“ไซคี” ยานสำรวจดาวเคราะห์น้อย กับการทดลองเทคโนโลยีสำรวจอวกาศห้วงลึก

ไซคี (Psyche) คือยานสำรวจดาวเคราะห์น้อยภายใต้โครงการดิสคัฟเวอรีขององค์การนาซา ซึ่งจะเดินทางไปสำรวจดาวเคราะห์น้อย “ไซคี 16” ในวงโคจรระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์น้อยไซคี 16 นั้นเป็นดาวเคราะห์น้อยเหล็กที่มวลมากที่สุดเท่าที่เคยพบเจอมา นอกจากนี้ ยังไม่เคยมียานลำใดถูกส่งไปสำรวจดาวเคราะห์น้อยเหล็กมาก่อน ทำให้ยานไซคี จะเป็นยานลำแรกที่ได้สำรวจดาวเคราะห์น้อยเหล็ก ยานไซคีจะมีกำหนดการปล่อยในช่วงเดือนตุลาคม 2023 ที่จะถึงนี้ และจะเดินทางถึงดาวเคราะห์น้อยไซคี 16 ในปี 2029

นักดาราศาสตร์เคยเชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยไซคี 16 นั้นเป็นแกนเหล็กของดาวเคราะห์เกิดใหม่ที่สูญเสียเปลือกดาวไปจากการชนกับวัตถุอื่น อย่างไรก็ตาม การศึกษาหลายชิ้นพบว่าสมมุติฐานนี้ไม่น่าจะถูกต้อง ยานไซคีจะเป็นเหมือนผู้บุกเบิกเพื่อพิสูจน์ว่าสมมุติฐานนี้เป็นจริงหรือเท็จ ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจกลไกการก่อตัวของดาวเคราะห์ได้มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แกนเหล็ก ซึ่งแม้แต่แกนเหล็กของโลกเราเองมนุษย์ก็ไม่สามารถที่จะเจาะลงไปสำรวจได้

ถ้าไซคี 16 เป็นแกนของดาวเคราะห์จริง ยานไซคีจะต้องหาคำตอบว่าเปลือกดาวและเนื้อดาวหายไปได้อย่างไร เหตุใดจึงเหลือแต่แกนเหล็กเดี่ยว ๆ หรือหากไซคี 16 ไม่ใช่แกนของดาวเคราะห์แล้วก่อตัวขึ้นมาแต่แรกได้อย่างไร ทำไมจึงมีส่วนประกอบของเหล็กและมวลมากเช่นนั้น เพื่อการเปรียบเทียบ มวลของไซคี 16 คิดเป็นร้อยละ 1 ของมวลของดาวเคราะห์น้อยในแถบดาวเคราะห์น้อยทั้งแถบ ซึ่งถือว่าเป็นตัวเลขที่เยอะมาก

เช่นนี้แล้ว ไซคีจึงถือเป็นยานสำรวจดาวเคราะห์น้อยที่จะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจการเกิดของดาวเคราะห์อย่างโลกของเราได้มากขึ้น

นอกจากเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยานไซคียังมีเป้าหมายทางเทคโนโลยีการสำรวจอวกาศอีกด้วย อย่างแรกก็คือ ยานไซคีจะใช้ระบบการขับเคลื่อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ หมายความว่า ยานไซคีไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงเหลวเช่นยานอวกาศทั่วไป แต่จะนำแสงอาทิตย์มาแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยโซลาร์เซลล์แล้วนำพลังงานดังกล่าวไปใช้ในเครื่องยนต์ไฟฟ้าที่เรียกว่า “ตัวผลักดันผลกระทบฮอลล์” หรือ “Hall effect thruster” หรือที่รู้จักกันในชื่อ “เครื่องยนต์ไอออน”

ยานไซคีไม่ใช่ยานลำแรกที่ใช้เครื่องยนต์ไอออนในการขับเคลื่อน แต่ยานไซคีจะเป็นยานลำแรกที่ใช้เครื่องยนต์ไอออนในการสำรวจห้วงอวกาศลึก ซึ่งไกลกว่าวงโคจรดวงจันทร์ออกไป การใช้เครื่องยนต์ไอออนแทนเครื่องยนต์ปฏิกิริยาเคมีจะทำให้ ยานไซคีประหยัดเชื้อเพลิงไปได้กว่าร้อยละ 90 แต่ก็แลกมาด้วยความเร็วที่ลดลงในการเดินทางไปยังดาวเคราะห์น้อยไซคี 16

ยานไซคีจึงจะถือเป็นภารกิจนำร่องสำรวจการใช้เครื่องยนต์ไอออนในการสำรวจอวกาศห้วงลึก ถ้าหากสำเร็จ อาจจะทำให้มียานสำรวจอวกาศหันมาใช้เครื่องยนต์ไฟฟ้ามากขึ้นแทนที่การใช้เครื่องยนต์ปฏิกิริยาเคมี ซึ่งถึงแม้จะให้แรงขับที่มากกว่า แต่ก็ใช้เชื้อเพลิงมากขึ้นด้วยเช่นกัน

นอกจากเครื่องยนต์ไอออนแล้ว ยานไซคีจะเป็นยานทดสอบเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์ที่เรียกว่า “Deep Space Optical Communications (DSOC)” อีกด้วย เทคโนโลยีดังกล่าวเป็นการใช้เลเซอร์ในการสื่อสารข้อมูลระหว่างสถานีควบคุมบนโลกและยานด้วย คล้ายกับเทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกที่เราใช้กันในอินเทอร์เน็ตบ้าน เพียงแต่ DSOC ไม่จำเป็นต้องใช้สายในการส่งข้อมูล แต่เป็นการยิงเลเซอร์โดยตรง

DSOC แตกต่างจากเทคโนโลยีการสื่อสารกับยานอวกาศด้วยคลื่นวิทยุซึ่งใช้กันแพร่หลายในปัจจุบัน การใช้คลื่นวิทยุจำเป็นต้องใช้จานรับสัญญาณขนาดใหญ่บนโลกและเสาส่งสัญญาณขนาดใหญ่บนยาน นอกจากนี้ คลื่นวิทยุ ยิ่งอยู่ไกล สัญญาณยิ่งอ่อน อัตราและปริมาณในการส่งข้อมูลจะลดลงเนื่องจากสัญญาณที่อ่อนลง ในขณะที่เทคโนโลยี DSOC นั้นคาดว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลได้มากกว่า 10-100 เท่า

และจะถือเป็นครั้งแรกที่เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเลเซอร์จะถูกนำมาใช้ในการสำรวจห้วงอวกาศลึก เช่นเดียวกับเทคโนโลยีเครื่องยนต์ไอออน และหากสำเร็จ ยานไซคีอาจจะเรียกได้ว่าเป็นยานที่จะปฏิวัติเทคโนโลยีการสำรวจอวกาศให้หันมาใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ มากขึ้นนั่นเอง