โครงการอวกาศสตาร์ดัสต์ (Stardust)

โครงการอวกาศสตาร์ดัสต์ (Stardust) หรือ "ละอองดาว" คือโครงการที่จะส่งยานอวกาศ ในราวเดือนกุมภาพันธ์ 2542 ไปยังดาวหางที่มีชื่อว่า วิ้ล-ทู (Wild-2 อ่านออกเสียงตามสำเนียงภาษาเยอรมัน) โดยคาดว่าจะไปถึงในเดือนมกราคม 2547 วิธีส่งยานไปนั้น จะใช้วิธีที่เรียกว่า Gravity Assist คืออาศัยแรงเหวี่ยงจากสนามแรงโน้มถ่วงของโลก มาช่วยผ่อนแรง ในรอบแรก ตัวยานจะโคจรเวียนรอบโลก เพื่ออาศัยแรงเหวี่ยงของโลกเหวี่ยงยานให้ขึ้นสู่วงโคจรที่ยืดออกกว้างขึ้นไป จนวนเวียนรอบดวงอาทิตย์ได้ในเวลาสองปีครึ่ง วงเส้นทางโคจรจะยืดออกไปไกลจนเข้าสู่วงโคจรของดาวหาง วิ้ล-ทู ได้ในปี พ.ศ. 2547 การทำเช่นนี้ ส่วนหนึ่งก็เพื่อเอาแรงโน้มถ่วงของโลกมาช่วยประหยัดเชื้อเพลิง อีกสาเหตุหนึ่งก็คือ ยานจะได้เข้าใกล้ดาวหางด้วยความเร็วไม่สูงเกินไปนัก เพื่อจะจับละอองดาวอย่างละมุนละม่อม ไม่ให้บอบช้ำนัก จะได้เอามาศึกษาภายหลัง

หลังจากที่ใช้เวลาเดินทางเป็นเวลาห้าปี ยานสตาร์ดัสต์จะไปวนโคจรรอบดาวหางสองรอบ รอบแรกเป็นการบินผ่านไปถ่ายรูป รอบหลังเพื่อเก็บฝุ่นดาวหางที่เพิ่งระเหิดหลุดจากส่วนหัว หรือ โคม่า (coma) กลับมาศึกษา นับว่าเป็นครั้งแรกในโลกที่เราจะเก็บละอองดาวจากตัวดาวหาง และนำกลับมายังโลก นับเป็นโครงการอวกาศโครงการแรกที่มีเป้าหมายหลักเพื่อการศึกษาดาวหางโดยตรง และยังมีผลพลอยได้อีก คือ ยานสตาร์ดัสต์จะเก็บฝุ่นระหว่างดวงดาว (interstellar dust) จากอวกาศกลับมาพร้อมกันด้วย

(ภาพโดย JPL/Caltech)

เมื่อยานเข้าใกล้ดาวหางครั้งสุดท้าย ตัวยานอวกาศจะบินเฉียดนิวเคลียสไปแค่ 150 กิโลเมตรเท่านั้น โดยจะบินฝ่าม่านพายุสะเก็ดดาวเข้าไปในหัว อันเป็นละอองดาวสด ๆ ที่เพิ่งจะสลัดตัวออกจากนิวเคลียส นับว่าเป็นละอองดาวของแท้บริสุทธิ์ ที่ยังไม่ได้ถูกแปรสภาพไป จึงถือเป็นสารที่ใกล้เคียงกับสิ่งที่เป็นส่วนประกอบแรกเริ่ม ของระบบสุริยะมากที่สุดเท่าที่จะหามาได้

ภาพนิวเคลียสของดาวหางฮัลเลย์
ถ่ายโดยยานจีออตโต จากองค์การอวกาศแห่งยุโรป

เมื่อสิบกว่าปีมาแล้ว ในช่วง พ.ศ. 2529 องค์การอวกาศของทั้งยุโรป สหภาพโซเวียต (ในขณะนั้น) และญี่ปุ่น ได้ส่งยานอวกาศเฉียดเข้าไปถ่ายภาพดาวหางฮัลเลย์ นับเป็นครั้งแรกที่มีการศึกษาดาวหางในระยะใกล้ขนาดนั้น เช่นเดียวกับ ดาวหาง เทมเพิล-ทัตเทิล ที่มาทิ้งสะเก็ดดาวเป็นฝนดาวตกให้เราได้ดูกันเมื่อกลางเดือน พฤศจิกายนที่ผ่านมา ดาวหางฮัลเลย์โคจรในทิศกลับกันกับโลก ดังนั้นยานอวกาศจากโลก และตัวดาวหางฮัลเลย์จะวิ่งเข้าหากันด้วยความเร็วสูงมาก ประกอบกับดาวหางฮัลเลย์นั้นมีปฏิกิริยาเคมีเนื่องด้วยก๊าซแข็งระเหิดพวยพุ่ง ฝุ่นและหินถูกสลัดออกจากนิวเคลียสอย่างรุนแรงมาก จนกล้องถ่ายภาพของยาน จิออตโต (Giotto) ของอิตาลีที่เข้าไปถ่ายรูปในระยะใกล้ถึงกับเสียหายไป และก่อความเสียหายอื่น ๆ ให้อีกมาก เนื่องจากถูกซัดด้วยสะเก็ดดาวจากดาวหาง แม้สะเก็ดดาวนี้มีขนาดเล็กเพียงไม่เกินเมล็ดข้าว แต่มันพุ่งเข้าใส่ด้วยความเร็วถึง 68 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จึงมีอานุภาพพอๆ กับแรงระเบิดจากระเบิดมือเลยทีเดียว แต่เคราะห์ดีที่ตัวยานจิออตโตเองไม่ถึงกับเสียหายไปด้วย เครื่องจับฝุ่นของยานได้บันทึกว่า สะเก็ด

ดาวพุ่งกระทบยานแรงพอ ๆ กับแรงกระเทือนจากการกระหน่ำลั่นกลองรบเลยทีเดียว ดาวหางวิ้ล-ทูนี้ ไม่มีปฏิกิริยารุนแรงมากมายอย่างดาวหางฮัลเลย์ และเป็นดาวหางที่โคจรไปในทิศเดียวกับโลก ยานจึงสามารถเข้าไปใกล้ด้วยความเร็วที่ไม่สูงนัก คือประมาณ 6.1 กิโลเมตรต่อวินาที ในขณะที่ จิออตโต พุ่งเข้าใส่ ดาวหางฮัลเลย์ เร็วกว่านั้นกว่าสิบเท่า ยานสตาร์ดัสต์จึงสามารถเข้าได้ใกล้กว่า ถ่ายภาพได้ชัดว่า โดยที่ตัวกล้องและตัวยานจะเสี่ยงภัยน้อยกว่า ภาพที่จะถ่ายได้จะสามารถช่วยให้เราได้เห็นส่วนนิวเคลียส ส่วนหัว ส่วนหาง และการหมุนรอบตัวเองของดาวนี้ด้วยเป็นครั้งแรก ข้อมูลใหม่ ๆ ที่ได้จากยานสตาร์ดัสต์จะให้ความรู้เกี่ยวกับดาวหางมากอย่างไม่เคยมีมาก่อน

แคปซูลบรรจุสะเก็ดดาวหาง วิ้ล-ทู ยามกลับถึงโลกจะถูกเหวี่ยงมาตกในรัฐยูท่าห์ สหรัฐอเมริกา

เมื่อบรรลุภาระหน้าที่แล้ว ยานสตาร์ดัสต์จะนำตัวอย่าง สะเก็ดดาวที่จับมาได้กลับมายังโลก โดยจะเหวี่ยงแคปซูลที่ บรรจุละอองดาวหางกลับมายังโลกในปี พ.ศ. 2549

โลกเสี้ยวจากโรเซตต้า

ภาพของโลกที่ถ่ายเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน เวลา 1228 GMT ที่ระยะห่างประมาณ 630,000 กิโลเมตร เป็นการรวมภาพ 3 ภาพที่ถ่ายผ่านฟิลเตอร์สีส้ม, เขียวและฟ้า ส่วนที่สว่างเป็นพื้นที่รอบๆ ขั้วโลกใต้ :

ยานสำรวจดาวหางได้บินผ่านโลก และถ่ายภาพโลกเสี้ยวไว้ ย้อนเวลาไปในทศวรรษที่ 1960 และต้นทศวรรษ 70 การสำรวจดาวเคราะห์เป็นการเคลื่อนที่ที่อยู่ในกระแสความนิยมหลัก ทั้งการส่งยานให้ถึงความเร็วหลุดพ้นของโลก, หันมันไปในทิศทางที่ถูก และอีกหลายเดือนต่อมามันก็น่าจะไปถึงไม่ว่าจะดาวศุกร์, ดาวอังคาร หรือดาวพฤหัสแต่สำหรับวันเวลาเหล่านั้นเป็นเรื่องไม่ซับซ้อนมาก เมื่อเทียบกับกรณีของโรเซตต้า(Rosetta) ซึ่งถูกส่งออกสู่อวกาศในปี 2004 โดยองค์กรอวกาศยุโรป(ESA) ยานนี้เดินทางสู่ดาวหาง 67P/Churyumov-Gerasimenko แต่มันจะยังไม่ไปถึงจนกระทั่งเดือนพฤษภาคม 2014 ยานกำลังเดินทางผ่านระบบสุริยะส่วนใน ทำการบินผ่านโลก 3 ครั้งและอีกครั้งผ่านดาวอังคารเพื่อเร่งความเร็วให้ไปถึงดาวหางได้ และเมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน มันก็บินผ่านโลกเป็นครั้งสุดท้าย เมื่อเวลา 7.46 Universal Time ผ่านเหนือหมู่เกาะชวาของอินโดนีเซียด้วยความสูง 2480 กิโลเมตร ขณะที่มันเดินทางไปสองในสามของระยะทางทั้งหมดที่ควรจะเป็น (7.1 พันล้านกิโลเมตร)

การบินผ่านครั้งนี้ไม่เหมือนกับการบินของโรเซตต้าผ่านดาวเคราะห์น้อย 2867 Steins ในปี 2008 ซึ่งเป็นเป้าสำหรับเครื่องมือ 11 ชิ้นบนยาน การบินผ่านโลกครั้งนี้ เครื่องมือของโรเซตต้าได้เปิดเครื่องตั้งแต่วันที่ 6 พฤศจิกายน ทำการถ่ายภาพด้วย Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy(OSIRIS), ตรวจสอบสภาพแมกนีโตสเฟียร์ และชั้นบรรยากาศ เช่นเดียวกับการมองหาน้ำบนดวงจันทร์ด้วย Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter(MIRO) แม้กระนั้น การบินผ่านเมื่อวันศุกร์ยังประโยชน์หลักเพื่อทำให้ยานเพิ่มความเร็วอีกประมาณ 3.6 กิโลเมตรต่อวินาที เพื่อนำพามันออกไปข้างนอกนั้นได้

Rita Schulz นักวิทยาศาสตร์โครงการของโรเซตต้า กล่าวว่า การบินผ่านโลกของโรเซตต้าได้ให้โอกาสอันหายากในการสำรวจโลก และดวงจันทร์ด้วยอุปกรณ์ที่ไม่มีบนวงโคจรรอบโลกในขณะนี้ โรเซตต้ายังช่วยไขปริศนาลึกลับเกี่ยวกับการเปลี่ยนความเร็วที่เกิดขึ้นอย่างไม่สามารถอธิบายได้ ซึ่งส่งผลต่อยานที่บินผ่านโลกในปฏิบัติการระหว่างพิภพ ก่อนหน้านี้ยานบางลำที่บินผ่านโลกจะมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วไปเล็กน้อย ในระดับมิลลิเมตรต่อวินาที มากกว่าที่วิศวกรทำนายไว้

โรเซตต้ามีแผนจะบินผ่านดาวเคราะห์น้อย 21 Lutetia ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 กิโลเมตรในวันที่ 10 กรกฎาคม 2010 ด้วยระยะห่างไม่ถึง 3200 กิโลเมตร ในอีกหนึ่งปีต่อมา ผู้ควบคุมที่อีซ่าจะให้โรเซตต้าอยู่ในภาวะจำศีลจนกว่าจะถึงฤดูใบไม้ผลิ 2014 ไม่กี่เดือนก่อนที่มันจะไปเทียบเคียงดาวหางในวันที่ 22 พฤษภาคม และหย่อนแลนเดอร์อุปกรณ์ลงบนพื้นผิวน้ำแข็งของดาวหาง ยานจะเดินทางคู่ไปกับดาวหางในช่วงวงโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion)