ภาพจาก http://www.rm.iasf.cnr.it/Smart1/smart101l.jpg
เป็นเวลากว่า30 ปี แล้วที่นีล อาร์มสตรอง นักบินอวกาศยานอพอลโล 11 เหยียบดวงจันทร์และนำหินจากดวงจันทร์กลับโลก ปฎิบัติการของยานอพอลโล 11 และยานอพอลโลอีกหลายลำ ได้เปิดเผยเรื่องราวเกี่ยวกับดวงจันทร์ที่มนุษย์ไม่เคยรู้มาก่อน แต่ปัจจุบันก็ยังคงมีหลายสิ่งหลายอย่างเกี่ยวกับบริวารของโลกดวงนี้ที่มนุษย์ยังคงไม่รู้ อาทิเช่นดวงจันทร์มีจุดกำเนิดอย่างไร และอิทธิพลของมันที่มีต่อวิวัฒนาการของโลก ดวงจันทร์จึงยังคงมีเสน่ห์เย้ายวนใจนักวิทยาศาสตร์อยู่ต่อไป
ด้วยเหตุนี้ดวงจันทร์จึงกำลังถูกเยี่ยมเยียนอีกครั้งหนึ่ง คราวนี้เป็นยานอวกาศขององค์การอวกาศยุโรป และนับเป็นครั้งแรกที่องค์การอวกาศยุโรปส่งยานอวกาศไปสำรวจดวงจันทร์ ภารกิจนี้เริ่มขึ้นเมื่อจรวดแอเรียน – 5 นำยานสมาร์ท 1[SMART-1] มูลค่า 110 ล้านยูโรขึ้นสู่อวกาศ ณ สเปซพอร์ต เมือง เฟรนช์เกียนา (ดินแดนของฝรั่งเศสล) เมื่อวันที่ 28 กันยายน 2003
การเดินทางเริ่มต้นด้วยดี “สมาร์ท- 1ขึ้นสู่อวกาศ อย่างสวยงามจริงๆ” เบอร์นาร์ด โฟอิ้ง นักวิทยาศาสตร์ของโครงการสมาร์ท – 1 กล่าว ”เราจะใช้เวลาเดินทาง ประมาณ16-18 เดือน ตามแผนจะถึงดวงจันทร์ในราวเดือนตุลาคมหรือพฤศจิกายนหรือธันวาคม ปี 2004 ต่อจากนั้นยานจะโคจรรอบดวงจันทร์”
สมาร์ท-1 จะทำแผนที่ดวงจันทร์และค้นหาน้ำ โดยใช้เวลาปฎิบัติการ 2 ปี ยานมีเครื่องมือหลักๆสามชนิด
ชนิดแรกคือกล้องถ่ายภาพในระดับคลื่นแสงที่สายตามนุษย์มองเห็น พื้นเป้าหมายพิเศษของมันคือบริเวณที่เรียกว่า “Peak of Eternal Light” ยอดเขาซึ่งอาบไปด้วยแสงอาฑิตย์แต่บริเวณรอบๆซึ่งเป็นหลุมอุกกาบาตกลับมืดทึบ
เครื่องมือชนิดที่สองคือ Infrared Spectrometer[SIR] สำหรับค้นหาน้ำบริเวณหลุมอุกกาบาตที่สลัวๆใกล้ขั้วใต้ของดวงจันทร์ และถ่ายภาพทำแผนที่เพื่อเป็นข้อมูลสำหรับปฎิบัติการขององค์การนาซ่าที่จะส่งหุ่นยนต์ลงสำรวจในบริเวณนี้ในอนาคต
เครื่องมือชนิดที่สามคือ X-Ray Spectrometer หรือ D-CIXS สำหรับใช้หาข้อมูลองค์ประกอบทางธรณีของพื้นผิวซึ่งจะบอกความลับที่นักวิทยาศาสตร์อยากรู้ว่าดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร
นอกจากนั้นแล้ว ยังมีอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่ถูกนำไปทดสอบกับภารกิจของสมาร์ท-1นั่นคือ ระบบนำร่องที่สามารถนำยานเดินทางไปในระบบสุริยะได้อย่างอัตโนมัติ
มานูเอล กรังด์ แห่งห้องปฎิบัติการแอ็บพลีตัน รัตเตอร์ฟอร์ด หัวหน้าทีมผู้พัฒนา D-CIXS บอกว่า แม้ว่าได้มีการศึกษาวิจัยดวงจันทร์มาหลายทศวรรษแล้วก็ตาม แต่เราก็ไม่ได้ค้นพบอะไรมากมายที่บอกว่าดวงจันทร์ประกอบด้วยอะไรบ้าง “ปฎิบัติการของยานอพอลโลเป็นการสำรวจเฉพาะบริเวณเส้นศูนย์สูตรและเป็นด้านที่ดวงจันทร์หันเข้าหาโลกเท่านั้น ขณะที่ยานอื่นๆก็เพียงแค่สำรวจสีของพื้นผิวและค้นหาธาตุหนักๆ แต่ D-CIXS จะทำแผนที่ธาตุต่างๆบนพื้นผิวทั้งหมดซึ่งประกอบขึ้นมาเป็นดวงจันทร์” กรังด์กล่าว
ภารกิจของสมาร์ท-1ไม่เพียงแต่จะทำให้มนุษย์รู้จักดวงจันทร์มากขึ้นเท่านั้น สำหรับองค์การอวกาศยุโรปแล้วมันสำคัญมากกว่านั้น เพราะสมาร์ท-1จะนำมาซึ่งการปฎิวัติเทคโนโลยียานอวกาศซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของมิชชั่นนี้ และจะเป็นก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่ขององค์การอวกาศยุโรปเลยทีเดียว เพราะมันเป็นการทดสอบยานอวกาศต้นแบบของยานอวกาศในอนาคต
ระบบขับเคลื่อนหรือเครื่องยนต์จรวดของยานอวกาศนับตั้งแต่ยุคเริ่มแรกจนถึงปัจจุบันใช้เชื้อเพลิงเคมีซึ่งใช้ระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิง ยานจึงมีขนาดใหญ่เพราะต้องใช้เนื้อที่สำหรับบรรจุเชื้อเพลิงมาก มันจึงเป็นข้อจำกัดในด้านความเร็วของยานและพิสัยปฎิบัติการ และยังทำให้สูญเสียเนื้อที่สำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์อีกด้วย ที่สำคัญมันมีค่าใช้จ่ายสูง นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจึงพยายามคิดค้นเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าสำหรับยานอวกาศที่เร็วกว่า มีประสิทธิภาพสูงกว่า ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังวิจัยและพัฒนายานอวกาศในอนาคตอยู่หลายแบบ อาทิเช่น ยานโซลาเซล[Solar Sail ] หรือเรือใบอวกาศในจินตนาการของมนุษย์เมื่อหลายร้อยปีก่อน เคลื่อนที่ได้โดยโฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคของแสงกระทบแผงเซลเกิดพลังงานหรือโมเมนตัมผลักแผงเซลให้เคลื่อนที่ซึ่งดันยานอวกาศอีกต่อหนึ่ง
ยานที่ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์ ซึ่งองค์การนาซ่ากำลังพัฒนาภายใต้โครงการ Prometheus ยานต้นแบบลำแรกของโครงการนี้ จะปฎิบัติการสำรวจดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีในทศวรรษหน้า มีชื่อปฎิบัติการว่า The Jupiter Icy Moons Orbiter Mission [JIMO] ยานอีกแบบที่มีความเป็นไปได้สูงคือยานที่ใช้เครื่องยนต์ไอออน หรือ A solar-electric propulsion system มันเป็นระบบขับเคลื่อนชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ โดยการแปลงแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าผ่านแผงรับแสงอาทิตย์ และใช้กระแสไฟฟ้าไปชาร์จอะตอมของก็าซทำให้เกิดแรงขับยานไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูง
ระบบเครื่องยนต์ไอออนมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์จรวดที่ใช้กันอยู่ถึง 10 เท่า มันจะไม่เผาไหม้เชื้อเพลิงเหมือนเครื่องยนต์จรวด จึงใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า การใช้เชื้อเพลิงน้อยทำให้น้ำหนักยานน้อย และมีที่ว่างสำหรับเครื่องมือวิทยาศาสตร์มากขึ้น ในขณะที่ความก้าวหน้าของการพัฒนาเครื่องมือวิทยาศาสตร์จะทำให้เครื่องมือวิทยาศาสตร์มีขนาดเล็กลงด้วย แต่เครื่องยนต์ไอออนก็มีข้อจำกัดที่ใช้แสงอาทิตย์ มันจึงไม่สามารถเดินทางไปสำรวจบริเวณห่างไกลที่ได้รับแสงอาทิตย์อ่อนๆได้ เช่น บริเวณแถบคอยเปอร์ หรือไกลไปกว่านั้น
อย่างไรก็ดีข้อจำกัดด้านงบประมาณ จะเป็นเงื่อนไขหลักที่ทำให้ความเป็นไปได้สำหรับการสร้างยานอวกาศในอนาคต จะอยู่ภายใต้แนวคิดยานขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพสูง แต่มีต้นทุนการสร้างต่ำ จึงเป็นไปได้สูงที่ยานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนจะรับภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะแทนที่เครื่องยนต์จรวดในเวลาอีกไม่นานนัก สำหรับบริเวณอวกาศที่ไกลไปกว่านั้น จะเป็นภารกิจของยานอวกาศที่ใช้เทคโนโลยีนิวเคลียร์
การพัฒนายานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนเริ่มโดยองค์การนาซ่าเมื่อหลายปีมาแล้ว ย้อนไปเมื่อวันที่ 24 ตุลาคม ปี 1994 ยานดีฟสเปซ-1 ขององค์การนาซ่าออกเดินทางไปสำรวจดาวหางบอร์เรลลี ไกล 200 ล้านกิโลเมตร เป้าหมายหลักของภารกิจนี้คือ การทดสอบเทคโนโลยีใหม่ๆ12ชนิด รวมทั้งเครื่องยนต์ไอออนที่ใช้ขับเคลื่อนยานลำนี้ ปฎิบัติการของยานดีฟสเปซ 1 ประสบความสำเร็จอย่างงดงาม ภารกิจสิ้นสุดลงเมื่อเดือนธันวาคม ปี 2001 ข้อมูลที่ได้จากดาวหางเป็นเพียงโบนัสของปฎิบัติการนี้เท่านั้น
ดีฟสเปซ 1 เป็นยานต้นแบบลำแรกของโครงการThe New Millennium Program ขององค์การนาซ่า โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับยานอวกาศในอนาคต แนวคิดหลักคือการลดขนาดของยานอวกาศเพื่อลดค่าใช้จ่าย และสร้างยานให้มีความฉลาดที่จะปฎิบัติการได้โดยตัวมันเองโดยถูกควบคุมจากมนุษย์น้อยที่สุด นั่นก็เท่ากับว่าเป็นการลดค่าใช่จ่ายมหาศาลทั้งตัวยานและเจ้าหน้าที่ควบคุมภาคพื้นดินด้วย
องค์การอวกาศยุโรปก็มีโครงการวิจัยเทคโนโลยีก้าวหน้าเพื่อพัฒนายานอวกาศรุ่นใหม่ๆ ที่จะทำการสำรวจอวกาศห้วงลึกในอนาคตเช่นเดียวกับองค์การนาซ่า สมาร์ท-1 เป็นปฎิบัติการแรกของโครงการนี้ มันเป็นยานอวกาศที่ใช้เครื่องยนต์ไอออนเช่นเดียวกับยานดีฟสเปซ-1 และกำลังถูกทดสอบกับปฎิบัติการสำรวจดวงจันทร์
หากภารกิจของสมาร์ท-1 ประสบความสำเร็จด้วยดี เราคงจะเห็นองค์การอวกาศยุโรปส่งยานอวกาศเครื่องยนต์ไอออนไปสำรวจดาวเคราะห์ในระบบสุริยะกันในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านี้
ข้อมูลจาก
ดาราศาสตร์.คอม
