ช่วงปลายเดือนที่ผ่านมา JAXA ได้เคลื่อนย้ายยานอวกาศ MMX มายังศูนย์อวกาศทาเนงาชิมะ ซึ่งเป็นการเคลื่อนย้ายครั้งใหญ่เตรียมความพร้อมสำหรับภารกิจสำคัญของญี่ปุ่นในปีนี้ที่จะส่งยานอวกาศเดินทางไปเก็บตัวอย่างดินจากดวงจันทร์โฟบอสของดาวอังคาร ในบทความนี้จะพาไปทำความรู้จักกับยาน MMX ภารกิจแรกในรอบ 20 ปีที่จะเดินทางกลับไปยังดาวอังคารของญี่ปุ่น

ต้นกำเนิดของโฟบอสและดีมอส ดวงจันทร์บริวารทั้งสองของดาวอังคาร ยังคงเป็นที่ถกเถียงในวงการฟิสิกส์ดาราศาสตร์ มีแนวคิดแยกออกเป็นสองสมมติฐานหลัก ได้แก่ ทฤษฎีการถูกจับเป็นบริวาร (captured asteroid hypothesis) ซึ่งเชื่อว่าดาวบริวารทั้งสองคือดาวเคราะห์น้อยที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวอังคารดึงดูดไว้ และทฤษฎีการพุ่งชนขนาดใหญ่ (giant impact hypothesis) เสนอว่าดาวบริวารเกิดจากการรวมตัวของเศษซากที่กระเด็นออกมาระหว่างที่ดาวอังคารในยุคเริ่มต้นถูกวัตถุขนาดใหญ่พุ่งชน

ภาพวาดยาน MMX ลงจอดบนพื้นผิวของดวงจันทร์โฟบอส ภาพจาก JAXA

ปัญหาคือดวงจันทร์ทั้งสองมีขนาดเล็กมากคล้ายหินดาวเคราะห์น้อย ทำให้สำรวจได้ยาก ไม่สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์สังเกตจากบนพื้นโลกได้ อีกทั้งตลอดประวัติศาสตร์การสำรวจดวงจันทร์ทั้งสอง มียานอวกาศเพียงไม่กี่ลำที่เคยเดินทางเฉียดและถ่ายภาพกลับมาได้ ข้อมูลจึงมีไม่มาก ด้วยเหตุนี้จึงมีความพยายามในการเดินทางไปเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวของดวงจันทร์และพายานอวกาศเดินทางกลับมา

ภารกิจ MMX หรือ Martian Moons eXploration คือภารกิจการสำรวจและเก็บตัวอย่างดินจากดวงจันทร์โฟบอสของญี่ปุ่น ดำเนินการโดยองค์การสำรวจอวกาศแห่งประเทศญี่ปุ่น (JAXA) ยานอวกาศลำนี้ได้รับมรดกและองค์ความรู้ในการลงจอดมาจากยานอวกาศเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยในภารกิจฮายาบูซะ 2 เนื่องจากดวงจันทร์โฟบอสไม่มีชั้นบรรยากาศ มีแรงโน้มถ่วงต่ำมาก และมีพื้นผิวที่ขรุขระคล้ายกับดาวเคราะห์น้อย ดังนั้นมรดกความรู้ที่ได้รับมาจากภารกิจดาวเคราะห์น้อยก่อนหน้านี้จึงจะถูกนำมาใช้กับภารกิจของ MMX ในครั้งนี้

รูปร่างของยาน MMX แตกต่างจากยานอวกาศฮายาบูซะไปบ้าง โดยเฉพาะบริเวณขาตั้ง MMX ไม่ได้เป็นภารกิจลงไปสัมผัสพื้นผิว เก็บตัวอย่าง และจากไปในเวลาอันสั้น (touch and go) แต่เป็นการลงจอด ตัวยานจึงต้องมีขาตั้งที่แข็งแรง อีกทั้งตัวยาน MMX ไม่ได้เดินทางไปยังดวงจันทร์โฟบอสเพียงลำเดียว แต่ยังพาหุ่นยนต์โรเวอร์ไอดีฟิกซ์ (Idefix) ที่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือระหว่างองค์การอวกาศแห่งประเทศฝรั่งเศส (CNES) และศูนย์การบินและอวกาศเยอรมนี (DLR) ในการสร้างโรเวอร์ขนาดเล็ก น้ำหนัก 2.5 กิโลกรัม ปล่อยลงบนพื้นผิวของดวงจันทร์โฟบอส ยาน MMX จะปล่อยหุ่นยนต์ไอดีฟิกซ์ไปสำรวจเพื่อทำความเข้าใจพื้นฐานทางธรณีวิทยาของดวงจันทร์โฟบอสล่วงหน้าก่อนที่ตัวยานจะลงจอดจริง ๆ

ภาพวาดของยาน MMX ที่วงโคจรของดาวอังคารกับดวงจันทร์โฟบอส ภาพจาก JAXA.png

ความท้าทายของการส่งยานและหุ่นยนต์โรเวอร์ไปลงจอดบนดวงจันทร์โฟบอสอีกจุดก็คือ การรับมือกับแรงโน้มถ่วงที่อ่อนกว่าโลกถึง 2,000 เท่า ตัวยานและหุ่นยนต์จึงอาจหลุดออกจากพื้นผิวของดวงจันทร์ได้ง่ายหากขยับผิดพลาดหรือตกกระแทกแรงเกินไป และส่งผลเสียต่อภารกิจ ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหานี้ทั้งยาน MMX และ IDEFIX ต้องออกแบบให้มีน้ำหนักที่เบาแต่สามารถเกาะบนพื้นผิวได้โดยไม่มีปัญหา

ในด้านการเก็บตัวอย่างบนพื้นผิว ยาน MMX ใช้ระบบเดียวกับยานฮายาบูซะ นั่นคือ แบ่งเป็นสองระบบ C-sampler และ P-sampler

C-sampler (corer sampler) กลไกแบบแขนกลที่ติดตั้งระบบเจาะแบบกระบอก (coring) ทำหน้าที่เจาะลึกลงไปใต้พื้นผิวอย่างน้อย สองเซนติเมตร เพื่อเก็บตัวอย่างดินชั้นในที่ไม่ถูกรบกวนจากการแผ่รังสีคอสมิก (cosmic radiation) และลมสุริยะ (solar wind)

ส่วน P-sampler (pneumatic sampler) เป็นกลไกที่พัฒนาต่อยอดมาจากภารกิจฮายาบูซะ 2 โดยใช้ก๊าซแรงดันสูงฉีดพ่นลงบนผิวดิน เพื่อให้เศษฝุ่นและหินขนาดเล็กกระเด็นเข้าไปในท่อกักเก็บตัวอย่าง กลไกนี้ออกแบบมาเพื่อเก็บตัวอย่างบริเวณผิวดินชั้นบนอย่างรวดเร็ว

และขั้นตอนสุดท้ายคือการนำตัวอย่างกลับโลก ตัวยาน MMX จะนำตัวอย่างเก็บเข้าสู่แคปซูลกลับโลก เดินทางออกจากดวงจันทร์โฟบอสและหนีให้พ้นจากวงโคจรของดาวอังคาร เมื่อเดินทางถึงโลก ยานจะยิงแคปซูลให้ตกกลับเข้ามาสู่ชั้นบรรยากาศของและลงจอดบนทะเลทรายในออสเตรเลีย เป็นการจบภารกิจของ MMX

ภาพของหุ่นยนต์ IDEFIX จากฝรั่งเศสและเยอรมณีที่เดินทางไปกับยาน MMX เพื่อเป็นหุ่นยนต์ล้อหมุนตัวแรกบนพื้นผิวดวงจันทร์โฟบอส ภาพจาก Ebottlaender

MMX นับเป็นภารกิจแรกในรอบมากกว่า 20 ปีที่ญี่ปุ่นเคยยานอวกาศโนโซมิ (Nozomi) เดินทางไปยังดาวอังคารก่อนที่ภารกิจจะล้มเหลวไป และเป็นครั้งแรกที่ญี่ปุ่นจะส่งยานอวกาศกลับไปยังดาวอังคารอีกครั้งในโจทย์ที่ท้าทายยิ่งกว่าเดิม ซึ่งด้วยศักยภาพของญี่ปุ่นกับประวัติของภารกิจก่อนหน้าอย่างฮายาบูซะ 2 ญี่ปุ่นก็สามารถทำภารกิจสำเร็จลุล่วงได้ ด้วยบทเรียนต่าง ๆ ก่อนหน้านี้นั้นทำให้ภารกิจนี้มีโอกาสประสบความสำเร็จสูง

ยาน MMX มีกำหนดขึ้นสู่อวกาศด้วยจรวด H3 ของ Mitsubishi Heavy Industries ภายในปี 2026 ซึ่งจะเป็นหนึ่งในภารกิจสำคัญแห่งปีที่เดินทางมุ่งหน้าสู่ระบบดาวอังคาร ในขณะที่ชาติมหาอำนาจด้านอวกาศอย่างสหรัฐฯ และจีน มุ่งเน้นการลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารหรือดวงจันทร์ ญี่ปุ่นได้เลือกกลยุทธ์ที่แตกต่างออกไป โดยใช้ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางด้านการลงจอดบนวัตถุขนาดเล็กและการนำตัวอย่างกลับโลก (sample return) แนวทางนี้ไม่เพียงแต่ตอกย้ำถึงศักยภาพทางวิศวกรรมอวกาศของ JAXA แต่ยังสร้างพื้นที่ให้ญี่ปุ่นเป็นผู้นำในโจทย์วิจัยที่เฉพาะเจาะจงและมีความสำคัญต่อการเข้าใจกระบวนการกำเนิดของระบบสุริยะและวิวัฒนาการของดาวอังคารในอดีต ซึ่งโฟบอสอาจจะเก็บงำความลับการสูญเสียชั้นบรรยากาศและน้ำบนพื้นผิวของดาวอังคารก็เป็นได้

เรียบเรียง โดยจิรสิน อัศวกุล
ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์ พิสูจน์อักษร

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ทำความรู้จัก MMX ภารกิจทะเยอทะยานของญี่ปุ่นเดินทางสำรวจดวงจันทร์ดาวอังคาร