มรดกภารกิจ แคสซีนี-ไฮเกนส์ กับการสำรวจ ดาวเสาร์

มรดกภารกิจ แคสซีนี-ไฮเกนส์ กับการสำรวจดวงจันทร์ของ ดาวเสาร์

หลังเผยแพร่ภาพถ่ายที่ไม่เคยมีใครเห็นของระบบสุริยะ และการให้ข้อมูลใหม่ที่บ่งถึงความเป็นไปได้ของชีวิตบนดวงจันทร์บางดวงของดาวเสาร์  ภารกิจแคสซีนี-ไฮเกนส์ถือว่าประสบความสำเร็จอย่างงดงาม ภารกิจนี้เป็นผลจากความร่วมมือของสามองค์การอวกาศ ได้แก่ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐฯ (นาซา) องค์การอวกาศยุโรป (อีซา) และองค์การอวกาศอิตาลี (เอเอสไอ) มีการรวบรวมข้อมูลปริมาณมหาศาลซึ่งนำไปสู่การค้นพบสำคัญหลายครั้งที่จะสนับสนุนการสำรวจอวกาศในอนาคต ตลอดจนยืนยันสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สังหรณ์อยู่แล้ว นั่นคือความเปลี่ยนแปลงที่กำลังใกล้เข้ามาจะเปลี่ยนทรรศนะที่เรามีต่อจักรวาลไปอย่างสิ้นเชิง

เรื่องของยานแคสซีนีเริ่มขึ้นเมื่อกว่า 30 ปีมาแล้ว จากการแลกเปลี่ยนความคิดระหว่างนักวิทยาศาสตร์สองคนผู้เชื่อมั่นในความร่วมมือระดับนานาชาติ คนหนึ่งเป็นนักดาราศาสตร์ชาวจีน เย่หยงเสวี่ยน อดีตนักวิจัยจากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่ออากาศวิทยาในเยอรมนี (ปัจจุบันคือสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อการวิจัยระบบสุริยะ) ซึ่งขณะนั้นกำลังวางแผนส่งยานไปโคจรรอบดาวเสาร์ อีกคนหนึ่งคือนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ดานีแยล โกตีเย ผู้เพิ่งเสนอแผนยานสำรวจที่ออกแบบมาสำหรับการเข้าไปในบรรยากาศของดวงจันทร์ไททัน บริวารดวงหนึ่งของดาวเสาร์ แก่องค์การอวกาศแห่งชาติฝรั่งเศส (ซีเอ็นอีเอส)

เมื่อแสงอาทิตย์อันเจิดจ้าถูกดาวเสาร์บดบัง กล้องของยานแคสซีนีจึงสามารถจับภาพพานอรามาของดาวเสาร์และ วงแหวนได้อย่างที่เห็น ภารกิจที่ให้ข้อมูลซึ่งเป็นความรู้ใหม่คือผลจากความร่วมมืออย่างใกล้ชิดระหว่างองค์การอวกาศ สามองค์การ (ภาพประกอบโดย NASA/JPL-CALTECH/SSI)

เย่เป็นคนคิดตั้งชื่อภารกิจตามโจวันนี กัสซีนี ชาวอิตาลี นักดาราศาสตร์ นักคณิตศาสตร์ วิศวกร และผู้อำนวยการหอดูดาวปารีส ตั้งแต่ปี 1671 จวบจนวาระสุดท้ายของเขาเมื่อปี 1712 กัสซีนีค้นพบบริวารสี่ดวงของดาวเสาร์ (ไอยาพิตัส, ไดโอนี, เรีย และทีทิส) และอธิบายถึงเส้นแบ่งบนวงแหวนดาวเสาร์ด้วย

ภารกิจพัฒนายานแคสซีนีและยานสำรวจไฮเกนส์ (ลำหลังตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ คริสเตียน ไฮเกนส์) จึงเป็นความพยายามของทีม องค์การอีซาสร้างยานสำรวจ องค์การนาซาสร้างยานโคจรรอบ และองค์การเอเอสไอสร้างเสาอากาศขนาดใหญ่ของยาน

แม้จะพบความขลุกขลักในระบบเครื่องยนต์ในนาทีสุดท้าย และสภาพอากาศเลวร้ายทำให้ต้องเลื่อนกำหนดการออกไป ในที่สุดจรวดไททันก็ถูกส่งขึ้นจากแหลมคะแนเวอรัล รัฐฟลอริดา เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม ปี 1997 เป็นการนำยานอวกาศพร้อมยานสำรวจเดินทางสู่ดาวเสาร์ โดยใช้เวลาเดินทางเจ็ดปี บวกกับอีก 13 ปีที่ใช้ในการสำรวจอวกาศ

ด้วยความสูง 6.7 เมตร กว้างกว่าสี่เมตรเล็กน้อย และหนัก 5,712 กิโลกรัม ยานแคสซีนีเป็นยานอวกาศที่หนักที่สุดลำหนึ่งเท่าที่เคยขึ้นสู่อวกาศ การไปให้ถึงดาวเสาร์โดยใช้เชื้อเพลิงน้อยที่สุดทำให้ยานต้องอาศัยแรงส่งจากความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดวงอื่น แผนการบินจำต้องได้ดาวเคราะห์ที่เรียงตัวในรูปแบบเฉพาะ ยานแคสซีนีจึงบินผ่านดาวศุกร์สองหน โลกหนึ่งหน และดาวพฤหัสบดีหนึ่งหน (ตามลำดับนี้) กว่าจะได้ความเร็วที่จำเป็นสำหรับเข้าสู่วงโคจรรอบดาวเสาร์เมื่อวันที่ 30 มิถุนายน ปี 2004

 

ในภาพประกอบนี้ ละอองไอน้ำและน้ำแข็งถูกพ่นออกจากปล่องน้ำร้อนบนดวงจันทร์เอนเซลาดัส บริวารที่ใหญ่เป็นอันดับหกของดาวเสาร์ ภายใต้เปลือกเยือกแข็งคือมหาสมุทรซึ่งอาจมีเมล็ดพันธุ์ของชีวิตยุคแรกเริ่มซ่อนอยู่ (ภาพประกอบโดย มาร์ก การ์ลิก/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

เกือบหกเดือนต่อมา ในวันก่อนวันคริสต์มาส ยานสำรวจไฮเกนส์ขนาดราว 2.7 เมตรและหนักประมาณ 318 กิโลกรัม ได้แยกตัวออกจากยานแคสซีนีและลดระดับลงถึงพื้นดวงจันทร์ไททันเมื่อวันที่ 14 มกราคม ปี 2005 ยานทำงานได้นานกว่า 72 นาทีหลังการลงจอด และส่งข้อมูลกลับไปยังยานแคสซีนีตลอดเวลานั้น บริเวณที่จอดยานเป็นที่ราบพื้นแน่นเต็มไปด้วยก้อนกรวด ซึ่งคาดว่าน่าจะเป็นน้ำแข็ง บรรยากาศแวดล้อมเป็นหมอกสีส้มซึ่งเชื่อกันว่าเป็นสารอินทรีย์

บรรยากาศของดวงจันทร์ไททันราวร้อยละห้าเป็นมีเทน ซึ่งดูจะมีบทบาทเหมือนน้ำบนโลก แม้ดวงจันทร์ไททันจะมีอุณหภูมิต่ำถึงติดลบ 179 องศาเซลเซียส แต่ก็มีหลายอย่างคล้ายโลก หลังการประเมินข้อมูลภารกิจ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ในสหรัฐฯเรียนรู้ว่า ไฮโดรเจนไซยาไนด์ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาของมีเทนกับแสงแดดในบรรยากาศอันหนาแน่นของดวงจันทร์ไททัน และอาจมีชีวิตบนดาวเคราะห์ในระยะเริ่มแรกบางรูปแบบเกิดขึ้น

ในช่วง 13 ปีของการสำรวจ ยานแคสซีนีเผยแง่มุมที่เราไม่เคยรู้จักทุกรูปแบบเกี่ยวกับดาวเสาร์ ซึ่งใหญ่กว่าโลก 764 เท่า ยานค้นพบดวงจันทร์ใหม่จำนวนหนึ่ง รวมถึงดวงจันทร์มีโทนี, พาลลีนี, แอนที, แดฟนิส และอีจีออน การค้นพบอย่างอื่นคือแสงเหนือใต้ที่ขั้วดาวและพายุเฮอร์ริเคนยักษ์ ในจำนวนนี้ลูกหนึ่งที่สังเกตได้ในซีกใต้มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 8,000 กิโลเมตร

สิ่งที่ถือกันว่าเป็นการค้นพบสุดมหัศจรรย์ของภารกิจแคสซีนี-ไฮเกนส์มาจากดวงจันทร์ไททันและดวงจันทร์อื่นๆ บางดวงของดาวเสาร์

หลังจากเกือบ 20 ปีของการเดินทางในอวกาศและการสำรวจ ภารกิจของยานแคสซีนีก็เสร็จสมบูรณ์ แนวบินสุดท้ายของยานคือการจงใจพุ่งเข้าสู่บรรยากาศของดาวเสาร์ เป็นการทำลายตัวเองเพื่อหลีกเลี่ยงโอกาสที่จะไปปนเปื้อนดวงจันทร์ของดาวเสาร์ (ภาพประกอบโดย NASA/JPL-CALTECH)

มหาสมุทรที่อาจมีเมล็ดพันธุ์แห่งชีวิตยุคแรกเริ่มซ่อนตัวอยู่ใต้เปลือกเยือกแข็งของดวงจันทร์ที่ใหญ่เป็นอันดับหกของดาวเสาร์ คือดวงจันทร์เอนเซลาดัส ภาพถ่ายจากกล้องบนยานแคสซีนีแสดงลำอนุภาคน้ำแข็งและไอน้ำหลายลำพุ่งขึ้นจากปล่องน้ำร้อนที่ก้นมหาสมุทรของดวงจันทร์ดวงนั้น ขณะที่ดวงจันทร์ไดโอนีเยือกแข็งมีหน้าผาธารน้ำแข็งและไอออนของโมเลกุลออกซิเจนซึ่งยืนยันความมีอยู่ของบรรยากาศที่เบาบาง สารประกอบไฮโดรเจนและคาร์บอนอันเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของชีวิตถูกพบบนดวงจันทร์ดวงประหลาดที่สุด คือดวงจันทร์ไฮเพียเรียน

ยานแคสซีนีอำลาเอกภพเมื่อวันที่ 15 กันยายน ปี 2017 ด้วยภารกิจเสร็จสมบูรณ์และเชื้อเพลิงใกล้หมด ผู้ควบคุมโครงการส่งยานไปตามแนวบินที่ควบคุมให้เข้าสู่บรรยากาศดาวเสาร์จนเผาไหม้เป็นจุณ เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนที่อาจเกิดกับดวงจันทร์ของดาวเสาร์ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อมูลปริมาณมหาศาลที่รอการตรวจสอบ และการค้นพบใหม่อันน่าตื่นใจก็น่าจะเกิดขึ้นได้อีกมากในหลายปีต่อจากนี้

เรื่อง อีวา แวน เดน เบิร์ก

 

อ่านเพิ่มเติม

มองโลกเปลี่ยนไปเมื่อได้ท่องอวกาศ

© COPYRIGHT 2024 AMARIN PRINTING AND PUBLISHING PUBLIC COMPANY LIMITED.