ยานเมเวนถึงดาวอังคาร

หลังจากเดินทางในอวกาศมานาน 10 เดือน วันที่ 21 ก.ย. 2557 ยานเมเวนขององค์การนาซ่ามีกำหนดเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคาร หากประสบความสำเร็จก็จะเริ่มภารกิจการค้นหาว่าอะไรเป็นสาเหตุให้ดาวอังคารสูญเสียชั้นบรรยากาศ ซึ่งเชื่อว่าในอดีตเคยห่อหุ้มดาวอังคารอยู่หนาแน่นกว่าในปัจจุบันหลายเท่า

ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ 4 ไกลกว่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ประมาณ 1.5 เท่า โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยคาบ 687 วัน ความยาวของหนึ่งวันบนดาวอังคาร (เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์) ยาวนาน 24 ชั่วโมง 39 นาที ซึ่งนานกว่าหนึ่งวันของโลกเล็กน้อย แกนหมุนของดาวอังคารเอียงทำมุม 25 องศา กับแนวตั้งฉากกับระนาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ขั้วทั้งสองจึงมีการเปลี่ยนแปลงขนาดของน้ำแข็งที่ปกคลุม คล้ายการเกิดฤดูกาลบนโลก

แม้ว่าปัจจุบันดาวอังคารจะเป็นเหมือนดาวที่ตายแล้ว แต่นักดาราศาสตร์ก็มองว่าดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่เคยมีสภาพคล้ายโลกมากที่สุด หลักฐานหลายอย่าง โดยเฉพาะภูมิลักษณ์ที่มีลักษณะแบบเดียวกับร่องธาร สามเหลี่ยมปากแม่น้ำ และผลจากการกัดเซาะของหยาดน้ำฟ้า แสดงว่าในอดีต อุณหภูมิและความกดอากาศของดาวอังคารจะต้องสูงกว่าในปัจจุบัน น้ำจึงเคยเอ่อท่วมอยู่บนพื้นผิว

หากในอดีตดาวอังคารเคยมีแหล่งน้ำอยู่บนพื้นดิน ไม่ว่าจะถาวรหรือเป็นครั้งคราว นักวิทยาศาสตร์คาดว่าความกดอากาศของดาวอังคารจะต้องสูงกว่าปัจจุบันราว 50200 เท่า น้ำจึงสามารถคงสภาพเป็นของเหลวได้ ขณะนี้ดาวอังคารมีบรรยากาศที่เบาบางมาก ความกดอากาศต่ำเพียง 1% ของความกดอากาศบนโลก มีคาร์บอนไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ อุณหภูมิที่ระดับพื้นผิวก็เย็นจัด เฉลี่ย 60 องศาเซลเซียส

ลักษณะทางภูมิศาสตร์ของพื้นผิวดาวอังคารที่สังเกตได้ด้วยยานอวกาศก่อนหน้านี้แสดงว่าสภาพแวดล้อมบนดาวอังคารเปลี่ยนแปลงจากความอบอุ่นและเปียกชื้น ไปเป็นความหนาวเย็นและแห้งแล้งภายในเวลาประมาณ 3,000 ล้านปี แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่าอะไรคือสาเหตุที่ทำให้ดาวอังคารสูญเสียบรรยากาศไปเป็นสัดส่วนที่สูงมาก และใช้เวลานานแค่ไหนในกระบวนการดังกล่าว ยานเมเวนจึงถูกส่งไปที่นั่นเพื่อพยายามหาคำตอบ

นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าสนามแม่เหล็กของดาวอังคารที่มีความเข้มลดลงอาจทำให้อนุภาคจากดวงอาทิตย์ที่เราเรียกว่าลมสุริยะ เข้าปะทะกับบรรยากาศของดาวอังคารอย่างต่อเนื่อง พัดเอาโมเลกุลของน้ำและสารประกอบที่ระเหยง่ายอื่นๆ อย่างคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนหลุดออกไปในอวกาศ ยานเมเวนจึงจะตรวจวัดอัตราการสูญเสียแก๊สในบรรยากาศของดาวอังคาร วัดองค์ประกอบในบรรยากาศชั้นบน อันตรกิริยาที่บรรยากาศมีต่อดวงอาทิตย์และลมสุริยะ ซึ่งทั้งหมดนี้คาดว่าจะช่วยให้เราเข้าใจในการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ และกระบวนการในการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารได้ดียิ่งขึ้น

องค์การนาซ่าปล่อยจรวดส่งยานเมเวน (MAVEN ย่อมาจาก Mars Atmosphere and Volatile Evolution) ออกจากโลกเมื่อวันที่ 18 พ.ย. 2556 ตามเวลาในสหรัฐอเมริกา ด้วยตำแหน่งที่เหมาะสมในวงโคจรของโลกและดาวอังคารในขณะปล่อยยาน ทำให้ยานเมเวนมุ่งหน้าไปหาดาวอังคารโดยไม่จำเป็นต้องวนกลับมาเพื่ออาศัยแรงเหวี่ยงจากความโน้มถ่วงของโลกหรือดาวเคราะห์ดวงอื่น

ยานเมเวนมีกำหนดเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารในคืนวันอาทิตย์ที่ 21 ก.ย. ตามเวลาในสหรัฐอเมริกา ซึ่งตรงกับช่วงสายของวันจันทร์ที่ 22 ก.ย. ตามเวลาประเทศไทย โดยจะมีการถ่ายทอดสดเหตุการณ์ดังกล่าวผ่านทางอินเทอร์เน็ต ผู้สนใจสามารถติดตามได้ที่ www.nasa.gov/nasatv

เมื่อถึงดาวอังคาร ยานเมเวนจะจุดไอพ่นนาน 33 นาที ทำให้ยานเคลื่อนที่ช้าลง เพื่อที่แรงโน้มถ่วงของดาวอังคารจะสามารถจับยานให้เข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารได้ ช่วงนั้นยานอยู่ที่ความสูงประมาณ 380 กิโลเมตร เหนือพื้นผิวบริเวณขั้วเหนือของดาวอังคาร โดยมีคาบการโคจรประมาณ 35 ชั่วโมง

หลังจากนั้นไม่นาน จะมีการปรับวงโคจรอีกจนกระทั่งวงโคจรสุดท้ายเป็นรูปวงรี เอียงทำมุม 75 องศากับระนาบศูนย์สูตรของดาว คาบการโคจรรอบดาวอังคารสั้นลงเหลือ 4.5 ชั่วโมง จุดใกล้ดาวอังคารที่สุดอยู่ห่างจากพื้นผิวเพียง 150 กิโลเมตร ส่วนจุดไกลดาวอังคารที่สุดอยู่ห่างถึง 6,300 กิโลเมตร ทั้งนี้เพื่อให้อุปกรณ์บนยานสามารถเก็บข้อมูลบรรยากาศของดาวอังคารที่ระดับความสูงต่างๆ

ยานเมเวนมีแผงเซลล์สุริยะกางออกสองข้าง ความยาวจากปลายด้านหนึ่งถึงปลายอีกด้านหนึ่งเท่ากับ 11.4 เมตร ใกล้เคียงความยาวของรถเมล์ วิศวกรออกแบบให้ปลายทั้งสองของแผงเซลล์สุริยะมีรูปร่างโค้งเล็กน้อย ด้วยเหตุผลทางอากาศพลศาสตร์ ซึ่งจะมีส่วนช่วยขณะยานเคลื่อนลงต่ำใกล้พื้นผิวดาวอังคาร

ภารกิจหลักของยานเมเวนจะดำเนินต่อเนื่องยาวนานอย่างน้อย 1 ปี โดยในช่วงดังกล่าว ยานจะถูกบังคับให้ดำดิ่งเข้าใกล้ผิวดาวอังคารที่ระยะ 125 กิโลเมตร เป็นจำนวน 5 ครั้ง เพื่อเก็บข้อมูลส่วนบนของบรรยากาศชั้นล่าง หลังเสร็จสิ้นภารกิจหลักในปลายปี 2558 สามารถขยายเวลาภารกิจต่อไปได้อีกอย่างน้อย 29 เดือน และหากปรับวงโคจรให้สูงขึ้น ยานเมเวนจะทำงานในวงโคจรรอบดาวอังคารต่อไปได้อีกถึง 6 ปี