ยานวอยเอจเจอร์1
วอยเอจเจอร์ 1 (อังกฤษ: Voyager 1) เป็นยานสำรวจอวกาศ (space probe) แบบไร้คนขับซึ่งองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐหรือองค์การนาซาได้ทำการปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 5 กันยายน ค.ศ. 1977 ภายใต้โครงการวอยเอจเจอร์ ปัจจุบันยานปฏิบัติภารกิจในอวกาศเป็นเวลา 43 ปี 7 เดือน 14 วัน (ณ วันที่ 19 เมษายน 2021) และยังคงสื่อสารกับพื้นโลกผ่านทางเครือข่ายอวกาศห้วงลึก (DSN)
เพื่อรับคำสั่งประจำและส่งข้อมูลกลับมายังโลก โดยข้อมูลระยะทางและความเร็วของยานตามเวลาจริงสามารถดูได้จากเว็บไซต์ของนาซาและห้องปฏิบัติการแรงขับเคลื่อนไอพ่น[3] และด้วยระยะทางของยานสำรวจที่อยู่ไกลจากโลกราว 148.61 หน่วยดาราศาสตร์ (22.2 พันล้านกิโลเมตร, 13.8 พันล้านไมล์) ณ วันที่ 12 มีนาคม ค.ศ. 2020[4] ส่งผลให้ยาน วอยเอจเจอร์ 1 เป็นวัตถุที่สร้างโดยมนุษย์ที่อยู่ไกลจากโลกมากที่สุด[5]
ภารกิจของยานสำรวจคือการบินโฉบดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดวงจันทร์ไททัน (ดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์) ซึ่งต่างจากแผนการบินเดิมคือการบินโฉบดาวพลูโตโดยการไม่ผ่านดวงจันทร์ไททัน แต่ภายหลังได้มีการปรับเปลี่ยนแผนการบินเป็นการบินโฉบดวงจันทร์ไททัน ซึ่งมีความสำคัญมากกว่า โดยพุ่งเป้าไปที่ชั้นบรรยากาศ[6][7][8] วอยเอจเจอร์ 1 ได้ทำการสำรวจสภาพอากาศ สภาพสนามแม่เหล็ก และวงแหวนของทั้งดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ นอกจากนี้ยังเป็นยานสำรวจลำแรกที่ได้ถ่ายภาพเผยให้เห็นรายละเอียดของกลุ่มดาวบริวารของดาวเคราะห์เหล่านี้อีกด้วย
ภายหลังเสร็จสิ้นภารกิจหลักในการบินโฉบดาวเสาร์เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน ค.ศ. 1980 ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ได้สร้างประวัติศาสตร์ โดยเป็นวัตถุที่สร้างโดยมนุษย์ชิ้นที่ 3 (จากทั้งหมด 5 ชิ้น) ที่โคจรด้วยความเร็วมากพอจนถึงระดับความเร็วหลุดพ้นเพื่อออกจากระบบสุริยะ นอกจากนี้ในวันที่ 25 สิงหาคม ค.ศ. 2012 ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ยังเป็นยานอวกาศลำแรกที่ได้ข้ามผ่านอวกาศชั้นเฮลิโอพอสและเข้าสู่อวกาศชั้นมวลสารระหว่างดาว[9]
ในปี ค.ศ. 2017 ทีมงานของวอยเอจเจอร์ประสบความสำเร็จในการทดลองจุดชุดเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้ในการควบคุมแนวโคจร (TCM) ซึ่งไม่มีการใช้งานมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1980 ส่งผลให้สามารถขยายเวลาทำภารกิจของยานไปได้อีกสองถึงสามปี[10]
คาดการณ์ว่ายานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 จะยังสามารถทำภารกิจต่อไปได้จนถึงปี ค.ศ. 2025 หรือจนกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสี (RTG) จะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้ไม่เพียงพอต่อความต้องการของอุปกรณ์ภายในยาน และหลังจากนั้นยานจะลอยเคว้งคว้างเป็นวัตถุเร่ร่อนในอวกาศ
ในปี ค.ศ. 1964 นาซาได้เสนอแนวคิดโครงการแกรนด์ทัวร์ซึ่งมีเป้าหมายในการส่งยานสำรวจเพื่อทำการศึกษาดาวเคราะห์ภายนอกระบบสุริยะ และเริ่มดำเนินงานโครงการในตอนต้นยุค ค.ศ. 1970[11] ข้อมูลที่ได้รับจากยานสำรวจ ไพโอเนียร์ 10 ยังช่วยให้ทีมวิศวกรของยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ สามารถออกแบบยานสำรวจเพื่อรับมือกับระดับกัมมันตรังสีที่รุนแรงของดาวพฤหัสบดีได้อีกด้วย[12]
เดิมทียานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ก็คือยานสำรวจ “มาริเนอร์ 11” ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการมาริเนอร์มาก่อน ภายหลังงบประมาณของโครงการถูกจำกัดลง ทำให้เป้าหมายของภารกิจจึงเน้นไปที่การสำรวจดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เป็นหลัก ยานถูกเปลี่ยนชื่อเป็น มาริเนอร์ จูปิเตอร์-แซทเทิร์น (Mariner Jupiter-Saturn) แต่ภายหลังการดำเนินโครงการได้ระยะหนึ่ง มีการเปลี่ยนชื่อยานสำรวจอีกครั้งเป็น วอยเอจเจอร์ 1 เนื่องด้วยตัวยานได้ถูกออกแบบมาเพื่อทำภารกิจที่ยิ่งใหญ่กว่าโครงการมาริเนอร์[13]
ส่วนประกอบของยานฯ
จานสื่อสารเกณฑ์ขยายสูงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.7 เมตร หรือ 12 ฟุต
ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ถูกสร้างขึ้นโดยศูนย์ปฏิบัติการเครื่องยนต์ไอพ่น (JPL)[14][15][16] ตัวยานขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์ไฮดราซีน 16 ตัว มีไจโรสโคปรักษาตำแหน่งแบบ 3 แกน และระบบควบคุมยานที่คอยรักษาทิศทางของเสาวิทยุบนยานให้ชี้มายังโลก อุปกรณ์เหล่านี้จะเรียกรวมว่าเป็นระบบควบคุมตำแหน่งและแนวโคจร (AACS) มาพร้อมกับระบบควบคุมสำรอง และเครื่องยนต์ไอพ่นสำรองอีก 8 ตัว นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ตรวจวัดทางวิทยาศาสตร์รวมกว่า 11 ชิ้นเพื่อใช้ทำการศึกษาเหล่าดาวเคราะห์ที่ยานโคจรเข้าใกล้[17]
ระบบสื่อสาร
ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ใช้ระบบการสื่อสารผ่านคลื่นวิทยุย่านความถี่สูงซึ่งออกแบบให้สามารถสื่อสารได้ไกลถึงนอกระบบสุริยะ ตัวยานประกอบไปด้วยจานสายอากาศทรงพาราโบลา แบบแคสซิเกรน (Cassegrain) ซึ่งมีเกณฑ์ขยายสูง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.7 เมตร (12 ฟุต) ส่งสัญญาณและรับสัญญาณคลื่นวิทยุผ่านเครือข่ายสื่อสารข้อมูลห้วงอวกาศ (Deep Space Network: DSN) ที่มีสถานีฐานกระจายอยู่ทั่วพื้นโลก[18] ปกติแล้วยานจะส่งสัญญาณผ่านทางช่องสัญญาณ์ 18 โดยใช้ย่านความถี่ 2.3 จิกะเฮิรตซ์ หรือ 8.4 จิกะเฮิรตซ์ ในขณะที่การส่งสัญญาณจากโลกไปหาตัวยานจะทำผ่านย่านความถี่ 2.1 จิกะเฮิรตซ์ [19]
ในช่วงที่ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ไม่สามารถส่งข้อมูลมายังโลกโดยตรงได้ ข้อมูลทั้งหมดจะถูกบันทึกลงเทปบันทึกระบบดิจิตอล (DTR) ซึ่งสามารถบันทึกข้อมูลได้สูงสุด 64 กิโลไบต์ เพื่อรอการส่งกลับมายังโลกในครั้งถัดไป[20] โดยใช้เวลาประมาณ 20 ชั่วโมงในการส่งสัญญาณจากยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 กลับมายังโลก[21]
แหล่งพลังงาน
ยานสำรวจ วอยเอจเจอร์ 1 ใช้พลังงานไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสี หรืออาร์ทีจี (Radioisotope Thermoelectric Generator) รวม 3 เครื่อง ติดตั้งในลักษณะเป็นส่วนแขนยื่นออกจากตัวยาน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องประกอบไปด้วยลูกบอลอัดเชื้อเพลิงพลูโตเนียม-238 (238Pu) ในรูปของพลูโตเนียมออกไซด์ (PuO2) ทั้งหมด 24 ลูก[22] กำลังไฟฟ้าวัดได้รวม 470 วัตต์ ณ วันที่ทำการปล่อยยาน[23] โดยพลังงานไฟฟ้าที่ได้จะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป อันเป็นผลจากการสลายตัวของพลูโตเนียม-238 ที่มีค่าครึ่งชีวิตอยู่ที่ 87.7 ปี รวมถึงการเสื่อมสภาพของชุดเทอร์โมคัปเปิล อย่างไรก็ตามเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาร์ทีจีจะยังคงจ่ายพลังงานให้กับตัวยานได้อย่างเพียงพอต่อไปจนถึงปี ค.ศ. 2025
