สุริยุปราคาคือหนึ่งในปรากฏการณ์ที่สำคัญเป็นอย่างยิ่งสำหรับการสำรวจดวงอาทิตย์ เนื่องจากจะเป็นเพียงช่วงเวลาเดียวที่สามารถเห็นกิจกรรมของโคโรนาดวงอาทิตย์ได้อย่างชัดเจนโดยไม่มีแสงอาทิตย์รบกวน PROBA 3 ภารกิจสำรวจดวงอาทิตย์ของ ESA ก็ได้ใช้หลักการของปรากฏการณ์สุริยุปราคา มาสร้างสุริยุปราคาเทียม เพื่อใช้ในการสำรวจดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์การสำรวจอวกาศ

ภาพวาดของ PROBA 3 ที่ยานแยกออกเป็นสองลำโดยยานถ่ายภาพจะยู่ใต้เงาของยานอีกลำหนึ่งเพื่อสังเกตการณ์โคโรน่าของดวงอาทิตย์

หากเราสามารถสร้างเงาสุริยุปราคาเทียมขึ้นมาได้ การสำรวจดวงอาทิตย์จะเพิ่มพูนองค์ความรู้อย่างก้าวกระโดด นั่นคือหนึ่งสิ่งที่เหล่านักดาราศาสตร์พยายามสร้างมันขึ้นมาตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา เราเรียกเทคนิคนี้ว่า Coronagraph แต่ถึงแม้ว่าเทคนิคนี้จะสามารถสร้างสุริยุปราคาเทียมขึ้นมาได้ แต่ก็ไม่สามารถที่จะสังเกตโคโรนาของดวงอาทิตย์ได้ชัดเจนเทียบเท่าได้กับปรากฏการณ์สุริยุปราคาที่ดวงจันทร์บดบังดวงอาทิตย์ที่สามารถสังเกตเห็นได้จากบนพื้นโลก

เพื่อตอบสนองความต้องการด้าน Coronagraph ในการศึกษาด้านสภาพอวกาศ (Space Weather) จึงมีแนวคิดการทำสุริยุปราคาเทียมที่สร้างยานอวกาศบดบังแสงและพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่สร้างปรับ ขนาดของเงาเพื่อให้สามารถสังเกตการณ์โคโรนาของดวงอาทิตย์ได้ง่ายและชัดเจนมากยิ่งขึ้น ซึ่งแนวคิดนี้ถูกคิดมาเป็นระยะเวลาที่ยาวนานแล้วเพียงแต่ติดอยู่ที่ปัญหาหนึ่งนั้นคือการที่จะสร้างเงาแท้จริงด้วยยานอวกาศหรือวัตถุหนึ่งตลอดเวลานั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก เพราะทั้งสองต้องมีระยะห่างที่ห่างกันเท่าเดิมตลอดเวลา

ภาพวาดแนวคิดของยาน PROBA 3

โครงการ PROBA (Project for On-Board Autonomy) ของ ESA นั้นเป็นโครงการสาธิต ทดลองศักยภาพเทคโนโลยีสำรวจอวกาศแบบอัตโนมัติ เปิดความเป็นไปได้ใหม่ในเทคโนโลยีสำรวจอวกาศขั้นสูง ก่อนหน้านี้ในภารกิจ PROBA, PROBA 2 และ PROBA V เป็นภารกิจสาธิตเทคโนโลยีดาวเทียมขนาดเล็กและ CubeSat ในการสำรวจอวกาศและวิทยาศาสตร์โลก (Earth Science) ว่าจะสามารถมีศักยภาพเทียบเท่ากับเทคโนโลยียานอวกาศขนาดใหญ่หรือไม่ ซึ่งทั้งสามภารกิจในโครงการตระกูล PROBA สามารถปฏิบัติภารกิจได้ตามเป้าหมายที่ตั้งเอาไว้ และนำมาสู่ภารกิจ PROBA 3 ยานสำรวจดวงอาทิตย์ที่ทำการสาธิตเทคโนโลยีใหม่ที่สุดนั้นก็คือการทดสอบระบบในการรักษาตำแหน่งระหว่างดาวเทียมทั้งสองดวงให้อยู่ในตำแหน่งเดียวกันเพื่อใช้ในการสร้างเงาบดบังดวงอาทิตย์

ภาพเปรียบเทียบการโคโรนากราฟของยานสำรวจดวงอาทิตย์รุ่นก่อนเปรียบเทียบกับขนาดของดวงอาทิตย์ จะสังเกตเห็นว่าขนาดของการบดบังนั้นใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มาก

ในภารกิจ PROBA 3 นั้นจะแบ่งยานอวกาศออกเป็นสองลำคือยาน CSC (Coronagraph Spacecraft) และ OSC (Occulter Spacecraft) โดยยาน CSC จะทำหน้าที่สร้างเงาให้กับยาน OSC ผ่านแผ่นวงกลมขนาดใหญ่ 140 เซนติเมตรบนยาน CSC ยานทั้งสองลำมีระยะที่ห่างกันคงที่ที่ 144 เมตร และสามารถปรับระยะห่างเพื่อควบคุมขนาดของเงาได้ตามความต้องการของนักวิจัย ระบบรักษาตำแหน่งของยานอวกาศทั้งสองลำนับได้ว่าเป็นหนึ่งในระบบที่ซับซ้อนที่สุดของโครงการเนื่องจากการรักษาตำแหน่งกลางอวกาศให้กับยานทั้งสองลำคงที่ตลอดระยะเวลาการสำรวจดวงอาทิตย์นับว่าเป็นสิ่งที่ท้าทายเป็นอย่างมาก พวกเขาได้พัฒนาระบบในการติดต่อสื่อสารเพื่อรักษาตำแหน่งของยานทั้งสองลำผ่านระบบการสื่อสารทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ระบบระบุตำแหน่งจากดวงดาวพื้นหลัง ระบบจับตำแหน่งผ่านดวงอาทิตย์ และระบบ GPS

ในส่วนของอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ติดตั้งบนยาน OSC ที่ใช้ในการสังเกตการณ์โคโรนาของดวงอาทิตย์นั้นจะสังเกตการณ์ผ่านเลนส์หักเหแสงที่สามารถเลือกแถบสเปกตรัมที่แตกต่างกันได้สามแถบ ได้แก่ Fe XIV ที่ 530.4 นาโนเมตร He I D3 ที่ 587.7 นาโนเมตร และแถบสเปกตรัมกว้าง 540–570 นาโนเมตร

ยานทั้งสองลำจะแยกตัวออกจากกันและทำงานรวมกันได้อย่างอัตโนมัติ

ยาน PROBA 3 ทั้งสองลำถูกส่งออกจากโลกเมื่อวันที่ 5 ธันวาคม ที่ผ่านมา โดยจรวด PSLV-XL C-59 ของบริษัท NewSpace India Limited และ ISRO ซึ่งจะปล่อยออกจากฐานปล่อยศูนย์อวกาศ Satish Dhawan ในรัฐอานธรประเทศ ประเทศอินเดีย การปล่อยยานสำเร็จลงด้วยดีและสามารถเข้าสู่วงโคจรได้ตามที่ออกแบบไว้ ซึ่งมีการออกแบบวงโคจรให้มีระยะเวลาโคจรที่ 19.7 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบวงโคจร

การสร้างเงาสุริยุปราคาเทียมนี้จะช่วยเสริมสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับพื้นผิวและชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์อย่างก้าวกระโดด อีกทั้งยังเป็นการสาธิตระบบรักษาตำแหน่งความแม่นยำสูงของดาวเทียมสองลำที่จะสามารถนำไปพัฒนากับโครงการสำรวจอวกาศอื่น ๆ ในอนาคตได้อีกอย่างแน่นอน

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล

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

ที่มาข้อมูล : ESA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ภารกิจ PROBA 3 ยานคู่แฝด สำรวจดวงอาทิตย์ผ่านสุริยุปราคาเทียม