WISE ทำงานอย่างไร

หากคุณเติบโตมาในยุคของโครงการอพอลโลรถรับส่งอวกาศและกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลคุณอาจคุ้นเคยกับการคิดว่าการสำรวจอวกาศเกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนของฮาร์ดแวร์ที่มีป้ายราคาที่น่าประหลาดใจภารกิจเดียวที่มุ่งเน้นที่แคบและอายุขัยที่สั้น แต่ในยุคที่ NASA อยู่ภายใต้แรงกดดันด้านงบประมาณที่หนักหน่วงมากขึ้นนักวิทยาศาสตร์อวกาศในปัจจุบันไม่ได้เช็คว่างเพื่อสำรวจจักรวาลอีกต่อไป แต่พวกเขาต้องใช้ความเฉลียวฉลาดในการใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่าง จำกัด ให้เกิดประโยชน์สูงสุดเช่นโดยการนำดาวเทียมที่ถูกมอดออกจากโหมดไฮเบอร์เนตและนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อภารกิจใหม่

นั่นคือสิ่งที่นาซาจะทำกับไวด์ฟิลด์อินฟราเรดสำรวจสำรวจหรือฉลาด

เมื่อกล้องโทรทรรศน์วงโคจรมูลค่า 320 ล้านดอลลาร์เปิดตัวในเดือนธันวาคม 2552 ภารกิจดั้งเดิมคือการค้นหารังสีอินฟราเรดที่มาจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลจากดาวเคราะห์น้อยไปจนถึงดาวแคระน้ำตาลที่แปลกใหม่ซึ่งจางเกินกว่าที่จะสังเกตเห็นได้ภายในสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ [แหล่งข่าว: Chow , Klotz ]. ในช่วง 13 เดือนต่อจากนั้น WISE ได้ทำงานอย่างเต็มที่โดยจัดทำรายการวัตถุท้องฟ้า 560 ล้านชิ้น นอกจากดวงดาวและกาแลคซีแล้ว WISE ยังค้นพบดาวหางที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้อีก 19 ดวงและดาวเคราะห์น้อยอีกกว่า 33,500 ดวง [ที่มา: Chow ] ในที่สุดหลังจากที่ WISE ทำงานเสร็จนักวิทยาศาสตร์ของ NASA ได้ปิดระบบอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ของดาวเทียมและปล่อยให้อยู่ในวงโคจรในโหมดจำศีลในเดือนกุมภาพันธ์ 2554 [ที่มา: Space.com ]

แต่ปรากฎว่า WISE ยังไม่ผ่าน ในเดือนสิงหาคม 2013 NASA ประกาศว่าจะเปิดใช้งานดาวเทียมอีกครั้งสำหรับภารกิจใหม่สามปี แทนที่จะสำรวจพื้นที่ที่ห่างไกล WISE จะค้นหาและศึกษาวัตถุใกล้โลก (NEO) ซึ่งเป็นหินอวกาศที่สามารถพบได้ในระยะทาง 28 ล้านไมล์ (45 ล้านกิโลเมตร) จากเส้นทางของโลกรอบดวงอาทิตย์ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า อยู่ใกล้มากพอที่จะก่อให้เกิดอันตรายที่จะชนเราได้ นอกจากนี้ WISE จะช่วยให้ NASA ระบุดาวเคราะห์น้อยที่อาจเป็นจุดหมายปลายทางที่ดีสำหรับนักบินอวกาศซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเป้าหมายของประธานาธิบดีบารัคโอบามาของสหรัฐฯในการส่งมนุษย์ไปเยี่ยมชมดาวเคราะห์น้อยที่จับได้ภายในปี 2568 [ที่มา: NASA ]

ในบทบาทใหม่ WISE มีศักยภาพในการค้นพบที่สำคัญบางอย่างและทำได้ในราคาถูกโดยมีค่าใช้จ่ายเพียง 5 ล้านดอลลาร์สำหรับการดำเนินการที่เพิ่มขึ้นในแต่ละปี [ที่มา: Klotz ]

ในบทความนี้เราจะพูดถึงงานใหม่ที่น่าตื่นเต้นของ WISE รวมถึงสิ่งที่น่าอัศจรรย์บางอย่างที่ดาวเทียมได้ทำสำเร็จแล้ว

1. ภารกิจดั้งเดิมของ WISE
2. ภารกิจใหม่ของ WISE
3. เหตุใดความฉลาดจึงมีความสำคัญ

เพื่อร่วมเลือกวลีจากกัปตันเจมส์เคิร์กผู้สวมบทบาทจาก "Star Trek" เมื่อ WISE เปิดตัวในปี 2009 สู่วงโคจรขั้วโลก 326 ไมล์ (525 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิวโลกมันถูกออกแบบมาให้ดูกล้าหาญในที่ที่ไม่มีใครมอง ก่อน. WISE ไม่ใช่หอสังเกตการณ์วงโคจรอินฟราเรดแห่งแรก แต่แตกต่างจากยานสำรวจรุ่นก่อน ๆ มันถูกออกแบบมาเพื่อสำรวจพื้นที่ทั้งหมดของท้องฟ้าโดยมองไปในอวกาศเพื่อมองเห็นวัตถุที่จาง ๆ และ / หรืออยู่ไกลออกไป [ที่มา: NASA ]

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น WISE อาศัยการออกแบบที่ซับซ้อนและเทคโนโลยีที่ล้ำสมัย ดาวเทียมติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ที่มีความละเอียดอ่อนและเครื่องตรวจจับแสงอินฟราเรดที่ติดตั้งอยู่ภายในถังบรรจุไฮโดรเจนแช่แข็งที่เป็นของแข็งลองจินตนาการถึงกระติกน้ำร้อนขนาดยักษ์และโดยพื้นฐานแล้วคุณมีความคิดที่ทำให้เครื่องมือมีอุณหภูมิที่เย็น -429 องศาฟาเรนไฮต์ (-256 เซลเซียส) . เอฟเฟกต์ที่ทำให้หนาวสั่นทำให้ WISE ไม่สามารถหยิบลายเซ็นความร้อนของอุปกรณ์ของตัวเองได้ทำให้การสังเกตแม่นยำยิ่งขึ้น [ที่มา: NASA ]

ในช่วง 13 เดือนของการทำงาน WISE สแกนท้องฟ้า 1 1/2 ครั้งโดยถ่ายภาพประมาณ 1.8 ล้านภาพที่นักวิทยาศาสตร์ต่อกันเพื่อสร้างแผนที่ประกอบของจักรวาล [ที่มา: Klotz ] บางส่วนของรายละเอียดที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้ของจักรวาลที่มีให้นั้นน่าประหลาดใจ ตัวอย่างเช่นภาพรวมหนึ่งเผยให้เห็นว่าเมฆสีแดงและสีเขียวขนาดใหญ่ในห้วงอวกาศเต็มไปด้วยดวงดาวที่ก่อตัวขึ้นใหม่อายุเพียงไม่กี่ล้านปีภายในฝุ่นละอองระหว่างดวงดาวที่เหมือนดอกไม้ [ที่มา: Space.com ]

แต่ WISE ไม่ได้ออกแบบมาให้ทำงานได้ตลอดไปอย่างเต็มประสิทธิภาพ ในเดือนกันยายน 2010 ยานอวกาศเริ่มใช้สารหล่อเย็นจนหมดซึ่งจำเป็นในการทำให้เครื่องตรวจจับอินฟราเรดของมันเย็นลง เมื่อถึงจุดนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ปิดเครื่องตรวจจับสองในสี่เครื่องและหยุดมองออกไปในอวกาศอันไกลโพ้น [ที่มา: Chow ] แต่อุปกรณ์ของหอดูดาววงโคจรทำงานได้ดีพอที่จะเหมาะสำหรับภารกิจสำคัญอื่น ๆ

หลังจากเสร็จสิ้นภารกิจเดิม WISE ได้ทดลองใช้งานจริง ๆ ว่าอะไรจะกลายเป็นการกระทำครั้งที่สองในที่สุด หลังจากที่ NASA ปิดอุปกรณ์อินฟราเรดจำนวนมากเมื่อสารหล่อเย็นเริ่มหมดลงนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้สิ่งที่ยังคงทำงานอยู่เพื่อทำงานในโครงการที่เรียกว่า NEOWISE ระหว่างเดือนมกราคม 2010 ถึงกุมภาพันธ์ 2011 ยานอวกาศเริ่มสแกนท้องฟ้าเพื่อหาวัตถุที่อยู่ใกล้ขึ้น ในช่วงปี 2010 สังเกตเห็นศพหินประมาณ 158,000 ดวงรวมถึงดาวเคราะห์น้อย 34,000 ดวงในแถบหลักของระบบสุริยะระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดีและพบวัตถุใกล้โลกที่เป็นอันตราย 135 ชิ้นนั่นคือวัตถุที่อยู่ใกล้กับวงโคจรของโลกมากพอที่อาจก่อให้เกิดอันตรายจากการชนกัน [ที่มา: NASA ]

เมื่อ NASA เปิดใช้งาน WISE อีกครั้งจะใช้กล้องโทรทรรศน์ 16 นิ้ว (40 เซนติเมตร) ของดาวเทียมและเซ็นเซอร์อินฟราเรดเพื่อค้นหาวัตถุใกล้โลกเพิ่มเติม เนื่องจากเซ็นเซอร์ไม่ได้รับการระบายความร้อนสูงอีกต่อไปจึงใช้งานไม่ได้ทั้งหมดดังนั้นดาวเทียมจึงไม่สามารถตรวจจับรังสีจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลและจาง ๆ ได้อย่างที่เคยเป็นมา แต่ก็ยังมีความสามารถเพียงพอที่จะตรวจจับรังสีอินฟราเรดจากวัตถุที่อยู่ใกล้กว่า "เครื่องตรวจจับอินฟราเรดสองในสี่ตัวของเรายังคงทำงานได้แม้ในอุณหภูมิที่อุ่นขึ้นดังนั้นเราจึงสามารถใช้แถบเหล่านั้นเพื่อล่าดาวเคราะห์น้อยและดาวหางต่อไป" Amy Mainzer จากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าวกับ Space.com ในเดือนตุลาคม 2010 [ที่มา: Malik ]

การตรวจจับด้วยอินฟราเรดเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์อย่างยิ่งไม่เพียง แต่ใช้ในการตรวจจับดาวเคราะห์น้อยเท่านั้น แต่ยังช่วยคำนวณขนาดได้อย่างแม่นยำอีกด้วย ดาวเคราะห์น้อยสะท้อนแสง แต่ไม่เปล่งแสงและแตกต่างกันไปในอัลเบโดหรือความสามารถในการสะท้อนแสงที่มองเห็นได้ นั่นหมายความว่าสำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคอลปกติก้อนหินอวกาศขนาดเล็กสีอ่อนอาจดูใหญ่พอ ๆ กับก้อนสีดำขนาดใหญ่กว่ามาก อย่างไรก็ตามกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดหยิบส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่มองไม่เห็นซึ่งกล้องโทรทรรศน์ธรรมดาพลาดไปและสามารถให้ภาพดาวเคราะห์น้อยที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น [ที่มา: NASA ]

นักวิทยาศาสตร์กำลังเดิมพันว่าความจุจะช่วยให้ WISE ช่วยให้เรามีความคิดที่ดีขึ้นว่าดาวเคราะห์น้อยดวงใดมีขนาดใหญ่พอและอยู่ใกล้พอที่จะเป็นปัญหาได้และอาจเป็นขนาดที่เหมาะสมที่ยานอวกาศหุ่นยนต์จะจับได้

เหตุใดหอสังเกตการณ์วงโคจรจึงมีประโยชน์มาก?

สำหรับประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ส่วนใหญ่นักวิทยาศาสตร์มีข้อ จำกัด ในการมองเห็นจักรวาลเนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกบดบังมุมมองของแม้แต่กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่มีอุปกรณ์ครบครัน แต่ด้วยการถือกำเนิดของยุคอวกาศนักดาราศาสตร์จึงมีทางเลือกใหม่ พวกเขาสามารถวางหอสังเกตการณ์ในวงโคจรเหนือชั้นบรรยากาศทำให้มีโอกาสสังเกตการณ์ได้โดยไม่ จำกัด ตัวอย่างที่สำคัญ: กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งติดตั้งโดยกระสวยอวกาศ Discovery ในปี 1990 และยังคงใช้งานอยู่ได้ช่วยเขียนตำราดาราศาสตร์ขึ้นมาใหม่โดยให้ความกระจ่างในประเด็นต่างๆเช่นอายุของจักรวาลและการดำรงอยู่ของพลังงานมืด [ที่มา: HubbleSite , NASA ].

WISE ควรเป็นความช่วยเหลือที่ยิ่งใหญ่ในภารกิจสำคัญสองประการของ NASA ได้แก่ การติดตามวัตถุใกล้โลกและวางแผนวิธีการปกป้องโลกจากพวกมันและจัดเตรียมภารกิจที่บรรจุคนไปยังดาวเคราะห์น้อยภายในปี 2568

การระบุและติดตามดาวเคราะห์น้อยที่อาจเสี่ยงภัยในบริเวณใกล้เคียงของโลกเป็นภารกิจของ NASA ที่มีลำดับความสำคัญสูงเป็นพิเศษ ความเร่งด่วนของมันถูกผลักดันให้กลับบ้านโดยการระเบิดของอุกกาบาตขนาด 18 เมตร (60 ฟุต) ในเดือนกุมภาพันธ์ 2556 ขนาด 11,000 เมตริกตัน (12,125 ตัน) เหนือเมืองเชเลียบินสค์ของรัสเซีย ก้อนหินอวกาศก้อนนั้นปล่อยพลังงานเกือบ 30 เท่าของระเบิดปรมาณูลูกหนึ่งที่ระเบิดเมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 2 และมีผู้ได้รับบาดเจ็บมากกว่า 1,200 คนจากเศษซากเครื่องบิน [ที่มา: Yeager , Klotz ]

การรวบรวมฐานข้อมูลของวัตถุใกล้โลกและติดตามการเคลื่อนไหวหวังว่าจะเป็นการเตือนล่วงหน้าของ NASA เกี่ยวกับวัตถุในเส้นทางการชนกันและเวลาในการใช้กลยุทธ์การป้องกันไม่ว่าจะหมายถึงการเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยด้วยรถแทรกเตอร์แรงโน้มถ่วงใบเรือแสงอาทิตย์หรือเทคโนโลยีอื่น ๆ ในอนาคต หรือแตกออกด้วยระเบิดนิวเคลียร์ [ที่มา: Messier ]

NASA ยังวาดภาพโดยใช้ยานอวกาศหุ่นยนต์เพื่อจับดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกขนาดเล็กและเปลี่ยนเส้นทางไปยังวงโคจรที่มั่นคงในบริเวณใกล้เคียงกับโลกและดวงจันทร์ วิดีโอของ NASA แสดงให้เห็นถึงวิธีการหนึ่งที่เป็นไปได้: ยานสำรวจหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์สามารถแซงดาวเคราะห์น้อยได้โดยคล้องด้วยสายเคเบิลจากนั้นสอดเข้าไปใน "ถุงเก็บดาวเคราะห์น้อย" ขนาดยักษ์ซึ่งจะช่วยให้ยานสามารถควบคุมและกำหนดทิศทางการเคลื่อนไหวของมันได้

เมื่อดาวเคราะห์น้อยอยู่ในที่ที่ NASA ต้องการแล้วนักบินอวกาศจะบินไปที่ยานอวกาศ Orion ซึ่งเป็นยานอวกาศในห้วงอวกาศที่ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาจากนั้นจึงเดินอวกาศไปยังพื้นผิวของมัน พวกเขาจะเอาตัวอย่างหินที่จะนำกลับมายังโลกเพื่อการศึกษาเพิ่มเติม [ที่มา: Moscowitz , NASA ] ในที่สุดดาวเคราะห์น้อยที่จับได้อาจเป็นแหล่งวัสดุที่มีค่าเช่นนิกเกิลแพลตตินั่มและแพลเลเดียมหรือแม้แต่แหล่งผลิต [ที่มา: Mann ]

หมายเหตุผู้แต่ง: WISE ทำงานอย่างไร

ฉันรู้สึกทึ่งกับความคิดของ NASA ในการลงจอดบนดาวเคราะห์น้อยส่วนหนึ่งเป็นเพราะตอนที่ฉันยังเป็นเด็กที่เติบโตในช่วงทศวรรษ 1960 ฉันยังจำความตื่นเต้นที่ได้เห็นหนังสือการ์ตูนแนวคลาสสิกอิลลัสเตรตของนวนิยายแฟนตาซีปี 1877 ของ Jules Verne "Off on ดาวหาง” อย่างไรก็ตามในนวนิยายของ Verne นักบินอวกาศไม่ได้ลงจอดบนดาวหาง แต่วัตถุท้องฟ้าที่เรียกว่า Gallia ด้านข้างจะเช็ดโลกและขูดออกจากพื้นดินใกล้ยิบรอลตาร์และในกระบวนการนี้ต้องใช้มนุษย์หลายสิบคนในการเดินทางผ่านระบบสุริยะ ในขณะที่หลักฐานดังกล่าวสร้างความบันเทิงให้กับผู้อ่านในศตวรรษที่ 19 แน่นอนว่าในชีวิตจริงการปะทะกันดังกล่าวอาจทำให้เกิดภัยพิบัติทั่วโลกคล้ายกับเหตุการณ์ที่ฆ่าไดโนเสาร์ เราทำตามแผนของ NASA ได้ดีกว่ามาก

บทความที่เกี่ยวข้อง