นาซาเสนอแผนสร้างกล้องโทรทรรศน์บนดวงจันทร์ ไขปริศนายุคแรกเริ่มของจักรวาล

ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมานี้ ดวงจันทร์ก็ได้กลับกลายมาเป็นพื้นที่ของการแข่งขันทางด้านอวกาศระหว่างชาติมหาอำนาจกันอีกครั้ง นับตั้งแต่ที่สหรัฐฯ ประกาศเปิดตัวโครงการอาร์ทิมิส (Artemis) โครงการที่จะพามนุษย์ไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรก ซึ่งมีจะมีการสร้างสถานีอวกาศแห่งใหม่รอบวงโคจรของดวงจันทร์และสถานีวิจัยบนพื้นผิวบริเวณขั้วใต้เพื่อรองรับการทำงานของนักบินอวกาศในอนาคต

โดยหนึ่งในแนวคิดสุดล้ำยุคจากองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือ นาซา (National Aeronautics and Space Administration - NASA) ที่ได้เสนอออกมาแต่ยังไม่ได้กลายเป็นภารกิจอย่างเป็นทางการนั้น ก็คือแนวคิดเรื่องการสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ณ บริเวณด้านไกลของดวงจันทร์ขึ้นมา ซึ่งกำลังอยู่ในแผนพัฒนาขั้นต้นอยู่

ทั้งนี้ สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาอยู่นั้น ก็คือสัญญาณของแก๊สไฮโดรเจนเมื่อราว 13,600 - 13,800 ล้านปีที่แล้ว ในยุคสมัยที่ยังไม่มีดาวฤกษ์ใด ๆ ถือกำเนิดขึ้นมามอบแสงสว่างและความอบอุ่นให้แก่เอกภพเลยแม้แต่ดวงเดียว หรือที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า "ยุคมืดของเอกภพ" (Cosmic Dark Ages)

เนื่องจากในตอนนั้น ปรากฏการณ์บิกแบง (Big Bang) เพิ่งเกิดขึ้นได้ไม่นานเพียงพอที่แก๊สไฮโดรเจน ซึ่งเป็นธาตุแรกที่เกิดขึ้นมา จะมารวมตัวกันภายใต้แรงโน้มถ่วงจนกลายมาเป็นดาวฤกษ์ได้ และถ้าหากไม่มีดาวฤกษ์ก็หมายความว่าธาตุทั้งหลายที่เกิดจากแรงดันมหาศาลภายในแกนกลางของดาวฤกษ์ อย่างเช่น คาร์บอน หรือออกซิเจน ก็ยังไม่มีอยู่ในเอกภพเช่นกัน

ดังนั้นการวิเคราะห์ข้อมูลของไฮโดรเจน ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนของสสารมากกว่า 99% ในยุคนั้น จะช่วยต่อยอดให้นักวิทย์สามารถศึกษาองค์ประกอบนอกเหนือจากสสารปกติได้ อันได้แก่ "สสารมืด" สสารที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ทำให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายของกาแล็กซีนับล้านขึ้นมา และ "พลังงานมืด" พลังงานที่ส่งผลให้เอกภพขยายตัวอย่างต่อเนื่องมาจนถึงทุกวันนี้อีกทีหนึ่ง

ส่วนสาเหตุที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุบนโลกไม่สามารถวิเคราะห์สัญญาณธาตุไฮโดรเจนในยุคแรกเริ่มของเอกภพได้นั้น ก็เพราะว่าการขยายตัวของเอกภพได้ทำให้ความยาวคลื่นของไฮโดรเจนถูกยืดออกไปอย่างมหาศาล จากความยาวคลื่น 21 เซนติเมตรตามปกติ กลายเป็นมากกว่า 100 เมตรขึ้นไป ซึ่งยาวกว่าคลื่นวิทยุ FM ที่เป็นที่รู้จักกันดีเสียอีก

และเมื่อคลื่นยิ่งยาว พลังงานยิ่งน้อย ก็ยิ่งตรวจจับยาก ทำให้ต้องใช้จานรับสัญญาณที่ใหญ่ขึ้น และยิ่งอ่อนไหวต่อการรบกวนจากแหล่งกำเนิดสัญญาณอื่น ๆ โดยเฉพาะจากกิจกรรมการสื่อสารบนโลกตามที่กล่าวไปข้างต้น ดังนั้นการไปสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุบนด้านไกลของดวงจันทร์จึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผลที่สุดที่จะศึกษายุคมืดของเอกภพ

แต่อย่างไรก็ดี การก่อสร้างกล้องฯบนดวงจันทร์นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายสักทีเดียว ถึงแม้จะมีแรงโน้มถ่วงที่ต่ำกว่าโลกก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดด้านจรวดขนส่งในปัจจุบันที่ไม่สามารถบรรจุสัมภาระขนาดใหญ่ อย่างจานรับสัญญาณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 กิโลเมตรได้

นี่จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้องค์การนาซาต้องทุ่มเงินออกแบบกล้องโทรทรรศน์วิทยุ และวิธีการสร้างแบบละเอียดไปราว 500,000 ดอลลาร์สหรัฐ กว่าจะได้แผนการที่พอเป็นไปได้คร่าว ๆ ออกมา โดยเริ่มจากการเปลี่ยนการใช้เสาที่มีความสูงมากในการขึงจานแบบบนโลก ไปใช้การห้อยจานรับสัญญาณลงมาจากขอบของแอ่งหลุมอุกกาบาตแทน ซึ่งมีลักษณะเป็นรูปทรงพาราโบลาอยู่แล้ว หลังจากนั้นก็ได้มีการปรับแก้ตัวจานรับสัญญาณจากที่เป็นแผงเรียบ ๆ แผงเดียวใหญ่ ๆ ให้เป็นตาข่ายเส้นลวดอะลูมิเนียมแบบพิเศษแทน 

โดยนาซาจะใช้ให้หุ่นยนต์ตัวหนึ่งทำหน้าที่ขึงใยไปมาคล้ายกับแมงมุม ในขณะที่หุ่นยนต์อีกกลุ่มหนึ่งจะทำหน้าที่ขึงเคเบิลเป็นรูปเครื่องหมายบวก เพื่อติดตั้งตัวเซนเซอร์รับสัญญาณให้เหนือจุดกึ่งกลางของจานพอดี เป็นอันเสร็จสมบูรณ์

ในปัจจุบันหน่วยงานห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น หรือ JPL ของนาซานั้นก็ได้กำลังพัฒนาหุ่นยนต์ที่จะใช้ในการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุบนดวงจันทร์อยู่ หากแผนการทดสอบเป็นไปได้อย่างราบรื่นโครงการนี้ก็อาจเกิดขึ้นจริง ๆ ในช่วงทศวรรษที่ 2030 พร้อมกับการสร้างถิ่นฐานบนขั้วใต้ของดวงจันทร์ตามแผนการในโครงการอาร์ทิมิส

ที่มาข้อมูล: NASA
ที่มาภาพ: NASA
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech