ปฏิบัติการจันทรยาน 3

 

image credit: New York Times 

      จากการส่งปฏิบัติการจันทรยาน 3 ขององค์กรวิจัยอวกาศอินเดีย(ISRO) )ประสบความสำเร็จในการร่อนลงจอดบนดวงจันทร์เมื่อวันที่ จันทรยานก็ได้ทำการสำรวจพื้นที่ลงจอดในส่วนขั้วใต้ดวงจันทร์แล้ว ทำให้อินเดียกลายเป็นชาติที่สี่ที่ประสบความสำเร็จในการร่อนลงจอดบนดวงจันทร์

     ด้วยการยิงเลเซอร์(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy; LIBS) บนโรเวอร์ของจันทรยาน 3 ไปที่พื้นผิว ได้ยืนยันการมีอยู่ของกำมะถันตามแถลงการณ์จาก ISRO บอกว่า เป็นสิ่งที่ไม่เคยเอื้อมถึงด้วยเครื่องมือบนยานโคจร(orbiter) LIBS ทำงานโดยยิงเลเซอร์ความเข้มข้นสูงไปที่วัตถุ เปลี่ยนมันเป็นพลาสมา สเปคตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าของพลาสมาจะบอกถึงองค์ประกอบ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้เผยเพียงแต่ธาตุ ไม่ใช่โมเลกุลที่ธาตุรวมอยู่

     โรเวอร์ปรัชญ์ยาน(Pragyan rover) ชื่อปรัชญ์ยาน ปรับมาจากคำภาษาฮินดูว่า ปรัชญา โรเวอร์มีน้ำหนักเพียง 25.8 กิโลกรัม และมีขนาดพอๆ กับสุนัขเจอรมันเชพเพิร์ด นอกจาก LIBS แล้ว ยังมีลำแสงอนุภาคอัลฟา ด้วย นอกเหนือจากกำมะถันแล้ว ผลสรุปในช่วงต้นยังพบ อลูมินัม, คัลเซียม, เหล็ก, โครเมียม, ไทเทเนียม, มังกานีส, ซิลิกอน และออกซิเจน แต่กลับไม่พบไฮโดรเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบในน้ำ(H2O) ในตัวอย่างที่ทดสอบเลย แต่แถลงการณ์ก็บอกว่า ยังคงอยู่ในกระบวนการสำรวจหาไฮโดรเจนอยู่

Chandrayaan-3 mission 

     ในขณะที่จีน, รัสเซียและสหรัฐอเมริกา ต่างก็ส่งยานไปลงจอดบนดวงจันทร์ได้แล้ว แต่ความพยายามก่อนหน้านี้โดยรัสเซียและอินเดียเองเพื่อไปให้ถึงขั้นใต้ของดวงจันทร์ กลับล้มเหลว คิดกันว่าขั้วใต้ดวงจันทร์เป็นพื้นที่ที่มีน้ำมากที่สุดบนดวงจันทร์ และปรัชญ์ยานจะใช้เวลาอีกสองสัปดาห์ในการยิงเลเซอร์เพื่อตามหาน้ำแข็งต่อไป เช่นเดียวกับการศึกษาชั้นบรรยากาศและระบุองค์ประกอบของขั้วใต้ดวงจันทร์

     ความสำเร็จนี้ตามหลังการตรวจสอบอุณหภูมิที่ละติจูดขั้วใต้บนดวงจันทร์ได้เป็นครั้งแรก โดยแลนเดอร์วิกรม(Vikram lander) ข้อมูลเบื้องต้นได้แสดงว่า ในระหว่างวัน อุณหภูมิในดินที่ลึกลงไป 8 เซนติเมตรนั้นต่ำกว่าที่พื้นผิวราว 60 องศาเซลเซียส ซึ่งนั้นเป็นเพราะในระหว่างกลางวันบนดวงจันทร์ ความร้อนจากพื้นผิวที่อาบแสงอาทิตย์ ไม่ได้แผ่แทรกซึมลงไป คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อไปเที่ยวชายทะเลในวันที่ร้อน เมื่อขุดลึกลงไปเมื่อไม่กี่เซนติเมตร ทรายกลับเย็นกว่าอย่างมาก

     การตรวจสอบอุณหภูมิครั้งใหม่ยังพบว่าอุณหภุมิพื้นผิวนั้นอบอุ่นกว่าที่เคยบันทึกไว้โดย Lunar Reconnaissance Orbiter ของนาซา ในปี 2009 อย่างมาก ค่าอุณหภูมิใหม่อบอุ่นเกินกว่าที่น้ำแข็งจะอยู่ในสภาพเสถียร น้ำแข็งจะระเหิดที่อุณหภูมิต่ำมากๆ ในสภาพสูญญากาศของอวกาศที่ -160 องศาเซลเซียส ข้อมูลจากจันทรยาน-3 บอกว่าอุณหภูมิสูงกว่า -10 องศาเซลเซียสในทุกๆ ตำแหน่งความลึกที่ตรวจสอบ โดยรวม อุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ราว -80 องศาเซลเซียส

พื้นที่ลงจอดของจันทรยาน 3 และปฏิบัติการสู่ดวงจันทร์อื่นๆ 

     การขนส่งวัตถุจำนวนมากไปที่ดวงจันทร์เป็นเรื่องที่สิ้นเปลืองและใช้งบประมาณสูงมาก แม้แต่เมื่อค่าใช้จ่ายในการส่งยานออกสู่อวกาศจะถูกลงแล้วก็ตาม ดังนั้น สิ่งเดียวที่จะทำให้เกิดความคุ้มค่าในทางเศรษฐศาสตร์ในการอยู่อาศัยระยะยาวบนดวงจันทร์ ก็คือเมื่อเราสามารถเสาะหาทรัพยากรเกือบทั้งหมดได้ในพื้นที่

     หลักฐานการมีอยู่น้ำในรูปน้ำแข็งที่ก้นหลุมอุกกาบาตใกล้ขั้วใต้ดวงจันทร์ เป็นสิ่งหนึ่งทีจุดประกายการแข่งขันบินไปดวงจันทร์ในช่วงหลังๆ ซึ่งก็ผลักดันให้อินเดียร่อนลงจอดบนดวงจันทร์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก ที่ละติจู 69 องศาใต้ และผลักดันให้รัสเซียมีความพยายามคล้ายๆ กันแต่ล้มเหลว

     การยืนยันการมีอยู่ของน้ำแข็งจะเป็นเป้าหมายหลักของจันทรยาน 3 แต่ธาตุอื่นๆ ที่พบทุกธาตุก็หมายความว่า เราจะเอาของไปด้วยน้อยลงไปอีก อย่างน้อย ถ้ามันอยู่ในรูปที่สกัดได้ง่าย กำมะถันมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากงานวิจัยได้บ่งชี้ว่ามันอาจจะใช้เพื่อทำคอนกรีต แทนที่จะพึ่งพาปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์(Portland Cement) ซึ่งองค์ประกอบครบถ้วนได้ยากกว่า

     แม้ถ้า ปรัชญ์ยานจะไม่พบไฮโดรเจนในวัตถุที่มันศึกษา ก็ไม่ใช่จุดจบในความหวังเพื่อค้นหาน้ำแข็ง ยิ่งโรเวอร์เข้าไปในเงาของกำแพงหลุมได้ลึกแค่ไหน ก็มีโอกาสมากขึ้นที่จะพบน้ำแข็งซึ่งอยู่รอดจากช่วงกลางวันบนดวงจันทร์ที่ร้อนและยาวนาน แต่กระนั้น โรเวอร์ก็ยังไปไม่ถึงจุดที่ดีที่สุดที่จะทำงานวิจัยนี้ อย่างไรก็ตาม เส้นทางสู่ตำแหน่งที่ดีที่สุดไม่ได้ราบเรียบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโรเวอร์ลำเล็กอย่างนั้น อย่างไรก็ตาม ยานหกล้อก็ยังทำงานได้ดีด้วยความช่วยเหลือจากภาคพื้นดิน

Vikram lander from Pragyan rover

      ในวันที่ 27 สิงหาคม 2023 โรเวอร์วิ่งข้ามหลุมเส้นผ่าศูนย์กลาง 4 เมตร โดยยังเหลืออีก 3 เมตรก่อนถึงจุดหมาย ISRO เขียนไว้บน X(ทวิตเตอร์) โรเวอร์ได้รับคำสั่งให้วิ่งย้อนกลับมา ขณะนี้มันกำลังมุ่งหน้าบนเส้นทางใหม่อย่างปลอดภัย เครื่องมือของวิกรมได้ตรวจสอบความหนาแน่นและอุณหภูมิชั้นไอโอโนสเฟียร์(ionosphere) ของดวงจันทร์ได้เป็นครั้งแรกเป็นชั้นพลาสมาที่มีประจุไฟฟ้าหนาราว 100 กิโลเมตรที่ล้อมรอบพื้นผิวดวงจันทร์ในบริเวณที่ใกล้ชั้วใต้ดวงจันทร์ มีการผสมของไออนและอิเลคตรอนที่ค่อนข้างบางเบา  

     การตรวจสอบให้ความหนาแน่นพลาสมาที่ราว 5 ถึง 30 ล้านอิเลคตรอนต่อลูกบาศก์เมตร และความหนาแน่นก็ดูเหมือนจะแปรผันไปตามช่วงเวลา “กลางวัน” ของดวงจันทร์ เทียบแล้ว ความหนาแน่นของชั้นคล้ายๆ กันบนโลก อยู่ที่ 1 ล้านอิเลคตรอนต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ความหนาแน่นของไอโอโนสเฟียร์ส่งผลต่อการสื่อสารและระบบนำร่องบนดวงจันทร์ ยิ่งมีความหนาแนอิเลคตรอนสูง สัญญาณวิทยุก็จะใช้เวลาเดินทางผ่านไอโอโนสเฟียร์นานขึ้น พลาสมาที่เบาบางจึงทำให้เกิดผลการล่าช้าในการส่งสัญญาณที่น่าจะต่ำสุด และไม่น่าสร้างปัญหาในการส่งสัญญาณ 

     ขณะนี้ พื้นที่ลงจอดของจันทรยาน 3 กำลังอยู่ในช่วงกลางคืนบนดวงจันทร์ที่ยาวนาน 15 วันโลก ทีมอินเดียหวังว่าจะปลุกวิกรมและปรัชญ์ยานให้ตื่นได้อีกครั้งในวันที่ 22 กันยายน  

 

แหล่งข่าว iflscience.com : Indian Moon rover hits jackpot, detects wealth of elements at lunar south pole  
               sciencealert.com : India’s lunar rover detects first element ever found at Moon’s south pole
               nature.com : India’s moon mission: four things Chandrayaan-3 has taught scientists