ยานโอไซริสกับการสำรวจดาวเคราะห์น้อยที่มีโอกาสชนโลกในอนาคต

เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม ค.ศ.2018 ที่ผ่านมา ยานโอไซริส-เร็กซ์ (OSIRIS-REx) ขององค์การ NASA ได้เข้าประชิดดาวเคราะห์น้อยเบนนู (Bennu) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยที่นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่ามีโอกาสพุ่งชนโลกในอนาคต!

ภาพจำลองของยานโอไซริส-เร็กซ์
(ภาพจาก https://www.nasa.gov/image-feature/osiris-rex-approaches-bennu)

แม้ผู้เขียนจะเปิดบทความด้วยเรื่องที่น่าตื่นเต้นอย่างดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก แต่ท่านผู้อ่านอย่าเพิ่งตกใจนะครับ เพราะกว่าดาวเคราะห์น้อยเบนนูจะเข้ามาหาโลกก็อีกร้อยกว่าปีข้างหน้าโน้น แถมโอกาสที่มันจะพุ่งชนโลกก็น้อยมีไม่ถึง 1 ใน 1000 ส่วน  แม้ตัวเลขจากการคำนวณจะต่ำ แต่ตัวเลขนี้ต้องได้รับการคำนวณซ้ำอีกหลายรอบเพราะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา แต่ตอนนี้เรามาสนใจเรื่องภารกิจของยานโอไซริส-เร็กซ์กันก่อนดีกว่า


ชื่อของยาน OSIRIS-REx ย่อมาจาก Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer เป็นยานสำรวจที่ถูกส่งขึ้นไปในอวกาศเมื่อวันที่ 8 กันยายน ค.ศ.2016 (ตรงกับวันที่ 9 กันยายน ตามเวลาประเทศไทย) โดยจรวด Atlas V มีภารกิจหลักคือเก็บตัวอย่างวัสดุพื้นผิว (Regolith) บนดาวเคราะห์น้อยเบนนู แล้วส่งกลับมายังโลกในปี ค.ศ.2023 หรืออีกประมาณ 5 ปีข้างหน้าเพื่อทำการศึกษาในรายละเอียดต่อไป


ก่อนอื่นต้องขอเกริ่นก่อนว่าดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ในฐานข้อมูลของนักดาราศาสตร์มีอยู่มากกว่า 50,000 ดวง เป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรใกล้โลก (Near-Earth Asteroids) มากกว่า 7,000 ดวง ใน 7,000 ดวงนี้มีดาวเคราะห์น้อยที่มีโอกาสเก็บตัวอย่างหินและดินได้แค่ 192 ดวง ใน 192 ดวงเป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดใหญ่กว่า 200 เมตรและหมุนรอบตัวเองไม่เร็วเกินไปทำให้มีโอกาสที่ยานสำรวจจะลงจอดได้สูงเพียง 26 ดวง และใน 26 ดวงมีแค่ 5 ดวงที่คาดว่ามีสารประกอบคาร์บอน (Carbon-Rich) จากคุณสมบัติทั้งหมดทั้งมวลนี้ เบนนูเป็นดาวเคราะห์น้อยที่เหมาะสมที่สุดในการส่งยานอวกาศออกไปสำรวจ

สาเหตุที่นักวิทยาศาสตร์เลือกสำรวจดาวเคราะห์น้อยเบนนู
(ภาพจาก https://www.asteroidmission.org/why-bennu/)

ยานโอไซริส-เร็กซ์ไม่ได้เดินทางรวดเดียวไปยังดาวเคราะห์น้อยเบนนู แต่ยานลำนี้ยังใช้วิธีโคจรเข้ามาใกล้โลกเมื่อวันที่ 22 กันยายน ค.ศ.2017 เพื่อใช้แรงโน้มถ่วงของโลกเหวี่ยงเพิ่มความเร็วของยาน (Gravity Assist) หลังจากใช้เวลาเดินทางกว่า 2 ปี ในที่สุดยานโอไซริส-เร็กซ์ก็สามารถเข้าประชิดดาวเคราะห์น้อยเบนนูได้เป็นผลสำเร็จเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม ค.ศ.2018 ที่ผ่านมา และนี่คือการพบกันระหว่างเทพเจ้าและนกกระสากลางอวกาศ เพราะชื่อ Osiris เป็นพระนามของเทพองค์หนึ่งในตำนานของชาวอียิปต์ ส่วนคำว่า Rex เป็นภาษาละตินแปลว่าราชา (หลายคนอาจนึกถึงชื่อของไดโนเสาร์ Tyrannosaurus rex ที่หมายถึง ราชากิ้งก่าทรราช) และชื่อ Bennu ก็มีที่มาจากชื่อของนกกระสาสุริยะในตำนานอียิปต์เช่นกัน (นักประวัติศาสตร์คาดว่านกเบนนูเป็นต้นฉบับของนกฟินิกซ์ที่เรารู้จักกันดี)


ภารกิจแรกของยานโอไซริส-เร็กซ์คือการโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยเบนนูเพื่อสร้างแผนที่พื้นผิวของดาว หลังจากสร้างแผนที่เสร็จเรียบร้อยแล้วจะเข้าสู่ขั้นตอนการประเมินจุดที่เหมาะสมในการลงจอด จากนั้นจึงลดระดับของยานลงใกล้พื้นผิวแล้วทำการเก็บตัวอย่างหินกับดินบนพื้นผิวของดาว ก่อนที่จะนำกลับมายังโลกในภายหลัง
 

ภาพจำลองของยานโอไซริส-เร็กซ์กับดาวเคราะห์น้อยเบนนู
(ภาพจาก https://www.nasa.gov/content/osiris-rex-mission-operations)

อุปกรณ์บนยานโอไซริส-เร็กซ์
(ภาพจาก https://www.nasa.gov/content/osiris-rex-spacecraft)

ด้วยเหตุนี้เองทำให้ยานโอไซริส-เร็กซ์ต้องหอบหิ้วอุปกรณ์สำคัญไปหลายชิ้น ได้แก่

1. OSIRIS-REx Camera Suite หรือ OCAMS เป็นชุดกล้องจำนวน 3 ตัว ได้แก่ กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก PolyCam กล้องสำหรับถ่ายภาพเพื่อสร้างแผนที่พื้นผิวดาว MapCam และกล้องสำหรับถ่ายภาพในขั้นตอนการเก็บตัวอย่าง SamCam

2. OSIRIS-REx Laser Altimeter หรือ OLA เป็นอุปกรณ์ที่ใช้แสงเลเซอร์ในการวัดระดับความสูงต่ำของพื้นผิวดาวและตำแหน่งของอุปกรณ์

3. OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer หรือ OTES เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดการแผ่รังสีความร้อนของวัสดุบนพื้นผิวดาว

4. OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer หรือ OVIRS เป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจวัดสเปกตรัมของวัสดุบนพื้นผิวดาวโดยใช้แสงในช่วงที่ตามองเห็นกับแสงอินฟราเรด

5. Regolith X-ray Imaging Spectrometer หรือ REXIS เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รังสีเอกซ์ในการตรวจวัดองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุบนพื้นผิวดาว

6. Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism หรือ TAGSAM เป็นแขนกลที่ติดตั้งอุปกรณ์เก็บตัวอย่างวัสดุบนพื้นผิวดาว มีหลักการทำงานคือหัวเก็บตัวอย่างจะสัมผัสพื้นผิวดาวที่มีตะกอนกระจัดกระจายอยู่ จากนั้นจะใช้แก๊สไนโตรเจนเป่าตะกอนเหล่านั้นให้ไหลเข้าไปในหัวเก็บตัวอย่าง

การทำงานของ TAGSAM
(ภาพจาก http://spaceflight101.com/osiris-rex/osiris-rex-tagsam/)

นักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าผลการสำรวจของยานโอไซริส-เร็กซ์จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับต้นกำเนิด ธรณีสัณฐาน ธรณีเคมี ตะกอนพื้นผิว แหล่งแร่ รวมถึงขนาดที่แท้จริงของดาวเคราะห์น้อยเบนนู และเมื่อแคปซูลบรรจุตัวอย่างหินและดินถูกส่งกลับมายังโลก มันอาจทำให้เราเข้าใจองค์ประกอบทางกายภาพและสารอินทรีย์ของดาวเคราะห์น้อยมากขึ้น
 

การเกิด Yarkovsky Effect
(ภาพจาก https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/a-tumbling-apophis-good-news-for-earth/)

อีกหนึ่งสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์อยากรู้มาก ๆ ก็คือผลของ Yarkovsky Effect ที่เกิดขึ้นบนดาวเคราะห์น้อย ปรากฏการณ์นี้เกิดจากแสงของดวงอาทิตย์ (หรือดาวฤกษ์ใด ๆ) ตกกระทบพื้นผิวของวัตถุที่กำลังหมุนรอบตัวเองอยู่ในอวกาศ ทำให้พื้นผิวของวัตถุเกิดการแผ่รังสีออกมา ผลของการแผ่รังสีนี้อาจทำให้การเคลื่อนที่ของวัตถุเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเกี่ยวข้องกับการคำนวณวงโคจรของวัตถุนั้นนั่นเอง


สุดท้ายนี้ หวังว่าภารกิจสำรวจดาวเคราะห์น้อยเบนนูจะสำเร็จลุล่วงด้วยดี แต่สำหรับคนที่กำลังลุ้นว่าเบนนูจะพุ่งชนโลกหรือไม่ อาจต้องฝากลูกฝากหลานรุ่นต่อ ๆ ไปให้ดูแทนแล้วละครับ


 

เรียบเรียงโดย

สมาธิ ธรรมศร
ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

• [1] https://www.nasa.gov/image-feature/atlas-v-launch-vehicle-boosts-osiris-rex-to-an-asteroid
• [2] https://solarsystem.nasa.gov/news/517/why-bennu-10-reasons/
• [3] https://www.nasa.gov/osiris-rex
• [4] https://www.ancient.eu/osiris/
• [5] http://egyptian-gods.org/egyptian-symbols-bennu-phoenix/