ยานอวกาศ หุ้มเกราะสัมผัส ดวงอาทิตย์

โดย 0000000

ปี 1958 รัฐบาลสหรัฐอเมริกาเพิ่งตั้ง องค์การอวกาศแรกของชาติ คือ องค์การนาซ่า หลังจากนั้น 10 ปี มนุษย์อวกาศคนแรกก็เดินทางไปเหยียบพื้นผิวดวงจันทร์ จึงทำให้องค์การนี้กลายเป็นตัวแทนแห่งความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในอวกาศของมวลมนุษยชาติ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ขององค์การใหม่ไม่ได้ฝันถึงดวงจันทร์ พวกเขามอง เทห์ฟ้าที่น่าสนใจกว่าหลายเท่า นั่นก็คือ ก้อนก๊าซกลมสีเหลือง ณ จุดศูนย์กลางของระบบสุริยะปี 1958 รัฐบาลสหรัฐอเมริกาเพิ่งตั้ง องค์การอวกาศแรกของชาติ คือ องค์การนาซ่า หลังจากนั้น 10 ปี มนุษย์อวกาศคนแรกก็เดินทางไป เหยียบพื้นผิวดวงจันทร์ จึงทำให้องค์การนี้กลายเป็นตัวแทนแห่งความสำเร็จ ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในอวกาศของมวลมนุษยชาติ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ขององค์การใหม่ไม่ได้ฝันถึงดวงจันทร์ พวกเขามอง เทห์ฟ้าที่น่าสนใจกว่า
หลายเท่า นั่นก็คือ ก้อนก๊าซกลมสีเหลือง ณ จุดศูนย์กลางของระบบสุริยะ

นับจากทศวรรษ 1940 เมื่อตอนที่นักดาราศาสตร์ค้นพบปรากฏการณ์ชุดหนึ่ง ที่อธิบายไม่ได้บนทะเลพลาสมาร้อนแรงของดวงอาทิตย์ ความสนใจตามประสานักดาราศาสตร์ก็ถูกจุดประกาย ปริศนาใหญ่ข้อหนึ่งคือทำไมบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์หรือคอโรนาจึงร้อนกว่า พื้นผิวเบื้องล่างซึ่งเป็นแหล่งความร้อนอยู่หลายล้านองศาเซลเซียส

บัดนี้เมื่อ 60 ปีให้หลัง นาซ่าได้สร้างยานสำรวจสุริยะปาร์กเกอร์ (Parker Solar Probe) ซึ่งเพียบพร้อมไปด้วยเทคโนโลยี ทำความเย็นที่พัฒนาขึ้นใหม่และวัสดุป้องกันความร้อน แล้วในที่สุดองค์การก็สามารถบรรลุจุดมุ่งหมายเก่าแก่ที่สุดของตน นั่นคือการส่งยาน ไปสัมผัสบรรยากาศร้อนแรงของดวงอาทิตย์

นักดาราศาสตร์ค้นพบลมสุริยะ

ยานลำนี้เป็นยานลำแรกที่ตั้งชื่อยานตามชื่อคนที่มีชีวิตอยู่ เมื่อปี 1957 ยูจีน นิวแมน ปาร์กเกอร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์อายุ 30 ปี จากสถาบันเอนริโก เฟอร์มี ของมหาวิทยาลัยชิคาโก คร่ำเคร่งอยู่กับสูตรคณิตศาสตร์สำหรับบทความวิทยาศาสตร์ เกี่ยวกับรังสีสุริยะ ในบทความนั้นเขาอธิบายว่า ดวงอาทิตย์แผ่กระแสอนุภาคมีประจุออกมาอย่างไร ปาร์กเกอร์จึงกลายเป็นนักฟิสิกส์คนแรกที่อธิบายปรากฏการณ์ลมสุริยะ

ทฤษฎีของปาร์กเกอร์เป็นเรื่องที่ถกเถียงกันในโลกวิทยาศาสตร์ บทความของเขาถูกวิจารณ์อย่างรุนแรงโดยนักฟิสิกส์ผู้มีหน้าที่อนุมัติการตีพิมพ์ ในวารสาร Astrophysical Journal แต่ไม่มีใครพบข้อผิดพลาดในสูตรของเขา และอีกกว่า 10 ปี ให้หลัง ทฤษฎีของปาร์กเกอร์ว่าด้วยความมีอยู่ของลมสุริยะจึงได้รับการยืนยันด้วยผลการสังเกต จากยานสำรวจมารีเนอร์ 2 เมื่อปี 1962 การค้นพบครั้งนี้นำไปสู่ความหลงใหลดวงอาทิตย์ในวงการวิทยาศาสตร์ และจุดชนวนคำถามมากมายที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบมาตั้งแต่ครั้งนั้นอย่างไร้ผล กระบวนการอะไรในดวงอาทิตย์ ผลิตลมสุริยะพลาสมาในคอโรนาดวงอาทิตย์ เคลื่อนที่อย่างไร และกลไกอะไรที่เป็นเหตุแห่งความเร่งมหาศาลของอนุภาคจากดวงอาทิตย์

ตามแผนยานสำรวจสุริยะปาร์กเกอร์จะถูกส่งขึ้นในเดือน ส.ค.ไปในการเดินทาง 7 ปี และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 24 รอบ แต่ละรอบยานจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นจนถึงระยะเพียง 5.9 ล้านกิโลเมตร จากพื้นผิว

ที่จุดนั้นอุณหภูมิจะสูงเกือบ 1,400 องศาเซลเซียส ดังนั้นยานสำรวจจึงจะได้รับการป้องกันอย่างดีที่สุด ด้วยแผงกันความร้อนที่หนาที่สุดในประวัติศาสตร์การบินอวกาศ ได้แก่ เกราะวัสดุเชิงประกอบเส้นใย คาร์บอนซึ่งปกป้องทั้งอุปกรณ์และแผงสุริยะสำหรับผลิตพลังงานให้พ้นจากความร้อนอันแผดเผา

มุมที่ยานทำกับดวงอาทิตย์จะต้องปรับอย่างละเอียดมาก ถ้าแผงสุริยะแผงหนึ่งบิดเพี้ยนไปเพียง 1 องศาจากมุมที่ถูกต้อง รังสีสุริยะจะมีผลต่อพื้นผิวของแผงกว้างขึ้น ความเพี้ยนอาจจะดูน้อยนิด แต่ 1 องศาหมายถึงการต้องทำความเย็นให้แผงสุริยะเพิ่มขึ้นอีกร้อยละ 35 ตามข้อมูลของนาซ่า ดังนั้นวิศวกรขององค์การจึงได้พัฒนาระบบควบคุมที่คอยตรวจสอบทุกอย่างที่เกิดขึ้นบนยาน ตั้งแต่การวางตัวของยานเทียบกับดวงอาทิตย์ มุมของแผงสุริยะ ไปจนถึงระบบไฟฟ้า จึงทำให้ยานสำรวจสุริยะปาร์กเกอร์เป็นยานที่มีระบบควบคุมตัวเองอัตโนมัติที่สุดลำหนึ่งเท่าที่เคยมีมา

ขณะโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ยานลำเล็กนี้จำเป็นต้องอยู่ที่ระยะเพียง 1/7 ของระยะจากพื้นผิวดวงอาทิตย์ที่ใกล้ที่สุดของยานในอดีต เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาคอโรนาได้อย่างละเอียด และวัดค่าจุดกำเนิดแห่งปริศนาใหญ่ของดวงอาทิตย์

คอโรนายังคงทำให้นักวิทยาศาสตร์พิศวง

ดวงอาทิตย์เป็นดาวแคระเหลืองซึ่งอยู่ห่างจากโลกราว 150 ล้านกิโลเมตร มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ยาวกว่าของโลก 109 เท่า และหนักกว่าโลกถึง 3.3 แสนเท่า มวลร้อยละ 99 ของระบบสุริยะอยู่ในดวงอาทิตย์

กายวิภาคของดวงอาทิตย์ประกอบด้วยแก่น อุณหภูมิสูงประมาณ 15 ล้านองศาเซลเซียส ความกดในแก่นสูงมากจนอะตอมไฮโดรเจนถูกบีบ เข้าเป็นฮีเลียมโดยกระบวนการฟิวชั่นหลากหลายกระบวนการ รอบแก่นคือเขตแผ่รังสีซึ่งพลังงานจากการหลอมนิวเคลียสเดินทางสู่พื้นผิวในรูปของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสง ระหว่างทางแสงจะถูกชะลอด้วยการชนกับอนุภาคที่อัดกันอยู่อย่างหนาแน่นภายในดวงอาทิตย์ นาซ่ากล่าวว่า แสงอาทิตย์เดินทางจากแก่นผ่านเขตแผ่รังสีอาจใช้เวลากว่า 1.7 แสนปี

แต่ก่อนที่แสงจะส่องทะลุพื้นผิวดวงอาทิตย์ มันยังต้องผ่านเขตพาความร้อนอีก พลังงานจะถูกส่งต่อไปยังพื้นผิว แต่คราวนี้ด้วยวิธีพาความร้อน เขตนี้มีพลาสมาไหลเวียนปั่นป่วนอยู่ พลาสมาเป็นสถานะที่เกิดในอุณหภูมิสูงต่อจากสถานะก๊าซ อะตอมของก๊าซไม่อาจรักษาอิเล็กตรอนของตน จึงมีประจุไฟฟ้าและมีผลต่อสนามแม่เหล็กที่อยู่ในดวงอาทิตย์ พลาสมาในเขตพาความร้อนเคลื่อนไปมาเหมือนในโคมไฟลาวา นั่นคือพลาสมาร้อน จะลอยขึ้นแล้วปล่อยพลังงาน ส่วนพลาสมาเย็น จะลอยลงเพื่อที่จะร้อนขึ้นอีกและลอยขึ้นไปใหม่ การพาความร้อนคือหลักทางฟิสิกส์ที่ควบคุมการหมุนเวียนของอากาศอุ่นและเย็นในบรรยากาศโลกด้วยเช่นกัน

พื้นที่จากพื้นผิวไปถึงบรรยากาศชั้นนอกคือ ส่วนที่ทำให้นักดาราศาสตร์งงงันมาหลายทศวรรษ ในขณะที่พื้นผิวดวงอาทิตย์หรือโฟโตสเฟียร์มีความร้อนประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส อุณหภูมิในบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์หรือคอโรนากลับมีอุณหภูมิอยู่ในช่วง 1-3 ล้านองศาเซลเซียส