ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


จากตอนที่ 1ได้กล่าวถึงปริศนาต่างๆ ตลอดจนข้อมูลเบื้องต้นของดวงอาทิตย์ไปแล้วบ้าง สำหรับตอนนี้ จะเป็นการกล่าวถึงประเด็นต่างๆ ที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับการไขปริศนาของดวงอาทิตย์

แบบจำลองคอโรนา
เมื่อช่วงกลางปี ค.ศ.2006 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา หรือ ที่เราเรียกกันสั้นๆ ว่า “นาซา” ได้แถลงถึงความสำเร็จในความร่วมมือกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF: National Science Foundation) ในการพัฒนาแบบจำลองบนคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาการเกิดคอโรนาบนดวงอาทิตย์ ซึ่งถือได้ว่าเป็นการเปิดศักราชใหม่ในการทำนายสภาพแวดล้อมในอวกาศ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในความพยายามที่จะไขปริศนาต่างๆ ของดวงอาทิตย์



นักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าการศึกษาพฤติกรรมของคอโรนาจะช่วยให้เราสามารถทำนายการเกิดโซลาแฟลร์(solar flare: การระเบิดอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์) รวมไปถึงการปลดปล่อยอนุภาคต่างๆ หลังจากการเกิดโซลาแฟลร์ โดยนักวิทยาศาสตร์พยายามเชื่อมโยงปรากฏการณ์เหล่านี้ เพื่อหาสาเหตุความแปรปวนของสภาวะอากาศโลก

ภาพซ้ายมือและภาพตรงกลางเป็นภาพที่สร้างขึ้นจากแบบจำลองคอโรนา ในขณะที่ภาพขวามือเป็นภาพผสมของการเกิดสุริยุปราคา
โดยใช้ภาพถ่ายคอโรนา ที่ได้จากยานสำรวจ SOHO โดยสังเกตได้ว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์ และโซลาพลาสมาพวยพุ่งสู่อวกาศ

แบบจำลองคอโรนานี้ถูกสร้างขึ้นจากสมการทางฟิสิกส์ที่อธิบายถึงพลังงานที่ถูกส่งผ่านเข้าไปในคอโรนาซึ่งการคำนวณทั้งหมดใช้เวลาถึง 4 วัน โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของทั้งนาซาและของ NSF

เนื่องจากความเข้าใจที่เกี่ยวข้องกับคอโรนายังไม่สมบูรณ์แบบ นักวิทยาศาสตร์จึงคาดหวังว่าแบบจำลองดังกล่าวจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะในประเด็นการไหลของพลังงานที่ผ่านเข้าไปยังคอโรนาซึ่งยังเป็นปริศนาอยู่

นอกจากนี้ นาซายังมีโครงการสำรวจสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ ที่เรียกว่า SDO (Solar Dynamics Observatory) โดยยานสำรวจจะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 2008 ซึ่งข้อมูลจากการสำรวจดังกล่าว จะถูกนำมาปรับปรุงแบบจำลองคอโรนาให้มีความถูกต้องมากยิ่งขึ้น

ยานสำรวจ SDO และภาพสเก็ตแสดงผลของลมสุริยะที่ดึงให้สนามแม่เหล็กพุ่งเข้าเป็นรูปเกลียว

พายุสุริยะ
พายุสุริยะเป็นกลุ่มของอิเล็กตรอน โปรตรอน และไอออนหนักที่มีความเร่งที่สูงมาก เนื่องจากการระเบิดบนดวงอาทิตย์ สำหรับโลกของเรานั้นมีชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็กโลกเป็นเสมือนโล่ป้องกันพายุสุริยะ ดังนั้นยานอวกาศและนักบินอวกาศที่ปฏิบัติการอยู่ในวงโคจรใกล้โลกจึงค่อนข้างปลอดภัย แต่สำหรับนักบินอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจบนดวงจันทร์หรือดาวอังคารจะมีความเสี่ยงสูงต่อการได้รับผลกระทบจากพายุสุริยะ

สำหรับยานสำรวจและดาวเทียมที่โคจรอยู่ด้านนอกของสนามแม่เหล็กโลก จะต้องเผชิญกับปัญหาอันเนื่องมาจากอนุภาคที่เคลื่อนที่มากับพายุสุริยะและพุ่งเข้าหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รวมไปถึงหน่วยประมวลผลกลางของคอมพิวเตอร์ ซึ่งส่งผลให้อุปกรณ์ดังกล่าวทำงานผิดพลาดหรืออาจจะรุนแรงจนทำให้เกิดความเสียหายได้

ปรากฏการณ์อีกอย่างหนึ่งที่มีผลกระทบรุนแรงต่อดาวเทียม ยานสำรวจ และรวมไปถึงโลกของเรา ซึ่งก็คือ การพ่นมวลคอโรนา หรือที่เรียกว่า ซีเอ็มอี (Coronal Mass Ejection) ซึ่งเกิดจากอนุภาคพลังงานสูงจำนวนมากที่พุ่งออกมาจากคอโรนา (เทียบเท่ากับระเบิดปรมาณูที่ใช้ทำลายเมืองฮิโรชิมา จำนวนนับแสนล้านลูก) และมีความเร็วที่สูงมาก (หลายล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง)

โซลาแฟลร์ และ ซีเอ็มอี
ซีเอ็มอี พุ่งเข้าชนสนามแม่เหล็กโลก

หลังจากการเกิดซีเอ็มอี อนุภาคพลังงานสูงจะเดินทางมาถึงโลกภายในเวลา 1 ถึง 3 วัน เมื่อกลุ่มอนุภาคนี้พุ่งเข้าปะทะกับชั้นแมกนีโทสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นสนามแม่เหล็กโลก การปะทะดังกล่าวจะทำให้เส้นแรงแม่เหล็กโลกยุบตัวลง พร้อมกับปลดปล่อยพลังงานสูงมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งส่งผลทำให้ระบบส่งกำลังไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้าบนพื้นโลกไม่สามารถทำงานได้ ทำให้เกิดไฟฟ้าดับเป็นบริเวณกว้าง นอกจากนี้ พลังงานจากซีเอ็มอี ยังสามารถทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนดาวเทียม หรือยานสำรวจได้

โซลาแฟลร์บนดวงอาทิตย์ ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ออโรลาสังเกตได้ที่ขั้วโลกเหนือ หรือขั้วโลกใต้

เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม 2003 ได้เกิดโซลาแฟลร์ครั้งใหญ่บนดาวอาทิตย์ พร้อมกับเกิดซีเอ็มอีพุ่งเข้าหาโลก ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าดับเป็นบริเวณกว้างในสวีเดน อีกทั้งได้ก่อให้เกิดความเสียหายกับดาวเทียมนับสิบดวง

จุดดับบนดวงอาทิตย์
เดือนตุลาคม 2003
โซลาแฟลร์ ถ่ายโดย SOHO
(28 ต.ค. 2003)
ซีเอ็มอี ถ่ายโดย SOHO
(28 ต.ค. 2003)

ต่อจากนั้น ได้เกิดโซลาแฟลร์และซีเอ็มอีขึ้นอีกครั้งในวันที่ 4 พฤศจิกายน 2003 ซึ่งในครั้งนี้ ซีเอ็มอี ได้พุ่งมาในทิศทางที่เฉียดโลกไปเพียงเล็กน้อย

จุดดับบนดวงอาทิตย์
เดือนพฤศจิกายน 2003
โซลาแฟลร์บนดวงอาทิตย์ ถ่ายโดย SOHO
(4 พ.ย. 2003)
ซีเอ็มอี ถ่ายโดย SOHO
(4 พ.ย. 2003)

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ไม่อาจทำนายได้ว่าจะเกิดซีเอ็มอีหรือไม่ รวมไปถึงคำถามที่ว่า จะเกิด ณ เวลาใด เนื่องจากกลไกในการก่อตัวของคอโรนา โซลาแฟลร์ และซีเอ็มอี ยังไม่สามารถอธิบายได้อย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม นาซาและหน่วยงานอื่นๆที่เกี่ยวข้องได้ใช้ประโยชน์จากยานสำรวจ SOHO และ ดาวเทียมดวงอื่นๆ ในการเฝ้าสังเกตดวงอาทิตย์ตลอดเวลา ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์และทำนายได้ 80 เปอร์เซ็นต์ว่าพายุสุริยะจะชนโลกหรือไม่

ทำนายพายุสุริยะ
ในช่วงเดือนพฤษภาคม 2007 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา หรือ นาซา ได้แถลงถึงผลความก้าวหน้าในการทำนายพายุสุริยะ โดยนักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นแนวทางใหม่ ซึ่งใช้ข้อมูลจากยานสำรวจ SOHO โดยสามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าได้ 1 ชั่วโมงก่อนที่พายุสริยะจะเคลื่อนมาถึงดาวเทียม หรือยานสำรวจในอวกาศ

ไอออน มาแล้ว!!!!!

ในแวดวงของนักบินอวกาศเป็นที่ทราบกันว่า นักบินอวกาศจะกลัวอนุภาคที่เรียกว่า “ไอออน” มาก เนื่องจากไอออนสามารถทำลายเนื้อเยื่อของมนุษย์ได้โดยตรง รวมไปถึงสามารถทำลายโครงสร้างดีเอ็นเอของมนุษย์ได้ ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาด้านสุขภาพ ตั้งแต่อาการคลื่นไส้ ต้อกระจก จนกระทั่งเป็นมะเร็ง

ดังนั้นเป้าหมายของการทำนายพายุสุริยะก็คือการทำนายว่า “ไอออนจะเดินทางมาถึงเมื่อไร ?” โดยมีกุญแจสำคัญซึ่งก็คืออิเล็กตรอน สาเหตุก็เนื่องมาจาก นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่า อิเล็กตรอนจะถูกตรวจพบล่วงหน้าก่อนที่ไอออนจะเคลื่อนที่มาถึง เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลที่เบากว่าและเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโปรตรอนและไอออน ซึ่งข้อมูลเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดี แต่ไม่มีใครนำมาใช้ในการวิจัย จนกระทั่งนักฟิสิกส์ Arik Posner แห่ง Southwest Research Institute ได้นำเงื่อนไขข้างต้นมาเป็นเครื่องมือในการทำนายพายุสุริยะโดยเฉพาะไอออน


Posner ได้วิเคราะห์แล้วว่า การวัดปริมาณความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในช่วงเวลาที่อิเล็กตรอนถูกตรวจพบและมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วนั้น จะเป็นข้อมูลที่สำคัญสำหรับใช้ในการทำนายปริมาณของไอออนที่จะเคลื่อนที่ตามมา รวมไปถึงการทำนายเวลาที่ไอออนดังกล่าวจะเคลื่อนที่มาถึง

กุญแจสำคัญอีกส่วนหนึ่งที่ช่วยให้การทำนายพายุสุริยะมีความก้าวหน้าเป็นอย่างมากก็คือ ชุดเครื่องมือตรวจวัด COSTEP (Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyser) บนยานสำรวจ SOHO ซึ่งเครื่องมือดังกล่าว จะทำการตรวจนับจำนวนอนุภาคที่เคลื่อนที่มาจากดวงอาทิตย์ พร้อมกับตรวจวัดพลังงานของอนุภาคดังกล่าว

อุปกรณ์ COSTEP
SOHO

Posner ได้วิเคราะห์ข้อมูลของพายุสุริยะที่บันทึกโดย COSTEP ซึ่งมีเป็นจำนวนมากกว่าหนึ่งพันครั้งในช่วงระหว่างปี 1996 ถึง 2002 จนทำให้ได้เมทริกซ์ทางคณิตศาสตร์ที่สามารถใช้ในการทำนายพายุไอออนได้

Posner ใช้เมทริกซ์ดังกล่าวในการทดสอบกับข้อมูลที่บันทึกโดย COSTEP ในช่วงปี 2003 (ซึ่งเป็นข้อมูลที่ Posner ไม่ได้ใช้ในการสร้างเมทริกซ์) โดยผลลัพธ์ของการทดสอบประสบผลสำเร็จในการทำนายพายุไอออนที่เกิดขึ้นครั้งใหญ่ได้ถึง 4 ครั้งในปี 2003 โดยสามารถทำนายเวลาล่วงหน้าได้ตั้งแต่ 7 นาที ถึง 74 นาที

อย่างไรก็ตาม Posner ยอมรับวิธีการที่เขาคิดค้นนั้นยังไม่สมบูรณ์ โดยเฉพาะในกรณีที่การทำนายล่วงหน้าได้เพียง 7 นาที ซึ่งถือว่าสั้นไปจะต้องได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น รวมไปถึงความผิดพลาดในการแจ้งเตือนที่เกิดขึ้นถึง 3 ครั้ง ทั้งๆ ที่ไม่มีการเกิดพายุสุริยะ

นอกจากนี้ นาซาได้แถลงเพิ่มเติมว่า วิธีที่คิดค้นโดย Posner กำลังได้รับการพิจารณาโดย NASA Johnson Space Center เพื่อนำไปใช้ในโครงการสำรวจดวงจันทร์

เอกสารอ้างอิง

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]