ฉางเอ๋อ 4 : จีนต้องการทำอะไรบนด้านไกลของดวงจันทร์

  • 5 มกราคม 2019
ปล่อง ฟอน คาร์มาน (Von Karman) Image copyright CNSA/AFP
คำบรรยายภาพ ภาพถ่ายระยะใกล้ภาพแรกของบริเวณด้านไกลของดวงจันทร์

ยานสำรวจฉางเอ๋อ 4 (Chang'e 4) ที่ประสบความสำเร็จในการลงจอดบนด้านไกลของดวงจันทร์นั้นจะศึกษาอะไรบ้าง และเป้าหมายของยานสำรวจสัญชาติจีนลำนี้คืออะไร

เรียนรู้ประวัติศาสตร์ของดวงจันทร์

ที่ผ่านมายังไม่เคยมีภารกิจอวกาศใดที่เป็นการเดินทางไปยังพื้นผิวด้านไกลของดวงจันทร์มาก่อน ดังนั้นภารกิจนี้จึงเป็นโอกาสแรกที่จะมีการสำรวจ ภูมิภาคที่ยังเป็นปริศนาของดวงจันทร์ซึ่งเป็นดาวบริวารดวงเดียวของโลก

"พื้นผิว" ของบริเวณ "ด้านไกล" ของดวงจันทร์ที่มองไม่เห็นจากพื้นโลกนั้น มีความแตกต่างที่สำคัญบางประการจาก "ด้านใกล้" ที่เราคุ้นเคยกันมากกว่า โดยด้านไกลของดวงจันทร์เป็นด้านที่มีเปลือกที่หนากว่า และมีอายุเก่าแก่กว่า รวมทั้งมีพื้นผิวที่ขรุขระมากกว่า กับมี "มาเรีย" (พื้นที่กว้างใหญ่ที่มีสีคล้ำและค่อนข้างราบเรียบ หรือที่เรียกว่า "ทะเลบนดวงจันทร์") น้อยกว่าพื้นผิวฝั่งใกล้ ที่สามารถมองเห็น มาเรียได้อย่างชัดเจน

มีรายงานว่า ฉางเอ๋อ 4 ได้ลงจอดในบริเวณที่เรียกว่า ปล่องฟอน คาร์มาน (Von Kármán crater) ซึ่งมีสภาพเป็นแอ่งขนาด 180 กม. ตั้งอยู่ในซีกใต้ของด้านไกลของดวงจันทร์ แต่ปล่องฟอน คาร์มาน อยู่ในหลุมลึกลงบนพื้นผิวของดวงจันทร์ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่านั้นมาก ในบริเวณ "ที่ราบขั้วใต้-Aitken" (South Pole-Aitken basin)

หลุมดังกล่าวเป็นหลุมที่ลึกที่สุด กว้างที่สุด และเก่าแก่ที่สุดบนดวงจันทร์ เกิดขึ้นเมื่อตอนที่ดาวเคราะห์น้อยพุ่งเข้าชนเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ซึ่งหลุมนี้อาจจะมีขนาด กว้าง 500 กม. หรือมากกว่า

การพุ่งชนนี้รุนแรงทรงพลังมากจนทำให้คาดได้ว่าทะลุเปลือกชั้นนอกของดวงจันทร์ เข้าไปถึงบริเวณที่เรียกว่าเป็นเนื้อภายใน (mantle)

และหนึ่งในเป้าหมายของภารกิจของยานฉางเอ๋อ 4 นี้ก็คือการศึกษาวัตถุใด ๆ จากชั้นเนื้อในของดวงจันทร์ ที่พบในจุดที่ลงจอด ซึ่งจะช่วยให้เกิดความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างภายในและประวัติศาสตร์ของดวงจันทร์มากขึ้น

Image copyright NASA
คำบรรยายภาพ ที่ราบขั้วใต้-Aitken (South Pole-Aitken basin) เกิดจากการพุ่งชนของดาวเคราะห์น้อยอย่างรุนแรงเมื่อหลายพันปีก่อน

ข้อมูลจากยานอวกาศที่โคจรรอบแสดงให้เห็นว่า องค์ประกอบของแอ่งนี้แตกต่างไปจากพื้นที่สูงบนดวงจันทร์ที่อยู่รายรอบ แต่วัตถุจากเนื้อในของดวงจันทร์ที่เผยให้เห็นบนพื้นผิวเป็นเพียงหนึ่งในความน่าจะเป็นหลายอย่างในการอธิบายถึงสิ่งที่พบเห็นนี้

หุ่นยนต์ที่ลงไปสำรวจ (rover) จะใช้กล้องถ่ายภาพกว้างในการตรวจสอบสถานที่ที่น่าสนใจต่าง ๆ และใช้เครื่องมือวัดเชิงแสงช่วงอินฟาเรดใกล้ ที่มองเห็นได้ (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer--VNIS) เพื่อศึกษาสภาพของแร่ธาตุที่พื้นด้านล่างของปล่อง (รวมถึง ejecta หรือเศษวัสดุที่สาดกระเด็นจากการพุ่งชนของอุกกาบาต)

นอกจากนี้ อุปกรณ์เรดาร์ทะลุทะลวงดวงจันทร์ (Lunar Penetrating Radar--LPR) จะสามารถศึกษาบริเวณใต้พื้นผิวของดวงจันทร์ ซึ่งอาจลึกลงไปราว 100 เมตร ได้ และยังอาจช่วยบอกถึงความหนาของแผ่นเปลือกนอกของดวงจันทร์ ซึ่งประกอบด้วยฝุ่นและหินที่แตกออกมา รวมถึงอาจได้ข้อมูลเกี่ยวกับแผ่นเปลือกนอกชั้นบนของดวงจันทร์มากขึ้นด้วย

หลังจากการพุ่งชนครั้งใหญ่ที่ทำให้เกิดที่ราบขั้วใต้-Aitken (South Pole-Aitken basin) ขึ้น หินที่หลอมละลายจำนวนมากน่าจะเติมเต็มลงไปในแอ่ง ซึ่งทีมนักวิทยาศาสตร์ต้องการใช้ภารกิจฉางเอ๋อ 4 นี้ระบุและศึกษาการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของมัน

อุดช่องว่างทางดาราศาสตร์

ด้านไกลของดวงจันทร์ถือเป็นจุดที่เหมาะสมมากในการศึกษาดาราศาสตร์วิทยุในช่วงความถี่ต่ำ เพราะพื้นที่นี้ไม่ถูกคลื่นวิทยุจากโลกรบกวน

มีช่วงความถี่หนึ่ง (ต่ำประมาณ 10 เมกะเฮิรตซ์) ซึ่งไม่สามารถทำการสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุได้จากบนพื้นโลก เพราะถูกรบกวนจากคลื่นวิทยุที่มนุษย์สร้างขึ้น และปัจจัยทางธรรมชาติอีกหลายอย่าง

ยานที่แล่นลงจอด (lander) ของภารกิจฉางเอ๋อ 4 ได้นำอุปกรณ์ที่เรียกว่า เครื่องมือวัดเชิงแสงความถี่ต่ำ (Low Frequency Spectrometer--LFS) ไปด้วย ซึ่งสามารถเฝ้าสังเกตคลื่นวิทยุความถี่ต่ำได้ โดยจะใช้งานควบคู่กับการทดลองที่คล้ายคลึงกันของดาวเทียมเชว่เฉียว (Queqiao) ที่กำลังโคจรอยู่

นอกจากนี้ยังมีวัตถุประสงค์ในการทำแผนที่ท้องฟ้าวิทยุในระดับคลื่นความถี่ต่ำ และศึกษาพฤติกรรมของดวงอาทิตย์ด้วย

หลิว ถงเจี๋ย จากสำนักงานอวกาศจีน (Chinese space agency--CNSA) กล่าวในปี 2016 ว่า "ในเมื่อฝั่งไกลของดวงจันทร์ไม่ถูกรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบนพื้นโลก มันจึงเป็นสถานที่ที่ยอดเยี่ยมในการวิจัยสิ่งแวดล้อมอวกาศและการระเบิดของดวงอาทิตย์ ยานอวกาศยังสามารถ 'ฟัง' พื้นที่อยู่ห่างไกลออกไปของจักรวาลมากขึ้นได้"

ดังนั้น ภารกิจนี้จะช่วยอุดช่องว่างการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาปรากฏการณ์ของจักรวาลในแบบที่ไม่สามารถทำได้บนพื้นโลก

รังสีบนดวงจันทร์

Image copyright Science Photo Library
คำบรรยายภาพ การเข้าใจสภาพแวดล้อมที่มีการแผ่รังสี จะมีความสำคัญต่อส่งมนุษย์ไปสำรวจในอนาคต

หน่วยงานด้านอวกาศหลายแห่งต้องการส่งมนุษย์ไปดวงจันทร์ในอนาคตอันใกล้ และอาจส่งมนุษย์อวกาศไปอยู่ที่นั่นนานกว่าที่เคยทำได้ก่อนหน้านี้ ดังนั้น การเข้าใจความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากรังสีจึงมีความสำคัญ

ชั้นบรรยากาศที่หนาของโลก และสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง ช่วยปกป้องโลกจากรังสีคอสมิกกาแล็กซี่ และอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่มาจากดวงอาทิตย์

แต่มนุษย์อวกาศบนดวงจันทร์จะต้องอยู่ในพื้นที่ที่ไม่มีการปกป้อง และเผชิญกับอนุภาคที่เดินทางผ่านอวกาศด้วยความเร็วใกล้กับความเร็วแสง ซึ่งอาจทำให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพตามมาได้

การทดลองวัดปริมาณรังสีและนิวตรอนจากยานที่แล่นลงจอดบนดวงจันทร์ (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry--LND) ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยในเยอรมนีมีเป้าหมายที่จะทำให้เราเข้าใจเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมที่มีการแผ่รังสีบนดวงจันทร์ดีขึ้น

โดยมันจะวัดปริมาณรังสี (วัดปริมาณการแผ่รังสีที่ทำให้เกิดไอออนซึ่งร่างกายมนุษย์อาจดูดซับเข้าไปได้) ซึ่งจะเปิดมุมมองเกี่ยวกับการสำรวจต่อไปในอนาคต และยังทำให้เกิดความเข้าใจเกี่ยวกับอนุภาคที่ถือกำเนิดจากดวงอาทิตย์มากขึ้นด้วย

อ่านข่าวนี้เพิ่มเติม