ฮายาบูซะ เพื่อนๆคงเคยได้ยินชื่อนี้มาจากรถมอเตอร์ไซค์ ที่เมื่อก่อนเคยเป็นรถมอเตอร์ไซค์ที่มีความเร็วที่สุดในโลก
เป็นรถมอเตอร์ไซค์สัญชาติยี่ปุ่น เปิดตัวในปี 1999 พร้อมเครื่องยนต์ 4 สูบ และมีซีซีถึง 1300 ซีซี ในยุคนั้นคงจะไม่มีใครกล้ามาเปรียบ แต่วันนี้พวกเรา eduHUB ไม่ได้พาเพื่อนๆมารู้จักกับเจ้ามอเตอร์ไซค์ แต่จะพาเพื่อนๆไปดูสิ่งที่มันเหนือกว่ามอเตอร์ไซค์ นั้นก็คือ ยานอวกาศสำรวจอวกาศสัญชาติญี่ปุ่น
ยานฮายาบูซะ (Hayabusa) ยานสำรวจอวกาศขนาด 6×4.2×2.8 เมตร น้ำหนัก 500 กิโลกรัม พัฒนาและสร้างโดยองค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) เพื่อใช้ในภารกิจเก็บตัวอย่างจากพื้นผิวอุกกาบาตขนาดเล็กทีโคจรมาใกล้โลก อิโตกาวา (Itokawa) เป็นอุกกาบาตที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบ ยานฮายาบูซะถูกปล่อยในวันที่ 9 มีนาคม 2546 เดินทางถึงอุกกาบาตอิโตกาวา กลางเดือนกันยายน ปี 2548 และได้ศึกษาถึงลักษณะการหมุนของอุกาบาต สภาพพื้นผิว สี ส่วนประกอบ ความหนาแน่น และประวัติศาสตร์ของอุกกาบาต
ในช่วงหลังของภารกิจ ฮายาบูซะได้ลงจอดบนพื้นผิวอุกกาบาต และเก็บตัวอย่างพื้นผิว เพื่อส่งตัวอย่างนั้นกลับมายังโลก ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีองค์การอวกาศที่ใดทำได้สำเร็จมาก่อน ตัวอย่างที่ถูกเก็บมานั้น ได้กลับมาถึงโลกในวันที่ 13 มิถุนายน 2553 ในขณะที่ภารกิจที่ลักษณะคล้ายกันโดยองค์การอวกาศของสหรัฐอเมริกา (NASA) ถูกออกแบบให้ลอยอยู่เหนือพื้นผิวอุกกาบาต เพื่อเก็บตัวอย่างที่กระเด็นขึ้นมาจากการยิงกระสุนใส่อุกกาบาตนั้น แต่ฮายาบูซะถือเป็นภารกิจแรกที่ถูกกำหนดให้ “ยานลงจอด” และสัมผัสกับพื้นผิวอุกกาบาตโดยตรง
ถึงแม้ว่าในตอนแรกได้ถูกกำหนดไว้ว่าจะทำการลงจอดเป็นระยะเวลาสั้นๆเท่านั้น แต่ในที่สุดแล้ว ยานฮายาบูซะลงจอดบนพื้นผิวอุกกาบาตนานถึง 30 นาที ข้อมูลที่ได้จากอุกกาบาตนี้จะสามารถตอบคำถามให้เราได้ว่า ระบบสุริยะของเรามีอายุเท่าไหร่ เพราะว่าอุกกาบาตขนาดเล็กจะเกิดขึ้นได้หลังจากระบบสุริยะได้กำเนิดขึ้นเป็นเวลาไม่นาน และด้วยขนาดที่เล็กของมัน ทำให้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนักหลักจากที่มันได้กำเนิดขึ้นมา ไม่เหมือนกับดาวอังคาร หรือโลก ที่พื้นผิวได้มีการเปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา ไม่ว่าจะโดยตัวดาวเคราะห์เองหรืออุกกาบาตและวัตถุต่างดาวต่างๆ ที่ตกกระทบยังพื้นผิวของดาวนั้นๆ
ภารกิจลงจอดบนพื้นผิวอุกกาบาตขนาดเล็กนี้ ต้องใช้ระบบควบคุมและนำทางที่แม่นยำเป็นอย่างมาก ฮายาบูซะใช้แผงเซลสุริยะเป็นแหล่งพลังงานหลัก มีเครื่องยนต์ขับดันด้วยไออน (ion thruster) ปรับองศาได้ จำนวนสี่ชุดเป็นเครื่องยนต์หลัก และมีระบบขับดันด้วยสารเคมี (chemical thruster) เป็นระบบสำรอง และล้อควบคุมการทรงตัวสามแกน (Three axis reaction wheel)เพื่อใช้ในการควบคุมทิศทางของยานอวกาศ มีงวงสำหรับสัมผัสกับพื้นผิวอุกกาบาต และกระสุนที่จะใช้สำหรับยิงลงไปยังอุกกาบาตเพื่อที่จะเก็บฝุ่นละอองที่ลอยขึ้นมา
วัตถุที่ถูกเก็บได้จะถูกเก็บลงไปยัง แคปซูลเก็บตัวอย่างที่มีเกราะกันความร้อนและร่มชูชีพ เพื่อใช้ในการกลับลงสู่โลก ความท้ายทายแรกที่ฮายาบูซะต้องเผชิญได้เกิดขึ้นไม่นานหลังจากปล่อยยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจร ในเดือนพฤศจิกายน 2546 ยานอวกาศได้รับความเสียหายจาก พายุสุริยะที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกมา พายุสุริยะทำให้ ประสิทธิภาพของแผงสุริยะลดลง ซึ่งมีผลทำให้ระบบขับเคลื่อนด้วยไออน ของฮายาบูซะ ซึ่งเป็นระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ไม่สามารถทำงานได้อย่างเต็มที่ ทำให้ยานอวกาศเดินทางไปถึงจุดหมายช้ากว่าที่กำหนด นอกจากนี้ 1 ใน 4 ระบบขับเคลื่อนด้วยไอออน เครื่องยนต์ A ไม่สามารถทำงานได้อย่างที่ออกแบบไว้
อย่างไรก็ตาม ภารกิจนี้ถูกออกแบบให้สามารถทำงานได้โดยเครื่องยนต์ไอออนเพียงสองตัวเท่านั้น ดังนั้นนี่จึงไม่ใช้ปัญหาใหญ่ของยานฮายาบูซะ แม้ว่าเป็นยานอวกาศที่มีขนาดใหญ่ แต่ญี่ปุ่นไม่มีจรวดสำหรับส่งยานอวกาศที่ดีเหมือนอเมริกาและรัสเซีย ที่จะสามารถส่งจรวดขับดันเพื่อไปยังยานอวกาศได้ ประเทศญี่ปุ่นจึงใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนด้วยไอออน ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ขนาดเล็กมากที่สามารถติดไปกับยานอวกาศได้
แม้จะมีกำลังที่น้อยแต่ด้วยอาศัยพลังงานไฟฟ้าที่สามารถสะสมได้จากแผงสุริยะ มันจึงเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร่งคงที่เป็นระยะเวลานาน ทำให้ความเร็วสูงสุดของมันอยู่ที่ 4 กิโลเมตรต่อวินาที ประกอบกับการวางแผนที่ดี ทำให้มันสามารถเดินทางไปถึงอุกกาบาตที่อยู่ห่างออกไปถึงสามร้อยล้านกิโลเมตรได้ภายในสองปี ด้วยระยะทางที่ไกลนี้ การสื่อสารระหว่างยานอวกาศกับโลกต้องใช้เวลาถึง 16 นาทีซึ่งทำให้ยานอวกาศมีความจำเป็นต้องมีความสามารถในการค้นหาตำแหน่งของอุกกาบาตโดยอัตโนมัติ โดยมันจะใช้ภาพถ่ายที่ถ่ายในระยะเวลาไล่เลี่ยกันมาเปรียบเทียบเพื่อหาตำแหน่งของอุกกาบาต
โดยใช้หลักการที่ว่า เมื่อเราเข้าใกล้อุกกาบาต อุกกาบาตจะเคลื่อนที่เร็วกว่าดาวบนพื้นหลังที่อยู่ห่างออกไป ทำให้เราสามารถแยกตำแหน่งอุกกาบาตออกจากดาวจำนวนมากได้ ซึ่งฮายาบูซะได้ใช้เทคนิคนี้เมื่ออยู่ห่างจากอุกกาบาต อิโตคาวา 10,000 กิโลเมตร
อย่างไรก็ตาม เมื่อมันกำลังเข้าใกล้กับจุดหมาย หนึ่งในระบบล้อควบคุมการทรงตัวสามแกน (แกน X) เกิดหยุดทำงาน แต่อีกสองแกนที่เหลือก็เพียงพอต่อการควบคุมการทรงตัวได้ในระดับหนึ่ง ในเดือนกันยายน ปี 2548 ยานอวกาศก็สามารถถ่ายภาพระยะใกล้แสดงให้เห็นถึง อุกกาบาตมีรูปทรงคล้ายถั่ว ฮายาบูซะรักษาระยะห่าง 20 กิโลเมตรเหนืออุกกาบาตนี้ไว้เป็นระยะเวลาสองอาทิตย์ เพื่อทำการศึกษาระยะไกล เช่น ศึกษาองค์ประกอบ ถ่ายภาพ และวิดีโอของอุกกาบาต เนื่องจากวงโคจรรอบอุกกาบาตของฮายาบูซะ ถูกออกแบบให้ยานอวกาศหันหลังให้พระอาทิตย์ตลอดเวลา ทำให้มันสามารถถ่ายภาพอุกกาบาต ได้อย่างชัดเจน และในบางภาพเรายังสามารถเห็นเงาของฮายาบูซะที่ทอดอยู่บนอุกกาบาตนั้นอีกด้วย
จากนั้น ยานอวกาศได้เคลื่อนที่เข้าไปใกล้อุกกาบาตมากขึ้น ด้วยความสูง 7 กิโลเมตร เพื่อถ่ายภาพระยะใกล้ แต่ในขณะนั้นเอง ระบบล้อควบคุมการทรงตัวอีกแกนหนึ่ง (แกน Y) ก็ได้รับความเสียหายและหยุดทำงานไป ทำให้ไม่สามารถควบคุมการทรงตัวได้ วิศวกรจึงถูกบังคับให้ใช้ระบบขับเคลื่อนโดยสารเคมี ซึ่งเป็นระบบสำรอง เข้ามาช่วยในการควบคุมการทรงตัวแทนล้อทั้งสองที่เสียหาย อย่างไรก็ตาม ภารกิจก็ยังคงเดินหน้าต่อไป
เมื่อการสำรวจระยะไกลสิ้นสุด ฮายาบูซะก็เข้าใกล้สู่ระยะ 3 กิโลเมตรห่างจากพื้นผิว เพื่อเตรียมตัวการลงจอด ในระยะ 40 เมตร เหนือพื้นผิว ฮายาบูซะได้ทำการปล่อยทุ่นกำหนดตำแหน่งลงจอด ซึ่งจะช่วยนำฮายาบูซะลงจอดในตำแหน่งที่ต้องการโดยอัตโนมัติร่วมกับการทำงานของเลเซอร์วัดระยะทาง เมื่อไปถึงระยะ 17 เมตร ยานอวกาศต้องทำการปรับตำแหน่งของตัวเองเพื่อให้ขนานกับพื้น ทำให้ไม่สามารถหันเสาอากาศที่ใช้ส่งข้อมูลมายังโลกได้ การติดต่อจึงขาดหายไปช่วงเวลาหนึ่ง
การลงจอดต้องทำงานทั้งหมดด้วยระบบอัตโนมัติ อีกเพียง 10 เมตรจากพื้นผิว ยานอวกาศได้หยุดการลดระดับลง และค้างอยู่อย่างนั้นเป็นเวลาครึ่งชั่วโมง เพราะว่ายานอวกาศไม่ได้ถูกออกแบบให้อยู่ใกล้พื้นผิวที่ร้อนถึง 100 องศาของอุกกาบาตอิโตกาวาเป็นเวลานาน อุณหภูมิของฮายาบูซะจึงเริ่มร้อนขึ้น วิศวกรภาคพื้นได้ส่งคำสั่งยกเลิกการลงจอดไปยังฮายาบูซะเพื่อที่จะไต่ระดับขึ้นไปยังความสูงที่ปลอดภัย จากความร้อน แต่ก็ไม่ได้รับการตอบสนอง
อย่างไรก็ตาม การหมุนของอุกกาบาต ทำให้แผงสุริยะรับพลังงานได้น้อยลง ทำให้ระบบป้องกันตัวอัตโนมัติของยานอวกาศเริ่มทำงานโดยการไต่ระดับขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้สุดท้ายแล้ว ฮายาบูซะอยู่ห่างจากอุกกาบาต 100 กิโลเมตร ซึ่งต้องใช้เวลาหลายวันกว่าจะสามารถติดต่อกับยานอวกาศและเริ่มพยายามลงจอดใหม่อีกครั้ง
หลังจากการวิเคราะห์ข้อมูลในภายหลัง พบว่าแท้ที่จริงแล้วยานอวกาศได้ทำการลงจอดบนพื้นผิวอุกกาบาตตลอดเวลาสามสิบนาทีที่ขาดการติดต่อ และหลังจากนั้นก็มีการพยายามลงจอดอีกครั้ง และทำการเก็บตัวอย่างอุกาบาตรมา ซึ่งขั้นตอนต่อไปที่สำคัญคือการเดินทางกลับโลก เริ่มต้นในเดือนกุมภาพันธ์ ปี 2551 โดยต้องเดินทางทั้งที่เหลือเครื่องยนต์ขับเคลื่อนเพียงเครื่องยนต์เดียวคือเครื่องยนต์ C
แม้ว่าการเดินทางในช่วงนี้สามารถทำได้ด้วยเครื่องยนต์เพียงเครื่องเดียว แต่ก็ไม่เพียงพอต่อการเดินทางช่วงสุดท้ายที่ต้องใช้แรงขับดันในการปรับแก้เส้นทางการโคจร เพื่อที่จะส่งแคปซูลเก็บตัวอย่างลงมายังโลก และเป็นอีกครั้งที่วิศวกรขององค์การอวกาศญี่ปุ่นสามารถแก้ปัญหาได้อีกครั้ง โดยการใช้ไอออนจากเครื่องยนต์ A ซึ่งไม่เคยได้ใช้งานเลยตั้งแต่เริ่มภารกิจ ร่วมกับระบบขับดันจากเครื่องยนต์ B
ด้วยวิธีนี้ทำให้ฮายาบูซะมีกำลังขับเคลื่อนมากพอที่จะใช้ในการเดินทางขั้นสุดท้าย โดยมีจุดหมายอยู่ที่ทะเลทรายในประเทศออสเตรเลีย สามชั่วโมงก่อนเข้าสู่บรรยากาศโลก ฮายาบูซะจะทำการปล่อยแคปซูลเก็บตัวอย่างออกมา แคปซูลนี้มีขนาด 40 เซนติเมตรพร้อมด้วยระบบส่งสัญญาณวิทยุที่จะช่วยในการหาตำแหน่ง และร่มชูชีพ อย่างไรก็ตาม ฮายาบูซะเดินทางกลับโลกช้ากว่ากำหนดสามปีจึงไม่สามารถคาดเดาได้ว่าแบตเตอรี่ที่จะใช้ในการส่งสัญญา ณวิทยุนั้นยังจะทำงานได้อยู่หรือไม่ การเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกของแคปซูลจึงทำตอนกลางคืนเพื่อที่จะได้เห็นเปลวไฟจากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศ และตกลงยังทะเลทรายที่หนาวเย็นในหนาวของออสเตรเลีย ทำให้การค้นหาแคปซูลโดยการตรวจจับรังสีความร้อนทำได้ง่ายขึ้น
และหลังจากที่พบตัวอย่างก็ได้นำตัวอย่างไปยังห้องแล็บในประเทศญี่ปุ่นเพื่อตรวจสอบว่ามีสารปนเปื้อน ระหว่างการเก็บกู้หรือไม่ โดยการตรวจสอบสารเคมีที่พบในตัวอย่าง กับข้อมูลที่ได้จากการสำรวจระยะไกลโดยฮายาบูซะ จากนั้นจึงนำไปวิเคราะห์หาอายุของตัวอย่างเพื่อเป็นการประมาณอายุของอุกกาบาตอิโตกาวา ซึ่งคาดว่าจะใกล้เคียงกับอายุของระบบสุริยะของเรา ซึ่งผลออกมาคือ 4.6 พันล้านปี
ในที่สุดภารกิจของยานฮายาบูซะก็เสร็จสิ้นลง ภารกิจครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงความสู้ไม่ถอยขององค์การอวกาศญี่ปุ่น ที่ผลักดันภารกิจครั้งนี้จนสำเร็จ ไม่ว่าจะพบกับอุปสรรคต่างๆมากมาย ต้องใช้แนวทางการแก้ปัญหาอย่างมีความคิดสร้างสรรค์ และคำนึงถึงรายละเอียดทุกอย่างเท่าที่มี จนเป็นผลสำเร็จที่น่าจดจำ
เป็นยังไงกันบ้างละคะเพื่อน สำหรับความอึดของทั้งทีมงานขององการอวกาศของญี่ปุ่นและยานฮายาบูซะ ไม่มีใครยอมแพ้เลยจริง และที่สำคัญพวกเราต้องขอขอบพระคุณข้อมูลดีๆจากเว็ป thairobotics สุดท้ายนี้ หากถูกใจคลิปของพวกเราอย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ