กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีอายุยืนยาวที่สุดตัวหนึ่ง ประสบปัญหาระบบไจโรสโกป (Gyroscope) ส่งสัญญาณค่าผิดปกติ ทีมวิศวกรจึงต้องดำเนินการแก้ปัญหาการทำงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลอีกครั้ง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลขณะนี้มีอายุรวม 34 ปี มันถูกส่งขึ้นสู่ห้วงอวกาศเมื่อ 24 เมษายน 1990 และก่อนจะถึงวันครบรอบเพียงไม่กี่วัน ตัวกล้องได้ส่งข้อมูลความผิดพลาดของเซนเซอร์ตรวจจับการหมุน หรือไจโรสโกป (Gyroscope) กลับมาให้ทีมวิศวกร ทำให้ต้องหยุดการปฏิบัติงานทางด้านวิทยาศาสตร์อีกครั้งหนึ่ง

ภาพการฝึกนักบินอวกาศเพื่อทำการเปลี่ยนไจโรสโกป (กล่องสีเงิน) ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลบนพื้นโลก

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลคือหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่สร้างองค์ความรู้ใหม่ ๆ ในด้านจักรวาลวิทยาเป็นอย่างมาก อีกทั้งยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการศึกษาดาวเคราะห์ที่ห่างไกลในระบบสุริยะของเราได้อีกด้วย คุณสมบัติในการสังเกตการณ์ที่ละเอียดอ่อนเหล่านี้ ได้มาจากระบบการตรวจวัดตำแหน่งและปรับองศาที่ละเอียดอ่อนในระดับ 7/1000 พิลิปดา หรือเทียบกับขนาดองศาภาพของความกว้างเส้นผมมนุษย์ที่ถูกมองจากระยะห่างหนึ่งไมล์ (ราว 1.6 กิโลเมตร) ซึ่งความสามารถในการปรับองศาของขอบเขตท้องฟ้าที่ละเอียดในระดับนี้ทำให้มันสามารถคงตำแหน่งการถ่ายภาพได้ยอดเยี่ยมและสามารถบันทึกภาพเหตุการณ์ต่าง ๆ ในเอกภพได้อย่างชัดเจน หรือแม้แต่การถ่ายภาพพื้นผิวของดาวที่ห่างไกลอย่างดาวพลูโตเป็นครั้งแรก กล้องฮับเบิลก็เป็นกล้องที่ถ่ายภาพพื้นผิวอย่างครอบคลุมของดาวเคราะห์แคระดวงนี้ไว้ ถึงแม้ว่าความละเอียดภาพที่ถ่ายเมื่อปี 2003 จะเทียบไม่ได้กับภาพที่ถ่ายได้จากยานนิวฮอไรซัน (New Horizon) เลยก็ตาม

ระบบรักษาองศาการถ่ายภาพที่แม่นยำของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้นเป็นการทำงานประสานกันของอุปกรณ์วัดการเปลี่ยนแปลงองศากับอุปกรณ์ปรับเปลี่ยนองศา ในอวกาศ การจะรับรู้ได้ว่าตัวยานอวกาศนั้นกำลังหมุนไปในทิศทางใดนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายโดยเฉพาะกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ต้องใช้ความแม่นยำในการรับรู้ทิศทางสูง ฮับเบิลจึงมีกล้องจับตำแหน่งดวงดาวเพื่อจับตำแหน่งดวงดาวบนท้องฟ้าสำหรับคำนวณทิศทางของมัน พร้อมกับระบบตรวจจับสนามแม่เหล็กของโลกและแสงอาทิตย์เพื่อนำมาคำนวณตำแหน่งของมัน ซึ่งระบบเหล่านี้นั้นสามารถคำนวณตำแหน่งที่แม่นยำสำหรับกล้องโทรทรรศน์ได้ แต่สำหรับงานการรักษาองศาการถ่ายภาพที่ต้องใช้ความละเอียดสูง ตัวกล้องต้องมีระบบตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของมุมที่ละเอียดอ่อนกว่านั้น นั่นคือระบบไจโรสโกป

ภาพขณะนักบินอวกาศกำลังปฏิบัติภารกิจซ่อมบำรุงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในภารกิจ SM3B ในปี 2002

ระบบไจโรสโกปของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนับได้ว่าคือระบบการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของมุมองศาที่แม่นยำที่สุดระบบหนึ่งของยานอวกาศ เซนเซอร์ไจโรสโกปนั้นอาศัยการหมุนของวงล้อภายในด้วยอัตราเร็ว 19.200 รอบต่อนาที โดยที่ตัวเซนเซอร์นั้นทำงานอยู่ภายในกล่องบรรจุของเหลวซึ่งกักเก็บอยู่ในถังก๊าซอีกที การออกแบบระบบไจโรสโกปอันซับซ้อนนี้เป็นไปเพื่อให้สามารถรับรู้ระดับการเปลี่ยนแปลงมุมของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ เพื่อให้สามารถถ่ายภาพที่อยู่ไกลแสนไกลได้

เนื่องด้วยระบบกลไกของไจโรสโกปนั้นละเอียดอ่อนและทำงานหนักอยู่ตลอดเวลา จึงจำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้นได้รับการบำรุงรักษาครั้งสุดท้ายเมื่อปี 2009 ซึ่งภายหลังจากการยกเลิกโครงการกระสวยอวกาศ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็ไม่ได้รับการดูแลโดยนักบินอวกาศอีกเลย ซึ่งขณะนี้นับเป็นเวลากว่า 15 ปีแล้วที่ฮับเบิลต้องทำงานอย่างโดดเดี่ยว อุปกรณ์ต่าง ๆ จึงเสื่อมสภาพและส่งข้อมูลที่ผิดพลาดกลับมาอย่างต่อเนื่อง

อย่างไรก็ดี เนื่องจากอนาคตนั้นคาดการณ์ไม่ได้ว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจะได้รับการบำรุงรักษาอีกครั้งเมื่อไร ทีมวิศวกรจึงออกแบบระบบการทำงานของกล้องให้มีการติดตั้งไจโรสโกปทั้งหมด 6 ตัว โดยที่จะเปิดใช้งานรอบละ 3 ตัวเพื่อคำนวณอัตราการเปลี่ยนแปลงของมุม และอีก 3 ตัวเป็นตัวสำรองเพื่อใช้งานเป็นอะไหล่

hubble-space-telescope-hst-6

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นมาตั้งแต่วันที่ 23 เมษายนที่ผ่านมา ก่อนการฉลองครบรอบ 34 ปีกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลหนึ่งวัน ซึ่งหลังจากการบำรุงรักษาครั้งสุดท้ายเมื่อปี 2009 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเหลือไจโรสโกปที่ยังสามารถทำงานได้ 3 ตัว ซึ่งเมื่อไจโรสโกปเพิ่งเสียหายไปอีกหนึ่งตัว ขณะนี้จึงเหลือไจโรสโกปที่สามารถทำงานในกล้องได้เพียง 2 ตัวเท่านั้น ในตอนนี้ไจโรสโกปของตัวกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลส่งข้อมูลการวัดองศากลับมาที่ผิดพลาดทำให้ตัวระบบคอมพิวเตอร์ของกล้องหยุดการทำงานด้านวิทยาศาสตร์โดยทันที รอรับการกำหนดทิศทางใหม่จากทางภาคพื้นดิน และจะสามารถกลับมาทำงานต่อได้ตามกำหนดการปกติ

หากในอนาคตอันใกล้ที่ไจโรสโกปภายในฮับเบิลเสียและไม่สามารถกลับมาใช้งานดังปกติได้ ทีมวิศวกรจึงได้เตรียมการออกแบบระบบใหม่ให้กล้องสามารถปฏิบัติงานทางวิทยาศาสตร์ต่อโดยการใช้งานไจโรสโกปเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น และเหลืออีกหนึ่งตัวเพื่อใช้เป็นไจโรสโกปสำรอง ซึ่งสิ่งนี้จะทำให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศอายุ 34 ปีสามารถทำงานต่อไปได้โดยที่สูญเสียประสิทธิภาพการทำงานจากเดิมลดลงไปเพียง 25% เท่านั้น

ทาง NASA คาดการณ์ว่าต่อให้ประสิทธิภาพโดยรวมของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลลดลงไปจากการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์ต่าง ๆ ดังที่เกิดขึ้นตามอายุ แต่โดยรวมแล้วอุปกรณ์สำหรับดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์ยังอยู่ในสภาพที่ดีและพร้อมที่จะดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์เพื่อต่อยอดองค์ความรู้ของมนุษยชาติพร้อมกับกล้องโทรทรรศน์ต่าง ๆ ทั้งบนโลกและในอวกาศต่อไป

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ ThaiPBS

ที่มาข้อมูล: NASA, NASA, NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

“กล้องฯ ฮับเบิล” หยุดปฏิบัติการชั่วคราวอีกครั้งเนื่องจากปัญหา “ระบบไจโรสโกป”