ไพโอเนียร์ 10 และ 11: ยานผู้บุกเบิกทางออกจากระบบสุริยะ
Pioneer 10 and Pioneer 11
อัปเดตล่าสุด

ยานไพโอเนียร์ 10 เป็นยานลำแรกที่ข้ามแถบดาวเคราะห์น้อยและบินผ่านดาวพฤหัสบดี ส่วนไพโอเนียร์ 11 เป็นลำแรกที่ไปถึงดาวเสาร์ ทั้งสองลำเป็นยานคู่แรกในห้าลำที่กำลังเดินทางออกจากระบบสุริยะ พร้อมแผ่นจารึกถึงสิ่งมีชีวิตต่างดาว
ก่อนต้นคริสต์ทศวรรษ 1970 ยังไม่มีใครรู้ว่ายานอวกาศจะรอดผ่านแถบดาวเคราะห์น้อยไปได้หรือไม่ บางคนกังวลว่าเศษหินจำนวนมหาศาลจะทำให้ยานพังก่อนถึงดาวพฤหัสบดี NASA จึงส่งยานไพโอเนียร์ 10 ออกเดินทางในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1972 และไพโอเนียร์ 11 ตามไปในเดือนเมษายน ค.ศ. 1973 เพื่อเป็นหน่วยบุกเบิกให้ยานรุ่นต่อไป
ข้ามแถบดาวเคราะห์น้อยและพบดาวพฤหัสบดี
ไพโอเนียร์ 10 ข้ามแถบดาวเคราะห์น้อยได้อย่างปลอดภัย ระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์น้อยแต่ละก้อนกว้างใหญ่กว่าที่หลายคนจินตนาการไว้มาก จากนั้นในเดือนธันวาคม ค.ศ. 1973 ก็กลายเป็นยานลำแรกที่บินผ่านดาวพฤหัสบดี ส่งภาพระยะใกล้ชุดแรกของดาวเคราะห์ยักษ์และจุดแดงใหญ่กลับมา และพบว่าแถบรังสีรอบดาวพฤหัสบดีรุนแรงกว่าที่คาดไว้มาก ข้อมูลนี้ทำให้วิศวกรออกแบบยานวอยเอจเจอร์ให้ทนรังสีได้ดีขึ้น
ไพโอเนียร์ 11 บินผ่านดาวพฤหัสบดีใกล้กว่าในปี ค.ศ. 1974 แล้วใช้แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีเหวี่ยงตัวเองข้ามระบบสุริยะไปถึงดาวเสาร์ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1979 เป็นยานลำแรกที่ไปถึงดาวเสาร์ วัดสนามแม่เหล็ก ถ่ายภาพวงแหวนจากระยะใกล้ และเกือบชนดวงจันทร์ดวงเล็กดวงหนึ่งที่ยังไม่มีใครรู้จักมาก่อน เส้นทางของมันยังช่วยยืนยันว่ายานวอยเอจเจอร์ 2 จะผ่านช่องว่างใกล้วงแหวนได้อย่างปลอดภัย
พลังงานจากพลูโทเนียม
ดาวพฤหัสบดีอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ราวห้าเท่าของโลก แสงอาทิตย์ที่นั่นเหลือเพียงราว 1 ใน 27 ของที่โลกได้รับ แผงโซลาร์เซลล์ในยุคนั้นจึงใช้ไม่ได้ ยานไพโอเนียร์ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อนจากไอโซโทปรังสี (RTG) ที่แปลงความร้อนจากการสลายตัวของพลูโทเนียม-238 เป็นไฟฟ้า กำลังไฟลดลงเรื่อย ๆ ตามเวลา NASA รับสัญญาณสุดท้ายจากไพโอเนียร์ 11 ในปี ค.ศ. 1995 และจากไพโอเนียร์ 10 ในวันที่ 23 มกราคม ค.ศ. 2003 ขณะอยู่ห่างจากโลกราว 12,000 ล้านกิโลเมตร (ราว 80 หน่วยดาราศาสตร์)
แผ่นจารึกถึงผู้ที่อาจพบยาน
ยานทั้งสองลำติดแผ่นอะลูมิเนียมเคลือบทองขนาดราว 15 x 23 เซนติเมตร ออกแบบโดย คาร์ล เซแกน และ แฟรงก์ เดรก วาดภาพโดย ลินดา ซัลซ์แมน เซแกน บนแผ่นมีภาพชายและหญิงยืนหน้ายาน แผนผังระบบสุริยะที่แสดงว่ายานออกเดินทางจากดาวเคราะห์ดวงที่สาม และแผนที่บอกตำแหน่งดวงอาทิตย์เทียบกับพัลซาร์ 14 ดวง ซึ่งแต่ละดวงกะพริบด้วยจังหวะเฉพาะตัวเหมือนประภาคาร หน่วยความยาวและเวลาบนแผ่นใช้คลื่นที่อะตอมไฮโดรเจนปล่อยออกมา ซึ่งเป็นฟิสิกส์ที่ใครก็ตามในเอกภพน่าจะรู้จัก แนวคิดนี้ต่อยอดเป็นแผ่นเสียงทองคำบนยานวอยเอจเจอร์
ปริศนาไพโอเนียร์
เมื่อติดตามตำแหน่งยานอย่างละเอียด นักวิทยาศาสตร์พบว่ายานทั้งสองลำช้าลงมากกว่าที่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำนายไว้เล็กน้อย ความเร่งที่เกินมาราว 9 × 10⁻¹⁰ เมตรต่อวินาทียกกำลังสอง ชี้กลับมาทางดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์นี้ถูกเรียกว่า Pioneer anomaly และมีคนเสนอว่าอาจเป็นหลักฐานของฟิสิกส์ใหม่ แต่ในปี ค.ศ. 2012 การวิเคราะห์อย่างละเอียดพบว่าเกิดจากความร้อนของ RTG และอุปกรณ์ที่แผ่ออกไปทางด้านหนึ่งของยานมากกว่าอีกด้าน รังสีความร้อนนั้นดันยานเบา ๆ เหมือนจรวดขนาดจิ๋ว ฟิสิกส์ที่รู้จักอธิบายได้ครบ
ห้ายานที่กำลังออกจากระบบสุริยะ
มียานอวกาศเพียงห้าลำที่มีความเร็วพอจะหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ได้แก่ ไพโอเนียร์ 10 ไพโอเนียร์ 11 วอยเอจเจอร์ 1 วอยเอจเจอร์ 2 และนิวฮอไรซันส์ ทุกลำได้ความเร็วส่วนใหญ่จากการบินเฉียดดาวพฤหัสบดี ไพโอเนียร์ 10 กำลังมุ่งไปทางดาวอัลเดบารันในกลุ่มดาววัว แต่ดาวดวงนั้นอยู่ไกลถึงราว 65 ปีแสง ยานจะใช้เวลาราวสองล้านปีกว่าจะเดินทางไปถึงแถบนั้น ส่วนวอยเอจเจอร์ 1 ซึ่งเร็วที่สุดจะยังคงเป็นวัตถุที่มนุษย์สร้างที่อยู่ไกลที่สุดต่อไปอีกนาน
คำศัพท์ในบทความนี้
- Pioneer 10ยานไพโอเนียร์ 10
- Pioneer 11ไพโอเนียร์ 11
- Pioneer plaqueแผ่นจารึกไพโอเนียร์
- gravity assistการเหวี่ยงด้วยแรงโน้มถ่วง
- radioisotope thermoelectric generatorเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากความร้อนของไอโซโทปรังสี (RTG)
- Great Red Spotจุดแดงใหญ่
บทความที่เกี่ยวข้อง
- ยานวอยเอจเจอร์: สิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ที่อยู่ไกลที่สุดยานวอยเอจเจอร์สองลำออกเดินทางในปี ค.ศ. 1977 ใช้จังหวะที่ดาวเคราะห์ชั้นนอกเรียงตัวเหมาะสมซึ่งเกิดขึ้นทุก 175 ปี บินผ่านดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน และปัจจุบันเป็นยานลำแรกที่เดินทางออกสู่อวกาศระหว่างดาว
- นิวฮอไรซันส์: ภาพแรกของดาวพลูโตและวัตถุที่ไกลที่สุดที่เคยเยือนยานนิวฮอไรซันส์ออกเดินทางในปี ค.ศ. 2006 ด้วยความเร็วสูงที่สุดเท่าที่เคยปล่อยจากโลก บินผ่านดาวพลูโตในปี ค.ศ. 2015 พบหัวใจน้ำแข็งไนโตรเจนและภูเขาน้ำแข็ง แล้วไปเยือนอาร์โรคอธ วัตถุที่ไกลที่สุดที่มนุษย์เคยสำรวจจากระยะใกล้
- ดาวพฤหัสบดีดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุด มวลมากกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่นรวมกันกว่าสองเท่า มีพายุที่ใหญ่กว่าโลก และมีดวงจันทร์ที่อาจมีมหาสมุทรใต้น้ำแข็ง
- ดาวเสาร์ดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนสวยที่สุด เบาจนลอยน้ำได้ในทางทฤษฎี และมีดวงจันทร์ไททันที่มีทะเลสาบมีเทน
- แถบไคเปอร์และเมฆออร์ต: ขอบนอกของระบบสุริยะเลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไปมีแถบวัตถุน้ำแข็งนับแสนชิ้น ซึ่งดาวพลูโตเป็นสมาชิกตัวหนึ่ง และไกลออกไปอีกพันเท่าคือเปลือกทรงกลมของดาวหางนับล้านล้านดวงที่ห่อหุ้มระบบสุริยะไว้ นี่คือแหล่งที่มาของดาวหางเกือบทุกดวงที่เราเคยเห็น
- จรวดและการเดินทางในอวกาศ: สมการจรวดของซีออลคอฟสกีจรวดเคลื่อนที่ได้ด้วยการพ่นมวลออกไปทางด้านหลัง สมการง่าย ๆ ที่นักคณิตศาสตร์ชาวรัสเซียเขียนไว้เมื่อกว่าร้อยปีก่อนอธิบายได้ว่าทำไมจรวดส่วนใหญ่เป็นเชื้อเพลิงเกือบทั้งลำ และทำไมการไปดาวเคราะห์อื่นต้องรอจังหวะเวลาที่เหมาะสม