หน้าหลัก › บทความดาราศาสตร์ › ภารกิจสำรวจอวกาศ
ภารกิจสำรวจอวกาศ

ไพโอเนียร์ 10 และ 11: ยานผู้บุกเบิกทางออกจากระบบสุริยะ

Pioneer 10 and Pioneer 11

อัปเดตล่าสุด

ภาพวาดยานไพโอเนียร์ 10 ในห้วงอวกาศ
ภาพวาดยานไพโอเนียร์ 10 ในห้วงอวกาศภาพ: Don Davis for NASA, Public domain (ย่อขนาดจากต้นฉบับ)

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

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยยานไพโอเนียร์และวอยเอจเจอร์ยังไม่ได้ออกจากระบบสุริยะจริง ๆ ในความหมายเต็ม ยานวอยเอจเจอร์ผ่านเฮลิโอพอสซึ่งเป็นขอบของลมสุริยะแล้ว แต่แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ยังครอบคลุมไปถึงเมฆออร์ต ซึ่งเริ่มต้นไกลกว่าเฮลิโอพอสหลายสิบเท่า วอยเอจเจอร์ 1 จะใช้เวลาราว 300 ปีกว่าจะถึงขอบในของเมฆออร์ต และอาจอีกราว 30,000 ปีกว่าจะผ่านมันไปได้
เปิดในเว็บไซต์ NewTutorAstronomy ›

คำศัพท์ในบทความนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง