เมื่อดวงจันทร์ถือกำเนิดใหม่ๆ เมื่อ 4,360 ล้านปีก่อน ได้ถูกฝนดาวหาง อุกกาบาต และดาวเคราะห์น้อยทั้งหลายพุ่งชนอย่างไม่ขาดระยะนานหลายพันล้านปี จนทำให้ผิวปรากฏเป็นหลุมอุกกาบาต หุบเหว และเนินเขามากมาย แล้วสภาพทุกสิ่งทุกอย่างก็ค่อนข้างสงบเงียบ ในขณะที่โลกซึ่งกำลังโคจรอยู่ใกล้ๆ มีสิ่งมีชีวิต เช่น มนุษย์ สัตว์ พืช และสิ่งไม่มีชีวิต เช่น ทะเล บรรยากาศเจริญและเปลี่ยนแปลงจนทำให้โลกแตกต่างจากดวงจันทร์อย่างสิ้นเชิง
แต่ในช่วงเวลาเดือนกรกฎาคม ค.ศ.1969 ถึงธันวาคม ปี 1972 บนดวงจันทร์มี มนุษย์อวกาศจากโลกไปเยือน แล้วจากนั้นทุกสิ่งทุกอย่างก็เงียบสงัดเหมือนเดิม
ปีนี้เป็นวาระครบห้าสิบปีแห่งการสำรวจดวงจันทร์เป็นครั้งแรกโดยมนุษย์ เพราะเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม ค.ศ.1969 Niel Armstrong ได้ย่างเท้าก้าวจากยานอวกาศ Eagle ลงเหยียบผิวดวงจันทร์ ณ บริเวณที่มีชื่อว่า Sea of Tranquility และพบว่า แม้ผิวจะประกอบด้วยฝุ่น ผงดินทรายละเอียดสีเทา แต่ก็สามารถรองรับน้ำหนักของยานอวกาศและมนุษย์อวกาศได้
หลังจากนั้นไม่นาน Edwin Aldrin Jr. ก็ได้ลงเดินบนดวงจันทร์บ้าง มนุษย์อวกาศทั้งสองได้ทดลองก้าวเดิน กระโดดไปมา และทำการทดลองวิทยาศาสตร์หลายเรื่อง ประสบการณ์ของคนทั้งสองได้ทำให้ผู้คนประมาณ 100 ล้านคนที่เฝ้าดูทางจอโทรทัศน์รู้สึกประทับใจมาก เพราะความผันอันสูงสุดของโครงการ Apollo 11 คือนำมนุษย์ไปถึงดวงจันทร์ และนำกลับโลกได้อย่างปลอดภัย โดยใช้จรวด Saturn 5 นำมนุษย์อวกาศ 3 คนทยานขึ้นที่แหลม Canaveral ในรัฐ Florida ของสหรัฐอเมริกา
หลังจากที่ได้ปล่อยจรวดไปสี่วัน ยาน Apollo 11 ก็พุ่งเข้าสู่วงโคจรรอบดวงจันทร์ จากนั้น Armstrong กับ Aldrin ได้ย้ายตัวออกจากยาน Apollo ไปอยู่ที่ยานลูก Eagle เพื่อนำคนทั้งสองลงสู่ผิวดวงจันทร์ ขณะยาน Eagle ลอยตัวอยู่เหนือผิวดวงจันทร์ คนทั้งโลกรู้สึกเครียด และกังวล เพราะในเวลานั้นไม่มีใครรู้ว่า ผิวดวงจันทร์จะสามารถรองรับน้ำหนักของยานได้หรือไม่ เพราะถ้าไม่ได้ ยานก็จะจมหายไปในทะเลฝุ่น แต่ถ้าได้ มนุษย์อวกาศก็จะได้โอกาสเดินสำรวจ
ผลปรากฏว่า ทั้งคนและยานไม่มีปัญหาใดๆ ในการลงพำนักบนดวงจันทร์ หลังจากที่ได้เก็บรวบรวมหิน และดินจนเพียงพอ รวมถึงได้ติดตั้งกระจกสะท้อนแสงเลเซอร์บนดวงจันทร์เรียบร้อยแล้ว ยาน Eagle ก็ได้ทะยานขึ้นจากผิวดวงจันทร์เพื่อกลับไปเชื่อมต่อกับยาน Apollo 11 ที่กำลังโคจรรอบดวงจันทร์ตลอดเวลาที่มนุษย์อวกาศทั้งสองคนเดินสำรวจดวงจันทร์
อีกห้าวันต่อมา ยาน Apollo 11 ก็เดินทางกลับถึงโลกอย่างปลอดภัย สำหรับหินและดินที่มนุษย์อวกาศนำกลับมานั้นได้ถูกนำไปเก็บในสถานที่กักกันเป็นเวลา 2 เดือน เพื่อให้ทุกคนมั่นใจว่าจุลินทรีย์จากดวงจันทร์ไม่สามารถแพร่ระบาดบนโลกได้
ผลปรากฏว่า หินและดินเหล่านั้นไร้จุลินทรีย์และไม่มีพิษภัยใดๆ การวัดอายุของหินแสดงให้เห็นว่ามีอายุประมาณ 4,500 ล้านปี จึงนับว่ามีอายุพอๆ กับโลก
แม้คนนับล้านจะได้เห็นภาพมนุษย์อวกาศกระทำกิจกรรมต่างๆ บนดวงจันทร์ โดยการถ่ายทอดผ่านทางโทรทัศน์ แต่ก็มีคนอีกเป็นจำนวนมากที่คิดว่า สิ่งที่เห็นนั้นเป็น clip ตัดต่อภาพยนตร์ Hollywood ที่มิใช่เหตุการณ์จริง แต่เมื่อถึงวันนี้ใครๆ ก็รู้แล้วว่า นั่นคือ ของจริง
ความจริงการส่งคนไปดวงจันทร์และนำกลับอย่างปลอดภัยเป็นเป้าหมายส่วนหนึ่งของสงครามจิตวิทยาระหว่างอเมริกากับรัสเซียว่า ใครเก่งกล้าสามารถกว่ากัน และในการแข่งขันเรื่องนี้ ปรากฏว่าอเมริกาเป็นฝ่ายชนะ เพราะสามารถไปถึงดวงจันทร์ได้ก่อนรัสเซีย
หลังจากที่โครงการ Apollo 11 สิ้นสุด NASA ได้ส่งมนุษย์อวกาศไปในโครงการ Apollo 12, 13, 14, 15, 16 และ 17 อีก 5 ครั้ง (เพราะครั้ง 13 ประสบอุบัติเหตุ จึงส่งครั้งที่ 14 ไปแทน) โดยไปลงที่ Ocean of Storms, Fran Mauro Highlands, Hadley-Apennine Region, Descartes Highlands และ Taurus-Littrow Valley ตามลำดับ ข้อสังเกตหนึ่งสำหรับบริเวณที่มนุษย์อวกาศได้สำรวจคือ ทุกแห่งอยู่ใกล้บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงจันทร์ และอยู่บนด้านที่หันเข้าหาโลก
สำหรับประสบการณ์ส่วนตัวที่มนุษย์อวกาศทุกคนได้รับขณะเดินสำรวจดวงจันทร์นั้น ทุกคนได้รายงานเป็นเสียงเดียวกันว่า ไม่เหมาะสำหรับการดำรงชีพของมนุษย์เลย เพราะไม่มีอากาศ ไม่มีน้ำ และสิ่งมีชีวิตใดๆ อีกทั้งตลอดเวลาจะมีรังสีคอสมิกจากอวกาศ ฝุ่นอุกกาบาต และแสงที่สว่างจ้าจากดวงอาทิตย์มา แผดเผาชุดอวกาศที่มนุษย์อวกาศสวมเพื่อป้องกันตนเอง เพราะถ้าร่างกายได้รับรังสีเหล่านี้มนุษย์อวกาศก็จะตายทันที
ความจริงชุดที่มนุษย์อวกาศสวมใส่นั้น ภายในมีแก๊สอ็อกซิเจนสำหรับหายใจ มีระบบทำความเย็นเพื่อควบคุมอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์อวกาศให้เป็นปกติ มีอุปกรณ์สื่อสารระหว่างมนุษย์อวกาศกับหอบังคับการ NASA บนโลก และที่หน้ากากของชุดอวกาศมีกระจกที่ถูกเคลือบด้วยทองคำบางๆ เพื่อลดปริมาณแสงอาทิตย์ที่จะทะลุผ่านเข้าตา ซึ่งจะทำให้ตาบอด พื้นรองเท้าที่มนุษย์อวกาศใช้เดินบนดวงจันทร์ถูกทำเป็นร่องลึกเพื่อเพิ่มเสถียรภาพในการเดินให้มนุษย์อวกาศสามารถเดินไปบนฝุ่นได้อย่างมั่นคง
หลังจากที่โครงการ Apollo 17 สิ้นสุดลงในปี 1972 NASA ก็มิได้ส่งมนุษย์อวกาศใดไปสำรวจดวงจันทร์อีกเลยตลอดเวลา 47 ปีที่ผ่านมา แม้ว่าความสามารถทางเทคโนโลยี และวิทยาศาสตร์ของโลกปัจจุบันจะเพิ่มขึ้นมาก จนเราอาจกล่าวได้ว่า การเดินทางไปดวงจันทร์ในปี 2019 สามารถเป็นไปได้ง่ายกว่าการไปในปี 1969 คำถามก็จะมีต่อว่า แล้วเหตุใดเราจึงต้องไปดวงจันทร์อีก แต่ในเวลาเดียวกันก็จะมีหลายคนที่ถามเช่นกันว่า แล้วเหตุใดเราจึงไม่ไปดวงจันทร์อีก
คำตอบสำหรับการต้องไปดวงจันทร์อีก คือ เรายังสำรวจดวงจันทร์ได้ละเอียดไม่มากพอ เรามีความรู้พอสมควรเกี่ยวกับพื้นที่ในบริเวณที่ยานอวกาศลงจอดเท่านั้น แต่พื้นที่ส่วนใหญ่เราก็ยังไม่มีความรู้ เรายังไม่รู้สมบัติพิเศษอีกหลายประการของดวงจันทร์ เช่น การมีน้ำแข็งตกค้างอยู่ในหลุมอุกกาบาตที่ขั้วเหนือ-ใต้ของดวงจันทร์ ซึ่งอาจนำมาแยกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เพื่อใช้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงในการเดินทางด้วยจรวดไปดาวอังคารในอนาคต
ในส่วนของผิวด้านที่หันออกจากโลกนั้น ก็เป็นพื้นที่ไม่เคยถูกรบกวนโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากโลกเลย ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงคิดจะติดตั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อใช้สำรวจอวกาศที่ระยะทางไกลโพ้นซึ่งสามารถทำได้เพราะสัญญาณต่างๆ จากอวกาศจะไม่ถูกสัญญาณจากโลกรบกวนแม้แต่น้อย
ด้านนักภูมิศาสตร์และนักธรณีวิทยาก็ใคร่จะรู้ว่า การถลุงแร่บนดวงจันทร์มีความคุ้มค่าเพียงใด และการศึกษาหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่มาก เช่น หลุม Copernicus ที่มีอายุ 810 ล้านปีนั้นจะบอกโอกาสที่โลกจะถูกอุกกาบาตขนาดใหญ่พุ่งชนมากหรือน้อยเพียงใด ซึ่งถ้ารู้ เราก็จะมีโอกาสจะรู้ประวัติและอนาคตของโลกด้วย
ในส่วนของการสำรวจดวงจันทร์โดยยานอวกาศ Lunar Prospector และ Clementine นั้นก็ได้ช่วยให้นักภูมิศาสตร์สามารถทำแผนที่ของผิวดวงจันทร์ได้ดีพอสมควร เพราะอุปกรณ์เลเซอร์ที่ติดตั้งบน Clementine ซึ่งถูกส่งโคจรเหนือดวงจันทร์ในแนวขั้วเหนือและขั้วใต้ สามารถวัดความสูง-ต่ำของผิวได้ จากการจับเวลาที่ส่งและรับคลื่น ได้พบว่าที่ขั้วใต้ของดวงจันทร์มีแอ่งที่ราบขนาดใหญ่ชื่อ Aitkin ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวประมาณ 2,600 กิโลเมตร ยาน Clementine ยังได้พบอีกว่า ดินบนดวงจันทร์มีความหนาแน่นของเหล็กค่อนข้างมาก
ส่วนยาน Lunar Prospector ซึ่งมีอุปกรณ์ gamma-ray spectrometer ที่ใช้วัดความอุดมสมบูรณ์ของธาตุ 10 ธาตุบนดวงจันทร์ ได้พบข้อมูลที่แสดงว่า นอกจากเหล็กแล้ว บนดวงจันทร์ยังมีธาตุ thorium มากด้วย โดยเฉพาะในบริเวณ “มหาสมุทร” Oceanus Procellanum
เพราะยาน Lunar Prospector มีวงโคจรเป็นวงรี โดยมีระยะใกล้ผิวดวงจันทร์มากที่สุด 7 กิโลเมตร ยานจึงสามารถวัดความแปรปรวนของแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์ได้ และได้พบว่าแรงโน้มถ่วงเหนือหลุมอุกกาบาตบางหลุมมีค่าค่อนข้างสูงผิดปกติ ซึ่งสันนิษฐานว่า ในบริเวณดังกล่าวมีหินแข็งที่มีความหนาแน่นสูงได้ทะลักขึ้นจากบริเวณส่วนที่เป็น mantle ของดวงจันทร์
และที่สำคัญมากคือ การที่ยาน Lunar Prospector ได้พบร่องรอยของน้ำแข็งที่ขั้วเหนือและใต้ของดวงจันทร์ เพราะอุปกรณ์ spectrometer ที่ยิงอนุภาคนิวตรอนลงกระทบผิว แล้วดักรับการสะท้อนแทบไม่ได้รับอนุภาคนิวตรอนที่สะท้อนเลย การที่เป็นเช่นนี้เพราะอนุภาคนิวตรอนเวลาพุ่งชนอนุภาคโปรตอน (ไฮโดรเจนในน้ำ) การมีมวลเกือบเท่ากันทำให้อนุภาคนิวตรอนแทบหยุดนิ่ง และอนุภาคโปรตอนพุ่งต่อไป อนุภาคนิวตรอนที่สะท้อนกลับจึงแทบไม่มี
เหล่านี้คือตัวอย่างของเหตุผลที่ยืนยันว่ามนุษย์จะต้องไปดวงจันทร์อีก
แล้วสำหรับโครงการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคตจะเป็นในรูปแบบใด
เมื่อเดือนธันวาคมปี 2017 ประธานาธิบดี Donald Trump ของสหรัฐอเมริกาได้ลงนามในโครงการ Space Policy Directives เพื่อส่งมนุษย์ไปสำรวจดวงจันทร์อีก แต่คราวนี้แทนที่จะส่งคนไปสำรวจในช่วงเวลาสั้นๆ คือ เพียงวันสองวันต่อครั้ง แล้วเดินทางกลับ NASA คาดหวังจะสร้างห้องปฏิบัติการ Lunar Orbital Platform – Gateway เพื่อส่งขึ้นไปโคจรรอบดวงจันทร์ โดย Gateway มีน้ำหนัก 75 ตัน มีขนาดใหญ่เท่ารถประจำทาง เพื่อให้มนุษย์อวกาศ 2 คนเข้าไปทำงานได้เป็นเวลา 6 สัปดาห์ Gateway จะโคจรเหนือดวงจันทร์โดยมีวงโคจรเป็นวงรี และมีระยะห่างจากโลกตั้งแต่ 2,000 กิโลเมตรถึง 75,000 กิโลเมตร
ในโครงการนี้ เมื่อมนุษย์อวกาศจากโลกจะเดินทางด้วยยานอวกาศ Orion ถึงยาน Gateway จากนั้นก็จะใช้ Gateway เป็นสถานีพักกลางทางเพื่อนำยานลงสำรวจดวงจันทร์ แต่ความแตกต่างอยู่ตรงที่ยานลูกจะสามารถนำกลับมาใช้ได้อีก แทนที่จะสำรวจไปทิ้งไป เหมือนยาน Eagle ในโครงการ Apollo 11
ถ้าโครงการนี้ดำเนินได้สำเร็จอย่างตรงเป้า ในปี 2022 NASA จะส่งยาน Orion ไปโคจรอ้อมทางด้านหลังของดวงจันทร์แล้วพุ่งกลับโลก อีกหนึ่งปีต่อมา NASA จะส่งมนุษย์อวกาศไปทำงานประจำเป็นเวลานานบน Gateway แล้วในปี 2025 มนุษย์ก็จะได้ไปลงสำรวจดวงจันทร์จริงๆ หลังจากที่ได้เว้นว่างมานานร่วม 53 ปี
เมื่อการสำรวจดวงจันทร์ได้ตรงตามที่ต้องการแล้ว เป้าหมายต่อไปคือ ดาวอังคาร ซึ่งการเดินทางไปและกลับจะทวีความยุ่งยากกว่าการไปดวงจันทร์มาก เพราะดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกโดยใช้เวลาเดินทางประมาณ 3 วัน แต่ดาวอังคารอยู่ไกลจนต้องใช้เวลาประมาณ 8 เดือน
เมื่อการเดินทางต้องใช้เวลานานเช่นนี้ การเติมเชื้อเพลิงกลางทางจึงเป็นเรื่องจำเป็น ดังนั้นดวงจันทร์ก็อาจเป็นสถานีกลางทางให้มนุษย์อวกาศได้เติมน้ำ อากาศ และเชื้อเพลิง ซึ่งอาจสกัดได้จากน้ำแข็งที่แฝงอยู่ที่ขั้วดวงจันทร์ แล้วนำไปเก็บบนยาน Gateway
ยาน Gateway ที่ NASA ออกแบบนี้จะถูกกำหนดให้โคจรเป็นวงรีรอบดวงจันทร์ในแนวที่ผ่านขั้วเหนือและขั้วใต้ ซึ่งจะช่วยมนุษย์อวกาศในการไปลงไปที่ตำแหน่งใดๆ บนดวงจันทร์ได้ง่าย เพราะการมีความรู้เกี่ยวกับเพียงสถานที่เดียว ไม่สามาถบอกให้เรารู้สภาพทั้งหมดได้
เมื่อฤดูใบไม้ผลิปี 2018 NASA ได้เชิญบริษัท เช่น Lockhead Martin และ Boeing ให้เสนอโครงการสร้าง Gateway เพื่อส่งขึ้นไปโคจรรอบดวงจันทร์ในปี 2022 และให้มนุษย์อวกาศไปประจำทำงานในปี 2023 ความแตกต่างอีกประการหนึ่งของ Gateway คือ เป็นโครงการนานาชาติ ในขณะที่โครงการ Apollo เป็นของสหรัฐแต่เพียงผู้เดียว
อ่านเพิ่มเติมจาก The Moon: A History for the Future โดย Oliver Morton จัดพิมพ์โดย Hachette Book Group ปี 2019
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
