“GPS บนดวงจันทร์” รากฐานสำคัญ ต่ออนาคตภารกิจสำรวจอวกาศเชิงลึก

ในปัจจุบัน หน่วยงานอวกาศทั่วโลกต่างมีแผนส่งภารกิจตนเองไปสำรวจดวงจันทร์ ด้วยประโยชน์ทั้งข้อมูลเชิงวิทยาศาสตร์ โอกาสในการยกระดับอุตสาหกรรมอวกาศตนเอง และเป็นรากฐานของการสำรวจอวกาศอย่างยั่งยืนในยุคเศรษฐกิจอวกาศใหม่

GISTDA สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) ได้ให้ความรู้ว่า อย่างไรก็ตาม แม้ดวงจันทร์จะเป็นเทหวัตถุใกล้โลกที่สุด แต่ด้วยข้อจำกัดของระบบเครือข่ายดาวเทียมนำทาง รวมถึงระบบการสื่อสารในวงโคจรรอบดวงจันทร์ ทำให้ยานสำรวจแต่ละลำต้องใช้ระบบบนยานตนเอง ที่บางครั้งข้อผิดพลาดเพียงเล็กน้อย ก็สามารถทำให้ภารกิจนั้น ๆ จบลงด้วยความล้มเหลวได้

เมื่อมนุษย์กำลังวางแผนกลับไปดวงจันทร์เพื่อปฏิบัติภารกิจและอยู่อาศัยอย่างยั่งยืน ผ่านทั้งโครงการอาร์ทีมิสที่นำโดยสหรัฐอเมริกา และโครงการสถานีวิจัยนานาชาติบนดวงจันทร์ หรือ ILRS ที่นำโดยจีนและรัสเซีย ดังนั้นระบบการสื่อสารและนำทางบนดวงจันทร์ จึงเป็นสิ่งจำเป็นต่อแผนการสำรวจและภารกิจที่จะเกิดขึ้นในอนาคต

ด้วยเหตุเช่นนี้ หน่วยงานอวกาศจากนานาประเทศ ต่างกำลังพัฒนาแผนสร้างเครือข่ายดาวเทียมนำทางในวงโคจรรอบดวงจันทร์ เหมือนกับเครือข่ายดาวเทียม GNSS (Global Navigation Satellite System) ที่อยู่ในวงโคจรรอบโลกของประเทศต่าง ๆ อาทิ GPS, GNSS, และ Galileo เช่นกันกับระบบดาวเทียมสื่อสาร เพื่อเชื่อมโยงและส่งต่อข้อมูลระหว่างโลก-ดวงจันทร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

องค์การอวกาศยุโรป (ESA) มีแผนพัฒนาโครงการ Moonlight เป็นเครือข่ายดาวเทียมให้บริการระบบนำทางและโทรคมนาคมบนดวงจันทร์ โดยมีแผนส่งดาวเทียมระหว่าง 3-4 ดวง ที่มีวงโคจรสำหรับรับ-ส่งสัญญาณจากขั้วใต้ดวงจันทร์ได้ตลอดเวลา เพื่อรองรับภารกิจสำรวจรูปแบบต่าง ๆ ในบริเวณดังกล่าว

ด้านองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา หรือ NASA กำลังพัฒนาโครงการ LCRNS หรือ Lunar Communications Relay and Navigation Systems เพื่อสนับสนุนภารกิจของโครงการอาร์ทีมิส ทั้งด้านการสื่อสาร นำทาง และภารกิจค้นหากู้ภัยบนดวงจันทร์

ทั้งโครงการ Moonlight และ LCRNS ต่างเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ LunaNet เช่นเดียวกับแผนโครงการ LNSS หรือ Lunar Navigation Satellite System ขององค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) โดยเครือข่ายดาวเทียมดังกล่าว จะเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยลดข้อจำกัดในการรับส่งข้อมูลระหว่างโลก-ดวงจันทร์ ทั้งความล่าช้า ขีดจำกัดของข้อมูล หรือช่วงที่สัญญาณขาดหายเมื่อยานสำรวจอ้อมไปอยู่บริเวณด้านไกลของดวงจันทร์ เป็นต้น

นอกจากแผนการในข้างต้น ยังมีโครงการสร้างเครือข่ายดาวเทียม Queqiao ขององค์การบริหารอวกาศแห่งชาติจีน (CNSA) ที่ปัจจุบันมีดาวเทียม 2 ดวง ได้แก่ Queqiao 1 และ 2 ทำหน้าที่คอยส่งต่อข้อมูลระหว่างยานลงจอดของจีนในบริเวณด้านไกลดวงจันทร์ กับศูนย์ควบคุมภาคพื้นโลก โดย CNSA ได้ทดสอบส่งดาวเทียม Tiandu-1 และ 2 เดินทางไปกับ Queqiao 2 ในเดือนมีนาคม 2024 เพื่อทดสอบเทคโนโลยีเครือข่ายดาวเทียมนำทางและสื่อสารในวงโคจรรอบดวงจันทร์ เพื่อใช้สำหรับการพัฒนาดาวเทียม Queqiao ในอนาคต

เครือข่ายดาวเทียมในข้างต้น จะมีส่วนสำคัญที่ช่วยในการระบุตำแหน่งภารกิจสำรวจดวงจันทร์แต่ละลำได้อย่างแม่นยำตามเวลาจริง ช่วยนำทางในระหว่างการลงจอดบนพื้นผิว รวมถึงมีส่วนติดต่อสื่อสารและส่งข้อมูลกลับโลกได้ตามเวลาจริง ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการพัฒนาอุปกรณ์นำทางและสื่อสารของยานแต่ละลำ เช่นกันกับลดมวลโดยรวมของยานอวกาศลงได้ แต่ยังสามารถปฏิบัติภารกิจได้ตามแผนการที่ถูกออกแบบไว้

ทั้งนี้ การพัฒนาเครือข่ายดาวเทียมดังกล่าวต้องคำนึงถึงปัจจัยต่าง ๆ ของดวงจันทร์ที่แตกต่างจากโลก ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของเวลาบนดวงจันทร์ ที่เดินเร็วกว่าโลก 58.7 ไมโครวินาทีต่อวัน เนื่องจากสนามแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่มีอิทธิพลน้อยกว่าโลก ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาเวลามาตรฐานสำหรับดวงจันทร์โดยเฉพาะ เช่นเดียวกับการกำหนด Selenocentric Reference Frame เพื่อเป็นจุดอ้างอิงมาตรฐานเดียวกันบนพื้นผิวดวงจันทร์สำหรับภารกิจต่าง ๆ

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

แหล่งข้อมูลอ้างอิง :  esa, NASA, NASA, GISTDA สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน)

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech