เมื่อยานยนต์ Curiosity ที่ขับเคลื่อนได้ประสบความสำเร็จในการลงจอดบนดาวอังคาร Adam Steltzner รู้สึกยินดีมาก เพราะเขากับทีมวิศวกรคือผู้ออกแบบสร้างยานลำนั้น
งานชิ้นต่อไปที่ Stelzner กำลังทำคือ การสร้างยานที่สะอาดปราศจากจุลินทรีย์ใดๆ แม้แต่ตัวเดียวเพื่อส่งไปเก็บหินและดินจากดาวอังคารกลับมาวิเคราะห์หาสิ่งมีชีวิตในห้องปฏิบัติการบนโลก โดยใช้ภาชนะที่เป็นท่อโลหะที่สะอาดสุดๆ ในการเก็บรักษาบนดาวอังคารเพื่อให้มั่นใจว่าไม่มีจุลินทรีย์ใดๆ จากโลกลงไปปนเปื้อน
โดย NASA ได้คาดว่า ในต้นปี 2020 ยานสำรวจ 6 ล้อที่มีน้ำหนัก 1 ตัน จะออกเดินทางด้วยจรวดจากแหลม Canaveral ในรัฐ Florida เพื่อนำท่อโลหะ 31 ท่อ จากโลกไปนาน 7 เดือนสู่ดาวแดง เมื่อถึงจุดหมายปลายทาง ยานก็จะถูกบังคับให้เคลื่อนที่ไปบนภูมิประเทศ เพื่อเก็บดินหินตัวอย่างรวมถึงอากาศที่มีอยู่อย่างเจือจางบนดาว จากนั้นก็จะปิดปากท่อให้สนิท แล้วนำวางลงบนพื้นดาวเพื่อคอยยานอวกาศอีกลำหนึ่งนำท่อเหล่านี้กลับโลก ในอีกหลายปี
ถ้าโครงการนี้บรรลุเป้าหมาย ดิน หิน และอากาศที่เก็บกลับมาได้จะเป็นวัสดุตัวอย่างจากอวกาศที่มีค่ามากที่สุด สำหรับนักวิทยาศาสตร์ทุกคน เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ว่า บนดาวอังคารมีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ (สิ่งมีชีวิตนี้หมายถึง จุลินทรีย์หรือวัสดุชีวภาพ หรืออินทรีย์โมเลกุล)
นี่จึงเป็นเหตุผลที่อธิบายว่า เหตุใด Adam Steltzner จึงต้องทำความสะอาดยานอย่างดีที่สุด เพราะถ้ามีจุลินทรีย์เพียงตัวเดียวจากโลกเล็ดรอดไปถึงดาวอังคาร โครงการก็จะล้มพับทันที และนั่นหมายถึงเงินงบประมาณ 85,000 ล้านบาทก็จะสูญเสียไปด้วย และโครงการอื่นๆ ที่จะติดตามโครงการนี้มาก็จะถูกเลื่อนออกไปอย่างไม่มีทางเลี่ยง
แต่ถ้าโครงการประสบความสำเร็จ นั่นจะเป็นการเปิดศักราชของการศึกษาธรณีวิทยาต่างดาวเคราะห์ (ไม่นับดวงจันทร์)
เพื่อให้โครงการนี้บรรลุเป้าหมาย นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของ NASA ได้เพ่งเล็งเรื่องรายละเอียดของการเก็บหินและดินตัวอย่าง และทุกขั้นตอนที่ยานต้องทำงาน โดย NASA เองก็ต้องวางแผนก่อนว่าจะส่งยานไปลง ณ ตำแหน่งใดจึงจะดีที่สุด มีประโยชน์มากที่สุด และปลอดภัยที่สุด เพราะตระหนักดีว่า ความสำเร็จในปี 2020 ขึ้นกับการตัดสินใจ และการดำเนินการในปี 2017 นี้
ในอดีตที่ผ่านมา เช่นในปี 1996 NASA ได้ส่งยาน Pathfinder หนัก 11 กิโลกรัมไปลงบนดาวอังคาร ถึงปี 2003 ยานแฝด 2 ลำชื่อ Spirit และ Opportunity ที่หนัก 180 กิโลกรัมก็ได้ลงไปสำรวจดาวอังคารเช่นกัน มาคราวนี้ในปี 2012 ยาน Curiosity ที่หนัก 900 กิโลกรัมก็ได้ลงไปทำหน้าที่สำรวจบ้าง โดยแต่ละยานมีวัตถุประสงค์ต่างๆ กัน
สำหรับยานที่จะส่งไปดาวอังคารในปี 2020 นั้นมีโครงสร้างและองค์ประกอบประมาณ 85% ที่เหมือน Curiosity ทุกประการไม่ว่าจะเป็นเรื่องอุปกรณ์สื่อสาร แบตเตอรี่ และอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ต่างๆ โดยวิศวกรไม่จำเป็นต้องออกแบบใหม่ แต่ก็จะมีส่วนที่ใหม่จริงๆ คือ อุปกรณ์ที่จะเก็บตัวอย่างหิน และอุปกรณ์อื่นๆ อีก 7 ชิ้น ซึ่งได้แก่ กล้องถ่ายภาพที่จับภาพระยะใกล้ อุปกรณ์เลเซอร์ อุปกรณ์ spectrometer ซึ่งสามารถทำงานได้โดยใช้แสง ultraviolet และ x-rays เพื่อวิเคราะห์หินและแร่ตัวอย่างอย่างละเอียด
ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาจะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจธรรมชาติของดาวอังคารดีขึ้น แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะมีอุกกาบาตจากดาวอังคารหลายร้อยก้อนแล้วก็ตาม แต่อุกกาบาตเหล่านั้นเกิดจากการที่อุกกาบาตรอื่นชนกระแทกดาวอังคาร แล้วสะเก็ดที่เกิดจากการถูกพุ่งชนได้กระเด็นมาตกบนโลก ซึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวอาจจะเกิดเมื่อหลายพันล้านปีก่อน และไม่ได้ถูกส่งมาโลกอย่างธรรมชาติ ดังนั้น NASA จึงหวังว่า การศึกษาหินที่เก็บได้ใหม่จะช่วยในการรู้ประวัติความเป็นมาของภูมิประเทศบนดาว และทำให้รู้วิวัฒนาการของดาวด้วย
สำหรับขั้นตอนในการเก็บหินตัวอย่างนั้น โครงการได้รับการออกแบบให้ใช้แขนหุ่นยนต์เจาะก้อนหินเพื่อสกัดเนื้อหินออกมาประมาณ 15 กรัมเพื่อใส่ลงในท่อ แล้วปิดปากท่ออย่างสนิทแน่นไม่ให้อากาศเข้าออก จากนั้นนำเข้าเก็บในตัวยาน โดยใช้เวลาทำงานทั้งหมดไม่เกิน 1 ชั่วโมง
ท่อที่ใช้เก็บมีทั้งหมด 31 ท่อ แต่ละท่อมีความยาว 14 เซนติเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 2 เซนติเมตร ขณะเดินทางไปดาวอังคารจะมีท่อหนึ่งที่เปิดอ้าไว้ เพื่อเก็บอะไรก็ตามที่ถูกพ่นออกมาจากจรวด แล้วท่อนั้นจะถูกปิดทันทีที่ยานลงจอดบนดาวอังคาร ส่วน 30 ท่อที่เหลือมีไว้สำหรับเก็บวัตถุตัวอย่าง ดังนั้นการเปรียบเทียบของในหลอด 1 หลอดกับอีก 30 หลอดจะทำให้รู้ว่า ตัวอย่างที่ได้มาจากดาวมีอะไรจากโลก (จากจรวด) ไปปะปนอยู่บ้าง
สำหรับดินและหินตัวอย่างที่ถูกนำกลับมานั้น จะได้รับการดูแลอย่างดีที่สุด เหมือนเมื่อครั้งที่มนุษย์อวกาศ Apollo นำดินและหินจากดวงจันทร์กลับโลก
ความจริงในประเด็นความสะอาดนี้ เมื่อครั้งที่ NASA ส่งยาน Viking ไปลงบนดาวอังคาร วิศวกรทุกคนก็กังวลเรื่องจุลินทรีย์จากโลกเช่นกัน จึงได้ทำความสะอาดยานอย่างหมดจด โดยใช้ความร้อนฆ่าเชื้อและชโลมยานด้วยแก๊สฮีเลียมนาน 4 วัน เพื่อให้มั่นใจ
ในความเป็นจริง ไม่มีใครสามารถบอกได้อย่างมั่นใจ 100% ว่าตัวยานทั้งหมดสะอาดหมดจด ดังนั้น คำถามจึงกลายเป็นว่า ยานจะสกปรก (คือไม่สะอาด) ได้ถึงระดับใด นักวิทยาศาสตร์จึงจะรับได้ และคำตอบก็มีว่า วัตถุตัวอย่างใดที่มีสารอินทรีย์คาร์บอนไม่เกิน 40 ส่วนใน 1,000 ล้านส่วนให้ถือว่าสะอาด
แต่วัตถุตัวอย่างก็อาจจะมี tungsten ปนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพราะอุปกรณ์ที่ใช้เจาะหินและดินทำด้วย tungsten และนั่นหมายความว่า การวัดอายุของหินและดินโดยใช้เทคนิคที่อาศัย tungsten และ hafnium จะไม่ได้ผล นักวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้เทคนิคอื่นแทน
คำถามอีกคำถามหนึ่งที่ทุกคนกังวลคือ ในขณะที่ยานจอดคอยบนดาวอังคารนั้น ท่อเก็บวัตถุตัวอย่างจะถูกแผดเผาโดยแสงแดดให้มีอุณหภูมิสูง ดังนั้น สารอินทรีย์ (ถ้ามี) จะเสื่อมสภาพ ซึ่งจะทำให้ข้อมูลบางข้อมูลสูญเสียไป คณะทำงานได้วางแผนให้เก็บท่อในสถานที่ๆ มีอุณหภูมิสูงไม่เกิน 60 องศาเซลเซียส
เมื่อจรวดนำหินและดินตัวอย่างกลับโลก ทันทีที่ตัวอย่างถึงโลก นักวิทยาศาสตร์ก็จะตรวจหา amino acid, protein หรือสารเคมีอื่นๆ รวมถึงวัดปริมาณ isotope ต่างๆ ในโมเลกุลที่สำคัญ เพื่อศึกษากระบวนการทางชีววิทยาที่มีในสิ่งมีชีวิต และต้องวิเคราะห์อย่างรอบคอบทุกด้าน จึงจะลงความเห็นได้ว่า บนดาวอังคารมีสิ่งมีชีวิตหรือไม่ ซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะใครๆ ก็รู้ว่า รังสีคอสมิกจากอวกาศสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของหินและดินได้ ตลอดเวลาที่ผ่านมาเป็นล้านๆ ปี นักวิทยาศาสตร์จึงต้องพยายามหาหินที่เพิ่งปริแตกจากหน้าผา เพื่อหินที่ได้จะไม่ถูกกระทบกระเทือนโดยรังสีคอสมิกมาก และนั่นก็หมายความว่า สถานที่เก็บหินตัวอย่างจะต้องมาจากที่ต่างๆ กันประมาณ 20 สถานที่ โดยใช้เวลาเก็บตั้งแต่ 1-1.5 ปี (เวลาบนดาวอังคาร) และ NASA ต้องบังคับยานให้เคลื่อนที่ไปหาหินและดินที่น่าสนใจตลอดทาง เพื่อให้ได้หินและดินในปริมาณมากที่สุด
NASA ได้พบว่า ตลอดเวลาที่ยาน Curiosity พำนักอยู่บนดาวอังคารนาน 4.5 ปีนั้น ยานเดินทางได้ไกลเพียง 16 กิโลเมตร ดังนั้นจึงคิดจะให้ยานที่จะไปในปี 2020 เดินทางให้เร็วกว่า และไกลกว่า Curiosity
ความสำเร็จของยานในปี 2020 จึงขึ้นกับว่า ยานจะลงจอดบนส่วนใดของดาวอังคาร ซึ่งตามแผนจะมี 8 สถานที่โดย 4 ที่อยู่ที่บริเวณ “ทะเลสาบ” ซึ่งในอดีตเคยมีน้ำ ส่วนอีก 4 ที่อยู่บนหินอายุมากที่เคยมีน้ำซึมผ่าน สำหรับที่ๆ ยานจะไปลงจอดเป็นจุดตั้งต้นนั้น NASA จะตัดสินใจในอีก 1-2 ปี ก่อนยานจะออกเดินทาง
ในด้านการตรวจสอบโครงการนี้เป็นขั้นสุดท้ายนั้น ได้ผ่านไปเรียบร้อยแล้ว ตั้งแต่เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ปีนี้ และ NASA จะทดสอบอุปกรณ์ต่างๆ อีกหลายครั้ง เพื่อความมั่นใจจนกระทั่งถึงเดือนกรกฎาคมหรือสิงหาคม ปี 2020
หลังปี 2020 NASA ก็ยังไม่มีโครงการส่งยานใดๆ ไปดาวอังคารอีก ทีมงานจึงหวังจะให้ NASA กำหนดแผนส่งจรวดนำยานไปเอาหินตัวอย่างกลับก่อนปี 2022 และพร้อมกันนั้นก็คาดหวังให้ NASA วางแผนส่งคนไปดาวอังคารด้วย
อันที่จริงความคิดที่จะนำหินและดินบนดาวอังคารกลับมาโลกนี้ได้เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 1985 แต่โครงการลักษณะนี้ต้องใช้เวลาในการตระเตรียม รวมเวลาทั้งหมดร่วม 40 ปี จึงจะดำเนินการได้
คนที่วิจัยเรื่องทำนองนี้ นอกจากจะต้องการเงิน และเวลาแล้วยังต้องมีความอดทนสูงมากด้วย เพราะเวลาส่วนใหญ่จะใช้ไปในการ “คอย”
อ่านเพิ่มเติมจาก Universe: The Definitive Visual Guide โดย Martin J. Rees, ed จัดพิมพ์โดย Dorling Kindersley, New York ปี 2012
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
ความเห็น 14
สุริยัน ซื่อตรง
วิชาการล้วนๆ ชอบครับ
23 มิ.ย. 2560 เวลา 11.57 น.
ArtistLoveFreedom.
เจอ Terra for Mars แน่เมิง
23 มิ.ย. 2560 เวลา 11.50 น.
ช่างพีท มาลีดิจิตอล
เมื่อไรผมจะได้ย้ายบ้านสักที
23 มิ.ย. 2560 เวลา 11.46 น.
Anuwat
ไทยก็กำลังวิจัยไดโนเสากับเต่าล้านปีกระดองขาวว่าทำไมอายุยืนชิปหายอยู่
23 มิ.ย. 2560 เวลา 11.32 น.
ทึ้งมาก...
23 มิ.ย. 2560 เวลา 11.27 น.
ดูทั้งหมด