ยานอวกาศสำรวจดวงอาทิตย์

โดย วรเชษฐ์ บุญปลอด 

วันที่ 12 ส.ค.ที่ผ่านมา องค์การนาซ่าปล่อยจรวดส่งยานอวกาศลำใหม่เพื่อไปสำรวจดวงอาทิตย์ที่ระยะใกล้ ยานลำนี้มีชื่อว่าพาร์กเกอร์โซลาร์โพรบ(Parker Solar Probe) มีกำหนดเข้าสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดสามารถเข้าไปถึงระยะห่างประมาณ 6 ล้านกิโลเมตร เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่ายานอวกาศลำใดในประวัติศาสตร์

ชื่อของยานอวกาศมาจากชื่อของนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันนามว่า ยูจีน พาร์กเกอร์ ยานลำนี้เป็นยานอวกาศลำแรกของนาซ่าที่ตั้งชื่อตามบุคคลที่ยังมีชีวิตอยู่ เป้าหมายของภารกิจคือการปฏิวัติความเข้าใจเกี่ยวกับคอโรนา ซึ่งเป็นบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์ที่เห็นได้ด้วยตาเปล่าเฉพาะขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ลมสุริยะซึ่งเป็นอนุภาคมีประจุที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาสู่อวกาศ และสภาพแวดล้อมรอบดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าสุริยมณฑล อันมีขอบเขตกว้างไกลห่างดวงอาทิตย์ออกไป

ผลงานเด่นของยูจีน พาร์กเกอร์ อันนำมาซึ่งการตั้งชื่อยานอวกาศตามชื่อสกุลของเขาเกิดขึ้นเมื่อ 60 ปีที่แล้ว ขณะนั้นยูจีนเป็นศาสตราจารย์หนุ่ม สอนวิชาดาราศาสตร์และฟิสิกส์ที่สถาบันเอนรีโก แฟร์มี อันเป็นส่วนหนึ่งของมหาวิทยาลัยชิคาโก บทความของเขาซึ่งมีหัวข้อเกี่ยวกับพลวัตของก๊าซและสนามแม่เหล็กในอวกาศถูกเสนอไปที่วารสาร Astrophysical Journal ซึ่งเป็นวารสารด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์

ยูจีนเสนอแนวคิดเกี่ยวกับกระแสลมที่พัดมาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งขณะนั้นถือเป็นแนวคิดใหม่ ผู้ตรวจทบทวนเอกสารงานวิจัยสองคนปฏิเสธการตีพิมพ์ แต่ผลงานของยูจีนก็ได้รับการตีพิมพ์ได้ในที่สุด เมื่อ สุพรหมัณยัน จันทรเสขร ซึ่งเป็นบรรณาธิการในขณะนั้นกลับคำตัดสินและยอมให้เผยแพร่ในวารสาร

บทความของยูจีนอธิบายเกี่ยวกับการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์และผลของมันที่มีต่อดาวเคราะห์ต่างๆ เขาตั้งสมมติฐานว่าดวงอาทิตย์แผ่รังสีและปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงออกมาอย่างต่อเนื่อง เป็นแนวคิดซึ่งขัดกับความเชื่อเดิมในยุคนั้นว่าอวกาศระหว่างดาวมีแต่ความว่างเปล่า แต่แนวคิดของเขาเกี่ยวกับลมสุริยะก็ได้รับการยืนยันในอีกไม่กี่ปีหลังจากนั้น จากผลการสำรวจของยานมาริเนอร์ 2 ในปี ค.ศ. 1962

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์ ภารกิจหลักของยานพาร์กเกอร์โซลาร์โพรบคือหาคำตอบเกี่ยวกับปริศนาที่ว่าเหตุใดในบรรยกาศชั้นคอโรนาจึงมีอุณหภูมิสูงหลายล้านองศาเซลเซียส ขณะที่ผิวดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิน้อยกว่านั้นมากอยู่ที่ราว 6,000 องศาเซลเซียส นักดาราศาสตร์คาดว่ามีกระบวนการบางอย่างบนดวงอาทิตย์หรือใกล้ดวงอาทิตย์ที่ทำให้คอโรนาร้อนขึ้น

การปล่อยยานมีขึ้นเมื่อวันที่ 12 ส.ค. 2561 เวลาตี 3 ครึ่ง ตามเวลาตะวันออกของสหรัฐ ซึ่งช้ากว่าไทย 11 ชั่วโมง โดยการปล่อยยานล่าช้าจากกำหนดเดิมหนึ่งวัน เดินทางขึ้นสู่อวกาศไปกับจรวดเดลตา 4 จากฐานปล่อยที่แหลมคานาเวอรัลในฟลอริดา ตรงชายฝั่งด้านตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐ ยานได้แยกตัวออกจากจรวดเป็นผลสำเร็จ ขณะนี้อยู่ในระหว่างการเดินทางเพื่อมุ่งหน้าไปยังดาวศุกร์ ยูจีน พาร์กเกอร์ ในวัย 91 ปี ก็ได้ร่วมชมการปล่อยจรวดส่งยานอวกาศที่ตั้งชื่อตามเขาในครั้งนี้ด้วย

ภารกิจของพาร์กเกอร์โซลาร์โพรบมีกำหนด 7 ปี ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ช่วงปี 2561-2567 ยานจะโคจรผ่านใกล้ดาวศุกร์ทั้งหมด 7 ครั้ง อาศัยแรงโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ของดาวศุกร์ช่วยปรับวงโคจรของยานให้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อยๆ การเข้าใกล้ดาวศุกร์ครั้งแรกมีกำหนดในเดือน ต.ค. 2561 หลังจากนั้นยานจะอยู่ในวงโคจรที่มีความรีสูงรอบดวงอาทิตย์ด้วยคาบประมาณ 150 วัน ผ่านใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดครั้งแรกในเดือน พ.ย. 2561 ที่ระยะห่างราว 35 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์

หลังสิ้นปีนี้ ยานพาร์กเกอร์โซลาร์โพรบจะผ่านดาวศุกร์อีก 6 ครั้ง เกิดขึ้นในราวเดือน ธ.ค. 2562, ก.ค. 2563, ก.พ. 2564, ต.ค. 2564, ส.ค. 2566 และเดือน พ.ย. 2567 ทั้งนี้เพื่อทำให้วงโคจรแคบลงและใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น โดยจุดใกล้ที่สุดในเดือน ธ.ค. 2567 อยู่ที่ระยะห่างจากผิวดวงอาทิตย์ราว 6 ล้านกิโลเมตร (ประมาณ 9 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์) คิดเป็นระยะทางราว 1 ใน 10 ของระยะห่างเฉลี่ยจากดาวพุธถึงดวงอาทิตย์ และเทียบได้กับระยะห่างราว 16 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ ที่จุดนั้นยานจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 200 กิโลเมตร/วินาที

ด้วยสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัดใกล้ดวงอาทิตย์ ยานได้รับการปกป้องจากเกราะกันความร้อนหนา 4.5 นิ้ว ซึ่งผลิตขึ้นด้วยวัสดุทำจากส่วนผสมของคาร์บอน สามารถทนความร้อนได้ถึง 2,500 องศาฟาเรนไฮต์ (ประมาณ 1,370 องศาเซลเซียส) บนยานติดตั้งอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์สำคัญ 4 ชิ้น สำหรับเก็บข้อมูลด้านสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก อุณหภูมิ และความหนาแน่นของอนุภาค มีกล้องถ่ายภาพมุมกว้างซึ่งให้ภาพถ่ายที่มีคุณภาพสูง และมีอุปกรณ์วัดความเร็ว อุณหภูมิ และการกระจายตัวในอนุภาคมีประจุของอิเล็กตรอน โปรตอน และฮีเลียม

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับฟิสิกส์ของดวงอาทิตย์ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ถือว่ามีความสำคัญต่อมนุษย์ในยุคที่เราต้องพึ่งพาดาวเทียมและเทคโนโลยีต่างๆ ซึ่งสามารถได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ โดยเฉพาะเมื่อเกิดพายุสุริยะ ซึ่งดวงอาทิตย์จะปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงออกสู่อวกาศอย่างรุนแรงและรวดเร็ว หากพุ่งตรงมาที่โลกสามารถส่งผลต่อการทำงานของดาวเทียมและระบบอื่นที่เกี่ยวข้อง

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (19-26 ส.ค.)

ดาวศุกร์ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวอังคาร ยังเป็นดาวเคราะห์สว่าง 4 ดวง ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอยู่บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ ซึ่งจะเป็นเช่นนี้ต่อเนื่องไปอีกถึงสองเดือน โดยเรียงลำดับจากดาวศุกร์ที่อยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ในกลุ่มดาวหญิงสาว ดาวพฤหัสบดีที่อยู่ห่างไปทางซ้ายมือในกลุ่มดาวคันชั่ง ดาวเสาร์อยู่ถัดไปในในกลุ่มดาวคนยิงธนู โดยปรากฏอยู่สูงบนท้องฟ้าทิศตะวันออกเฉียงใต้ ปิดท้ายด้วยดาวอังคารที่อยู่ห่างไปทางซ้ายมือของดาวเสาร์ ใกล้เส้นคั่นระหว่างกลุ่มดาวแพะทะเลกับกลุ่มดาวคนยิงธนู

ดาวเคราะห์ที่อยู่ทางทิศตะวันตกมากที่สุดจะมีเวลาสังเกตได้สั้นที่สุด ดาวศุกร์จึงตกลับขอบฟ้าก่อนดวงอื่น กลางสัปดาห์ตกในเวลาประมาณ 3 ทุ่ม ตามด้วยดาวพฤหัสบดีซึ่งตกในเวลา 5 ทุ่ม ดาวเสาร์ผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าด้านทิศใต้ในเวลา 2 ทุ่มครึ่ง แล้วจึงตกลับขอบฟ้าในเวลาตี 2 ส่วนดาวอังคารผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าในเวลา 4 ทุ่มครึ่ง จากนั้นตกลับขอบฟ้าในเวลาตี 4 แม้ว่าดาวอังคารจะผ่านจุดใกล้โลกที่สุดไปแล้วเมื่อปลายเดือน ก.ค. และความสว่างก็เริ่มลดลง แต่ยังคงเห็นเป็นดาวเด่นที่สุดดวงหนึ่งบนท้องฟ้า เป็นรองแค่ดาวศุกร์

ปลายสัปดาห์ หากท้องฟ้าเปิดในเวลาเช้ามืดมีโอกาสมองเห็นดาวพุธอยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออก ปรากฏอยู่ในกลุ่มดาวปู อยู่เยื้องไปทางซ้ายเมื่อมองต่ำลงมาที่ขอบฟ้าจากกลุ่มดาวนายพรานที่อยู่สูงขึ้นไป แต่มีเวลาสังเกตได้สั้นมากก่อนแสงสว่างของท้องฟ้ายามเช้าจะกลบแสงของดาวพุธ

สัปดาห์นี้เป็นครึ่งหลังของข้างขึ้น มองเห็นดวงจันทร์สว่างมากกว่าครึ่งดวงอยู่บนท้องฟ้าในเวลาหัวค่ำของทุกวัน วันที่ 21 ส.ค. ดวงจันทร์ผ่านใกล้ดาวเสาร์ที่ระยะห่าง 2 องศา วันที่ 23 ส.ค. ดวงจันทร์เคลื่อนไปอยู่ใกล้ดาวอังคาร ห่างกัน 6 องศา จันทร์เพ็ญของเดือนนี้ ซึ่งเป็นวันที่ดวงจันทร์มีตำแหน่งอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ เกิดขึ้นในเวลาหัวค่ำของวันที่ 26 ส.ค.

สถานีอวกาศนานาชาติหรือไอเอสเอสโคจรรอบโลกที่ความสูงประมาณ 400 กิโลเมตร ปรากฏให้เห็นได้ด้วยตาเปล่าเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบ โดยมีลักษณะเป็นดาวสว่างเคลื่อนที่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดหรือหัวค่ำ ที่น่าสนใจสำหรับสัปดาห์นี้มี 2 ครั้ง

วันศุกร์ที่ 24 ส.ค. 2561 กรุงเทพฯ และบริเวณใกล้เคียงเริ่มเห็นสถานีอวกาศปรากฏใกล้ขอบฟ้าทิศใต้ในเวลา 05.03 น. จากนั้นเคลื่อนสูงขึ้นไปทางซ้าย ถึงจุดสูงสุดขณะอยู่ใกล้ดาวซิริอัสทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในเวลา 05.06 น. ที่มุมเงย 27 องศา สิ้นสุดการมองเห็นใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออกเฉียงเหนือในเวลา 05.08 น.

วันอาทิตย์ที่ 26 ส.ค. 2561 สถานีอวกาศเริ่มปรากฏในเวลา 04.57 น. ขณะออกจากเงามืดของโลกทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ที่มุมเงย 50 องศา จากนั้นผ่านจุดสูงสุดทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือในอีก 1 นาทีถัดมาที่มุมเงย 68 องศา สิ้นสุดการมองเห็นใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออกเฉียงเหนือในเวลา 05.01 น. (เวลาอาจคลาดเคลื่อนได้เล็กน้อย)