Parker Solar Probe ยานอวกาศสุดเร่าร้อน

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงใจกลางของระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ให้แสงสว่าง ความร้อน และพลังงานรูปแบบอื่นแก่โลก ดวงอาทิตย์อยู่ในสถานะที่เรียกว่า พลาสมา พลาสมาคือ สถานะที่ 4 ของสสาร คือ แก๊สที่อิเล็กตรอนไม่ได้ยึดติดกับนิวเคลียส ดังนั้น พลาสมาจึงมีความเป็นกลางทางประจุไฟฟ้า รอบ ๆ ดวงอาอาทิตย์ประกอบด้วยดาวเคราะห์ต่าง ๆ กับดาวบริวารของมัน ดาวเคราะห์น้อยอีกนับแสน และดาวหางอีกเป็นล้านล้าน ทั้งหมดนี้รวมเรียกว่า ระบบสุริยะ

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร หรือ 1 AU (Astronomical Unit) มีมวลประมาณ 1.9×1030 กิโลกรัม มีรัศมี (วัดบริเวณเส้นศูนย์สูตร) ประมาณ 695,500 กิโลเมตร ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยไฮโดรเจน 75% ต่อมวล ฮีเลียม 25% ต่อมวล และธาตุหนักอื่น ๆ อีกน้อยกว่า 1% ต่อมวล ผิวของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นได้มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส นักดาราศาสตร์วัดอุณหภูมิผิวดาวฤกษ์ในหน่วยของเคลวิน ซึ่ง 1 เคลวิน เท่ากับ 1 องศาเซลเซียส เท่ากับ 1.8 องศาฟาเรนไฮต์ แต่จุดเริ่มต้นของเคลวินและองศาเซลเซียสแตกต่างกัน โดยเคลวินเริ่มที่ 0 เคลวิน แต่องศาเซลเซียสเริ่มที่ -273.15 องศาเซลเซียส (เท่ากับ -459.67 องศาฟาเรนไฮต์) ดังนั้น อุณหภูมิที่ผิวดวงอาทิตย์จะมีค่าประมาณ 5,800 เคลวิน และอุณหภูมิที่แกนกลางของดวงอาทิตย์สูงถึงประมาณ 15 ล้านเคลวิน

พลังงานของดวงอาทิตย์มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งเกิดที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันคือการรวมกันของอะตอมของธาตุเบาได้อะตอมใหม่ที่มีมวลน้อยกว่ามวลรวมของ อะตอมเริ่มต้น และมวลที่หายไปนั้นถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน ดวงอาทิตย์มีความเป็นแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์อธิบายความเป็นแม่เหล็กของสารในรูปแบบของสนามแม่เหล็ก ซึ่งบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีผลจะรวมถึงอวกาศที่อยู่รอบ ๆ วัตถุแม่เหล็กนั้นด้วย

สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะเข้มมากที่บริเวณเล็ก ๆ บนผิวที่เราเรียบกว่าจุดมืด (sunspots) บนดวงอาทิตย์ บางครั้งจะมีการลุกจ้า (flares) และการปลดปล่อยก้อนมวลจากชั้นโคโรนา (coronal mass ejection) จากจุดมืดนี้ด้วย การลุกจ้า (flares) เป็นเหตุการณ์ที่รุนแรงมากเหตุการณ์หนึ่งในระบบสุริยะ และการปลดปล่อยก้อนมวลจากชั้นโคโรนา (coronal mass ejection) ซึ่งมีความรุนแรงมากกว่าการลุกจ้า การปลดปล่อยก้อนมวลครั้งหนึ่งอาจปล่อยมวลสารออกมามากถึง 20,000 ล้านตันสู่อวกาศ ดวงอาทิตย์เกิดมาเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีที่แล้ว และยังมีเชื้อเพลิงมากเพียงพอที่จะอยู่ต่อไปอีก 5,000 ล้านปี

ชั้นโคโรนา
ภาพการปลดปล่อยก้อนมวลจากชั้นโคโรนา – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ unmuseum.org

หลังจากนั้นมันจะกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant) และในที่สุดเมื่อชั้นบรรยากาศของมันหมดไป แกนกลางก็จะยุบตัวกลายเป็นดาวแคระขาว (white dwarf) แค่อยู่บนพื้นโลกเพื่อนๆก็สามารถสัมผัสความร้อนระอุของดวงอาทิตย์ได้แล้ว  แต่รู้หรือไม่ว่าต้นเดือนสิงหาคมนี้ นาซ่าจะปล่อยยานอวกาศเข้าไปเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าที่ยานทุกลำเคยออกเดินทางไปมาก่อน

Parker Solar Probe

Parker Solar Probe สามารถเรียกได้ว่าเป็นภารกิจแรกที่มนุษย์ส่งออกไปสำรวจดาวฤกษ์เลยก็ได้ เพราะดวงอาทิตย์ของเราก็คือดาวฤกษ์เหมือนกัน มีกำหนดปล่อยอย่างเร็วที่สุดคือวันที่ 4 สิงหาคม 2018 นี้ และในตอนแรกมันถูกตั้งชื่อว่า Solar Probe Plus ก่อนจะถูกเปลี่ยนชื่อเพื่อเป็นเกียรติให้กับคุณ Eugene Parker นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ผู้อธิบายการเกิดของลมสุริยะตั้งแต่ปี 1958 (หนึ่งปีหลังจากที่มนุษย์สามารถส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรรอบโลกได้) และผลงานของเขาก็เป็นพื้นฐานความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบมัน

Parker Solar Probe
ภาพยาน Parker Solar Probe – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ soscity.co

นี่เป็นครั้งแรกที่นาซ่าตั้งชื่อยานตามคนที่ยังมีชีวิตอยู่ เพื่อเป็นการระลึกถึงผลงานของคุณ Eugene Parker ที่ปัจจุบันมีอายุอยู่ที่ 91 ปี การเดินทางที่แสนเร่าร้อนเพื่อจะเดินทางไปเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์ ยานจะต้องบินผ่านดาวศุกร์ทั้งสิ้น 7 ครั้งเพื่อใช้แรงโน้มถ่วงของมันเหวี่ยงให้ยานเข้าไปสู่วงโคจรที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ขึ้นเรื่อย ๆ จนเข้าไปใกล้สุดที่ระยะ 6 ล้านกิโลเมตรจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ใกล้กว่าที่ยานทุกลำเคยเดินทางไปถึง 7 เท่า และแน่นอนว่าใกล้ดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าวงโคจรของดาวพุธเสียอีก

ที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด ยานสามารถทำความเร็วได้ถึง 700,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง นั่นแปลว่าที่ความเร็วเท่ากันนี้ ยานสามารถวาร์ปจากกรุงเทพไปหัวหินได้ในวินาทีเดียวเท่านั้น และจะกลายมาเป็นวัตถุที่เคลื่อนที่ได้เร็วที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างมาเลยทีเดียว แต่กว่าจะถึงวันนั้นก็ต้องรอคอยอีกประมาณ 7 ปีเลยทีเดียว เพราะยานจะค่อย ๆ ลดระยะที่จุด Perihelion ลงเรื่อย ๆ เป็นระยะเวลากว่า 22 ครั้ง และจะถึงระยะ 6 ล้านกิโลเมตรจากพื้นผิวของดาวอาทิตย์ก็ต้องรอถึงปลายปี 2024 ซึ่งในตอนนั้นเราน่าจะเข้าใจอะไรเกี่ยวกับดวงอาทิตย์และลมสุริยะนี้มากขึ้นแล้ว

Eugene Parker
ภาพคุณ Eugene Parker – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ yahoo.com

ไขความลับในความร้อน

นี่จะเป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศได้บินเข้าสู่ชั้นโคโรน่าของดวงอาทิตย์ มีภารกิจหลักของมันก็คือการตรวจดูวิธีที่พลังงานและความร้อนเคลื่อนที่ผ่านชั้นโคโรน่า รวมถึงหาคำตอบว่าอะไรที่เป็นตัวเร่งความเร็วของลมสุริยะ อุปกรณ์บนยานสามารถใช้ในการศึกษาสนามแม่เหล็ก พลาสมา อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์และภาพถ่ายของลมสุริยะ ซึ่งข้อมูลที่ได้จะเพิ่มประสิทธิภาพในการทำนายการเกิดของมัน และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นกับเทคโนโลยีและชีวิตบนโลกของเรา อุปกรณ์ทั้งหมดบนยานจะได้รับการป้องกันจากความร้อนที่สูงด้วยแผ่นกันความร้อนหนา 12 เซนติเมตร ที่ทำมาจาก Carbon-composite ซึ่งสามารถป้องกันความร้อนได้สูงถึง 1,400 องศาเซลเซียส นี่คือหนึ่งในอุปกรณ์สำคัญที่ช่วยให้ Parker Solar Probe สามารถเข้าไปใกล้กว่าที่ยานทุกลำเคยไป และไขความลับในความร้อนนี้ได้

Parker Solar Probe
โครงสร้างกันความร้อนของยาน Parker Solar Probe – ขอขอบคุณภาพประกอบจากเว็บไซต์ spyhollywood.com

ทำไมต้องศึกษาดวงอาทิตย์

เพราะว่าดวงอาทิตย์คือดาวฤกษ์ดวงเดียวที่เราสามารถส่งยานไปสำรวจในระยะเผาขนได้ (เผาจนเกรียมด้วย) การศึกษามันจะทำให้เราสามารถเข้าใจดาวดวงอื่นในจักรวาลข้างบ้านของเราได้ดียิ่งขึ้น รวมทั้งมันยังเป็นแหล่งพลังงานหลักทั้งแสงและความร้อนให้กับโลก ยิ่งเราเข้าใจดวงอาทิตย์ดีเท่าไหร่ เราก็จะเข้าใจโลกของเราได้ดีเท่านั้น ดวงอาทิตย์ยังปล่อยลมสุริยะเข้าใส่โลกด้วยความเร็วถึง 500 กิโลเมตร และนั่นทำให้เกิดสภาพอวกาศ ที่ทำให้เกิดออโรราขึ้นในขั้วฟ้าเหนือและใต้ รวมทั้งส่งผลกระทบต่อดาวเทียมและเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่เราใช้งานกันบนโลก

ลมสุริยะไม่ได้ส่งผลกระทบต่อโลกของเราเพียงอย่างเดียว แต่ส่งผลกับทั้งระบบสุริยะ ยิ่งเราส่งยานออกไปไกลจากโลกมากเท่าไหร่ เรายิ่งต้องทำความเข้าใจกับลมสุริยะมากขึ้นเท่านั้น เหมือนกับที่นักเดินเรือศึกษาเส้นทางก่อนออกสู่ทะเลใหญ่ เป็นยังไงบ้างคะเพื่อนๆ เพื่อนๆคิดว่า ยาน Parker Solar Probe จะสามารถเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ได้ใกล้ขนาดนั้นจริงๆมั้ย เพื่อนๆมาคอมเม้นคุยกับพวกเราได้เลยนะคะ สุดท้ายนี้ หากถูกใจคลิปของพวกเราอย่าลืมกดติดตามและกดกระดิ่งช่อง eduHUB กันด้วยนะคะ