ดาวพฤหัสบดี ยานสำรวจของยุโรปมุ่งเป้าไปที่ดาราจักรดาวพฤหัสบดี

ดาวพฤหัสบดี เมื่อวันที่ 13 เมษายน ยานอวกาศ Jupiter Icy Moon Probe ขององค์การอวกาศยุโรป ได้เปิดตัวเพื่อมุ่งเน้นไปที่การสังเกตดาวพฤหัสบดีและดวงจันทร์น้ำแข็งทั้ง 3 ดวงในอีกหลายปีข้างหน้า ภารกิจการสำรวจนี้จะมุ่งเน้นไปที่เป้าหมายหลักหลายรายการ ด้วยความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีใหม่และแผนใหม่ แม้ว่าจะมีปัญหากับการติดตั้งเรดาร์ทะลุทะลวงอุปกรณ์หลักหลังจากเปิดตัว

แต่ก็กลับมาเป็นปกติหลังจากการช่วยเหลือในอวกาศ 1 เดือน การแสดงผลอย่างมีศิลปะของ Ice Moon Probe หลังจากที่มนุษย์เข้าสู่ยุคอวกาศในทศวรรษที่ 1950 การสำรวจไกลออกไปในห้วงอวกาศได้กลายเป็นแนวทางการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ หลังจากเชี่ยวชาญเทคโนโลยีเพิ่มแรงดึงดูดของดาวเคราะห์แล้ว แหล่งแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่นี้สามารถใช้เร่งยานบิน

ซึ่งให้มีความเร็วจนหนีออกจากระบบสุริยะได้ มิฉะนั้นจะเป็นการยากที่จะให้เครื่องตรวจจับมีความเร็วเริ่มต้น ที่เพียงพอกับความสามารถในการปล่อยจรวดของมนุษย์โดยตรง ในบริบทนี้ในปี 1970 ยานไพโอเนียร์-10,ไพโอเนียร์-11,วอยเอจเจอร์-2 และวอยเอจเจอร์-1 บินผ่านดาวพฤหัสบดีตามลำดับ อุปกรณ์บันทึกภาพที่บรรทุกโดยยานสำรวจเหล่านี้ ได้เผยให้เห็นความลึกลับของดาวพฤหัสบดีในขั้นต้นสำหรับมนุษย์

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสังเกตการณ์อย่างใกล้ชิดของจุดแดงใหญ่ ในท้ายที่สุดหลังจากได้รับแรงดึงดูดอันแรงกล้าของดาวพฤหัสบดี พวกเขาทั้งหมดก็ออกเดินทางเพื่อบินออกจากระบบสุริยะ ภารกิจต่อมาของยูลิสซีส กัสซีนีและนิวฮอไรซันส์ ยังใช้การโคจรผ่านดาวพฤหัสบดีเป็นจุดผ่านหน้าที่สำคัญที่สุด ในการกำหนดวิถีโคจรของภารกิจ ศึกษาดาวพฤหัสบดีในมนุษย์อย่างเป็นระบบครั้งแรกคือภารกิจกาลิเลโอโคจรรอบดาวพฤหัสบดี

พ.ศ. 2532 กาลิเลโอเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีที่มีชื่อเสียง และหนึ่งในความสำเร็จที่สำคัญที่สุดของเขา แม้ว่าเสาอากาศกำลังสูงจะประสบกับความล้มเหลวอย่างร้ายแรง หลังจากการปล่อยจรวดส่งผลให้การสื่อสารกับพื้นโลกลดลงอย่างมาก กาลิเลโอยังคงประสบความสำเร็จในการโคจรรอบดาวพฤหัสบดีถึง 34 ครั้งในระยะเวลา 8 ปี พ.ศ. 2538 ถึง 2546 และได้ทำการศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับดาวพฤหัสบดีกับดาวบริวาร

รวมถึงโครงสร้างสนามแม่เหล็กและบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสำรวจดาวเทียม เช่น ยานยูโรปามีความสำคัญทางประวัติศาสตร์ จากการสังเกตการณ์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของขั้วแม่เหล็ก ในตอนแรกนักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าดาวเทียมเหล่านี้มีมหาสมุทรขนาดใหญ่อยู่ใต้น้ำแข็ง และยังมีแนวคิดของดวงจันทร์น้ำแข็งอีกด้วย มุมมองนี้ได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น การศึกษาติดตามผลหลายครั้งได้ยืนยันสิ่งนี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ด้วยเหตุนี้หลังจากสิ้นสุดภารกิจของกาลิเลโอ ทั้งสหรัฐอเมริกาและยุโรปจึงเริ่มแผนการสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสทันที ก่อนดำเนินการตามแผนตรวจจับเหล่านี้ จูโนซึ่งตั้งชื่อตามภรรยาของจูปิเตอร์ พระเจ้าในตำนานโรมันภาษาอังกฤษของจูปิเตอร์คือดาวพฤหัสบดีได้ก้าวไปข้างหน้าในปี 2554 และเข้าสู่วงโคจรรอบดาวพฤหัสบดีในปี 2559 จุดมุ่งหมายของยานสำรวจนี้ คือการศึกษาดาวพฤหัสบดีอย่างรอบด้าน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อหารายละเอียดของอัตราส่วนก๊าซต่างๆ มวล สนามโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กบนดาวพฤหัสบดี เพื่อชดเชยข้อบกพร่องต่างๆ ระหว่างภารกิจของกาลิเลโอ และเพื่อปรับปรุงความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับดาวพฤหัสบดีอย่างครอบคลุม นอกจากนี้ ยังเป็นการวางรากฐานสำหรับภารกิจสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดีที่ตามมา การเปรียบเทียบศักยภาพแหล่งน้ำระหว่างโลกกับระบบสุริยะ แกนีมีดและยูโรปามีมากกว่าโลก

Jupiter Ice Moon Probe ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่ขององค์การอวกาศยุโรป และยานยูโรปาคลิปเปอร์ซึ่งจะเปิดตัวโดย NASA ในปี 2024 ร่วมกันมุ่งเน้นการวิจัยเกี่ยวกับดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดี ยุโรปมุ่งเน้นไปที่การสำรวจแกนีมีด แกนีมีดในที่สุดก็บรรลุวงโคจร และสหรัฐอเมริกามุ่งเน้นไปที่การสำรวจยูโรปา ซึ่งทั้ง 2 เป็นดวงจันทร์น้ำแข็งขนาดใหญ่ ยกตัวอย่าง ยานยูโรปาแม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์แต่ก็มีมหาสมุทรขนาดใหญ่ที่อาจลึกถึง 150 กิโลเมตร

ซึ่งซ่อนอยู่ใต้ชั้นน้ำแข็งด้านหลัง 15 ถึง 25 กิโลเมตรซึ่งมากกว่าแหล่งน้ำทั้งหมดบนโลกอย่างมาก นอกจากนี้ รอยแตกสีน้ำตาลแดงที่แปลกประหลาด และรูปแบบจุดบนพื้นผิวยังสงสัยว่าเป็นสารที่มีซัลไฟด์และเกลือแร่ กาลิเลโอและจูโนยังยืนยันว่ายังมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาอยู่ภายใน ทำให้มหาสมุทรและน้ำแข็งร้อนขึ้น และน้ำบนแกนีมีดอาจมากกว่ายุโรปด้วยซ้ำ จำเป็นต้องมีองค์ประกอบสามอย่างในการกำเนิดชีวิต น้ำที่เป็นของเหลว

องค์ประกอบทางเคมีที่สามารถก่อตัวเป็นอินทรียสารและพลังงาน สารเหล่านี้ไม่ได้เป็นสิ่งฟุ่มเฟือยบนดวงจันทร์น้ำแข็งของ ดาวพฤหัสบดี อาจมีอยู่อย่างกว้างขวางและอาจสามารถขยายพันธุ์จุลินทรีย์ที่อยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ดังนั้น จึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่กองกำลังอวกาศหลักทั้ง 2 เปิดตัวภารกิจสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งในเวลาเดียวกัน

ความหนาแน่นพลังงานของดวงอาทิตย์ลดลงอย่างรวดเร็วเหลือประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ ของความหนาแน่นที่อยู่ใกล้โลก และยานสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งยังคงใช้ประสบการณ์อันมีค่าที่สะสมโดยยานจูโนรุ่นก่อน ซึ่งจะท้าทายการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อรักษาการทำงานของเครื่องมือวิทยาศาสตร์ ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจมันอาจมีโอกาสเป็นยานอวกาศของมนุษย์ที่อยู่ไกลที่สุด ที่ทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

ยานสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งบรรทุกน้ำหนักบรรทุกทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก เหตุผลที่แกนีมีดถูกเลือกให้เป็นเป้าหมายการตรวจจับหลัก ก็เพราะว่ามันมีความพิเศษมาก มันเป็นดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ และเป็นดวงเดียวที่มีชั้นบรรยากาศแมกนีโตสเฟียร์ ชั้นบรรยากาศที่มีออกซิเจนอยู่บางๆ และชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ที่น่าสงสัย โครงสร้างภายในค่อนข้างซับซ้อน ในแง่หนึ่งควรมีแกนในที่ไหลซึ่งมีธาตุเหล็กอยู่ เพื่อกระตุ้นสนามแม่เหล็ก

ในทางกลับกันยังมีแผ่นน้ำแข็งและโครงสร้างมหาสมุทรจำนวนมากปกคลุมโลกทั้งใบ ซึ่งลึกลับเกินไปจริงๆ ดังนั้น ภาระการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลักของยานสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็ง จึงได้รับการออกแบบรอบๆ แกนีมีด เรดาร์สามารถเจาะทะลุชั้นน้ำแข็งได้หลายพันเมตร เพื่อสำรวจโครงสร้างน้ำแข็งและร่องรอยของน้ำ เครื่องวัดความสูงแบบเลเซอร์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนรูปของน้ำขึ้นน้ำลงและภูมิประเทศ และเปิดเผยกิจกรรมภายในของเทห์ฟากฟ้า

นอกจากนี้ยังสามารถศึกษารายละเอียดได้ สนามแรงโน้มถ่วงของแกนีมีด สนามแม่เหล็กและโครงสร้างไอโอโนสเฟียร์ เสริมสร้างระบบของมันอย่างเป็นระบบ ในระหว่างการปฏิบัติภารกิจมันจะบินซ้ำๆ ผ่านยูโรปาและคาลลิสโต เพื่อค้นหาร่องรอยของโมเลกุลอินทรีย์ วิถีโคจรที่ซับซ้อนของยานสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม ยานสำรวจดวงจันทร์น้ำแข็งยังคงต้องเผชิญกับความท้าทายครั้งใหญ่ ซึ่งก็คือระยะทางจึงต้องอาศัยแรงดึงดูดของดาวศุกร์และโลกซ้ำแล้วซ้ำเล่า

เพื่อบินไปยังดาวพฤหัสบดี ต้องใช้เวลาถึง 7 ปีจึงจะไปถึงดาวพฤหัสบดีในปี 2573 และภารกิจการวิจัยที่แท้จริงอยู่ห่างออกไปเพียง 3 ปี เดิมทีคู่แข่งยูโรปาคลิปเปอร์มีแผนจะปล่อยจรวดสำหรับงานหนัก ระบบปล่อยอวกาศซึ่งสามารถบินตรงไปยังดาวพฤหัสบดีโดยไม่ต้องเพิ่มแรงโน้มถ่วง บีบอัดเวลาบินเหลือ 1 ถึง 2 ปี ไม่เพียงแต่สามารถเคลื่อนไปยังดาวพฤหัสบดีได้ เพื่อยึดที่ราบสูงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ ยังสามารถเพิ่มช่วงเวลาการวิจัยได้อย่างมาก แต่ท้ายที่สุดเนื่องจากราคาปล่อยจรวดสูงและปัญหาการจัดกำหนดการจรวด เราจึงต้องเลือกสิ่งที่ดีที่สุดรองลงมาและเลือกการผสมผสานระหว่างจรวดฟัลคอน เฮฟวีและเครื่องสนับสนุนดาวเคราะห์

บทความที่น่าสนใจ : ดวงจันทร์ อธิบายโครงการลงจอดบนดวงจันทร์โดยมนุษย์ของ NASA