วันนี้ในอดีต 14 มกราคม พ.ศ. 2548 เป็นวันที่ “ยานฮอยเกนส์” (Huygens) ลงจอดบนดวงจันทร์ไททัน โดยในปัจจุบันนับเป็นยานอวกาศที่เดินทางไปลงจอดในดินแดนที่ไกลที่สุดเท่าที่มนุษย์ในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ ครบ 20 ปีของการเดินทางดำดิ่งลงไปในยังดินแดนที่ไม่เคยมีมนุษย์คนใดเคยลงไปสำรวจกับภารกิจของยาน Huygens ยานอวกาศหนึ่งเดียวที่เคยไปสัมผัสพื้นผิวของดวงจันทร์ไททัน

ยานฮอยเกนส์นับเป็นสิ่งประดิษฐ์ชิ้นแรกของมนุษย์ที่เดินทางไปลงจอดบนดวงจันทร์ไททัน และนับว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ที่ถูกส่งไปลงจอด ณ สถานที่ที่ไกลที่สุดที่มนุษย์รู้จัก ณ เวลานี้

ยานฮอยเกนส์เป็นยานสำรวจดวงจันทร์ไททัน ตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์ คริสเตียน ฮอยเกนส์ (Christian Huygens) ผู้ค้นพบดวงจันทร์ไททัน ดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ซึ่งเขาได้ค้นพบในปี 1655 ซึ่งตลอดระยะเวลามากกว่า 300 ปีหลังจากที่ฮอยเกนส์ค้นพบดวงจันทร์บริวารดวงนี้ ไม่เคยมีใครเคยเห็นพื้นผิวของดวงจันทร์ดวงนี้แม้แต่คนเดียว แม้กระทั่งยานไพโอเนียร์ 11 และ วอยเอเจอร์ 1 ที่ทำการบินโฉบสำรวจดวงจันทร์ไททัน ก็ไม่เคยได้มองเห็นว่าพื้นผิวของดวงจันทร์ดวงนี้มีลักษณะเป็นอย่างไร เนื่องจากดวงจันทร์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศห่อหุ้มอยู่

“ยาน Huygens” ลงจอดบนดวงจันทร์ไททัน ภาพจาก NASA

ชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันหนากว่าโลก อีกทั้งยังทึบแสงอีกด้วย ทำให้ไม่ว่ากล้องโทรทรรศน์กำลังสูงหรือแม้แต่ยานที่บินโฉบผ่านดวงจันทร์ดวงนี้ก็ไม่เคยสามารถถ่ายภาพพื้นผิวด้านในของดวงจันทร์ดวงนี้ได้เลย ดังนั้นด้วยองค์ความรู้ของเรา ณ ขณะเวลานั้นเราจึงไม่ทราบว่าที่พื้นผิวของดวงจันทร์ไททันนั้นจะมีลักษณะเป็นอย่างไร เป็นพื้นผิวแข็งหรือเป็นของเหลว

การออกแบบยานฮอยเกนส์ซึ่งมีแผนจะส่งยานไปลงจอดบนพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันจึงเป็นงานที่ท้าทายช่วงเวลานั้นเป็นอย่างมากเนื่องจากการที่ไม่สามารถทราบลักษณะพื้นผิวที่จะไปลงจอด ทีมงานของ ESA ที่เป็นส่วนดำเนินงานซึ่งดูแลยานฮอยเกนส์นั้นจึงออกแบบให้ยานมีลักษณะกลมมนและสามารถที่จะลอยน้ำได้ เนื่องจากบริเวณที่ยานจะไปลงจอดพวกเขาไม่สามารถคาดเดาอะไรได้เลยว่าจะเจอกับพื้นผิวแข็งหรือของเหลว

เนื่องจากเป็นการต้องลงจอดในดวงจันทร์เพียงดวงเดียวที่มีชั้นบรรยากาศเป็นของตัวเอง ทาง ESA จึงจำเป็นต้องออกแบบระบบลงจอดที่มีการติดตั้งโล่ป้องกันความร้อนจากการเสียดสีกับชั้นบรรยากาศและร่มชะลอความเร็ว ซึ่งต้องออกแบบด้วยข้อมูลอันน้อยนิดที่ได้จากยานวอยเอเจอร์ที่ทำการบินผ่านดวงจันทร์ไททันเท่านั้น การออกแบบโครงสร้างของยานฮอยเกนส์และระบบลงจอดจึงเป็นเรื่องที่ท้าทายเป็นอย่างมากเนื่องจากพวกเขาไม่ทราบความสูงที่แน่ชัดของชั้นบรรยากาศจนถึงพื้นผิวของดวงจันทร์ และถ้าออกแบบไม่เหมาะสมกับชั้นบรรยากาศหรือคาดการณ์ชั้นบรรยากาศหนาเกินไป อาจจะกางร่มชะลอความเร็วไม่ทัน ยานฮอยเกนส์อาจตกพื้นกระแทกพื้นจนยานเสียหายก่อนที่จะได้ปฏิบัติภารกิจ

อีกหนึ่งสิ่งที่สำคัญต่อการออกแบบยานฮอยเกนส์เป็นอย่างมากคือการต้องติดตั้งไปกับยานแคสซินี ทำให้ระบบต่าง ๆ ของยานฮอยเกนส์ไม่สามารถมีขนาดที่ใหญ่เกินไปได้ พวกเขาจึงออกแบบให้แหล่งพลังงานหลักของยานฮอยเกนส์เป็นเพียงพลังงานจากแบตเตอรีขนาดใหญ่ที่สามารถชาร์จประจุได้อีกครั้ง จึงทำให้ภารกิจของยานฮอยเกนส์เป็นเพียงภารกิจระยะสั้น ดังนั้นทุกวินาทีของภารกิจนี้จึงสำคัญมากเพราะไม่สามารถทำการทดลองหรือตรวจสอบได้อีกเป็นครั้งที่สอง

ยานแคสซินีและฮอยเกนส์ออกเดินทางสู่ดาวเสาร์ด้วยจรวด Titan IV ของสหรัฐฯ เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม 1997 ใช้เวลาเดินทางจากโลกไปจนถึงดาวเสาร์เป็นระยะเวลา 6 ปีกับอีก 261 วัน ซึ่งเป็นระยะเวลาทั้งหมดที่ยานฮอยเกนส์ต้องหลับใหลและเป็นระยะเวลาที่ยาวนานซึ่งเสี่ยงต่อการที่ระบบต่าง ๆ ของยานฮอยเกนส์จะไม่สามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งหากระบบใดระบบหนึ่งของยานขัดข้องอาจหมายถึงความสูญเสียที่ไม่อาจประเมินค่าได้ของภารกิจสำรวจดวงจันทร์ไททัน

ในช่วงเวลาที่ยานแคสซินีและฮอยเกนส์เดินทางไปยังดาวเสาร์นั้น วิศวกรกลุ่มหนึ่งได้ออกมายืนยันว่าระบบสื่อสารของยานแคสซินีนั้นมีข้อบกพร่องซึ่งอาจทำให้ไม่สามารถติดต่อกับยานฮอยเกนส์ระหว่างที่มันอยู่ภายในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททัน และนั้นอาจหมายถึงข้อมูลทั้งหมดที่จะได้รับจากยานฮอยเกนส์จะสูญหายไปตลอดกาล

ภาพการประกอบยานฮอยเกนส์ของ ESA

เนื่องจากยานฮอยเกนส์นั้นมีขนาดเล็กเกินไปที่จะส่งสัญญาณจากตัวของมันบนดวงจันทร์ไททันกลับมายังโลกได้ วิศวกรจึงออกแบบให้ยานแคสซินีทำหน้าที่ทวนสัญญาณจากยานฮอยเกนส์ จานรับสัญญาณหลักของยานแคสซินีจึงทำหน้าที่เป็นทั้งรับและส่งสัญญาณสองทิศทางในเวลาเดียวกัน แต่เนื่องจากกลุ่มวิศวกรของ ESA ได้ออกมาแย้งถึงระบบทวนสัญญาณจากยานฮอยเกนส์นั้นไม่ได้รับการทดสอบที่เพียงพอและมีข้อผิดพลาดที่ใหญ่หลวงเป็นอย่างมาก ในช่วงต้นปี 2000 จึงได้มีการทดลองส่งข้อมูลจำลองลักษณะเดียวกับยานฮอยเกนส์ที่คาดว่าน่าจะเกิดขึ้นหลังจากผ่านเข้าชั้นบรรยากาศไปยังยานแคสซินี ซึ่งพบว่าแคสซินีทวนสัญญาณกลับมายังโลกไม่ถูกต้อง ซึ่งนั่นคือปัญหาใหญ่ที่ต้องได้รับการแก้ไขโดยด่วน

และในช่วงเวลาดังกล่าว พวกเขาไม่สามารถอัปเดตเฟิร์มแวร์ของยานแคสซินีได้ พวกเขาจึงต้องปรับทิศทางวงโคจรของยานแคสซินีเพื่อให้ได้รับสัญญาณชัดเจนมากที่สุดและระยะเวลาการปล่อยยานฮอยเกนส์ออกจากยานแคสซินีนั้นถูกเลื่อนจากเดือนพฤศจิกายนปี 2004 เป็นปลายเดือนธันวาคม 2004 เพื่อให้มั่นใจว่าสัญญาณที่ได้รับจากยานฮอยเกนส์จะสามารถส่งกลับมายังโลกให้ได้มากที่สุดเท่าที่ทำได้

ยานฮอยเกนส์ถูกปล่อยออกจากยานแคสซินีเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ปี 2004 และเดินทางเข้าสู่ดวงจันทร์ไททันในวันที่ 14 มกราคม 2005 ซึ่งระบบลงจอดได้ทำงานตามที่แผนที่ได้วางไว้ ซึ่งจากการที่ยานได้ออกแบบร่มชะลอความเร็วขนาดใหญ่ไว้ ทำให้ยานสามารถลอยอยู่บนชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททันได้นานกว่า 2 ชั่วโมง 30 นาทีก่อนที่จะแตะพื้นผิว

ยานฮอยเกนส์ติดตั้งกล้องถ่ายภาพไปด้วย ทำให้เราสามารถมองเห็นพื้นผิวของดวงจันทร์ไททันได้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์มากกว่า 300 ปีภายหลังจากการค้นพบดวงจันทร์ดวงนี้ ถึงแม้ภาพถ่ายทั้งหมดจะไม่ได้ส่งกลับมาครบตามที่ได้ออกแบบไว้ แต่ก็เป็นภาพถ่ายมากพอที่เราได้เห็นพื้นผิวของดวงจันทร์ที่ลึกลับดวงนี้

ยานฮอยเกนส์เปิดองค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับดวงจันทร์ไททันมากมาย ทั้งองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศ ธรณีสัณฐานของดวงจันทร์ไททัน การพบร่องรอยของการถูกกัดเซาะของแผ่นดินจากของเหลว กระแสลมบนชั้นบรรยากาศชั้นต่าง ๆ และลักษณะของพื้นดินบนดวงจันทร์ไททัน สิ่งต่าง ๆ ที่ได้รับจากยานฮอยเกนส์นับว่าเป็นข้อมูลปริมาณมากที่ไม่สามารถประเมินค่าได้

ยานฮอยเกนส์สามารถส่งข้อมูลกลับมายังโลกอีกเกือบ 72 นาทีภายหลังจากลงจอด ทำให้มันเป็นยานอวกาศลำแรกที่ไปลงจอดบนดวงจันทร์ไททันและเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ลงจอดบนสถานที่ที่ไกลที่สุดที่มนุษย์รู้จัก

เล่าอดีต บันทึกปัจจุบัน รอบรู้ทุกวัน กับ Thai PBS On This Day

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ย้อนรอย 20 ปี “ยาน Huygens” ลงจอดบนดวงจันทร์ไททัน