ฉางเอ๋อ 5 ปฏิบัติการเก็บตัวอย่างจากดวงจันทร์อันดับแรกของจีน

 

Heavy lift Long March 5 ที่ติดตั้งฉางเอ๋อ 5 พุ่งทะยานออกจากศูนย์ปล่อยดาวเทียมเหวินชาง

     จรวดลองมาร์ช 5 ของจีนส่งเสียงคำรามจากศูนย์ปล่อยดาวเทียมเหวินชาง ในไห่หนัน ในตอนเช้าตรู่ นำส่งปฏิบัติการฉางเอ๋อ 5 ที่จะนำตัวอย่างจากดวงจันทร์กลับมา การส่งมีขึ้นเมื่อเวลา 2030 ตามเวลามาตรฐาน หรือ วันอังคารที่ 24 พฤศจิกายน ตามเวลาท้องถิ่น และก็เช่นเคยกับกรณีการส่งครั้งสำคัญ ที่สถานีโทรทัศน์แห่งชาติจีน CGTN จะถ่ายทอดส่งการนำส่ง

     ปฏิบัติการน้ำหนัก 7400 กิโลกรัมประกอบด้วย แลนเดอร์ฉางเอ๋อ 5(Chang’e 5) น้ำหนัก 3450 กิโลกรัม ซึ่งเป็นระวางที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จีนเคยส่งไปดวงจันทร์มา ยานจะส่งดินดวงจันทร์อย่างน้อย 2 กิโลกรัมกลับสู่โลกเพื่อทำการวิเคราะห์ นี่น่าจะเป็นการส่งตัวอย่างดวงจันทร์กลับมาเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่ปฏิบัติการลูนา 24 ของอดีตสหภาพโซเวียตย้อนกลับไปในปี 1976 และเป็นการส่งตัวอย่างก้อนใหญ่ที่สุดนับตั้งแต่ยุคของอะพอลโล ซึ่งจีนจะใช้ระบบส่งกลับแบบเดียวกับปฏิบัติการลูกเรืออะพอลโลในช่วงทศวรรษ 1960 และ 1970 ซึ่งมีแลนเดอร์, ยานที่จะขึ้นสู่วงโคจร, โมดุลในวงโคจร และแคปซูลส่งกลับ

     เจ้าหน้าที่สำนักบริหารอวกาศแห่งชาติจีนรายงานว่า ฉางเอ๋อ 5 มีสุขภาพดี และอยู่ในวงโคจรที่เอียง 23.5 องศารอบโลก ก่อนที่จะจุดระเบิดเครื่องยนต์ท่อนบนของลองมาร์ช เพื่อมุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์ และไปถึงวงโคจรรอบดวงจันทร์ในวันที่ 28 พฤศจิกายน องค์กรอวกาศยุโรป(ESA) กำลังช่วยจีนในการสื่อสารกับปฏิบัติการจากทั่วโลก แผนการสำหรับฉางเอ๋อ 5 ก็คือเข้าสู่วงโคจรแล้วร่อนลงจอดใกล้ Mons Rümker ยอดเขาแห่งหนึ่งใน “มหาสมุทรแห่งพายุ” (Oceanus Procellarum) ที่ขอบของด้านใกล้ของดวงจันทร์

    สำนักข่าวซินหัวของทางการจีนบอกว่า ยานส่วนในวงโคจร/ส่งตัวอย่างกลับ และส่วนแลนเดอร์/ขึ้นสู่วงโคจร แยกตัวออกจากกันในวงโคจรรอบดวงจันทร์เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน ตอน 4.40 am ตามเวลาเป่ยจิง ยานยังคงทำงานได้ดีและการสื่อสารกับภาคพื้นดินก็เป็นปกติ

     ยานโคจรและยานที่จะนำตัวอย่างกลับโลกยังคงโคจรรอบดวงจันทร์ต่อไป ในขณะที่แลนเดอร์และจรวดขึ้นสู่วงโคจร ก็ค่อยๆ ลงแตะพื้นผิวดวงจันทร์ ซึ่งจีนยังไม่ได้กำหนดเวลาแต่น่าจะเร็วๆ นี้ เมื่อแลนเดอร์ฉางเอ๋อ 5 ซึ่งใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ จะมีเวลาเพียง 2 สัปดาห์โลก(หนึ่งวันบนดวงจันทร์ที่ดวงอาทิตย์ส่องแสงในพื้นที่ลงจอด) เพื่อรวบรวมตัวอย่างเท่านั้น คาดว่าปฏิบัติการทั้งสิ้นจะยาวนานประมาณ 23 วัน

Mon Rümker โดยปฏิบัติการอะพอลโล 15

     ถ้าทุกอย่างเป็นไปตามแผน ทั้งคู่จะร่อนลงจอดอย่างนิ่มนวลในที่ราบ “มหาสมุทรแห่งพายุ” และรวบรวมหินดวงจันทร์ประมาณ 2 กิโลกรัม รวมทั้งจากระดับความลึก 2 เมตร ภายในสองสัปดาห์ ตัวอย่างจะถูกบรรจุในจรวดขึ้นสู่วงโคจรเพื่อทะยานออกจากพื้นผิวดวงจันทร์ในราววันที่ 9 ธันวาคม ไปพบกับยานในวงโคจร ขนถ่ายตัวอย่างที่มีค่าใส่แคปซูลกลับส่ง จากนั้นก็มุ่งหน้ากลับโลก การเดินทางกลับเข้าโลกน่าจะเกิดราววันที่ 16 หรือ 17 ธันวาคม เหนือเขตมองโกเลียใน ซึ่งเป็นพื้นที่เดียวกับที่จีนใช้ในปฏิบัติการมนุษย์อวกาศ เสิ่นโจว

     การกลับเข้าสู่โลกจากวงโคจรดวงจันทร์ จะเกิดขึ้นด้วยความเร็วที่สูงกว่าจากวงโคจรรอบโลกในระดับต่ำ(low-Earth orbit) ด้วยความเร็วประมาณ 11 กิโลเมตรต่อวินาที(เทียบกับ 8 กิโลเมตรต่อวินาที) ไม่เหมือนกับปฏิบัติการลูกเรืออะพอลโล่ ซึ่งจะให้โล่ป้องกันความร้อนที่หนาเพื่อกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง แต่ฉางเอ๋อ 5 จะเด้งออกจากชั้นบรรยากาศโลกครั้งหนึ่งก่อนจะกลับเข้ามาอีกที จีนประสบความสำเร็จในการกลับจากวงโคจรดวงจันทร์ด้วยความเร็วสูงลักษณะนี้ในปี 2014 กับปฏิบัติการซ้อม Chang’e 5-T1

พื้นที่ลงจอดของฉางเอ๋อ 5 ใกล้ Mon Rümker ใน “มหาสมุทรแห่งพายุ”(Oceanus Procellarum) บนด้านใกล้ของดวงจันทร์(ที่ลูกศรชี้) ซึ่งในภาพแสดงช่วงข้างขึ้นใกล้เคียงกับที่เป็นเมื่อยานร่อนลงจอดบนพื้นผิวดวงจันทร์

     พื้นที่ลงจอด Mon Rümker ถูกเลือกเป็นพิเศษเนื่องจากคิดกันว่าเป็นหนึ่งในรายละเอียดทางธรณีวิทยาที่มีอายุค่อนข้างน้อย ซึ่งก่อตัวขึ้นในภายหลังบนพื้นผิวโบราณที่ปุปะของดวงจันทร์ มันเป็นภูเขาไฟขนาดใหญ่ลูกหนึ่งซึ่งมีความกว้าง 70 กิโลเมตร และสูง 1100 เมตรเหนือที่ราบดวงจันทร์รอบๆ รายละเอียดนี้คล้ายกับภูเขาไฟโล่(shield volcano) บนโลก และเป็นหนึ่งในรายละเอียดภูเขาไฟขนาดใหญ่ไม่กี่แห่งบนดวงจันทร์ที่มองเห็นได้ด้วยกล้องดูดาวทั่วไป นักวิทยาศาสตร์หวังว่าถ้าภูเขาไฟดวงจันทร์ยังคงมีกิจกรรมจนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ เราก็จะได้เขียนความเป็นมาของดวงจันทร์เสียใหม่ เนื่องจากจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ได้เข้าใจว่าดวงจันทร์ยังสามารถรักษากิจกรรมภูเขาไฟได้อย่างไรแม้ผ่านมาหลายพันล้านปี เมื่อดวงจันทร์มีขนาดเล็ก ดังนั้นเครื่องยนต์ความร้อนของมันก็ควรจะดับไปนานแล้ว

     แลนเดอร์จะติดตั้งสเปคโตรมิเตอร์, เรดาร์ที่ทะลุทะลวงพื้น, เครื่องตรวจจับความร้อน และสว่านที่แขนด้านขุดของแลนเดอร์ พร้อมทั้งเครื่องมือในการวิเคราะห์ดินเบื้องต้นก่อนจะลงลึก นักวิจัยกำลังหวังว่าตัวอย่างที่จะได้จะมีตัวอย่างของวัสดุสารใน “ทะเล” ดวงจันทร์ซึ่งเป็นหินบะซอลต์ดั่งเดิมด้วย เช่นเดียวกับการส่งตัวอย่างกลับของอะพอลโล่และตัวอย่างดาวเคราะห์น้อยที่กำลังจะมาถึงจากยานฮายาบูสะ 2(Hayabusa 2) ของญี่ปุ่น และ Osiris-RE x ของนาซา ฉางเอ๋อ 5 ก็จะเป็นตัวอย่างที่ใช้วิเคราะห์ไปได้หลายปี กับการศึกษาใหม่ๆ และด้วยวิธีการใหม่ๆ ที่จะมี

บทบาทขององค์กรอวกาศยุโรปในการตามรอยปฏิบัติการฉางเอ๋อ 5 สู่ดวงจันทร์และกลับสู่โลก

     และล่าสุด ฉางเอ๋อ 5 ได้ร่อนลงจอดบนดวงจันทร์ที่พิกัด 43.1 องศาเหนือ 51.8 องศาตะวันตก ของวันที่ 1 ธันวาคม เวลา 11.00 pm ตามเวลาเป่ยจิง หรือ 15.11 ตามเวลาสากล ปฏิบัติการร่อนลงจอดในวงรีที่กำหนดใน “มหาสมุทรแห่งพายุ” ประมาณ 150 กิโลเมตรทางตะวันออกเฉียงเหนือจาก Mons Rümker หมายเหตุ ภาพช่วงร่อนลงจอด pic.twitter.com/3QFitC0vcC

        จากนั้น แลนเดอร์ก็เริ่มกางแผงโซลาร์เซลส์ออก และปลดล๊อคระวางวิทยาศาสตร์บางอย่างเพื่อเตรียมเก็บตัวอย่าง แลนเดอร์เริ่มเจาะหลุมลึก 2 เมตร แล้วดึงดินออกมาเก็บเมื่อเวลา 04.53 am ของวันพุธที่ 2 ธันวาคม ตามเวลาเป่ยจิง ต่อมา มันจะใช้แขนกลเพื่อตักตัวอย่างจากพื้นผิวดวงจันทร์มาเพิ่มเติมเพื่อเก็บสำรองไว้ ตัวอย่างเหล่านี้ซึ่งคาดว่าจะหนักราว 2 กิโลกรัม จะถูกเก็บปิดผนึกในสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าเป็นภาชนะรูปร่างเหมือนไส้กรอกอันยาวๆ

ภาพที่ฉางเอ๋อ 5 ถ่ายแขนกลบนพื้นผิวดวงจันทร์

     Luan Enjie หัวหน้าผู้ควบคุมปฏิบัติการดวงจันทร์กล่าวกับ CCTV ว่า ตัวอย่างจะต้องถูกปิดผลึกในภาชนะเพื่อที่จะป้องกันไม่ให้เกิดการปนเปื้อนใดๆ ระหว่างกลับสู่โลก สภาพแวดล้อมบนดวงจันทร์นั้นแตกต่างจากโลกอย่างมาก ดังนั้นจะต้องเก็บตัวอย่างไว้ในภาชนะที่ปลอดเชื้อมากๆ 

     ปฏิบัติการฉางเอ๋อ 5 ต้องล่าช้ามาถึงปลายปี 2020 ส่วนใหญ่ก็เพราะปัญหากับจรวดยกของหนัก(heavy-lift) ลองมาร์ช 5 ตัวใหม่ที่ใช้ส่งปฏิบัติการไปยังดวงจันทร์ จรวดทำงานประสบความสำเร็จอย่างต่อเนื่องในช่วงปลายปี 2016 จากนั้นก็ล้มเหลวในช่วงกลางปี 2017 จนทำลายระบบการส่งทั้งหมดอย่างพินาศ จนกระทั่งกลับมาบินได้อีกครั้งในช่วงปลายปี 2019 การบินลองมาร์ช 5 ครั้งล่าสุดเกิดขึ้นในวันที่ 23 กรกฎาคม 2020 ส่ง เทียนเหวิน 1(Tianwen 1) ปฏิบัติการแรกสู่ดาวอังคาร ซึ่งจะไปถึงดาวเคราะห์แดงในช่วงต้นปี 2021

การกลับเข้าสู่โลกโดยใช้วิธีการเด้งออกแล้วกลับเข้าอีกครั้ง(skip reentry)

     และต่อไป จีนจะส่งปฏิบัติการเก็บตัวอย่างฉางเอ๋อ 6 สู่ดวงจันทร์ในช่วงปี 2024 หลังจากนั้น จีนมีแผนที่จะตั้งสถานีวิจัยหุ่นยนต์บนขั้วใต้ของดวงจันทร์ บางทีอาจจะมีการส่งมนุษย์อวกาศกลับไปดวงจันทร์ด้วย

แหล่งข่าว space.com : China’s Chang’e 5 poised for historic moon landing to collect6 lunar samples
                skyandtelescope.com : China launches ambitious sample-return mission to the Moon
                cgtn.com : China’s Chang’e-5 probe completes drilling, sealing of lunar samples
                skyandtelescope.com : China lands ambitious sample-return mission on the Moon