อีกก้าวไปไกลแสนไกลของสหรัฐฯ กับแนวคิดส่งเรือดำน้ำไปสำรวจทะเลบนดวงจันทร์ชื่อ ไททัน หากนาซาไฟเขียวอนุมัติ คาดจะส่งเรือดำน้ำไปล่องอวกาศได้ภายในปี 2030-2040 ทั้งยังหวังจะปูทางประยุกต์ใช้สำรวจระบบสุริยะ
เพจNARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ผ่านเฟซบุ๊กระบุ ไอเดียการสำรวจทะเลบน #ดวงจันทร์ไททัน ของดาวเสาร์ด้วย #เรือดำน้ำ
ยานสำรวจระบบสุริยะมีหลายรูปแบบทั้งยานลงจอด ยานสำหรับพุ่งชน ยานโคจรรอบดาว หรือรถสำรวจ แต่ในอนาคตอาจมี “เรือดำน้ำ” เพิ่มเข้ามาอีกรูปแบบ นักวิจัยคาดการณ์ว่าหากข้อเสนอโครงการเรือดำน้ำผ่านการอนุมัติ จะสามารถส่งเรือดำน้ำขึ้นสู่อวกาศในอีก 10 - 20 ปีต่อจากนี้ เพื่อเดินทางไปสำรวจทะเลบนดวงจันทร์ไททัน
คณะนักวิจัยในสหรัฐฯได้ร่างข้อเสนอภารกิจที่จะส่งเรือดำน้ำไปยังดวงจันทร์ไททัน ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ซึ่งพื้นผิวที่หนาวเหน็บของดาวดวงนี้เต็มไปด้วยทะเลและทะเลสาบของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
หากองค์การนาซาอนุมัติและให้งบประมาณกับโครงการนี้ เหล่านักวิจัยเจ้าของโครงการคาดว่าจะส่งเรือดำน้ำขึ้นสู่อวกาศได้ภายในปี ค.ศ. 2030 - 2040 และคาดหวังว่าจะปูทางสู่การประยุกต์ใช้เรือดำน้ำในการสำรวจระบบสุริยะ
ปัจจุบัน เราทราบว่าดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสบดี และดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์ ต่างมีมหาสมุทรของน้ำในสถานะของเหลว แต่มหาสมุทรเหล่านี้อยู่ใต้เปลือกน้ำแข็ง ดังนั้น ดวงจันทร์ไททันที่มีมหาสมุทรของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเหลวอยู่บนพื้นผิวอยู่แล้วจึงเป็นเป้าหมายที่ง่ายกว่าในการเริ่มต้นส่งเรือดำน้ำลำแรก
Steven Oleson จากศูนย์วิจัยเกลนน์ขององค์การนาซาในรัฐโอไฮโอ สหรัฐฯ หนึ่งในคณะนักวิจัยที่เสนอโครงการข้างต้น ได้กล่าวระหว่างการประชุมปฏิบัติการอวกาศเมื่อมิถุนายน ค.ศ. 2020 ว่า “เรือดำน้ำสำรวจดวงจันทร์ไททันจะเป็นก้าวแรกสู่เรือดำน้ำที่จะส่งไปสำรวจดวงจันทร์เอนเซลาดัส หรือดวงจันทร์ยูโรปา”
#ดวงจันทร์บริวารที่แปลกประหลาดและอาจเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต
ดวงจันทร์ไททัน มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 5,150 กิโลเมตร นับเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับที่ 2 ในระบบสุริยะ รองจากดวงจันทร์แกนิมีดของดาวพฤหัสบดี แต่ดวงจันทร์ไททันมีความพิเศษตรงที่เป็นวัตถุในระบบสุริยะเพียงดวงเดียวนอกจากโลกที่มีทะเลและทะเลสาบบนพื้นผิว ซึ่งเป็นมีเทนและอีเทนในสถานะของเหลว
นอกจากนี้ บรรยากาศหนาทึบของดวงจันทร์ไททันมีองค์ประกอบทางเคมีเป็นโมเลกุลสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน ซึ่งหลายชนิดเป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ทำให้นักชีวดาราศาสตร์มองดวงจันทร์ไททันว่าเป็นสถานที่ที่อาจมีสภาพแวดล้อมเอื้อต่อสิ่งมีชีวิต ทั้งล่องลอยอยู่ในบรรยากาศ หรืออยู่ใต้ทะเลมีเทน ทั้งนี้ ไททันมีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ -180 องศาเซลเซียส ทำให้สภาพแวดล้อมบนดวงจันทร์ไททันแตกต่างจากสภาพแวดล้อมสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกโดยสิ้นเชิง
#การสำรวจทะเลของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
องค์ความรู้เกี่ยวกับดวงจันทร์ไททันส่วนใหญ่มาจากยานแคสสินีขององค์การนาซาที่สำรวจดาวเสาร์ และดวงจันทร์บริวารโดยรอบในปี ค.ศ. 2004 - 2017 และยานฮอยเกนส์ขององค์การอวกาศยุโรปที่ติดไปกับยานแคสสินี ที่สามารถลงจอดบนดวงจันทร์ไททันได้ในปี ค.ศ. 2005
หลังจากยานแคสสินี-ฮอยเกนส์แล้ว องค์การนาซามีโครงการต่อมาที่เน้นการสำรวจดวงจันทร์ไททันโดยเฉพาะ คือ ยานดรากอนฟลาย (Dragonfly) มีลักษณะเป็นโดรนบินแปดใบพัด ที่มีแผนการจะส่งขึ้นสู่อวกาศในปี ค.ศ. 2026 และเดินทางถึงดวงจันทร์ไททันในปี ค.ศ. 2034 เพื่อศึกษาโมเลกุลซับซ้อนในชั้นบรรยากาศและสภาพแวดล้อมที่อาจเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตจากหลายตำแหน่งบนดวงจันทร์ดวงนี้
หลังจาก “โดรนบิน” แล้ว “เรือดำน้ำ” อาจเป็นก้าวต่อไปสำหรับยานสำรวจดวงจันทร์ไททัน แม้ว่าทางองค์การนาซาจะยังไม่ได้เลือกร่างข้อเสนอโครงการเรือดำน้ำของ Oleson และคณะเป็นโครงการอวกาศในอนาคตอย่างเป็นทางการ แต่ร่างข้อเสนอเรือดำน้ำโครงการนี้ได้ผ่านการพิจารณาจากโครงการ NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) ของนาซาเรียบร้อยแล้ว และเคยได้รับเงินทุนสนับสนุนใน ค.ศ. 2014 และ 2015
การส่งร่างข้อเสนอเรือดำน้ำสำรวจดวงจันทร์ไททันใน NIAC ครั้งนั้นมีเป้าหมายเพื่อออกแบบพิมพ์เขียวสำหรับเรือดำน้ำบนดวงจันทร์ไททัน โดยพิจารณาถึงเทคโนโลยีที่จำเป็นและสภาพแวดล้อมบนดวงจันทร์ไททัน เช่น ความโน้มถ่วงและความดันใต้ทะเลบนดวงจันทร์ไททัน แม้กระทั่งสารประกอบไฮโดรคาร์บอนในสถานะของเหลวตามทะเลเหล่านี้ ซึ่งพบว่าคลื่นวิทยุสามารถทะลุผ่านได้ ดังนั้นการติดต่อสื่อสารจากเรือดำน้ำที่กำลังมุดอยู่ใต้ทะเลจึงสามารถส่งขึ้นมาถึงยานที่กำลังโคจรรอบดวงจันทร์ไททัน แล้วส่งต่อสัญญาณมายังโลก หรือส่งสัญญาณกลับมายังโลกโดยตรงได้
เรือดำน้ำหุ่นยนต์ตามร่างข้อเสนอโครงการมีความยาวประมาณ 6 เมตร ความสูง 2 เมตร ความกว้าง 1.1 เมตร มีมวลประมาณ 1,500 กิโลกรัม ตัวเรือจะติดตั้งอุปกรณ์สื่อสารและอุปกรณ์สำรวจทางวิทยาศาสตร์ เช่น อุปกรณ์วิเคราะห์สารเคมีตัวอย่างในสถานะของเหลว กล้องถ่ายภาพ อุปกรณ์วัดความลึก อุปกรณ์ตรวจสภาพอากาศเมื่อเรือขึ้นมาอยู่บนผิวทะเล อุปกรณ์ตรวจวัดคุณสมบัติทางกายภาพของทะเลโดยรอบ ทาง Oleson และคณะนักวิจัยที่เสนอร่างโครงการคาดว่าสามารถเพิ่มอุปกรณ์อื่นแล้วแต่ภารกิจของเรือดำน้ำ อย่างอุปกรณ์วิเคราะห์ตัวอย่างใต้ทะเล และกล้องถ่ายภาพใต้ทะเล
ร่างข้อเสนอโครงการเรือสำรวจทะเลบนดวงจันทร์ไททัน ยังมีรูปแบบอื่นนอกจากเรือดำน้ำ คือ เรือหลักเป็นเรือลอยอยู่บนผิวทะเล แต่จะปล่อยเรือลำลูกที่เล็กกว่าบรรทุกอุปกรณ์สำรวจไปใต้ทะเลลึกเป็นช่วง ๆ รูปแบบหลังนี้จะปลอดภัยกว่า แต่ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์จากการสำรวจจะน้อยกว่า
สำหรับแหล่งพลังงานของเรือสำรวจทะเลบนดวงจันทร์ไททันตามร่างข้อเสนอโครงการ จะใช้พลังงานนิวเคลียร์โดยเครื่องผลิตไฟฟ้าจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เช่นเดียวกับยานแคสสินีและดรากอนฟลาย เนื่องจากดาวเสาร์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 10 เท่าเมื่อเทียบกับโลก แสงอาทิตย์บนดวงจันทร์ไททันจึงไม่เพียงพอต่อการผลิตพลังงาน
Oleson ประเมินว่าหากทางองค์การนาซาอนุมัติร่างข้อเสนอโครงการเรือดำน้ำสำรวจดวงจันทร์ไททันเป็นโครงการอวกาศอย่างเป็นทางการ โครงการนี้จะเป็นโครงการยานสำรวจระบบสุริยะระดับ Flagships ซึ่งเป็นโครงการอวกาศกลุ่มที่ใช้งบประมาณมหาศาลและมีความท้าทายมากที่สุด ซึ่งโครงการยานสำรวจระบบสุริยะระดับ Flagships ขององค์การนาซาในปัจจุบันแต่ละโครงการใช้งบเกิน 2,000 ล้านเหรียญสหรัฐฯ (ประมาณ 62,000 ล้านบาท) อย่างเช่น ยานแคสสินี-ฮอยเกนส์ รถสำรวจคิวริออซิตี และรถสำรวจเพอร์เซเวียแรนส์
#ช่วงเวลาส่งเรือดำน้ำขึ้นสู่อวกาศ : ภายในคริสต์ทศวรรษ 2030?
ทะเลสาบและทะเลเกือบทั้งหมดบนดวงจันทร์ไททันจะอยู่บริเวณเขตละติจูดสูงบนซีกเหนือของดวงจันทร์ดวงนี้ รวมถึงพื้นที่เป้าหมายในร่างข้อเสนอโครงการที่เป็นทะเลขนาดค่อนข้างใหญ่อย่างทะเลคราเคน (Kraken Mare) และทะเลไลเจีย (Ligeia Mare) โดยทะเลคราเคนมีพื้นที่ประมาณ 400,000 ตารางกิโลเมตร (เกือบ 4 ใน 5 ของพื้นที่ประเทศไทย) และมีความลึกอย่างน้อย 35 เมตร ส่วนทะเลไลเจียมีพื้นที่ 130,000 ตารางกิโลเมตร (เล็กกว่าพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทยเล็กน้อย) มีความลึกมากที่สุด 170 เมตร
ดวงจันทร์ไททันมีการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลทุก 7 ปีเช่นเดียวกับดาวเสาร์ ดังนั้น Oleson จึงประเมินช่วงเวลาที่ดีที่สุดในการสำรวจ คือ ช่วงฤดูร้อนบนซีกเหนือของดวงจันทร์ไททัน ตรงกับปี ค.ศ. 2045 ซึ่งยานจะสามารถถ่ายภาพชายฝั่งทะเลบนดวงจันทร์ไททันได้ชัดเจน และยานสามารถติดต่อกับศูนย์ควบคุมภาคพื้นดินบนโลกได้โดยตรง แต่ถ้าหากในโครงการปรับให้มียานโคจรรอบดวงจันทร์ไททันเพื่อส่งต่อสัญญาณจากเรือดำน้ำมายังโลก ก็สามารถปรับกำหนดการไปเป็นช่วงเวลาอื่นได้
การเดินทางของยานอวกาศหุ่นยนต์จากโลกไปยังดาวเสาร์ใช้เวลาประมาณ 7 ปี ดังนั้น จะต้องเริ่มออกเดินทางจากโลกภายในช่วงคริสต์ทศวรรษ 2030 หากไม่ทันช่วงนี้แล้ว ต้องรอต่อไปอีก 30 ปี ตามรอบฤดูร้อนบนซีกเหนือของดวงจันทร์ไททัน
เรียบเรียง : พิสิฏฐ นิธิยานันท์ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ สดร.
อ้างอิง : https://www.space.com/saturn-moon-titan-submarine-concept...
