:: กระทู้ดาราศาสตร์ :: New Horizons ยานสำรวจไขปริศนาแห่ง Pluto
ขอขอบคุณ บทความโดยคุณ Partita จากพันทิป
http://pantip.com/topic/33774069
สวัสดีครับ เพื่อน ๆ ห้องหว้ากอที่รักทุกท่าน วันนี้ผม Partita ขอเสนอเนื้อหาดาราศาสตร์ เรื่อง ยานสำรวจอวกาศ New Horizons
New Horizons คือ ยานสำรวจอวกาศขององค์การ NASA ออกแบบเพื่อทำภารกิจสำรวจดาวเคราะห์แคระ Pluto
การที่ผมนำเสนอเรื่องของ New Horizons ในช่วงเดือนนี้ มีความสำคัญมากเพราะว่าเธอกำลังจะเข้าใกล้ และ เฉียดดาว Pluto
ในวันที่ 14 กรกฏาคม ที่จะถึงนี้เองครับ ดังนั้นอีกเพียง 1 เดือนจากนี้เราก็จะเห็นภาพถ่ายของอดีตดาวเคราะห์ที่ห่างไกลที่สุด
และสำรวจยากที่สุด โดย New Horizons จะนำเสนอภาพดาว Pluto ที่มีความชัดเจนมากด้วยอุปกรณ์ทันสมัยของเธอ ....
ดังน้น เรามารู้จักยาน New Horizon ตั้งแต่แรกกันดีกว่าครับ
การเริ่มโครงการ
New Horizons เป็นยานลำแรกในโครงการ New Frontiers ซึ่งเป็นโครงการสำรวจอวกาศขนาดกลางของ NASA
งบประมาณโครงการไม่เกิน 700 ล้าน USD โดยที่โครงการ New Horizons นี้ในช่วง 15 ปีแรกคือตั้งแต่ปี 2001 - 2015
ได้ใช้งบประมาณไปแล้ว 650 ล้าน USD รวมทั้งหมดตั้งแต่การออกแบบ การสร้าง การวิเคราะห์ข้อมูล การศึกษาวิจัย
New Horizons ออกแบบ วิจัย และสร้างโดยห้องปฏิบัติการ Applied Physics Laboratory (APL) ของ Johns Hopkins University
โดยทาง NASA ได้วาง concept และศึกษาโครงการมาตั้งแต่ต้นปี 2001 จนมาถึงเดือนมิถุนายน 2001 ทาง NASA
ได้เลือกโครงการนี้และเป็นจุดเริ่มต้นในการดำเนินการต่อไป
วัตถุประสงค์ และ เป้าหมายของโครงการ
New Horizons ออกแบบเพื่อสำรวจดาว Pluto และดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวงของเธอ ซึ่งการสำรวจนี้ประกอบด้วย
หัวข้อสำรวจเรื่องชั้นบรรยากาศ อุณหภูมิ องค์ประกอบทางเคมี และเลยต่อไปยังการสำรวจวัตถุใน Kuiper belt
รายละเอียดของการสำรวจ Pluto มีดังนี้
- สำรวจ และ ทำ mapping ลักษณะทางพื้นผิวของ Pluto - Charon
- แยกแยะคุณสมบัติทางธรณีวิทยา และ โครงสร้างของ Pluto - Charon
- ค้นหาชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ Charon
- ทำ mapping อุณหภูมิของ Pluto - Charon
- ค้นหาดวงจันทร์ และ วงแหวน (ที่อาจมีเพิ่มเติม) รอบ ๆ Pluto
โครงสร้างของยาน New Horizons
New Horizons เป็นยานสำรวจรูปทรงคล้าย Grand Piano หนัก 470 กิโลกรัม โครงสร้างทำจาก Aluminium alloy
โดยมีส่วนของจาน Parabola ขนาดใหญ่สำหรับสื่อสารดังเช่นยานสำรวจทุกลำ New Horizons มีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์
ที่สำคัญตามภาพล่างนี้ครับ
อุปกรณ์นี้ไม่ใช่อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ แต่มันสำคัญที่สุดในยาน เพราะมันคือแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้อุปกรณ์ทั้งหมด
RTG คือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยอาศัยความร้อนที่เกิดจากสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ส่งความร้อนต่อไปยังคู่โลหะ
Thermoelectric เพื่อกำเนิดไฟฟ้า DC จากแผ่นโลหะ Thermoelectric นี้ครับ RTG ของยาน New Horizons นี้
มีขนาด 250 วัตต์ ที่ 30Vdc ซึ่งระบบกำเนิดไฟฟ้าแบบ RTG นี้ จะมีการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีไปเรื่อย ๆ
ซึ่งก็ทำให้พลังงานลดลงไปเรื่อย ๆ โดยจะลดลง 5% ทุก ๆ 4 ปี RTG เครื่องนี้บรรจุ Plutonium-238 ปริมาณ 10.9 กิโลกรัม
2. Flight computer
ระบบคอมพิวเตอร์ของยาน New Horizons นั้น จะมี 2 ระบบ คือ Command and Data Handling system
และ Guidance and Control processor ทั้งสองระบบนี้วางการทำงานในรูปแบบ redundancy คือทำงานขนานกัน
เพื่อความเชื่อถือได้สูงสุดนั่นเอง Processor นั้นใช้ CPU รุ่น R-3000 ที่พัฒนาโดย MIPS Computer Systems
ความเร็ว Clock 12MHz โดยบรรจุ Mainboard ลงในกล่องเหล็กมิดชิดเพื่อปกป้องเต็มที่ เรียกว่า " Radiation - Hardened "
ภาพแสดงถึงลักษณะการทำ Radiation - Hardened โดยข้างในจะเป็น mainboard ของ Flight Computer
3. Telecommunications
ระบบที่มีความสำคัญมาก ๆ อย่างหนึ่งของยานสำรวจทุกลำ คือ ระบบ Telecommunications
เพราะยานสำรวจอวกาศ นั้น ถือว่าปล่อยไปแล้วไม่มีทางหวนคืนมา หากระบบสื่อสารบกพร่องทุกอย่างก็จะจบสิ้นครับ
ระบบ Telecommunications ของ New Horizons นั้น ประกอบด้วยเครื่องส่งวิทยุย่าน X-Band โดยสื่อสารกับโลก
ด้วย speed 38Kbps ในขณะที่ระยะดาวพฤหัส และเมื่อออกไปไกลถึง Pluto speed ก็จะเหลือเพียง 1 Kbps
speed แค่ 1Kbps นี้ คือความช้าขนาดว่าจะส่งรูปแมว 1 รูปขนาดไฟล์ 50KB ยังต้องส่งนานถึง 6 นาทีครึ่ง !!
แต่เรื่องนี้ก็เป็นเรื่องธรรมดาของการส่ง data ในระยะทางไกลถึงขอบระบบสุริยะนะครับ จึงมีข้อจำกัดขนาดนี้
การรับสัญญาณจาก New Horizons ที่โลกจะใช้เครือข่าย Deep Space Network (DSN)
ซึ่งมีเนื้อหายาวครับ คลิกอ่านใน Spoil ได้เลย
DSN คือระบบสื่อสารด้วยจานสายอากาศขนาดยักษ์ที่มีตำแหน่งจานรับสัญญาณ 3 จุดบนโลก
ออกแบบมาเพื่อสื่อสารกับ Probe อวกาศที่เราส่งไปทั้งหมด ตั้งแต่ Pioneer , Voyager ---- ไปจนถึง
Probe ใหม่ ๆ ที่ส่งไปใม่นานมานี้ เช่น Cassini , New Horizon , Juno ฯลฯ
ตามภาพนี้คือตำแหน่งของสถานี DSN 3 จุด ที่ California ,USA - Madrid ,Spain - Canberra ,Australia
ในแต่ละสถานีจะครอบคลุมมุมต่าง ๆ ในอวกาศจนหมด ตามภาพนี้ครับ
จาน Parabola ที่รับสัญญาณจาก space probe แสนไกลเหล่านี้จะมีขนาดใหญ่มากครับ
เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ถึง 70 - 90 เมตร ซึ่งจานใหญ่ระดับนี้จะมีเกณฑ์ขยายสัญญาณสูงมาก (ท้งรับ - ส่ง)
จึงสามารถรับสัญญาณอ่อน ๆ จาก space probe พวกนี้ได้ครับ เพราะ probe หลายตัว
ก็อยู่ห่างออกไปในหน่วย "พันล้าน" กิโลเมตรจากเราครับ
และกำลังส่งของสถานี DSN ทั้ง 3 ที่ก็จะสูงมากเฉลี่ย 20,000 - 50,000 วัตต์
เพื่อให้แน่ใจว่าจะยังคงประสิทธิภาพสูงอยู่ แม้ระยะทางจะไกลนับพันล้านกิโลเมตร
ภาพจานรับสัญญาณขนาด 70 เมตร ที่ Goldstone Deep Space Communications Complex
นี่คือภาพจาน Parabola ขนาด 2.1 เมตร มีเกณฑ์ขยายสูงถึง 42 dBi
4. Science payload
Science payload คือ อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ใช้เทคโนโลยีสูง และออกแบบมาเพื่อการนี้โดยเฉพาะครับ
Science payload ที่สำคัญมีดังนี้
4.1 Long Range Reconnaissance Imager (LORRI)
LORRI นี้ เป็นกล้องถ่ายภาพย่าน Visible light ที่มีระยะ focus ไกล มีความละเอียดสูง
4.2 Solar Wind At Pluto (SWAP)
SWAP คือ อุปกรณ์วิเคราะห์ประจุไฟฟ้า ใช้สำหรับวัดค่าต่าง ๆ ของลมสุริยะในย่าน Pluto ว่ายังมีค่าเท่าใด
4.3 Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI)
PEPSSI คือ ION - Electron sensor สำหรับวัดวิเคราะห์ค่าของอนุภาคพลังงานสูงในย่านนี้
โดย PEPSSI จะทำงานคล้ายกับ SWAP แต่จะวัดค่าได้สูงกว่ามาก
4.4 Alice คือ อุปกรณ์ spectometer ย่าน UV โดยออกแบบให้วัดวิเคราะห์ค่าต่าง ๆ ในบรรยากาศของ Pluto
4.5 Ratph telesope คือ อุปกรณ์ที่ทำงานเหมือนกล้องโทรทรรศน์ โดยจะมี 2 ย่านรับแสง
คือย่าย visible light และ ย่าน Near Infrared
4.6 Radio Science Experiment (REX) REX คือ ส่วนของแผงวงจรที่ทำหน้าที่ควบคุมการสื่อสารทั้งหมด
และยังทำหน้าที่ส่งสัญญาณเพื่อวิเคราะห์สภาพชั้นบรรยากาศของ Pluto - Chraon ด้วย
การเริ่มภารกิจ
New Horizons ปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 19 มกราคม 2006 จาก Kennedy Space Center ด้วยจรวด Atlas V 551
ซึ่งเป็นของบริษัท Lockheed Martin หลังจากส่งขึ้นสู่เส้นทางแล้ว การเดินทางของ New Horizons มีส่วนที่สำคัญดังนี้ครับ
1. เริ่มเข้าใกล้ดาวพฤหัสในเดือนกันยายน 2006 และถ่ายภาพแรก คือ ภาพดาวพฤหัสในระยะ 291 ล้านกิโลเมตร
หลังจากนั้น ก็ได้เข้าสู่ขั้นตอนที่เรียกว่า " gravity assist " คือการบินเฉียดวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงสูง ทำให้ยานสำรวจมีความเร็ว
เพิ่มขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของดาวดวงนั้น การ gravity assist เกิดขึ้นในวันที่ 28 กุมภาพันธ์โดยบินเฉียดดาวพฤหัส
ในระยะ 2.3 ล้านกิโลเมตร ซึ่งทำให้เพิ่มความเร็วของเธอขึ้นไปเป็น 23 กิโลเมตร/วินาที ซึ่งย่นเวลาไป Pluto ได้นานถึง 3 ปี
จากการ gravity assist ในครั้งนี้ครับ
ภาพแสดงการ Gravity assist โดยดาวพฤหัส
นี่คือภาพแรกของดาวพฤหัสในระยะ 291 ล้านกิโลเมตร
ภาพนีถ่ายโดยอุปกรณ์ LORRI เมื่อวันที่ 8 มกราคม 2007 ในระยะ 81 ล้านกิโลเมตร
2. หลังพ้นจากดาวพฤหัสด้วยการ gravity assist แล้ว ยานจะเดินทางยาวเป็นเส้นตรงนานมากถึง 8 ปี
คือในช่วงปี 2007 - 2015 โดยในช่วงนี้ ยานจะมีการเข้าสู่ Hibernate Mode คือ mode ประหยัดพลังงาน
เพราะเป็นช่วงเดินทางไกลมากโดยไม่ต้องบันทึกภาพ หรือ วิเคราะห์วัตถุใด ๆ เลย การ hibernate จะมีการ
เริ่มเป็นช่วง ๆ ดังนี้
- 28 มิถุนายน 2007
- 16 ธันวาคม 2008
- 27 สิงหาคม 2009
- 29 สิงหาคม 2014
ระหว่างการ Hibernate นี้ ระบบ Flight computer จะทำการตรวจสอบระบบท้งหมดสัปดาห์ละ 1 ครั้ง
โดยส่งสัญญาณกลับมายังโลกในรูปแบบ Green code - Red code โดยหากระบบเครื่องมือทุกอย่างในยาน OK
ก็จะส่งมาเป็น green code แต่หากมี error ใด ๆ ที่จะต้องปรับแก้ ก็จะส่ง red code ...... และระหว่างช่วงเดินทางไกลนี้
ยานได้เดินทางตัดเส้นโคจรของดาวเสาร์วันที่ 8 มิถุนายน 2008 และตัดเส้นโคจรของดาว Uranus วันที่ 18 มีนาคม 2011
3. หลังจากผ่านการเดินทางอันยาวนาน ยาน New Horizons เริ่มถ่ายภาพ Pluto วันที่ 1 - 3 กรกฏาคม 2013
หลังจากนั้นก็ได้ภาพที่มีชื่อเสียงมาก คือ ภาพของ Pluto - Charon โคจรรอบกันใน bary center ที่เห็นได้ชัดเจนมาก
4. เริ่มเข้าสู่ย่าน Pluto
ภารกิจ Pluto operations เริ่มขึ้นเมื่อ 4 มกราคม 2015 ที่ผ่านมานี้เอง โดยอุปกรณ์ LORRI ได้บันทึกภาพ Pluto
เป็นระยะ ๆ ในจำนวนนี้มีภาพชุดหนึ่ง โดยเป็นภาพย่อย 6 ภาพที่นำมารวมกันคือเป็นภาพของ Pluto - Charon โคจรรอบกัน
โดย New Horizon บันทึกใว้ระหว่าง 25 - 31 มกราคมที่ผ่านมาที่ระยะห่างประมาณ 200 ล้านกิโลเมตร
ภาพนี้บันทึกระหว่าง 27 มกราคม - 8 กุมภาพันธ์ เป็นภาพ GIF แสดงถึง Pluto และ ดวงจันทร์ NIX - Hydra
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/New_Horizons_Distant_View_of_Nix_and_Hydra.gif
สุดท้าย .... วันที่ตั้งกระทู้นี้คือ 11 มิถุนายน 2558 ซึ่งก็เหลืออีกเพียง 1 เดือน 3 วัน เท่านั้นที่ New Horizons
จะเดินทางเฉียด Pluto ในระยะเพียง 10,000 กิโลเมตร ซึ่งภาพที่เราจะเห็นดาวเคราะห์แคระอันลึกลับนี้
จะต้องน่าตื่นตะลึงแน่นอน
นี่เป็นภาพรวมของการเดินทางอันยาวนานของ New Horizons
ภาพสุดท้าย คือ ภาพแผนการเดินทางสุดท้ายที่จะเฉียด Pluto ระยะ 10,000 กิโลเมตร
จบแล้วครับ ขอบคุณที่ติดตามอ่านครับ
เนื้อหาแปลจาก http://en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons และ http://pluto.jhuapl.edu/
ขอขอบคุณ บทความโดยคุณ Partita จากพันทิป
http://pantip.com/topic/33774069
เมอร์ส...โคโรนา อีกโรคสัตว์สู่คน | 18 มิ.ย. 2558 13:56 |
มลพิษในอากาศเป็นสาเหตุอันดับต้นที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดในสมอง | 13 มิ.ย. 2559 22:13 |
ภาพถ่ายแรกกล้อง James Webb กาแล็กซี่ห่าง 4.6 พันล้านปีแสง ไกลที่สุดที่เคยถ่าย | 18 ก.ค. 2565 17:23 |
ท้องเสีย ดื่ม ORS หรือ เครื่องดื่มเกลือแร่ หรือ สไปรท์ใส่เกลือ เหมือนกันหรือไม่? | 13 เม.ย. 2558 19:35 |
รัชกาลที่ 9 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช | 14 ต.ค. 2559 16:24 |
1
I want to convey my appreciation for your kind-heartedness supporting all those that have the need for help with this important subject. Your personal dedication to getting the solution up and down turned out to be rather interesting and has constantly enabled workers much like me to achieve their goals. This warm and friendly tips and hints means a whole lot a person like me and especially to my mates. Thank you; from everyone of us.
off white nike http://www.offwhitexnike.com
ผู้โพส: off white nike วันที่:16 พ.ค. 2566 09:45 (บุคคลทั่วไป:117.26.240.xxx)
2
I and my friends appeared to be viewing the good solutions found on your website and quickly came up with an awful feeling I had not thanked the site owner for those secrets. Those ladies appeared to be warmed to study them and have surely been loving them. Thank you for being really thoughtful and for having such incredibly good guides most people are really desirous to be informed on. My personal sincere regret for not expressing gratitude to earlier.
golden goose purestar http://www.goldengooseoutletus.com/purestar-c-1_6/
ผู้โพส: golden goose purestar วันที่:03 มี.ค. 2566 00:25 (บุคคลทั่วไป:27.153.182.xxx)