแม้จะมีมูลค่ากว่าแสนล้านบาท แต่ปลายปีนี้นาซาจะปล่อยให้ยานอวกาศพุ่งชนดาวเสาร์ เพราะยานได้เดินมาถึงปลายทางของภารกิจแล้ว แต่ก่อนปิดฉากยานอวกาศได้รับภารกิจใหญ่ให้ช่องว่างระหว่างดาวเสาร์และวงแหวน ซึ่งยังไม่เคยมียานอวกาศลำใดสำรวจมาก่อน

ยานอวกาศแคสสินี (Cassini) ยานอวกาศมูลค่ากว่าแสนล้านบาทขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) กำลังจะเข้าสู่ปลายทางของภารกิจแล้ว โดยในวันที่ 15 ก.ย.2017 ยานอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจมานาน 20 ปี จะพบจุดจบด้วยการพุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ดาวเคราะห์ในลำดับที่ 6 ของระบบสุริยะ

ทว่าก่อนที่ภารกิจจะสิ้นสุดยานแคสสินีมีภารกิจใหญ่ที่เรียกว่า “แกรนด์ฟินาเล่” (Grand Finale) เป็นภารกิจดำดิ่งสู่ช่องว่างระหว่างดาวเสาร์และวงแหวนทั้งหมด 22 รอบ ซึ่งเป็นระยะที่ไม่เคยมียานอวกาศลำใดผ่านเข้าไปมาก่อน ทำให้นาซาและทั่วโลกจับจ้องการผ่านเข้าไปในช่องว่างดังกล่าวในรอบแรกเมื่อวันที่ 26 เม.ย.2017 อย่างลุ้นระทึก

ตัวยานแคสสินีใช้จานรับสัญญาณเป็นเกราะป้องกันระหว่างผ่านเข้าไปช่องว่างที่มีอนุภาคใหญ่ไม่เกินอนุภาคของหมอกควัน และผ่านไปราว 20 ชั่วโมง หลังตัดการต่อจากโลกเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จากการผ่านเข้าไปในบริเวณดังกล่าว ยานอวกาศได้ส่งสัญญาณติดต่อกลับมายังโลกเมื่อเวลา 13.56 น.ของวันที่ 27 เม.ย.ตามเวลาประเทศไทย และทะยอยส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และเชิงวิศวกรรมกลับมายังโลกเมื่อเวลา 14.01 น.

สัญญาณวิทยุจากยานแคสินีที่ส่งยังมาโลกนั้นมาได้รับโดยจานรับสัญญาณของเครือข่ายดีพสเปซเน็ตเวิร์กโกลด์สโตนคอมเพลกซ์ (Deep Space Network Goldstone Complex) ของนาซา ซึ่งตั้งอยู่ในทะเลทรายโมฮาวี แคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ โดยภาพที่เผยแพร่ออกมาในเบื้องต้นนั้นเป็นภาพขาวดำของชั้นบรรยากาศดาวเสาร์ที่ยังไม่ผ่านการปรับแต่งใดๆ

การผ่านเข้าไปในช่องว่างระหว่างด้านในสุดของวงแหวนและดาวเสาร์โดยที่ยังไม่เคยมียานอวกาศลำใดผ่านเข้าไปเลยนั้น นอกจากเป็นความท้าทายแล้วข้อมูลที่ได้รับกลับมายังเป็นประโยชน์แก่วิศวกร เพราะนำไปใช้ออกแบบยานสำรวจรุ่นใหม่ๆ ต่อไปได้

ลูซิอาโน อีเอส (Luciano Iess) สมาชิกทีมปฏิบัติการแคสสินีจากมหาวิทยาลัยซาเปียนซาแห่งโรม (Sapienza University of Rome) ในอิตาลี กล่าวถึงปฏิบัติผ่านเข้าไปในช่องว่างระหว่างดาวเสาร์และวงแหวนว่า เป็นช่วงเวลาที่อันตรายที่สุดสำหรับภารกิจทั้งหมดของยาน

ดาวเสาร์นั้นเป็นดาวก๊าซยักษ์ใหญ่เป็นอันดับ 2 ในระบบสุริยะรองจากดาวพฤหัสบดี ขณะที่วงแหวนของดาวเสาร์นั้นบางเพียง 9-90 เมตร แต่กว้างหลายพันกิโลเมตร โดยเศษซากเล็กๆ ของน้ำแข็งและหินอวกาศนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 109,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

ขณะที่ผ่านเข้าไปในช่องว่างระหว่างดาวเสาร์และวงแหวนนั้น ยานแคสสินีอยู่ในระยะห่างจากเมฆชั้นบนของดาวเสาร์ประมาณ 3,000 กิโลเมตร ที่ระยะดังกล่าวมีความเทียบเท่าความดันบรรยากาศบนโลกที่ระดับน้ำทะเล และอยู่ภายในระยะ 300 กิโลเมตรของขอบวงแหวนด้านในที่มองเห็นได้ด้วยตา

แม้ว่าผู้จัดการภารกิจทั้งหลายจะมั่นใจว่ายานแคสสินีนั้นจะผ่านช่องว่างดังกล่าวได้อย่างเรียบร้อย แต่พวกเขาก็ระวังมากเป็นพิเศษสพหรับการผ่านเข้าไปในรอบแรก เนื่องจากเป็นบริเวณที่ไม่เคยมียานอวกาศลำใดผ่านเข้าไปมาก่อน

เอิร์ล ไมซ์ (Earl Maize) ผู้จัดการโครงการแคสสินี จากห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory) ของนาซา ในปฏิบัติการผ่านเข้าไปในช่องว่างรอบแรกนั้น พวกเขาพึ่งได้เพียงการคาดการณ์ซึ่งอยู่บนพื้นฐานประสบการณ์อื่นๆ ที่พวกเขารู้เกี่ยวกับวงแหวน และได้แต่คาดเดาว่าบริเวณดังกล่าวจะเป็นเช่นไร ซึ่งเขาก็ยินที่ยานสามารถผ่านเข้าไปในช่องว่างนั้นได้ตามที่วางแผนไว้ แล้วโพล่มาอีกด้านอย่างงดงาม

ช่องว่างระหว่างดาวเสาร์และวงแหวนนั้นมีความกว้างประมาณ 2,400 กิโลเมตร ซึ่งแบบจำลองที่ดีที่สุดเกี่ยวกับบริเวณดังกล่าวนั้นชี้ว่า หากมีอนุภาคใดๆ บริเวณนั้นของวงแหวนที่ยานแคสสินีต้องบินผ่าน อนุภาคนั้นจะเล็กมากในขนาดเล็กเท่าหมอกควัน แต่ยานอวกาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์กับดาวเสาร์ที่ 124,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ดังนั้น หากมีอนุภาคเล็กๆ ปะทะบริเวณที่อ่อนไหวก็ส่งผลให้ยานอวกาศเสียหายได้

จากการประเมินเพื่อหาวิธีปกป้องแคสสินีนั้นยานอวกาศใช้จานรับสัญญาณขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4 เมตรเป็นเสมืองเกราะป้องกัน โดยหันจานระเข้าอนุภาคของวงแหวนที่พุ่งเข้าใส่ ทำให้ระหว่างที่ยานผ่านเข้าไปในช่องว่างระหว่างวงแหวนและดาวเสาร์นั้นไม่สามารถติดต่อโลกได้นานถึง 20 ชั่วโมง แต่ในช่วงเวลาดังกล่าวยานอวกาศได้เก็บข้อมูลวิทยาศาสตร์ขณะเข้าใกล้ดาวเคราะห์มากที่สุด

สำหรับภารกิจแกรนด์ฟินาเล่รอบ 2 ของยานแคสสินีกำหนดไว้ในวันที่ 2 พ.ค.2017 ส่วนภารกิจรอบสุดท้ายนั้นมีเป้าหมายเพื่อเก็บข้อมูลล่าสุดของวงแหวน ซึ่งจะเผยให้เห็นข้อมูลเกี่ยวกับมวลของวงแหวน รวมถึงประเมินได้ว่าวงแหวนนั้นเป็นของเก่าหรือของใหม่

อีเอสระบุอีกว่า หากวงแหวนนั้นมีมวลมากแสดงว่าเป็นของเก่า และสามารถใช้เป็นหลักฐานเพื่อย้อนกลับไปถึงการเกิดของระบบดาวเสาร์ แต่หากมีมวลน้อยแสดงว่าวงแหวนนั้นอายุยังน้อย และเกิดขึ้นด้วยกระบวนการที่ต่างออกไป ซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าวงแหวนนั้นเกิดขึ้นวงแหวนนั้นอาจเกิดขึ้นหลังจากดาวเคราะห์น้อยชนดวงจันทร์บางดวงของดาวเสาร์ แล้วทำให้เกิดเศษซากเป็นทางยาว

ดาวเสาร์นั้นดวงจันทร์เป็นบริวารมากกว่า 60 ดวง ซึ่งยานแคสสินีได้สำรวจดวงจันทร์เหล่านั้นบางดวง และค้นพบใหม่ว่าบางดวงอาจเหมาะสมสำหรับสิ่งมีชีวิตบางประเภท ขณะที่การบินผ่านใกล้ดาวเสาร์จะให้ข้อมูลภายในของดาวเคราะห์ได้มากขึ้น ซึ่งอีเอสกล่าวว่าพวกเขาคาดหวังที่จะได้วัดมวลของแกนกลางดาวเสาร์ เพื่อหาว่ามีธาตุหนักอัดแน่นภายในภายดาวเสาร์มากเท่าไร

ก่อนหน้านี้ยานแคสสินียังได้ปล่อยยานอวกาศขององค์การอวกาศยุโรปบนดวงจันทร์ไททัน (Titan) ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ของดาวเสาร์ ซึ่งยานได้เผยให้เห็นว่าบนพื้นผิวของดวงจันทร์ดังกล่าวเป็นทะเลมีเทนเหลว รวมถึงวัฏจักรอันซับซ้อนของฝนมีเทน

ยานแคสสินียังได้ค้นพบว่าดวงจันทร์เอนเซลาดัส (Enceladus) ของดาวเสาร์มีเปลือกน้ำแข็งที่มีทะเลน้ำเค็มอยู่ใต้เปลือก และอาจจะเหมาะสมให้จุลทรีย์ดำรงชีวิตอยู่ได้ ไม่เพียงเท่านั้นยานอวกาศยังได้สำรวจพายุ ปรากฏการณ์ฟ้าผ่าและเมฆรอบๆ ดาวเสาร์ได้เป็นครั้งแรก

นิโคลัส อัลโตเบลลี (Nicolas Altobelli) นักวิทยาศาสตร์ในโครงการแคสสินีจากองค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) กล่าวถึงการค้นพบทั้งหลายของแคสสินีว่า “เป็นการค้นพบที่ล้ำค่า” และเราอาจต้องเขียนตำราใหม่เกี่ยวกับองค์ความรู้เรื่องดาวเคราะห์

สำหรับปฏิบัติการยานแคสสินีนั้นเป็นความร่วมมือกันระหว่างนาซา องค์การอวกาศยุโรปและองค์การอวกาศอิตาลี (Italian Space Agency) โดยส่งยานขึ้นไปเมื่อปี 1997 และยานได้โคจรรอบดาวเสาร์เมื่อปี 2004

ตอนนี้เชื้อเพลิงของยานแคสสินีเหลือน้อย ซึ่งเอเอฟพีระบุว่านักวิทยาศาสตร์ได้ตัดสินใจที่จะจบภารกิจมากกว่าจะปล่อยให้ยานกลายเป็นอันตรายต่อดวงจันทร์ของดาวเสาร์ ซึ่งอาจได้พบสัญญาณของสิ่งมีชีวิตใต้พื้นผิวของดวงจันทร์เหล่านั้นในอนาคต โดยยานจะพุ่งเข้าชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์เพื่อสิ้นสุดภารกิจในวันที่ 15 ก.ย.2017