ภารกิจเก็บตัวอย่าง ดาวเคราะห์น้อย

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

วันที่ 8 ก.ย. 2559 องค์การนาซ่าปล่อยจรวดส่งยานอวกาศมุ่งหน้าไปดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่ง โดยมีเป้าหมายเก็บตัวอย่างดินบนดาวเคราะห์น้อยดวงนั้นกลับมายังโลกในปี 2566 ยานลำนี้มีชื่อว่าโอไซริส-เรกซ์ (OSIRIS-REx ย่อมาจากชื่อเต็มว่า Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer) มีความสูงราว 3 เมตร จะเป็นยานอวกาศลำแรกของสหรัฐอเมริกาที่นำตัวอย่างดินบนดาวเคราะห์น้อยกลับมาที่โลก ก่อนหน้านี้ เมื่อปี 2546 ญี่ปุ่นได้ส่งยานฮะยะบุซะออกจากโลก และประสบความสำเร็จในการเก็บตัวอย่างดินบนดาวเคราะห์น้อยอิโตะกะวะกลับถึงโลกในปี 2553

ดาวเคราะห์น้อยเบนนู หรือชื่อเมื่อค้นพบว่า 1999 RQ36 ถูกค้นพบเมื่อวันที่ 11 ก.ย. 2542 โดยโครงการลีเนียร์ ซึ่งเป็นโครงการค้นหาดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรผ่านใกล้โลก มีโอกาสจะชนโลกได้ในอนาคต ผลการสังเกตการณ์ที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสังเกตการณ์ด้วยเรดาร์ วัดได้ว่ามีขนาดประมาณ 500 เมตร โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยคาบ 1.2 ปี จึงมีระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ไกลกว่าโลกเล็กน้อย แต่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก

นักดาราศาสตร์ให้ความสนใจดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มากเป็นพิเศษ เนื่องจากหลังการค้นพบไม่นาน ได้คำนวณพบว่ามันมีโอกาสชนโลกในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 22 เป็นวัตถุขนาดค่อนข้างใหญ่ที่มีวงโคจรตัดผ่านวงโคจรของโลก ขนาดของมันสามารถก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมหาศาลหากชนโลกในอนาคต อย่างไรก็ตาม ผลการคำนวณ ณ ปัจจุบัน พบว่ายังมีโอกาสชนน้อยมาก แต่ต้องติดตามการเคลื่อนที่ต่อไป เพราะมีปัจจัยภายนอกที่ทำให้วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยต่างๆ ไม่เสถียร ทั้งแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ และดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ดวงอื่น รวมไปถึงผลจากแสงอาทิตย์ที่ตกบนผิวดาวเคราะห์น้อย

ยานโอไซริส-เรกซ์ไม่ใช่ยานอวกาศลำแรกที่ถูกส่งไปโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยปี 2540 นาซ่าเคยส่งยานเนียร์-ชูเมกเกอร์ไปโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยอีรอสในช่วงปี 2543-2544 ยานดอว์นก็ไปโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยเวสตาในช่วง ปี 2554-2555 และเข้าสู่วงโคจรรอบซีรีสเมื่อ ปี 2558 สิ่งที่แตกต่างคือโอไซริส-เรกซ์จะเข้าไปแตะผิวของเบนนูเพื่อเก็บตัวอย่างดิน คาดว่าอาจเก็บได้ราว 60 กรัม หรืออาจมากถึง 2 กิโลกรัม ขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิว แล้วนำตัวอย่างนั้นกลับโลก

หลังจากการเดินทางเริ่มต้นขึ้นเมื่อต้นเดือน ก.ย.ที่ผ่านมา ตามกำหนดการ โอไซริส-เรกซ์จะใช้เวลาอีกนานถึง 2 ปี เพื่อเดินทางไปถึงดาวเคราะห์น้อยเบนนู (101955 Bennu) โดยยานจะเฉียดใกล้โลกในเดือน ก.ย. 2560 เพื่ออาศัยแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ของโลกช่วยเพิ่มความเร็ว รวมถึงปรับทิศทางการโคจรเพื่อให้ไปถึงดาวเคราะห์น้อยเป้าหมาย

เดือน ส.ค. 2561 ยานโอไซริส-เรกซ์มีกำหนดถึงดาวเคราะห์น้อยเบนนู ยานจะเข้าไปโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ ซึ่งจะใช้เวลาอีก 2 ปี เพื่อทำแผนที่พื้นผิว ค้นหาจุดเหมาะสมที่สุดที่ยานจะเข้าไปเก็บตัวอย่าง เดือน ก.ค. 2563 คาดว่าจะเก็บตัวอย่างได้ จากนั้นยานจะออกจากวงโคจรรอบเบนนูในเดือน มี.ค. 2564 แล้วเดินทางกลับถึงโลกในเดือน ก.ย. 2566 แคปซูลเก็บตัวอย่างจะถูกปล่อยเข้าสู่บรรยากาศโลกเหนือรัฐยูทาห์ของสหรัฐอเมริกา ความเร็วขณะปะทะบรรยากาศสูงราว 12.4 กิโลเมตร/ วินาที โดยมีเกราะกันความร้อนช่วย จากนั้นร่มชูชีพจะกางออกที่ความสูงราว 3 กิโลเมตร เพื่อช่วยลดความเร็ว ก่อนแคปซูลจะตกถึงพื้นอย่างนุ่มนวล

อุปกรณ์ที่ติดตั้งไปบนยานโอไซริส-เรกซ์มีทั้งกล้องถ่ายภาพความละเอียดสูง เลเซอร์วัดความสูงของพื้นผิวเพื่อทำแผนที่ภูมิประเทศบริเวณที่จะเก็บตัวอย่าง สเปกโทรมิเตอร์ทำแผนที่แร่ธาตุและอุณหภูมิบนพื้นผิว อุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดคือเครื่องมือเก็บตัวอย่าง ซึ่งจะพ่นแก๊สไนโตรเจนให้ดินหลุดจากพื้นผิว ดินเหล่านั้นจะเข้าไปอยู่ในหัวเก็บตัวอย่าง ส่วนนี้จึงเป็นองค์ประกอบเดียวของยานที่จะแตะกับพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อย ใช้เวลาเก็บตัวอย่างนานเพียง 5 วินาที

ปริมาณดินที่เก็บได้จากเบนนูคาดว่าจะเป็นตัวอย่างดินจากนอกโลกซึ่งมากที่สุดนับตั้งแต่โครงการอะพอลโลในการสำรวจดวงจันทร์ครั้งสุดท้ายเมื่อปี 2519 นาซ่ามีแผนจะมอบตัวอย่างราวร้อยละ 4 ให้แคนาดา ซึ่งเป็นผู้ร่วมโครงการ ตัวอย่างราวร้อยละ 0.5 จะถูกส่งไปให้องค์การอวกาศญี่ปุ่นหรือแจ็กซา เพื่อตอบแทนที่ญี่ปุ่นมอบตัวอย่างฝุ่นจากดาวเคราะห์น้อยอิโตะกะวะ ตัวอย่างราวร้อยละ 75 คาดว่าจะเก็บไว้ไม่ให้ปนเปื้อน เผื่อว่าเทคโนโลยีในอนาคตจะสามารถศึกษาตัวอย่างดินเหล่านี้ได้ดีกว่าปัจจุบัน