กล้อง JunoCam บนยานอวกาศจูโนถูกออกแบบให้รองรับการใช้งานในรอบการโคจรแค่แปดรอบเท่านั้น ถึงแม้ว่ามันจะทนทานกว่าที่คิดไว้ แต่หลังจากการใช้งานที่ยาวนานของยานจูโน กล้องถ่ายภาพก็เต็มไปด้วยสัญญาณรบกวนจนไม่สามารถทำงานทั่วไปได้ NASA ได้หาวิธีในการแก้ปัญหาสัญญาณรบกวนของกล้องถ่ายภาพที่อยู่ห่างจากโลกหลายร้อยล้านกิโลเมตรจนกลับมาทำงานได้อย่างน่ามหัศจรรย์

ภาพถ่ายกล้อง JunoCam ภาพจาก NASA

การซ่อมกล้องถ่ายภาพ JunoCam ของยานจูโนนั้นเกิดขึ้นในเดือนธันวาคม 2023 โดยตลอด 34 รอบการโคจรของยานรอบดาวพฤหัสบดี กล้องยังสามารถทำงานได้อย่างดีเยี่ยม แต่ในรอบที่ 47 กล้องถ่ายภาพเริ่มมีการแสดงสัญญาณรบกวนภายในภาพ ซึ่งค่อย ๆ มีความรุนแรงที่เพิ่มขึ้นตามระยะเวลาที่ผ่านไป จนในรอบที่ 56 ความรุนแรงของสัญญาณรบกวนนั้นมากจนไม่สามารถที่จะใช้วิธีการแก้ไขภาพด้วยวิธีการใด ๆ ก็ตามได้อีกแล้ว ทางทีมวิศวกรยานอวกาศจึงจำเป็นต้องหาหนทางที่จะแก้ไขให้กล้องถ่ายภาพกลับมาทำงานให้ได้แม้ยานอวกาศจะอยู่ห่างไปหลายร้อยล้านกิโลเมตรก็ตาม

เนื่องจากยานจูโนต้องเดินทางผ่านจุดที่มีอนุภาคพลังงานสูงและไอออนอยู่เป็นจำนวนมากโดยรอบดาวพฤหัสบดี วิศวกรจึงได้ออกแบบกรงฟาราเดย์ (Faraday Cage) ที่เปรียบเสมือนห้องนิรภัยของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ไว้ข้างใน แต่กล้องถ่ายภาพ JunoCam ไม่ได้อยู่ในห้องนิรภัยนั้นทำให้เป็นหนึ่งในจุดที่จะได้รับความเสียหายจากอนุภาครอบดาวพฤหัสบดีมากที่สุดอุปกรณ์หนึ่ง

ภาพถ่ายพื้นผิวดวงจันทร์ไอโอในรอบการโคจรที่ 57 ในเดือนธันวาคม 2023 หลังจากการแก้ไขแล้วภาพถ่ายที่ได้จากกล้องนั้นกลับมาเหมือนเดิม ภาพจาก NASA

สัญญาณรบกวนที่ได้จาก JunoCam อาจเกิดได้จากหลายสาเหตุ แต่วิศวกรตีกรอบความเป็นไปได้ให้แคบลงมา โดยคาดการณ์ว่าน่าจะเป็นที่บริเวณภาคจ่ายไฟของกล้องถ่ายภาพ แต่ในตอนนี้ยานจูโนอยู่ห่างจากโลกหลายร้อยล้านกิโลเมตร และการแก้ปัญหาภาคจ่ายไฟของกล้องถ่ายภาพด้วยการใช้คำสั่งคอมพิวเตอร์ก็เป็นเรื่องที่ยุ่งยากและซับซ้อนเป็นอย่างมาก ดังนั้นวิธีการแก้ปัญหาของทีมวิศวกรคือการอบความร้อนเพื่อให้อุปกรณ์สามารถทำงานได้อย่างปกติอีกครั้ง

การอบความร้อนของอุปกรณ์ภายในยานอวกาศคือการเปิดเครื่องทำความร้อนที่อยู่ภายในยานบริเวณที่อุปกรณ์ติดตั้งอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่ง แล้วสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นบางส่วนจะหายไป แม้วิศวกรส่วนใหญ่จะถกเถียงกันอยู่ในเรื่องนี้ แต่วิศวกรในงานด้านอวกาศก็ลงความเห็นว่าการอบความร้อนช่วยลดปัญหาสัญญาณรบกวนของกล้องถ่ายภาพบนยานอวกาศที่ทำงานมาหลายสิบปีแล้ว

ภาพถ่ายดาวพฤหัสบดีระหว่างการบินโคจรรอบที่ 56 เมื่อเดือนพฤศจิกายน 2023 ซึ่งภาพถ่ายเต็มไปด้วยเส้นสัญญาณรบกวนที่วิศวกรไม่สามารถแก้ไขข้อมูลบนภาพได้ ภาพจาก NASA

ทีมวิจัยเล่าว่าในช่วงแรกที่ทดลองกล้องถ่ายภาพ JunoCam ถูกอุ่นเพียงเล็กน้อย ซึ่งช่วงแรก ๆ ของปัญหาดูเหมือนจะสามารถแก้ไขได้ แต่สุดท้ายแล้ว เมื่อผลงานหลังจากที่ผ่านมาไม่ดี ทางทีมจึงเร่งความร้อนสูงสุดที่ 25 องศาเซลเซียสและอบกล้องถ่ายภาพอีกครั้งหนึ่ง

หลังจากการทดลองนี้ ในช่วงแรกข้อมูลที่ได้กลับมาจากยานนั้นสามารถทำงานได้ดีมาก วิศวกรกล่าวว่ามันดีราวกับว่าเป็นกล้องที่เพิ่งถูกใช้งานเป็นครั้งแรก ซึ่งทำให้ในการโคจรครั้งที่ 57 ที่ยานโฉบผ่านดวงจันทร์ไอโอในช่วงเดือนธันวาคม 2023 สามารถเก็บภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ไอโอได้อย่างชัดเจน และให้ข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวใหม่ ๆ กลับมาและนำมาสู่การค้นพบครั้งสำคัญต่อจากนั้น

นี่คือหนึ่งในความสำเร็จทางวิศวกรรมอวกาศที่ทีมวิศวกรสามารถแก้ไขสภาพการใช้งานของกล้องถ่ายภาพ JunoCam ที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยล้านกิโลเมตรได้สำเร็จโดยไม่มีการแก้ไขหรือปรับเปลี่ยนทางไฟฟ้าหรือชิ้นส่วนแม้แต่ชิ้นเดียว ซึ่งความสำเร็จนี้จะเป็นองค์ความรู้ที่สำคัญและอาจจะถูกนำไปใช้งานกับกล้องถ่ายภาพของยานสำรวจต่าง ๆ ได้อีกในอนาคต

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล

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

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

NASA ได้กู้กล้องถ่ายภาพยานจูโนให้กลับมาทำงานได้ดีอีกครั้ง