ดาวศุกร์ ปลายทางของปฏิบัติการสามงาน

 

     หลังจากห่างหายไปหลายทศวรรษ ในที่สุด นาซาและอีซาก็กำลังย้อนกลับไปดาวศุกร์อีกครั้ง เมื่อนาซาได้ประกาศว่าองค์กรเลือกปฏิบัติการสองงาน อันเป็นส่วนหนึ่งของโครงการระดับดิสคัฟเวอรี่ คือ DAVINCI+ และ VERITAS ยานทั้งสองจะมุ่งหน้าไปดาวศุกร์ในช่วงปลายทศวรรษนี้ในความพยายามเพื่อทำแผนที่และแจกแจงคุณลักษณะดาวเคราะห์ดวงที่สองจากดวงอาทิตย์นี้ ในขณะที่อีซาเองก็เลือก EnVision ไปดาวศุกร์ด้วยเช่นกัน

     คำถามข้อใหญ่ในทางวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ก็คือ เพราะเหตุใด แม้ว่าดาวศุกร์จะมีขนาดและองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโลก แต่เพื่อนบ้านของเรากลับพบกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศอันรุนแรง โดยแทนที่จะเป็นพิภพที่เอื้ออาศัยได้เหมือนกับโลก มันกลับมีชั้นบรรรยากาศที่เป็นพิษและปกคลุมไปด้วยเมฆกรดกำมะถันความเข้มข้นสูง ดาวศุกร์ต้องผ่านอะไรมาจึงมีชะตากรรมเช่นนี้เมื่อเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกแบบกู่ไม่กลับ และสิ่งเดียวกันนี้จะเป็นชะตากรรมของโลกหรือไม่, ดาวศุกร์ยังมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาหรือไม่ แล้วครั้งหนึ่งมันจะเคยมีมหาสมุทรหรือแม้แต่ค้ำจุนชีวิตได้หรือไม่ บทความอะไรที่เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์หินโดยรวม เมื่อเราได้พบดาวเคราะห์นอกระบบที่คล้ายโลกเพิ่มเติมขึ้น

     

DAVINCI+

     ปฏิบัติการแรกที่ได้รับเลือกก็คือ DAVINCI+(Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry and Imaging) ปฏิบัติการจะศึกษาองค์ประกอบและวิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ DAVINCI+ จะปล่อยทรงกลมลงผ่านชั้นบรรยากาศซึ่งจะเก็บตัวอย่างก๊าซและสภาวะอากาศ ในระหว่าง 63 นาทีที่ผ่านชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ ในทางทฤษฎีแล้ว สเปคโตรมิเตอร์เลเซอร์ที่ปรับจูนได้ของยานน่าจะตรวจจับฟอสฟีน(phosphine) ตามเส้นทางที่ลงไป แม้ว่ามันจะไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำเช่นนั้น นักดาราศาสตร์ได้ตรวจจับสารสัญญาณชีวภาพ(biosignature) นี้ในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์บนโลก แต่การตรวจจับยังคงไม่ยุติ

DAVINCI+ จะปล่อยทุ่นเก็บข้อมูลในชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ 

     ยานโคจรจะถ่ายทอดข้อมูลเหล่านี้กลับสู่โลก ในขณะเดียวกันก็ถ่ายภาพดาวเคราะห์ในความละเอียดสูงด้วย เป้าหมายหลักก็คือทำแผนที่ tesserae ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เก่าแก่ที่สุดบนดาวศุกร์ DAVINCI+ ยังมีเทคโนโลจีก้าวหน้าอย่าง Compact Ultraviolet to Visible Imaging Spectrometer ติดไปด้วย เครื่องมือนี้จะทำการตรวจสอบอุลตราไวโอเลตด้วยความละเอียดสูงในความพยายามเพื่อให้เข้าใจ “ตัวดูดกลืนยูวี” ที่เป็นปริศนาซึ่งดูดยูวีจากดวงอาทิตย์ไว้ถึงครึ่งหนึ่งบนดาวศุกร์

 

VERITAS

     ปฏิบัติการที่สองที่ได้รับเลือกก็คือ VERITAS(Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy) ปฏิบัติการทางธรณีวิทยานี้จะทำแผนที่พื้นผิวดาวเคราะห์ในแบบสามมิติเพื่อที่จะตามรอยประวัติการแปรสัณฐานแผ่นเปลือก(plate tectonics) ของดาวเคราะห์ และตรวจสอบว่าดาวศุกร์ยังคงมีกิจกรรมภูเขาไฟหรือไม่(ถ้ามีอยู่จริง กิจกรรมภูเขาไฟก็น่าจะเป็นแหล่งอชีวภาพที่สร้างฟอสฟีน)

VERITAS

     เทคโนโลจีบุกเบิกที่ไปกับ VERITAS ก็คือ นาฬิกาอะตอมอวกาศห้วงลึก 2(Deep Space Atomic Clock-2) ของห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) จะสร้างสัญญาณที่แม่นยำสูงมาก ซึ่งจะช่วยในการสำรวจวิทยุและการเดินทางในอวกาศห้วงลึกในอนาคต

     DAVINCI+ และ VERITAS จะถูกส่งในช่วง 2028 ถึง 2030 แม้ว่าจะมีการบินผ่านดาวศุกร์มากมายในช่วงหลายปี แต่นี่จะเป็นปฏิบัติการแรกๆ ของนาซาที่มุ่งเป้าไปที่ดาวศุกร์เป็นการเฉพาะ นับตั้งแต่ปฏิบัติการมาเจลลัน(Magellan) ของนาซาซึ่งใช้กระสวยอวกาศส่งยานเข้าสู่วงโคจรในปี 1989 และ เวกา 2(Vega 2) ของอดีตสหภาพโซเวียตในปี 1985 ปฏิบัติการ Akatsuki ขององค์กรสำรวจอวกาศญี่ปุ่น(JAXA) ก็บินไปดาวศุกร์ในวงโคจรที่ถูกปรับแต่งนับตั้งแต่ปี 2015 หลังจากพลาดที่จะเข้าสู่วงโคจรในปี 2010

     ปฏิบัติการในระดับดิสคัฟเวอรี่มีงบประมาณจำกัดที่ 5 ร้อยล้านดอลลาร์ในการพัฒนา โดยไม่รวมการดำเนินงานและส่งยาน ไม่เหมือนกับปฏิบัติการระดับใหญ่กว่า ในระดับดิสคัฟเวอรี่มักจะถูกเลือกเพื่อตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่เฉพาะ การเลือกรอบล่าสุดในปี 2017 ได้เลือก ปฏิบัติการสู่ดาวเคราะห์น้อยไซคี(Psyche) และปฏิบัติการลูซี(Lucy) ปฏิบัตการดาวศุกร์ทั้งสอง เอาชนะคู่แข่งอีก 2 โครงการที่จะเดินทางไปดวงจันทร์ไอโอ(Io) ของดาวพฤหัสฯ และดวงจันทร์ไทรตอน(Triton) ของเนปจูน  

เสี้ยวดาวศุกร์จากปฏิบัติการอะคัตสิกิ(Akatsuki)

EnVision

     ปฏิบัติการดาวศุกร์ที่มีเครื่องมือนวัตกรรมล้ำหน้ารวมถึง sounder ซึ่งจะเผยให้เห็นชั้นต่างๆ ใต้พื้นผิว และสเปคโตรมิเตอร์ที่ศึกษาชั้นบรรยากาศและพื้นผิว สเปคโตรมิเตอร์จะจับตาดูก๊าซจำนวนน้อยนิด(trace gases) ในชั้นบรรยากาศและวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นผิว มองหาโอกาสใดๆ ที่อาจจะเชื่อมโยงกับสัญญาณกิจกรรมภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ เรดาร์ที่ได้รับจากนาซาจะถ่ายภาพและทำแผนที่พื้นผิว

     นอกจากนี้ ชุดทดลองวิทยาศาสตร์คลื่นวิทยุจะตรวจสอบโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์และสนามแรงโน้มถ่วง เช่นเดียวกับตรวจสอบโครงสร้างและองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ เครื่องมือจะทำงานสอดประสานกันเพื่อแจกแจงปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นต่างๆ ในดาวเคราะห์ให้ดีที่สุด ตั้งแต่ภายในจนถึงพื้นผิวและชั้นบรรยากาศ ซึ่งจะให้ภาพรวมดาวเคราะห์และกระบวนการของมัน

    EnVision ตามหลังปฏิบัติการของอีซา วีนัส เอกเพรส(2005-2014) ที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งมุ่งเป้าไปที่งานวิจัยชั้นบรรยากาศ แต่ก็ยังทำการค้นพบสำคัญๆ ซึ่งชี้ไปถึงสิ่งที่อาจเป็นจุดร้อนภูเขาไฟบนพื้นผิว EnVision จะปรับปรุงภาพพื้นผิวจากเรดาร์ของมาเจลลันได้อย่างมาก

     ขั้นตอนต่อไปสำหรับ EnVision ก็คือขยับเข้าสู่ Definition Phase ซึ่งการออกแบบยานและเครื่องมือจะต้องสรุปสุดท้ายแล้ว หลังจากขั้นตอนการออกแบบ ก็จะเลือกผู้รับเหมาอุตสาหกรรมในยุโรปเพื่อสร้างและทดสอบานก่อนที่จะนำส่งไปกับจรวดอาเรียน 6 โอกาสการส่งแรกสุดสำหรับปฏิบัติการก็คือปี 2031 โดยมีทางเลือกเพิ่มเติมในปี 2032 และ 2033 ยานน่าจะใช้เวลาราว 15 เดือนเพื่อเดินทางไปถึงดาวเคราะห์ และอีก 16 เดือนเพื่อเข้าถึงวงโคจรกลมได้ผ่านแอโรเบรค วงโคจร 92 นาทีของยานจะวิ่งผ่านขั้วดาวเคราะห์ในระดับความสูงตั้งแต่ 220 ถึง 540 กิโลเมตร  

 

แหล่งข่าว skyandtelescope.com : we’re heading to Venus! NASA selects Discovery-class missions
             phys.org : NASA picks Venus as hot spot for two new robotic missions  
             spaceref.com : ESA selects Venus mission “EnVision”
               space.com : Venus wins stunning 3^rd new mission, this time from Europe