ภารกิจ InSight เพื่อเข้าใจดาวอังคาร

(ภาพจาก https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7067)

วินาทีที่เสียงยืนยันการลงจอด (Touchdown Confirmed) ถูกเปล่งออกมา เจ้าหน้าที่ของ NASA และผู้รับชมการถ่ายทอดสดจากทั่วโลกต่างโห่ร้องด้วยความยินดี เพราะเสียงนั้นคือการยืนยันว่ายาน InSight ผ่านพ้น 7 นาทีแห่งความเป็นความตาย (7 Minutes of Terror) ระหว่างขั้นตอนการลงจอด และสัมผัสพื้นผิวของดาวอังคารอย่างปลอดภัยเมื่อวันที่ 26 พฤศจิกายน ค.ศ.2018 ที่ผ่านมา (ตรงกับช่วงเช้ามืดของวันที่ 27 พฤศจิกายน ตามเวลาประเทศไทย) โดยขั้นตอนการลงจอดจะเรียกว่า EDL ย่อมาจาก เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ (Entry) ลดระดับเพื่อลงจอด (Descent) และสัมผัสพื้นผิวดาวเคราะห์ (Landing)
 

ภาพแรกที่ยาน InSight ส่งมายังโลกหลังการลงจอด
(ภาพจาก https://www.nasa.gov/press-release/nasa-insight-lander-arrives-on-martian-surface-to-learn-what-lies-beneath)

ยาน InSight และดาวเทียมขนาดเล็ก (CubeSats) จำนวน 2 ดวงที่มีชื่อเล่นว่า Wall-E และ Eva ถูกติดตั้งไปกับจรวด Atlas V และพุ่งทะยานจากฐาน SLC-3E ของฐานทัพอากาศ Vandenberg ออกสู่ห้วงอวกาศเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม ค.ศ.2018 โดยภารกิจของยาน InSight คือการลงจอดที่ Elysium Planitia บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรของดาวอังคาร เนื่องจากเป็นบริเวณที่เหมาะสมในการลงจอด เหมาะสมต่อการสำรวจ มีอุณหภูมิที่เหมาะสมไม่ทำให้ตัวยานเป็นน้ำแข็ง และแผงโซลาร์เซลล์ของยานสามารถรับแสงอาทิตย์ได้ตลอดปี จากนั้นจึงทำการศึกษาข้อมูลทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ของดาวอังคารแล้วส่งสัญญาณกลับมายังโลก

ดาวเทียมขนาดเล็ก MarCO หรือ Mars Cube One ซึ่งจะเป็นตัวช่วยรับส่งสัญญาณกับยาน InSight
(ภาพจาก  https://mars.nasa.gov/news/8328/nasa-engineers-dream-big-with-small-spacecraft/?site=insight)

ภาพแสดงจุดที่ยาน InSight จะลงจอด รวมถึงจุดที่ยานสำรวจอื่น ๆ เคยลงจอดก่อนหน้านี้
(ภาพจาก https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/pia22232/insight-s-landing-site-elysium-planitia)

ชื่อ InSight ย่อมาจาก Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport ส่วนคำว่า Insight ก็มีความหมายว่า “เข้าใจอย่างลึกซึ้ง” การตั้งชื่อนี้แสดงความมุ่งหมายอันแรงกล้าว่ายาน InSight จะเป็นผู้ให้คำตอบเชิงลึกว่าสภาพทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ของดาวอังคารมีลักษณะเป็นอย่างไร (ผู้เขียนต้องขอแสดงความชื่นชมคนที่ตั้งชื่อยาน InSight ว่าตั้งชื่อได้เหมาะเหลือเกิน)

รายละเอียดและขนาดของยาน InSight
(ภาพจาก https://mars.nasa.gov/system/internal_resources/details/original/330_insight_share.jpg)

ดาวอังคารถูกปกคลุมด้วยทรายและหิน มีรังสีคอสมิกพุ่งเข้าชนตลอดเวลาเนื่องจากสนามแม่เหล็กและชั้นบรรยากาศเบาบางมาก บางพื้นที่มีร่องรอยการไหลของน้ำเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล ทำให้มีอัตราการผุพัง กัดกร่อน และพัดพาน้อยกว่าโลกมาก แต่มีความเป็นไปได้สูงว่าใต้ดินอาจมีแหล่งน้ำหรือก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ซ่อนอยู่ แต่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์รู้น้อยมากก็คือสภาพใต้พื้นผิวและโครงสร้างระดับลึกของดาวอังคาร

อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งบนยาน InSight
(ภาพจาก https://mars.nasa.gov/insight/spacecraft/instruments/summary/)

ยาน InSight จึงมีอุปกรณ์สำคัญ 3 ชิ้นสำหรับศึกษาสภาพทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ ได้แก่

1. Heat Flow and Physical Properties Probe (HP3) เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดอุณหภูมิใต้พื้นผิวและการถ่ายเทความร้อน (Heat Transfer) ที่ปล่อยออกมาจากแก่นของดาวอังคาร โดยยาน InSight จะทำการขุดหลุมลึกถึง 5 เมตรเพื่อทำการวัดค่าต่าง ๆ ซึ่งข้อมูลที่ได้มาอาจนำไปสู่คำตอบว่าพฤติกรรมการถ่ายเทความร้อนของดาวอังคารในอดีตแตกต่างจากปัจจุบันหรือไม่ อย่างไร

2. Rotation and Interior Structure Experiment (RISE) เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดค่าการส่ายของขั้วดาวจากการหมุนรอบตัวเอง และคาดการณ์ว่าแก่นของดาวอังคารมีคุณสมบัติอย่างไรและมีขนาดเท่าใด

3. Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดแผ่นดินไหวบนดาวอังคาร (Marsquakes) ซึ่งจะทำให้เรารู้ว่าภายใต้พื้นผิวของดาวอังคารมีตัวกลางเป็นของแข็งหรือของเหลวจากคุณสมบัติของคลื่นไหวสะเทือน (Seismic Waves) สามารถตรวจวัดแรงสั่นสะเทือนจากการพุ่งชนของอุกกาบาต (ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารเบาบางมาก อุกกาบาตจึงตกสู่พื้นมาก) รวมถึงสามารถวัดแรงสั่นสะเทือนจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีบนดาวอังคารได้ด้วย แม้หลักฐานในปัจจุบันจะพบว่าดาวอังคารแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงของแผ่นธรณีเลยก็ตาม

นอกจากอุปกรณ์ทั้ง 3 แล้ว บนยาน InSight ยังติดตั้งเครื่องมือทันสมัยอีกหลายอย่าง เช่น เซนเซอร์วัดอุณหภูมิของอากาศและความเร็วลม (Temperature and Winds for InSight หรือ TWINS) แขนกลที่สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ (Instrument Deployment Arm หรือ IDA) กล้องความคมชัดสูงบนแขนกล (Instrument Deployment Camera หรือ IDC) กล้องความคมชัดสูงด้านท้ายของยาน (Instrument Context Camera หรือ ICC) รวมถึงอุปกรณ์สำหรับป้องกัน (Cover and Shield) และสนับสนุนการทำงานของระบบต่าง ๆ อีกมากมาย


ในอดีต นักบินอวกาศในโครงการ Apollo เคยนำเครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหว (Seismometer) ขึ้นไปติดตั้งบนดวงจันทร์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์แผ่นดินไหวบนดวงจันทร์ (Moonquakes) และทราบถึงโครงสร้างภายในของดวงจันทร์ได้ บนโลกของเราเองก็เต็มไปด้วยสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวและหน่วยงานที่พยายามศึกษาโครงสร้างและพฤติกรรมภายในโลกอยู่มากมายนับไม่ถ้วน ทั้งหมดนี้เพื่อสร้างความเข้าใจสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ลึกลงไปใต้พิภพ


หากในอนาคตมนุษยชาติต้องไปตั้งถิ่นฐานบนดาวอังคาร เราจำเป็นต้องรู้อย่างละเอียดว่าใต้เท้าของเรามีอะไร ในยุคบรรพกาลเคยเป็นอย่างไร และในอนาคตจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร เพราะข้อมูลเหล่านี้อาจเปิดทางไปสู่การสร้างหรือการกระตุ้นสนามแม่เหล็กของดาวอังคารเพื่อใช้เป็นเกราะป้องกันรังสีคอสมิกและลมสุริยะเพื่อให้มนุษย์สร้างอาณานิคมบนดาวอังคารได้ ซึ่งแน่นอนว่านี่เป็นเรื่องของอนาคต


ผลการสำรวจของยาน InSight จะ Insight ได้ตื้นลึกหนาบางขนาดไหนก็ต้องรอติดตามกันต่อไป สุดท้ายนี้ เราคงต้องกล่าวขอบคุณยาน InSight ยาน Curiosity ยาน Opportunity และยานอีกหลายลำที่ทำหน้าที่บุกเบิก สำรวจ และฝ่าฟันอุปสรรคต่าง ๆ บนดาวอังคารแทนมนุษย์อย่างพวกเรา ขอให้คำขอบคุณของพวกเราส่งผ่านอวกาศอันแสนไกลไปถึงพวกเขา

เรียบเรียงโดย

สมาธิ ธรรมศร
ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

• [1] https://mars.nasa.gov/insight/
• [2] https://mars.nasa.gov/news/8328/nasa-engineers-dream-big-with-small-spacecraft/?site=insight
• [3] https://mars.nasa.gov/resources/21637/mars-insight-arrives-at-vandenberg-air-force-base/
• [4] https://mars.nasa.gov/resources/7614/artists-concept-of-insight-lander-on-mars-annotated/?site=insight
• [5] https://mars.nasa.gov/news/8393/insight-is-catching-rays-on-mars/?site=insight