ภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์ที่ใกล้ที่สุด!
เราส่งยานโครงการอพอลโลไปสำรวจดวงจันทร์มาแล้ว เราส่งยานไร้มนุษย์ไปสำรวจดาวอังคารมาแล้ว หลายสิบปีที่ผ่านมาเราไปสำรวจมาหลายที่ในระบบสุริยะ และตอนนี้ก็ถึงเวลาของการสำรวจดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ และเป็นดาวฤกษ์สำคัญที่ให้พลังงานแก่เรา หากไม่มีดวงอาทิตย์แล้ว โลกก็คงจะไม่มีสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงมนุษย์ด้วย
(ภาพจาก https://www.sciencenewsforstudents.org/article/parker-solar-probe-aims-touch-sun)
จริงๆ เราได้มีการเก็บข้อมูล และศึกษาดวงอาทิตย์มาเป็นเวลานานแล้ว แต่ไม่เคยมียานไหนที่จะไปสำรวจเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากเท่าครั้งนี้มาก่อนเลย
ยานสำรวจพาร์คเกอร์ (Parker Solar Probe) ถูกปล่อยจากโลกในเดือนสิงหาคมปี ค.ศ.2018 ยานนี้มีเป้าหมายไปสำรวจบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์ โดยมันจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยจะเข้าไปใกล้เรื่อยๆ มันจะใกล้มากสุดถึงที่ระยะ 6 ล้านกิโลเมตรจากผิวของดาว เป็นระยะที่ถือว่าใกล้มากเทียบกับโลกที่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ซึ่งในระยะที่ใกล้มากนี้นับว่าใกล้เป็น 7 เท่าจากยานที่เคยไปสำรวจมา ยานจะไปสำรวจบรรยากาศชั้นนอกของดวงอาทิตย์หรือที่เราเรียกว่า โคโรน่า
ยานจะเคลื่อนที่ผ่านโคโรน่าด้วยความเร็วถึง 700,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเร็วมากๆ ลองนึกถึงการขับรถด้วยความเร็ว 120 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเราก็รู้สึกว่าเร็วแล้ว แต่นี่เยอะกว่ามากจนไม่สามารถจินตนาการได้เลย จึงไม่น่าแปลกใจที่ยานนี้จะเป็นวัตถุที่เร็วที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้นในระบบสุริยะ
ยานสำรวจถูกปล่อยเพื่อสำรวจหาข้อมูลของโคโรน่าและลมสุริยะ ลมสุริยะ คือ กระแสของอนุภาคประจุที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาสู่อวกาศ เราสำรวจเพื่อพยายามทำความเข้าใจปรากฏการณ์เหล่านี้ให้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะสิ่งที่เรียกว่า เปลวสุริยะ ซึ่งเปลวสุริยะนี้มันมีพลังรุนแรงมากจนอาจทำลายยานอวกาศให้เสียหายหรือเป็นภัยต่อมนุษย์อวกาศได้
นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการศึกษาฟิสิกส์ของดวงอาทิตย์ท่านหนึ่งได้ให้ความเห็นกับโครงการนี้ว่า มันสุดยอดมาก และมันจะช่วยตอบคำถามในเรื่องที่ไม่สามารถการหาคำตอบได้ นอกจากส่งยานไปสำรวจดวงอาทิตย์
และนักวิทยาศาสตร์ท่านอื่นๆ ก็ดูจะตื่นเต้นกับโครงการนี้มาก เพราะโครงการนี้เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดฝันมานาน แต่ด้วยข้อจำกัดทางเทคโนโลยี ทำให้ไม่สามารถไปถึงฝันได้ แต่ตอนนี้ฝันของพวกเขาได้กลายเป็นความจริงแล้ว
ยานสำรวจพาร์คเกอร์นี้ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ชื่อ ยูจีน พาร์คเกอร์ ผู้บุกเบิกการศึกษาลมสุริยะ โดยพาร์คเกอร์เสนอทฤษฎีเรื่องลมสุริยะขึ้นในปี 1958 น่าเสียดายที่ในยุคนั้นไม่มีใครยอมรับแนวคิดของเขา โดยหาว่าเป็นเรื่องเหลวไหล ต้องรออีกหลายปีจึงมีหลักฐานยืนยันว่า ลมสุริยะ ตามสมมติฐานของพาร์คเกอร์มีอยู่จริง
(ภาพจาก https://svs.gsfc.nasa.gov/13028)
ยานสำรวจดวงอาทิตย์พาร์คเกอร์นี้มีขนาดประมาณรถคันเล็กๆ มันประกอบไปด้วยอุปกรณ์เครื่องมือตรวจวัดที่ซับซ้อนเพื่อที่จะจับภาพสามมิติของบรรยากาศของดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ก็ยังมีเครื่องวัดสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า เพื่อที่จะวัดสิ่งเหล่านี้ได้ยานสำรวจต้องโฉบเข้าไปใกล้โคโรน่าของดวงอาทิตย์ซึ่งอาจจะมีอุณหภูมิได้สูงถึง 10 ล้านองศาเซียลเซียส บริเวณผิวของดวงอาทิตย์อาจจะปล่อยความร้อนมาสู่ยานสำรวจ ผิวด้านหน้าของยานสำรวจที่โดนแสงนั้นอาจอุณหภูมิสูงถึง 1,370 องศาเซียลเซียส นักวิทยาศาสตร์จึงต้องหาทางป้องกันยานไม่ให้ได้รับความร้อนมากเกินไปจนทำให้เครื่องมือตรวจวัดซับซ้อนที่อยู่ในยานเสียหาย
ยานสำรวจดวงอาทิตย์จึงต้องมีสิ่งที่เรียกว่าเกราะป้องกันความร้อน ที่ทำมาจากชั้นโฟมคาร์บอนหลายๆชั้น วัสดุพวกนี้คล้ายกับวัสดุที่เราใช้ในการผลิตอุปกรณ์กีฬาเช่นไม้กอล์ฟ ไม้ตีเทนนิส เกราะป้องกันความร้อนนนี้จะหันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์เสมอๆ เวลาที่ยานเคลื่อนที่เพื่อป้องกันอุปกรณ์ตรวจวัดในยานสำรวจนี้
เราไม่ต้องรอนานเป็นปีๆ ยานสำรวจจะไปสำรวจโคโรน่าของดวงอาทิตย์ประมาณเดือนพฤศจิกายน 2018 เป็นเวลาแค่เกือบสี่เดือนหลังจากปล่อยยาน ยานสำรวจจะโคจรรอบดวงอาทิตย์ 24 ครั้งและเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อยๆ ยานสำรวจจะบินโคจรเป็นระยะห่างภายใน 24 ล้านกิโลเมตรจากผิวดวงอาทิตย์ และในการโคจรรอบสุดท้ายคือปี ค.ศ. 2025 ยานสำรวจจะเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ที่ระยะห่าง 6 ล้านกิโลเมตร
โดยเราหวังว่า ภารกิจนี้จะช่วยไขปริศนาความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างพื้นผิวของดวงอาทิตย์กับโคโรน่า เนื่องจากที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิที่ประมาณ 5500 องศาเซลเซียส แต่โคโรน่าของดวงอาทิตย์นั้นมีอุณหภูมิเป็นล้านองศาเซลเซียส ซึ่งมันต่างกันมากจนนักวิทยาศาสตร์พากันงุนงง และอีกสิ่งที่เราต้องการ คือ เบาะแสของความเร็วของอนุภาคลมสุริยะ ที่ยังไม่ชัดเจนนักว่าอนุภาคเหล่านี้ได้รับพลังงานมากจากไหน จึงสามารถหลุดพ้นจากการดึงดูดอันมหาศาลของดวงอาทิตย์ได้ เราคาดหวังว่า ยานสำรวจนี้จะช่วยไขปริศนาหลายปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์กำลังสงสัยอยู่
นอกจากนี้การศึกษาลมสุริยะพัดที่มายังโลกก็เป็นอีกสิ่งหนึ่งที่เราสนใจ เพราะถ้าลมสุริยะพัดมารุนแรงมาก ก็อาจส่งผลให้ยานอวกาศ ดาวเทียมที่โคจรรอบโลก ชำรุดเสียหายได้ การเข้าใจบรรยากาศของดวงอาทิตย์จะช่วยให้เข้าใจปรากฏการณ์นี้มากยิ่งขึ้นและอาจช่วยให้เราทำนายและหาทางป้องกันอันตรายจากลมสุริยะได้
แน่นอนว่า ในเอกภพนี้ยังมีดาวฤกษ์อีกมากมายมหาศาล และดวงอาทิตย์ก็เป็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง ซึ่งถ้าหากเราสามารถไขความลับการทำงานของดวงอาทิตย์ได้ ก็จะช่วยให้เราเข้าใจดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ มากยิ่งขึ้นด้วยเช่นกัน
การสงสัยใคร่รู้ของมนุษย์ช่วยให้เราได้ไปสำรวจดินแดนแห่งใหม่ และเพิ่มโอกาสใหม่ๆ แก่เผ่าพันธุ์มนุษย์ ซึ่งเราคาดหวังว่า การสำรวจในครั้งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติรอบตัว และสามารถนำความรู้มาสร้างประโยชน์อันมหาศาลต่อไป
เรียบเรียงโดย
ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
อ้างอิง
หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ ตอนที่ 2
29-02-2024
หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ ตอนที่ 1
09-02-2024
