การเดินทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดของเราเป็นหนึ่งในความใฝ่ฝันของมนุษยชาติที่ต้องการออกเดินทางไปให้ไกลกว่าที่พวกเรารู้และเข้าใจ เพียงแต่ว่าการจะเดินทางไปให้ถึงดวงดาวเหล่านั้นด้วยความเร็วปัจจุบันที่ “ยานสำรวจอวกาศ” ของพวกเราสามารถทำได้นั้น เหมือนจะเป็นสิ่งที่อาจจะเป็นไปไม่ได้ในขอบเขตช่วงชีวิตของเรา ดังนั้น โครงการ Breakthrough Starshot จะเป็นโครงการที่ทะเยอทะยานที่สุดโครงการหนึ่งของมนุษยชาติ เพื่อส่ง “ยานอวกาศ” นับพันลำไปสำรวจระบบ “ดาวฤกษ์” ที่ใกล้ที่สุดของเราให้ได้ภายในช่วงชีวิตของมนุษย์

ภาพวาดจำลองของกลุ่มยาน Starship ยานอวกาศที่จะออกเดินทางไปยังระบบดาว Alpha Centauri ในโครงการ Breakthrough Starshot.jpg

สิ่งประดิษฐ์ที่เร็วที่สุดที่มนุษยชาติเคยสร้างขึ้นมาคือยาน Parker Solar Probe ยานสำรวจดวงอาทิตย์ที่จะเข้าไปแตะพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ด้วยความที่วงโคจรของมันตัดเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์มาก ๆ ยานจึงมีความเร็วมากกว่า 640,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นความเร็วที่สูงมาก แต่ถึงกระนั้น หากจะใช้ความเร็วของยานอวกาศลำนี้เพื่อเดินทางไปยังระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดของเราอย่าง Alpha Centauri มันก็ยังคงต้องใช้เวลานับพันปีเพื่อที่จะไปถึง และนั่นหมายความว่าเรายังเร็วไม่พอหากจะมองดูความสำเร็จในการเดินทางไปยังระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้เราที่สุดภายในช่วงชีวิตของพวกเรา ความเร็วของเราไม่เพียงพอสำหรับการเดินทางในห้วงอวกาศลึกที่กว้างใหญ่

การที่จะเดินทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด เพื่อไปให้ถึง สำรวจ และส่งข้อมูลกลับมาให้ได้ภายในช่วงชีวิตของเรา มันต้องใช้วิธีในการเดินทางที่เร็วกว่านี้ และมันต้องเป็นความเร็วในระดับของความเร็วแสง จึงจะไปให้ทัน

ปัญหาใหญ่คือ วิธีการใดที่จะทำให้เราสามารถเดินทางได้ในระดับความเร็วแสง เพราะการไปให้ถึงความเร็วใกล้เคียงกับแสงไม่ใช่เรื่องที่จะทำไม่ได้ มันเป็นเรื่องที่ทำได้ แต่ต้องมีการแก้ไขปัญหาทางวิศวกรรมมากมายที่รออยู่ ทั้งเรื่องของพลังงานที่ใช้กับยานอวกาศ เชื้อเพลิง วงโคจร การเคลื่อนที่ และอื่น ๆ อีกมากมาย แต่ไม่ได้หมายความว่ามันจะเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ในการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงใกล้เคียงแสง

ภาพถ่ายการประชุมเปิดโครงการ Breakthrough Starshot โดยมี Stephen Hawking เป็นผู้ร่วมสนับสนุนหลัก

ด้วยความทะเยอทะยานของมนุษยชาติ กลุ่มผู้นำทางความคิดของโลกได้มีการเปิดตัวโครงการ Breakthrough Starshot ในปี 2016 มีเป้าหมายเพื่อส่งยานอวกาศนับพันลำเดินทางข้ามระบบดาวเป็นครั้งแรกภายในช่วงชีวิตของเรา โดยที่มีนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชื่อดังอย่าง สตีเฟน ฮอว์กิง ผู้ล่วงลับเป็นผู้สนับสนุนหลักในช่วงเวลานั้น และอย่างที่ได้กล่าวไป เนื่องด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน การเคลื่อนที่ไปให้ได้เร็วพอสำหรับการเฝ้ามองภารกิจนี้ภายในช่วงชีวิตของเรากับระยะห่างที่ไกลมากถึง 4.2 ปีแสงนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายเทคโนโลยีการส่งยานอวกาศลำนี้มาก

ในโครงการนี้จึงใช้เทคโนโลยีที่ทำให้ยานอวกาศเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยการใช้ Light Sailing หรือเรือใบสุริยะในการขับเคลื่อน เพียงแต่การใช้แสงของดวงอาทิตย์นั้นไม่เพียงพอที่จะทำให้ยานอวกาศของเราเคลื่อนที่ได้ไวพอสำหรับการเดินทางในระยะทางร่วม 4.2 ปีแสง จึงมีการออกแบบให้ใช้แหล่งพลังงานแสงหลักของยานอวกาศเหล่านี้โดยการใช้เลเซอร์ขนาดยักษ์ส่องแสงนำทางยานอวกาศเหล่านี้ให้เคลื่อนที่ไปในห้วงอวกาศ และหากว่าตามทฤษฎีของเราที่จะออกแบบยานให้มีขนาดเล็กจิ๋วและแสงเลเซอร์ขนาดยักษ์ มันจะสามารถเร่งความเร็วของยานอวกาศเหล่านี้ให้ไปถึงความเร็วระดับ ⅕ ของความเร็วแสง หรือ 60,000 กิโลเมตรต่อวินาที ได้ไม่ยากเย็น

ภาพวาดยาน IKAROS ของ JAXA ที่ใช้เทคโนโลยีใบเรือสุริยะ โต้แสงอาทิตย์ไปยังดาวศุกร์

การใช้เรือใบสุริยะเพื่อส่งขับเคลื่อนยานอวกาศนั้นเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่มาก เนื่องจากเราทราบว่าแสงเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวล แต่มีโมเมนตัม แสงจึงสามารถสร้างแรงผลักเล็ก ๆ กับวัตถุได้ ซึ่งเทคโนโลยีนี้ได้รับการพิสูจน์แล้ว เช่น ยานอิคารอสของ JAXA ที่สำรวจดาวศุกร์โดยใช้การโต้แสงอาทิตย์เพื่อเคลื่อนที่จากโลกไปยังดาวศุกร์ ยานลำนี้มีใบเรือกว้างถึง 14 เมตร แต่บางเพียง 7.5 ไมโครเมตร หรือเพียง ⅓ ของเส้นผมมนุษย์ ซึ่งการกางใบเรือโต้แสงพระอาทิตย์นั้นสามารถเร่งความเร็วของยานลำนี้ให้ออกจากวงโคจรของโลกไปสู่ดาวศุกร์ด้วยความเร็วที่มากถึง 1,430 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

โครงการ Breakthrough Starshot นี้มีแผนจะต้องเอาชนะความท้าทายแรกคือการตั้งฐานสำหรับยิงเลเซอร์กำลังสูงส่งออกไปนอกอวกาศ แผนการคือการติดตั้งฐานปล่อยแสงเลเซอร์ที่ทะเลทรายอาตากามา ในประเทศชิลี ซึ่งขึ้นชื่อว่าเป็นสถานที่แห้งแล้งที่สุดในโลก เพื่อลดผลกระทบของแสงเลเซอร์ต่อชั้นบรรยากาศ แต่การจะสร้างสถานียิงแสงเลเซอร์กำลังสูงมหาศาลนั้นอาจจะต้องใช้กำลังไฟฟ้ามหาศาลที่อาจจะมากกว่า 100 กิกะวัตต์บนพื้นที่ทะเลทราย หนึ่งในสถานที่ที่กันดารที่สุดของโลก

นอกจากนี้จะต้องสร้างยานอวกาศโต้แสงให้มีขนาดเล็กและเบากว่ายานอิคารอสของญี่ปุ่นพร้อมทั้งพัฒนาโครงสร้างยานอวกาศให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายในอวกาศ และยังต้องพัฒนาระบบสื่อสารผ่านทางเลเซอร์กับยานอวกาศในระหว่างการเดินทาง ระบบไฟฟ้า แบตเตอรี และระบบกล้องถ่ายภาพเพื่อทำการถ่ายภาพของดาวเคราะห์ที่น่าสนใจต่าง ๆ ในระบบดาว Alpha Centauri เพื่อนบ้านของเรากลับมา

ตามแผนการแล้ว ยานเหล่านี้จะต้องเคลื่อนที่ผ่านห้วงเอกภพด้วยเลเซอร์กำลังสูงที่ส่งจากโลก และจะเร่งความเร็วให้มากถึง ⅕ ของความเร็วแสง ซึ่งความเร็วที่สูงมากขนาดนั้นอาจจะทำให้ยานอวกาศที่บางและเล็กจิ๋วของเราพุ่งชนกับเศษฝุ่นและก๊าซต่าง ๆ ในอวกาศที่อาจจะทำให้ยานอวกาศเหล่านี้เสียหายได้ ดังนั้นทีมผู้รับผิดชอบโครงการนี้จึงออกแบบให้ปล่อยหมู่ยานอวกาศในคราวละมาก ๆ นับพันลำอย่างพร้อมเพรียงกัน เพื่อเพิ่มโอกาสที่ยานอวกาศเหล่านี้จะเหลือรอดชีวิตจนไปถึงระบบดาว Alpha Centauri ซึ่งหากทำให้ยานอวกาศขนาดจิ๋วเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากในระดับ ⅕ ของความเร็วแสงได้จริง พวกมันจะกลายเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดของมนุษยชาติไปโดยปริยาย

ด้วยความเร็วระดับนี้ ฝูงยานอวกาศจะเดินทางถึงวงโคจรของดาวอังคารได้ในเวลา 2 ชั่วโมง และใช้เวลาเพียงไม่ถึง 1 เดือนในการเดินทางถึงดาวเนปจูน ซึ่งนับว่าเร็วกว่ายานวอยเอเจอร์ทั้งสองลำที่ใช้เวลาร่วมเกือบ 12 ปีกว่าที่จะเดินทางไปถึง และมันจะสามารถเดินทางไปถึงระบบดาว Alpha Centauri ได้ภายใน 20 ปี และถึงแม้ยานอวกาศเหล่านี้จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงมากได้ แต่น่าเสียดายที่ถึงแม้ว่ายานอวกาศเหล่านี้จะเดินทางไปถึง Alpha Centauri แล้วเรียบร้อย แต่ว่าพวกเรายังต้องนั่งรอสัญญาณและภาพถ่ายภาพแรกจากระบบดาวอีก 4.2 ปี เนื่องจากระยะห่างที่ไกลมากของโลกกับ Alpha Centauri ที่ห่างมากถึง 4.2 ปีแสง

หากภารกิจนี้สำเร็จจริงและเราสามารถถ่ายภาพภาพแรกของระบบดาวอื่นที่อยู่ห่างไกลขนาดนี้ได้ ความสำเร็จจะนับได้ว่าเป็นการเดินทางข้ามดวงดาวครั้งแรกของมนุษยชาติ และเป็นหนึ่งในการเดินทางครั้งสำคัญของมนุษย์ สิ่งมีชีวิตที่สามารถเดินทางข้ามดวงดาวได้สำเร็จ

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: spaceth, breakthroughinitiatives, astronomy

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

เจาะลึกการไปให้เร็วและไปให้ไกล กับโครงการ Breakthrough Starshot