Life Style

Mars on the cheap: นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเพื่อปฏิวัติการเข้าถึงดาวเคราะห์แดง

หน้าแรก ข่าวสาร ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับยานอวกาศ EscaPADE สองลำที่โคจรรอบดาวอังคาร (เครดิตรูปภาพ: Rocket Lab/UC Berkeley) ในขณะที่เจ้าหน้าที่ของ NASA และ European Space Agency รวมถึงนักวางแผนในประเทศจีน วางแผนภารกิจที่มีราคาแพงและซับซ้อนเพื่อส่งคืนตัวอย่างจากดาวอังคาร แต่ก็มีนักวิจัยจำนวนมากขึ้นที่มีพิมพ์เขียวต่ำ – ค่าใช้จ่ายและวิธีใหม่ในการสำรวจ Red Planet เพิ่มเติม ไม่ว่าจะใช้เฮลิคอปเตอร์สำเร็จรูปหรือเครื่องบินลงจอดและยานอวกาศราคาไม่แพง พวกเขาบอกว่าถึงเวลาแล้วที่จะเขียนวิธีใหม่ในการรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมจากสถานที่ต่างๆ ในโลกอันห่างไกล วิธีการใช้ยานราคาค่อนข้างต่ำสำหรับการสืบสวนรอบต่อไปนั้นได้รับการสนับสนุนโดย Bethany Ehlmann นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในพาซาดีนา ที่เกี่ยวข้อง: ประวัติโดยย่อของภารกิจบนดาวอังคาร “ดาวอังคารเช่นโลกนั้นมีความหลากหลาย สถานที่ต่างๆ จับภาพสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน” Ehlmann กล่าวกับ Space.com มีการสำรวจมากมายที่ต้องทำ เธอกล่าวเสริม โดยอ้างถึงความเป็นไปได้ในการเยี่ยมชมสถานที่ที่น่าตื่นตาตื่นใจและแปลกใหม่ที่ยานอวกาศได้ถ่ายภาพจากวงโคจร เช่น ระบบหุบเขา Valles Marineris และฝาครอบขั้วโลกของดาวอังคาร “ระบบที่ซับซ้อนเท่ากับดาวอังคารต้องการความกว้างและความลึก” Ehlmann กล่าว “และนั่นหมายถึงการหาวิธีใหม่ในการสำรวจสถานที่ต่างๆ โดยการลดราคาต่อภารกิจยานอวกาศผ่านเทคโนโลยีหรือกระบวนทัศน์และการทำงานร่วมกันแบบเป็นโปรแกรมใหม่ ลองนึกภาพครึ่งโหล นักสำรวจดาวอังคารเคลื่อนที่ ดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยทั่วประเทศ … นั่นจะทำให้นักศึกษามีความกระตือรือร้นในการประกอบอาชีพด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์!” หลังจากสำรวจดาวอังคารมานานหลายทศวรรษ คำถามสำคัญๆ มากมายที่ยังคงตอบได้เฉพาะกับรองเท้าบู๊ตบนพื้น คือ “รองเท้าบูท” ที่เป็นหุ่นยนต์หรือมนุษย์ Ehlmann กล่าว แนวคิด Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD) เป็นชิ้นส่วนแลนเดอร์และโช้คอัพบางส่วน ทั้งหมดนี้รวมอยู่ในแพ็คเกจเดียว (เครดิตภาพ: NASA/JPL-Caltech) แนวทาง ‘NewSpace’ “NASA เป็นหน่วยงานที่หลีกเลี่ยงความเสี่ยงมาโดยตลอด นี่เป็นสิ่งที่เข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากมีการใช้เงินภาษีของผู้เสียภาษี” โรเบิร์ต ลิลลิส รองผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์และโหราศาสตร์กล่าว ภายในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ Lillis ชี้ไปที่โครงการ Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) ของ NASA ว่าเป็น “ความพยายามอย่างกล้าหาญ” เพื่ออำนวยความสะดวกด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ชั้นหนึ่งด้วยค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยของภารกิจ Discovery ทั่วไป (โปรแกรม Discovery ของ NASA สนับสนุนความพยายามในการสำรวจที่มีความทะเยอทะยานแต่ค่อนข้างมีค่าใช้จ่ายต่ำ ต้นทุนปัจจุบันสำหรับภารกิจ Discovery อยู่ที่ประมาณ 500 ล้านดอลลาร์) SIMPLEx ยังทำหน้าที่เป็นผู้บุกเบิกในการตรวจสอบการแลกเปลี่ยนระหว่างต้นทุนและความเสี่ยง Lillis กล่าว ตัวอย่างเช่น ภารกิจ Escape and Plasma Acceleration และ Dynamics Explorers (EscaPADE) เป็นภารกิจของ SIMPLEx ซึ่งให้คำมั่นสัญญาว่าจะได้รับผลตอบแทนที่ดีมากในแง่ของวิทยาศาสตร์ต่อดอลลาร์ Lillis ซึ่งเป็นผู้ตรวจสอบหลักของ EscaPADE กล่าว ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของภารกิจบนดาวอังคารซึ่งคาดว่าจะโคจรรอบดาวเคราะห์แดงในปี พ.ศ. 2569 อยู่ที่ต่ำกว่า 80 ล้านเหรียญ โพรบ EscaPADE แฝดจะให้มุมมอง “สเตอริโอ” ที่ไม่เหมือนใครกับระบบบรรยากาศชั้นบนที่ซับซ้อนสูงของดาวอังคาร Lillis กล่าว “ยานอวกาศสองลำของเรา – สีฟ้าและสีทอง – จะให้ดวงตาสองคู่แก่เรา ทำให้เราเข้าใจการตอบสนองแบบเรียลไทม์ของรูปแบบการสูญเสียบรรยากาศของดาวอังคารต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและลมสุริยะเป็นครั้งแรก บุฟเฟ่ต์ดาวอังคาร” เขากล่าว การใช้แนวทาง “NewSpace” ในการพัฒนายานอวกาศจะช่วยให้กลุ่มดาวบริวารขนาดเล็กสามารถสำรวจและตรวจสอบบรรยากาศของดาวอังคารด้วยความเที่ยงตรงและความครอบคลุมอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน Lillis กล่าว “เราจะสามารถเห็นทุกส่วนของโลกได้ตลอดเวลาตั้งแต่พื้นผิวจนถึงชั้นบรรยากาศชั้นบน” ลิลลิสเสริมว่า “การตระหนักรู้ในสถานการณ์” แบบนี้จะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปกป้องนักสำรวจมนุษย์ในอนาคต ในสองวิธีหลัก ประการแรก การแสดงลักษณะเฉพาะที่ดีขึ้นของความดันอากาศและลมใกล้พื้นผิวช่วยให้เข้าออก ลง และลงจอดได้อย่างปลอดภัย ประการที่สอง การตรวจสอบสภาพอากาศจะช่วยให้สามารถพยากรณ์อากาศได้อย่างแม่นยำผ่านการดูดซึมข้อมูล “เมื่อเราพูดถึงการพยากรณ์อากาศบนดาวอังคารว่ามีความสำคัญต่อความปลอดภัยของนักสำรวจ เรากำลังพูดถึงพายุฝุ่น ระดับภูมิภาคหรือระดับโลก” ลิลลิสกล่าว “พายุฝุ่นลดการผลิตและการมองเห็นพลังงานแสงอาทิตย์” ที่เกี่ยวข้อง: การอยู่บนดาวอังคารจะเป็นอย่างไร? ที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA วิศวกร Joel Steinkraus ทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์บนยานอวกาศ Mars Cube One (MarCO) ลำหนึ่งซึ่งบินผ่านดาวเคราะห์แดงในเดือนพฤศจิกายน 2018 (ภาพ เทคโนโลยีที่จะลงจอดบนดาวอังคารในราคาถูกและปลอดภัยคือแนวคิด Small High Impact Energy Landing Device (SHIELD) ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการศึกษาที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA ในแคลิฟอร์เนียตอนใต้ “SHIELD เป็นทั้งแลนเดอร์และโช้คอัพในเครื่องเดียว” Louis Giersch ผู้ตรวจสอบหลักของ SHIELD กล่าว “จะไม่สามารถวางยานอวกาศเช่นรถแลนด์โรเวอร์ Perseverance บนพื้นผิวได้ แต่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาพื้นผิวดาวอังคารได้มากขึ้นในขณะที่ขี่ไปพร้อมกับภารกิจของ NASA ที่ใหญ่กว่า” Giersch กล่าวเสริม “เรายังคงประเมินว่าเครื่องมือวิทยาศาสตร์ประเภทใดที่เหมาะสม แต่เซ็นเซอร์สภาพอากาศ กล้อง และแมสสเปกโตรมิเตอร์ทั้งหมดอยู่บนกระดานวาดภาพ” เป้าหมายของ SHIELD คือการลดต้นทุนการลงจอดบนดาวอังคารตามลำดับความสำคัญ ทำให้ชุดภารกิจที่เป็นไปได้ในวงกว้างสามารถทำได้ ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีอาจทำให้ NASA วางหุ่นยนต์หลายสิบตัวในช่วงเวลาสั้น ๆ และทำให้ดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลกระจายไปทั่ว Giersch กล่าวว่า SHIELD จะวางข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกี่ยวกับน้ำหนักบรรทุกทางวิทยาศาสตร์เมื่อเทียบกับการลงจอดบนดาวอังคารแบบธรรมดา เขากล่าวว่าน้ำหนักบรรทุกทางวิทยาศาสตร์จะต้องมีขนาดกะทัดรัดและทนทานมากขึ้น แต่ด้วยประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการเข้าถึงพื้นผิวดาวอังคารบ่อยครั้งมากขึ้นอันเป็นผลมาจากต้นทุนภารกิจที่ลดลง ที่เกี่ยวข้อง: การลงจอดบนดาวอังคารที่ดีที่สุด (และแย่ที่สุด) ตลอดกาล นักวิทยาศาสตร์ของ NASA กำลังทำงานเกี่ยวกับโรเตอร์คราฟต์ของดาวอังคารที่เรียกว่า Hexacopter ซึ่งจะเป็นผู้สืบทอดที่ใหญ่กว่าและมีความสามารถมากกว่าของเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity ของหน่วยงาน (เครดิตรูปภาพ: Theodore Tzanetos/NASA/JPL-Caltech)กระบวนทัศน์ “โอกาสสำหรับการเข้าถึงดาวอังคารด้วยต้นทุนต่ำอยู่ที่นี่” Nathan Barba วิศวกรระบบของ SHIELD ของ JPL กล่าวเสริม ประตูนั้นถูกเปิดออกเมื่อ Mars Cube One (MarCO) A และ B cubesats ชื่อเล่น EVE และ WALL-E เสร็จสิ้นการบินผ่านดาวอังคารที่ประสบความสำเร็จในเดือนพฤศจิกายน 2018 ทั้งคู่ซึ่งมีราคาเพียง 18.5 ล้านดอลลาร์สำหรับ JPL ในการสร้างและดำเนินการ ผูกปม บินด้วยยานลงจอด InSight Mars ของ NASA “SHIELD สามารถส่งเป็นเครื่องบินลงจอดเดี่ยวหรือหลายลำในการยิงครั้งเดียว ยานลงจอดราคาถูกอย่าง SHIELD สามารถเปิดใช้งานการวัดในครั้งแรกหรือการสำรวจผู้บุกเบิก เช่น ข้อมูลความจริงภาคพื้นดินที่มีความสำคัญสำหรับภารกิจที่ใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่า” บาร์บา กล่าวว่า. การเข้าถึงอวกาศที่เพิ่มขึ้นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น Barba กล่าวต่อ “เพราะมันหมายถึงโอกาสที่มากขึ้นสำหรับวิทยาศาสตร์ที่ดาวอังคาร หากภารกิจอวกาศอวกาศที่มีต้นทุนต่ำกว่าชั้นใหม่บรรลุผล มันจะส่งเสริมชุดการสืบสวนที่หลากหลายยิ่งขึ้นและจัดหา โอกาสสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรระดับปฐมวัยหน้าใหม่หลายคน” Barba กล่าว กระบวนทัศน์ด้านความสามารถและต้นทุนที่เปลี่ยนไปนั้นมาจากหลายปัจจัย ตั้งแต่การลดต้นทุนการปล่อยยานตามลำดับของขนาด เปิดใช้งานโดยการใช้รถร่วมกันและยานยิงจรวดขนาดเล็กที่เกิดขึ้นใหม่ ไปจนถึงการประดิษฐ์เครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูงและ/หรือพื้นฐาน การวัดใหม่เขากล่าวว่า ช่วงเวลาที่สอนได้ แนวคิดการสืบสวนดาวอังคารในอนาคตอีกรูปแบบหนึ่งได้รับการสนับสนุนโดยเที่ยวบินหลายเที่ยวของเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity ของ NASA Ingenuity ผู้สาธิตเทคโนโลยีได้แสดง “สิ่งของไรท์” ทางอากาศอย่างชัดเจน — แต่จะเกิดอะไรขึ้นต่อไป Shannah Withrow-Maser หัวหน้าระบบยานบินวิทยาศาสตร์ของ Mars Science ที่ศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ในซิลิคอนแวลลีย์ กล่าวว่า “เที่ยวบินแห่งความเฉลียวฉลาดนั้นเหนือกว่าที่เราจะจินตนาการได้ “แต่ละเที่ยวบินกำลังสอนเรามากขึ้นและเปิดประตูสู่แนวคิดภารกิจในอนาคต” เธอกล่าวกับ Space.com แนวคิดหนึ่งที่แทรกซึมอยู่เรื่อยๆ คือ เฮลิคอปเตอร์ Mars ขั้นสูง ซึ่งเป็นอุปกรณ์เฮกซาคอปเตอร์ที่สามารถบรรทุกสิ่งของที่ใหญ่ขึ้นและเดินทางในระยะทางที่ไกลกว่าความเฉลียวฉลาดที่กำลังบินอยู่ในปัจจุบัน Withrow-Maser กล่าวว่าวิธีการเฮลิคอปเตอร์ Mars Science Helicopter นี้ได้รับความอนุเคราะห์จากช่วงเวลาที่สอนได้ซึ่งมาจากข้อมูล Ingenuity ซึ่งดาวน์โหลดและประเมินหลังจากแต่ละเที่ยวบิน Withrow-Maser กล่าวว่า “ทุกครั้งที่ Ingenuity บินไป คุณจะต้องกลั้นหายใจเล็กน้อย “เรากำลังบินครั้งละหนึ่งเที่ยวบิน มันเกินขอบเขตของสิ่งที่ได้รับการออกแบบและทดสอบที่นี่บนโลก” การสำรวจทางอากาศเปิดโอกาสให้ได้เยี่ยมชมสถานที่ต่างๆ บนดาวอังคารที่รถแลนด์โรเวอร์ล้อไม่สามารถไปถึงได้ (เครดิตภาพ: Seán Doran (ใช้โดยได้รับอนุญาต)) การสำรวจทางอากาศ การกำหนดโรเตอร์คราฟต์ในอนาคตสำหรับดาวอังคารเป็นเพียงสัตว์ร้ายของมันเอง Withrow-Maser กล่าว “เราสามารถทำสิ่งที่เจ๋งจริงๆ ด้วยโรเตอร์คราฟต์” เธอกล่าว “บินจากที่ใดก็ได้และยังโฮเวอร์ เหนือวัตถุที่น่าสนใจ” ขณะนี้กำลังได้รับการประเมินเป็นการติดตั้งเฮกซาคอปเตอร์กลางอากาศในอนาคต ซึ่งจะถูกปล่อยบางส่วนผ่านกระบวนการเข้า ลง และลงจอด มีความเป็นไปได้ว่าคุณลักษณะต่างๆ ของดาวอังคารที่ยากหรือเป็นไปไม่ได้สำหรับโรเวอร์ สามารถสำรวจสำรวจได้ เช่น ขั้วโลกเหนือ หน้าผาแนวตั้ง และภูเขาไฟโคลน นอกจากนี้ ยานดังกล่าวยังสามารถบินลัดฟ้าเหนือเส้นริ้วมืดบนดาวอังคารที่รู้จักกันในชื่อเส้นแนวลาดที่เกิดซ้ำ ซึ่งอาจเป็นสัญญาณของกิจกรรมทางน้ำที่เป็นของเหลว เฮกซะคอปเตอร์อาจช่วยทำแผนที่ ออกจากโปรไฟล์แนวตั้งของบรรยากาศหรือแม้กระทั่งดำดิ่งสู่ช่องเปิดของท่อลาวา Withrow-Maser กล่าวว่า “ชุมชนเพิ่งเริ่มเข้าใจว่าจะทำอะไรได้บ้างโดยใช้การสำรวจทางอากาศ” Withrow-Maser กล่าว เร็วขึ้น. แพลตฟอร์มยานพาหนะใหม่สามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับวิทยาศาสตร์ทุกประเภท ฉันคิดว่าเราอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่จะสามารถใช้ประโยชน์จากโอกาสต่างๆ ที่เข้ามาในชีวิตของเรา” Leonard David เป็นผู้แต่งหนังสือ “Moon Rush: The New Space Race” ซึ่งจัดพิมพ์โดย National Geographic ในเดือนพฤษภาคม 2019 David เป็นนักเขียนที่รู้จักกันมานานสำหรับ Space.com เกี่ยวกับอุตสาหกรรมอวกาศมานานกว่าห้าทศวรรษ ติดตามเราได้ที่ Twitter @Spacedotcom หรือ Facebook

Back to top button