เกาะติดไปกับยาน New Horizons เผยความลับพลูโต "ดาวเคราะห์ลูกเมียน้อย" และ "ไฟต์ล้างตา" ขององค์การนาซ่า

          วันนี้ 14 กรกฏาคม ค.ศ.2015 ผมมาช่วยเลี้ยงหลานเกิดใหม่ชื่อน้อง DJ อยู่ที่บ้านลูกสาวคนเล็กในเมือง Huntville รัฐ Texas สหรัฐอเมริกา เป็นวันที่ยานอวกาศ New Horizons เดินทางถึงดาวพลูโต เวลา 07:50 AM เวลาท้องถิ่น ผมจึงถือโอกาสเปิดบทความใหม่ตามที่จั่วหัวข้างบน  

          พลูโต (Pluto) ดาวเคราะห์ดวงที่เก้าถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่น "ไคล์ วิลเลี่ยม ทอมบาวด์" (Clyde William Tombaugh) อาชีพเกษตรกรชาวอเมริกัน เมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ ค.ศ.1930 ที่หอดูดาวแห่งเมือง Flagstaff รัฐ arizona สหรัฐอเมริกา แต่ต่อมาปี ค.ศ.2006 ถูกสมาคมดาราศาสตร์นานาชาติลงมติให้ปลดออกจากตำแหน่งดาวเคราะห์ดวงที่เก้าและลดฐานะลงเหลือเพียง "ดาวเคราะห์น้อย" (Dwarf Planet) ผมจึงตั้งฉายา "ดาวเคราะห์ลูกเมียน้อย" อย่างไรก็ตามองค์การนาซ่าแห่งสหรัฐอเมริกาไม่ได้คิดเช่นนั้น รัฐบาลลุงแซมยังคงเดินหน้าส่งยานอวกาศสุดไฮเทคราคาแพงลิ่วมุ่งหน้าสู่พลูโต โดยออกเดินทางเมื่อวันที่ 19 มกราคม ค.ศ. 2006 และวันนี้ 14 กรกฏาคม ค.ศ. 2015 เราได้เห็นภาพแรกอย่างชัดๆของ "พลูโต" ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ขององค์นาซ่าบอกว่ามีสีออกแดงๆเหมือนดาวอังคาร และมีขนาดใหญ่กว่าที่คิด

 

 

 

        ประวัติการค้นหาดาวเคราะห์สุดขอบระบบสุริยะ

           หลังจากที่ได้ค้นพบดาวเคราะห์อันไกลโพ้นอย่าง "ยูเรนัส และเนปจูน" โดยนักดาราสาสตร์ชื่อ Sir William Herschel ค.ศ.1781 และ John Couch Adams ค.ศ.1846 ตามลำดับ นักดาราศาสตร์ในยุคต่อมายังมีความเชื่อว่าต้องมีดาวเคราะห์อีกดวงเพราะดูจากวงโคจรที่ออกจะแปลกๆของยูเรนัสเหมือนมีอะไรมาดึงอยู่ห่างๆ นักดาราศาสตร์หนึ่งในนั้นชื่อ Percival Lowell ชาวอเมริกัน ท่านผู้นี้ใช้หอดูดาวที่เมือง Flagstaff รัฐ Arizona เริ่มค้นหาในปี ค.ศ.1905 ตั้งชื่อดาวเคราะห์ลึกลับนี้ว่า The Planet X ใช้เวลาหลายปีนั่งส่องกล้องทุกคืนจนจนแทบจะตาเหล่ก็ยังไม่พบอะไรเลย ท่านเสียชีวิตในปี ค.ศ.1915 โครงการนี้ทำท่าจะล้มเลิกไป

          ต่อมาหลานชายหัวแก้วหัวแหวนชื่อ Roger Lowell Putnam ได้รับมรดกก้อนใหญ่จากคุณลุง Percival Lowell ก็ต้องกัดฟันลุกขึ้นมาสะสางงานใหม่โดยว่าจ้างเด็กหนุ่มอาชีพเกษตรกรแต่เป็นนักดาราศาสตร์สมัครเล่นชื่อ Clyde Tombaugh เข้ามาช่วยงานในปี ค.ศ.1928 และแล้วเด็กหนุ่มผู้นี้ก็ค้นพบ "พลูโต" โดยใช้วิธีนั่งวิเคราะห์ภาพถ่ายจนพบเบาะแสในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1929 และได้รับการยืนยันวันที่ 18 กุมภาพันธ์ ค.ศ.1930 พ่อหนุ่มจึงตั้งชื่อดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้ว่า "พลูโต" ตามข้อเสนอของเด็กผู้หญิงอายุ 11 ขวบ ชื่อ Venetia Burbey เพราะเธอหลงไหลในเทพนิยายกรีกโรมันซึ่งหนึ่งในนั้นคือเทพเจ้าแห่งใต้บาดาลชื่อว่า Pluto

          "พลูโต" เป็นดาวเคราะห์อยู่ไกลที่สุดของระบบสุริยะเราจึงไม่มีข้อมูลอะไรมากนักอย่างเก่งก็มีเพียงภาพถ่ายเบลอๆจากกล้องอวกาศ Hubble ดาวเคราะห์จิ๋วดวงนี้จึงเป็นความลับมาโดยตลอด นักดาราศาสตร์ก็ได้แต่ใช้จินตาการว่าน่าจะเป็นอย่างนั้นอย่างนี้

 

    

Clude Tombaugh ผู้ค้นพบ Pluto เกิด 4 กุมภาพันธ์ 1906 และเสียชีวิต 17 มกราคม 1997 รวมอายุ 90 ปี  

 

 หอดูดาวที่เมือง Flagstaff Arizona ใช้ในการค้นหาดาวพลูโต

 

 บรรยากาศห้องทำงานของ Clyde Tombaugh เต็มไปด้วยอุปกรณ์ดาราศาสตร์นานาชนิดที่พึงหาได้ในขณะนั้น

 

ภาพถ่ายที่ Clyde Tombaugh ใช้ค้นหาดาวเคราะห์ดวงใหม่ โดยวิธีสังเกตว่า "มีการเคลื่อนที่" เพราะปกติถ้าเป็นดาวฤกษ์จะอยู่กับที่ตลอดเวลา ภาพในวงกลมแสดงจุดเล็กที่เปลี่ยนตำแหน่งจึงสงสัยว่าน่าจะเป็นดาวเคราะห์ 

 

 

ภาพขยายให้เห็นจุดเล็กๆที่เปลี่ยนตำแหน่ง และต่อมาได้รับการยืนยันว่า "เป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่" 

 

พลูโตถูกบรรจุเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เก้าของระบบสุริยะ เราๆท่านๆที่เป็นนักเรียนก็ต้องท่องจำไว้ให้ดีเพราะออกข้อสอบอยู่เรื่อยๆ

 

วงโคจรของพลูโตไม่เหมือนชาวบ้านทั่วไปเพราะมีลักษณะเอียงๆเป็นรูปวงรีและกินเข้ามาในวงโคจรของเนปจูน ทำให้บางช่วงก็ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าเนปจูน

 

 

ภาพถ่ายพลูโตกับดวงจันทร์ทั้งสี่ ที่รู้จักกันดีคือดวงจันทร์ Charon

 

 เปรียบเทียบขนาดของพลูโตกับดวงจันทร์ของโลก

 

 

ภาพถ่ายเลือนๆของดาวพลูโต จากกล้องอวกาศ Hubble 

 

       โครงการส่งยาน New Horizons มุ่งสู่ดาวพลูโต......"ไฟต์ล้างตา" ขององค์การนาซ่า

           องการค์นาซ่าแห่งสหรัฐอเมริกาอดรนทนไม่ไหวกับความอยากรู้อยากเห็นอันเป็นนิสัยที่แก้ไม่หายของมนุษย์ ยอมกัดฟันควักทุนก้อนมหึมาสร้างยานอวกาศสุดไฮเทคชื่อ The New Horizons ติดตั้งอุปกรณ์กล้องถ่ายรูปที่คมชัดและซูมได้เจ๋งที่สุด มีพิธีปล่อยออกสู่อวกาศเมื่อวันที่ 19 มกราคม 2006 กำหนดถึงดาวพลูโตในอีก 9 ปี ก็คือวันนี้ 14 กรกฏาคม 2015 (ที่ผมกำลังนั่งเขียนบทความ)

           แต่แล้วแปดเดือนต่อมา 24 สิงหาคม 2006 องค์การน่าซ่าต้องเผชิญกับกระแสการเมืองจากบรรดาสมาชิกสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ (International Astronomical Union: IAU) ที่มีชาวยุโรปเป็นสมาชิกจำนวนมาก สร้างกติกาคุณสมบัติของการเป็นดาวเคราะห์เพื่อโหวตให้ "พลูโต" ผิดสะเป็ก และถูกตัดออกจากบัญชีดาวเคราะห์แห่งระบบสุริยะลดฐานะเป็น "ลูกเมียน้อย" ในชื่อที่ค่อนข้างกระจอกว่า "Dwarf Planet" ตอนนั้นชาวอเมริกันจำนวนมากไม่พอใจแต่ก็ทำอะไรไม่ได้เพราะเป็นการลงคะแนนแบบประชาธิปไตยที่ตัวเองก็คุยนักคุยหนาว่า "ชอบระบอบนี้อย่างสุดขั้วหัวใจ" จนถึงกับมีคำพูดประชดประชันว่า.......พระเดชพระคุณทั้งหลายจะลดฐานะเขาอย่างไรกระจอกแค่ไหน "พลูโต" ก็โคจรอยู่ในที่เดิมนั่นแหละ และมีความมั่นใจลึกๆว่า........ถ้าลูกรักของข้า The New Horizons เดินทางถึงพลูโตและส่งภาพเด็ดๆกลับมาเมื่อไหร่ .....จะหัวเราะใส่หน้าพวกสูนั่นแหละโว้ย 

           โครงการสำรวจดาวพลูโตและขอบนิกของระบบสุริยะเริ่มวางแผนตั้งแต่ปี 1990 แต่ด้วยความไม่พร้อมทางด้านนโยบายและงบประมาณจึงเลื่อนมาเรื่อยๆจนถึงปี 2006 ผมเชื่อว่าการที่องค์การนาซ่าตัดสินใจควักเงินก้อนโตสร้างยาน New Horizons ก็เพราะ "พลูโต" เป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่ค้นพบโดยชาวอเมริกันล้วนๆเมื่อปี 1930 และก็ถูกเย้ยหยันโดยนักดาราศาสตร์ชาวยุโรปว่าเป็นดาวเคราะห์ลูกเมียน้อย ไม่สมศักศรีที่จะเรียกว่าดาวเคราะห์ และมีข่าวกระเซ็นออกมาตลอดว่าจะปลดออกจากบัญชีดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ เป็นใครก็ต้องฮึดสู้ครับเพราะคำว่า "ฆ่าได้แต่อย่าหยาม" มันอยู่ในสายเลือดของมนุษย์ทุกคน ในที่สุดองค์การนาซ่าก็ต้องหวานอมขมกลืนกับ "การลงมติปลดพลูโต" โดยสหภาพดาราศาสตร์นานาชาติเมื่อเดือนสิงหาคม 2006 หลังจากปล่อยยาน New Horizons ออกไปเพียง 8 เดือน ตอนนั้นองค์การนาซ่าก็ยังไม่รู้ว่า New Horizons จะสำเร็จหรือล้มเหลว เพราะพลูโตอยู่ไกลถึง 5,000 ล้านกิโลเมตร และต้องรอคอยอีก 9 ปี ถ้าผลออกมาล้มเหลวก็หนีไม่พ้นเอาปี๊บคลุมหัว แต่ถ้าสำเร็จนั่นคือ "ไฟต์ล้างตา" พูดไปพูดมา "การเมืองเรื่องของศักดิ์ศรี" มันแทรกซึมไปทุกลมหายใจของมนุษย์เจ้าเลห์อย่างเราๆท่านๆเนอะ 

 

ยานอวกาศ New Horizons ขนาดเท่าแกรนด์เปียโนถูกยิงขึ้นสู่ท้องฟ้าโดยจรวด Atlas 5 จากแหลมคานาเวร่า รัฐฟอริดา เมื่อบ่าย 2 โมง วันที่ 19 มกราคม 2006

 

           ข้อมูลด้านเทคนิคของยาน New Horizons

           1.ยาน New Horizons ถูกยิงออกไปสู่วงโคจรของโลกเมื่อวันที่ 19 มกราคม 2006 ด้วยความเร็วสูงถึง 16.26 กม. ต่อวินาที (58,536 กม.ต่อชั่วโมง) เพื่อที่ให้หนีแรงดึงดูดของโลกอย่างรวดเร็วจึงจำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงในจรวดขับดันแบบเท่าไหร่เท่ากัน หรือภาษาวัยรุ่นเรียกว่า "จัดเต็ม" 

           2.เมื่อเข้าสู่วงโคจรของโลกและหลังจากจรวดขับดันทั้งหมดถูกปล่อยทิ้งเหลือแต่ตัวยานอวกาศขนาดพอๆกับ "แกรนด์เปียโน" ก็ใช้เชื้อเพลิงบังคับปรับองศาให้สัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงของโลกเพื่อ "เหวี่ยง หรือขว้าง" ออกไปจากวงโคจรโลกมุ่งตรงสู่วงโคจรของดาวพฤหัส ถึงที่นั่นวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 2007 ที่ระยะห่าง 2.3 ล้าน กม. และใช้เชื้อเพลิงปรับองศาให้สัมพันธ์กับวงโคจรของดาวพฤหัสเพื่อใช้แรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวเคราะห์ยักษ์ดวงนี้ เหวี่ยงยาน New Horizons ออกไปด้วยความเร็วเพิ่มจากเดิม 4 กม.ต่อวินาที (14,000 กม.ต่อชั่วโมง) มุ่งตรงไปยังดาวพลูโต

           3.ระหว่างทางได้เก็บภาพและข้อมูลของแอสตีรอย 132524 APL ดาวพฤหัสและดวงจันทร์ เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของกล้องและอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ พลังงานที่ใช้กับเครื่องมือวิทยาศาสตร์มาจากระบบผลิตไฟฟ้าที่เรียกว่า Radioisotope Themoelectric Generator (RTG) ใช้รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์เป็นตัวผลิตกระแสไฟฟ้ากระแสตรง DC 250 Watt 30 V ระบบนี้จะเสื่อมประสิทธิภาพประมาณ 5% ทุกๆ 4 ปี และคาดว่าเมื่อเดินทางถึงดาวพลูโตในปี 2015 จะเหลือพลังงานที่ 220 W  

 

พิธีปล่อยยานอวกาศ The New Horizons เมื่อ 19 มกราคม 2006

 

มีการออกแบบและวางแผนให้ใช้แรงเหวียงของดาวยักษ์ใหญ่ Jupiter ขว้างให้ New Horizons บินไปถึงพลูโตโดยไม่ต้องใช้พลังงานมากนัก

 

 

วิธีการแบบนี้ไม่ได้ลึกลับซับซ้อนอะไรเป็นหลักการทางฟิสิกซ์เบื้องต้นเหมือนขว้างก้อนหินใส่รถไฟที่กำลังวิ่งด้วยความเร็วสูง สะท้อนให้ก้อนหินกระเด็นไปอีกทางหนึ่งด้วยความเร็วเป็นทวีคูณ

 

           4.อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ มีการติดตั้งอุปกรณ์ชนิดต่างมากมายเพื่อทำการวิจัยดาวพลูโตให้สมกับรอนานถึง 9 ปี

 

           

          4.1 Ralph กล้องถ่ายภาพระบบธรรมดา และระบบอินฟราเรด เพื่อวิเคราะห์แถบสีและอุณหภูมิ

          4.2 Alice กล้องอุลตร้าไวโอเล็ต และกล้องเก็บภาพแถบสี เพื่อวิเคราะห์โครงสร้าง และชั้นบรรยากาศ และแถมด้วยข้อมูลชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ชารอน และวัตถุต่างๆในเข็มขัด Kuiper ที่สุดขอบระบบสุริยะ

           4.3 REX วิเคราะห์องค์ประกอบชั้นบรรยากาศและอุณหภูมิ

           4.4 LORRI กล้องถ่ายภาพระยะไกลเพื่อทำแผนที่และศึกษาสภาพธรณีวิทยา

           4.5 PEPSSI วัดขนาดและองค์ประกอบของรังสีไออ้อน (ion) ที่กระเดนออกมาจากชั้นบรรยากาศ

           4.6 SDC เป็นอุปกรณ์ที่ให้นักศึกษาเป็นผู้ออกแบบและควบคุมการทำงาน มีหน้าที่เก็บฝุ่นละอองในอวกาศตลอดเส้นทางโคจร

           5.การสื่อสารระหว่างศูนย์ควบคุมกับยาน New Horizons ใช้คลื่นวิทยุความถี่พิเศษที่เรียกว่า X-band กินเวลาการส่งข้อมูลถึง     

 

          และแล้ว 14 July 2015 ก็มาถึง หลังจากกัดลิ้นกินเลือดในปากมานานเก้าปีเต็มๆ องค์การนาซ่าได้โอกาศ "ไฟ้ต์ล้างตา" ชนิดจัดเต็มๆด้วนภาพสีสวยสดชัดแจ๋ว และยังจะตามมาด้วยข้อมูลอีกเต็มกระบุง ยานลูกรัก The New Horizons เดินทางถึงดาวพลูโตอย่างราบลื่น เมื่อเวลา 07:50 AM เวลาท้องถิ่นรัฐเทคซัส ส่งภาพแรกที่ระยะห่าง 7,800 ไมล์ และความเร็วของยานที่ 31,000 ไมล์ต่อชั่วโมง

 

  

ภาพสีชัดแจ๋วของดาวพลูโตจากยาน New Horizons เปรียบเทียบกับภาพถ่ายเลือนๆจากกล้องอวกาศ Hubble  

 

เพื่อเป็นเกียรติกับ Clyde Tombaugh ผู้ค้นพบดาวพลูโตเมื่อปี 1930 ยาน New Horizons ได้นำอัฐิของเขาไปด้วยโดยบรรจุไว้ในตลับโลหะมีคำอธิบายชัดเจน 

 

ภาพถ่ายซูมผิวดาวพลูโต ทำให้มองเห็นหลุมขนาดใหญ่ และภูเขามีน้ำแข็งปกคลุม ตลอดจนเงาของแสงแดด 

 

ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดของดาวพลูโต "ชารอน" (Charon) ถูกซูมภาพได้อย่างชัดเจน ภาพนี้ถ่ายเมื่อวันที่ 14 July 2015 ที่ระยะห่าง 79,000 กม.

 

       Update 25 July 2015

           ข่าวจากองค์การน่าซ่าพาดหัวตัวใหญ่ว่า "พบหมอก และธารน้ำแข็ง" นักวิชาการที่สถานีวิจัยด้านอวกาศแห่งเมืองโบลเดอร์ รัฐโคโรราโด Mr.Alan Stern พูดอย่างตื่นเต้นว่า "ผมถึงกับอ้าปากค้าง" (my jaw was on the ground) เมื่อยาน New Horizons รายงานกลับมาเมื่อวานนี้ว่า พบธาตุไนโตรเจน คาร์บอนโมโนอ้อกไซด์ และน้ำแข็งที่เกิดจากก๊าซมีเทน บริเวณที่ราบชื่อ Sputnix Planum และดาวเคราะห์ดวงนี้ยังมีความหลากหลายทางธรณีวิทยา ส่วนก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศเมื่อโดนแสงอุตต้าไวโอเลทจากดวงอาทิตย์ทำให้แตกตัวและกลายเป็นสารไฮโรคาร์บอนที่ซับซ้อนขึ้น ได้แก่ เอทีลีน (ethylene) และอะเซตีลีน (acetylene) สารเหล่านี้เมื่อตกลงไปในบรรยากาศชั้นล่างที่มีอุณหภูมิหนาวจัดทำให้กลายเป็น "หมอก" ทันทีที่ผมได้เห็นข้อมูลว่าดาวเคราะห์สุดขอบระบบสุริยะดวงนี้มี "กาซมีเทน" และนักข่าวจากแม๊กกาซีนแวดวงดาราศาสตร์ยิงคำถามว่า "ก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศผุดขึ้นมาจากข้างล่างใช่ไม้" ผมนึกออกทันทีว่าพี่แกหมายถึงอะไร มันเป็นคำพูดเชิงวิชาการที่ "สุภาพ" หมายถึง "นั่นคือแก้สชีวภาพจากสิ่งมีชีวิตหรือไม่" นักวิทยาศาสตร์ก็ตอบอย่างสุภาพว่า ............. "ต้องวิเคราะห์กันต่อไปครับ" ?

 

 

องค์การนาซ่าโชว์ภาพนี้ในการแถลงข่าวและมีคำถามว่า "สีดำๆที่อยู่ในร่อง" คืออะไร นักวิทยาศาสตร์ตอบตรงๆว่า "ยังไม่ทราบ" และต้องวิเคราะห์ต่อไปเพราะตอนนี้ได้รับข้อมูลที่ส่งกลับมาเพียง 2% 

 

ภาพซูมเห็นภูเขาและพื้นราบโดยกล้อง LORRI ทำให้วิเคราะห์ได้ว่ามี "ทุ่งน้ำแข็ง" (icy plains)

              

ผมจะติดตามความคืบหน้าของยาน New Horizons ต่อไป ....... เพื่อนำข้อมูลมาเสนอต่อท่านที่สนใจ...........