Blockdit Logo (Mobile)
Spaceth.co
•
26 มิ.ย. 2021 เวลา 10:13 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
Canary-S ต้นแบบเทคโนโลยีตรวจจับฝุ่นบนดวงจันทร์สำหรับ Lunar Habitat
1
บนโลกนั้นเราคงคุ้นเคยกับฝุ่นอย่าง PM 2.5 และ PM 10 เป็นอย่างดี ซึ่ง PM 2.5 นี่ก็แย่พอแล้วสำหรับการสูดหายใจของมนุษย์ แต่รู้หรือไม่ว่าบนดวงจันทร์ที่เราตั้งเป้าหมายกันว่าจะไปตั้งถื่นฐานนั้นมีฝุ่นแย่กว่า PM 2.5 เสียอีกระดับ PM 1 เรียกได้ว่านักบินอวกาศของโครงการ Apollo ที่ลงไปเดินบนดวงจันทร์ถึงกับบ่นเรื่องฝุ่นดวงจันทร์เป็นอันดับแรก ๆ เมื่อกลับขึ้นยาน นี่ยังไม่นับฝุ่นที่จะต้องเจอบนดาวอังคารที่หนักหนาสาหัสกว่ามาก
1
ในโครงการ Artemis ซึ่งมีเป้าหมายจะพามนุษย์ไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์และตามด้วยดาวอังคารนั้น แน่นอนว่าก็จะต้องคิดหาวิธีป้องกันฝุ่นเหล่านี้ไว้ด้วย พึงระลึกไว้เสมอว่าสภาพแวดล้อมบนโลก ดวงจันทร์ และดาวอังคารนั้นแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด เพราะฉะนั้นเทคโนโลยีที่ใช้บนโลกได้อาจจะใช้บนดวงจันทร์หรือดาวอังคารไม่ได้นั่นเอง
1
ฝุ่นบนดวงจันทร์ร้ายแรงแค่ไหน
จากประสบการณ์ในโครงการ Apollo ของ NASA พบว่าฝุ่นบนดวงจันทร์นั้นร้ายแรงกว่าที่พวกเขาคิดไว้มาก เครื่องมือหลาย ๆ อย่างที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันฝุ่นบนดวงจันทร์แทบจะไม่ได้ช่วยอะไรเลย ฝุ่นบนดวงจันทร์นั้นจริง ๆ แล้วอยู่ในรูปของดินทรายที่ละเอียดมาก ๆ และด้วยแรงโน้มถ่วงที่น้อยกว่าโลกถึง 1 ใน 6 และการที่ดวงจันทร์ไม่มีชั้นบรรยากาศ ทำให้แค่มีอะไรตกลงพื้นนิดหน่อย ฝุ่นก็ฟุ้งไปทั่วแล้ว
1
ภาพของนักบินอวกาศโครงการ Apollo ขณะขับ Rover บนดวงจันทร์ซึ่งทำฝุ่นฟุ้งกระจายเต็มไปหมด – ที่มา NASA
ฝุ่นบนดวงจันทร์นั้นส่วนใหญ่จะสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ที่มันไม่ได้ออกแบบมาให้กันฝุ่นอย่างเช่น เลนส์กล้องที่ใช้ไปสักพักจะโดนฝุ่นเกาะ ชุดนักบินอวกาศรวมถึงกระจกบริเวณหมวกที่โดนฝุ่นขูดยับเยิน แม้แต่เครื่องดูดฝุ่นที่ถูกออกแบบมาสำหรับใช้ทำความสะอาดฝุ่นที่ติดอยู่บนชุด Spacesuit เมื่อเจอกับฝุ่นดวงจันทร์ยังตรอมใจตาย
ฝุ่นดวงจันทร์ที่ติดตามชุดของนักบินอวกาศ Gene Cernan ในภารกิจ Apollo 17 – ที่มา NASA
นอกจากนี้ในรายงานของ Apollo 17 ยังระบุด้วยว่าหลังจากที่นักบินอวกาศ Harrison Schmitt ทำงานบนพื้นผิวของดวงจันทร์เสร็จจึงกลับไปยังยานลงจอด LEM และถอดชุดอวกาศที่มีฝุ่นดวงจันทร์ติดอยู่ออก แต่เผลอสูดเศษฝุ่นที่ฟุ้งกระจายเข้าไปด้วย เกิดปฏิกิริยาที่คล้ายอาการไข้ละอองฟาง (Hay Fever) หรือ Allergic Rhinitis บนโลก มีอาการจาม น้ำตาไหล และเจ็บคอ แบบเฉียบพลัน อาการค่อย ๆ ทุเลาลงหลังจากทำความสะอาดฝุ่นทั้งหมดเรียบร้อย แต่ก็ยังอันตรายต่อมนุษย์อยู่ดี
ฝุ่นเหล่านี้หากเจอบ่อย ๆ อาจจะมีผลต่อเนื้อเยื่อที่ Sensitive ต่อการระคายเคืองแบบนี้ เช่น ปอดหรือกระจกตา ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องเจอแน่ ๆ ในการไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์หรือดาวอังคาร เพราะไม่มีทางที่ระบบ Airlock แบบที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้จะป้องกันฝุ่นที่จะเข้ามาในโมดูลอยู่อาศัย เนื่องจากฝุ่นมันติดมากับตัวเราได้นั่นเอง เพราะฉะนั้นเราจะต้องหาวิธีตรวจจับและกำจัดฝุ่นก่อนที่มันจะทำอันตรายกับเรา
1
ภาพแสดงการระคายเคืองและการอักเสบของเนื้อเยื่อซึ่งเกี่ยวข้องกับอาการของ Allergic Rhinitis – ที่มา BruceBlaus WikiCommons (CC by 3.0)
เทคโนโลยีการจัดการฝุ่นในอวกาศ
NASA มีโครงการที่เรียกว่า NextSTEP หรือ Net Space Technologies for Exploration Partnerships ซึ่งเป็นโครงการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศผ่านความร่วมมือในการพัฒนาระหว่างภาคเอกชนและ NASA เพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่รองรับสำหรับการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ในอนาคต เช่น โครงการ Artemis
1
หนึ่งในผู้ร่วมโครงการ NextSTEP คือ Lunar Outpost Inc. ที่เป็นบริษัทพัฒนาเทคโนโลยีหลาย ๆ อย่างสำหรับการอยู่บนดวงจันทร์ เช่น เซนเซอร์สำหรับการวัดค่าฝุ่นบนดวงจันทร์ ชื่อว่า Space Canary โดย Lunar Outpost เสนอระบบเซนเซอร์ดังกล่าวใหักับ Lockheed Martin ซึ่งยอมรับข้อตกลงเพื่อสร้างต้นแบบโมดูลอยู่อาศัยสำหรับการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ (Lunar Habitat) ของ NASA โดยมี Lunar Outpost เป็น Partner ทางเทคโนโลยี
ระบบเซนเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศ Space Canary (Canary-S) พัฒนาโดย Lunar Outpost Inc. (รูปร่างทรงกระบอกด้านขวาบนทางประตู) พร้อมกับต้นแบบของ Lunar Habitat ของ Lockheed Martin – ที่มา Lockheed Martin Corporation
เซนเซอร์ Space Canary ตัวแรก ๆ นั้นมีชื่อว่า Canary-S เป็นเซนเซอร์ตรวจจับฝุ่นที่มีต้นแบบการใช้งานมาจากเซนเซอร์วัดฝุ่นบนโลก ซึ่งฝุ่นบนโลกนั้นมีแหล่งกำเนิดมาจากหลายแห่ง เช่น ภูเขาไฟระเบิด การเผาไหม้เชื้อเพลิง การอุตสาหกรรมต่าง ๆ ผลกระทบจากการสูดฝุ่นบนโลกนั้นคล้ายกับการสูดฝุ่นในอวกาศเพราะฉะนั้น การป้องกันฝุ่นที่ดูเหมือนเป็นเรื่องเล็ก ๆ จึงจำเป็น
Canary-S ถูกออกแบบมาให้สามารถวัด Pollutant หรือสารปนเปื้อนได้หลายชนิด เช่น ฝุ่น แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ มีเทน ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยง่ายอื่น ๆ (VOC) อีกเป็นจำนวนมาก และแน่นอนว่ามันถูกออกแบบมาให้สามารถตรวจจับฝุ่นที่ละเอียดอย่างฝุ่นดวงจันทร์ซึ่งอาจเล็กถึงขนาด PM 1 ได้ (PM 2.5 ว่าเล็กแล้ว PM 1 หนักกว่า) ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากหากนำไปติดตั้งในโมดูลอยู่อาศัยบนดวงจันทร์เพื่อเฝ้าระวังระดับฝุ่น
Space Canary (Canary-S) ที่ถูกติดตั้งไว้บนโลกสำหรับการเฝ้าระวังไฟป่าและคุณภาพอากาศในพื้นที่ต่าง ๆ – ที่มา Lunar Outpost
เพื่อทดสอบล่วงหน้า Canary-S ก็ได้ถูกนำไปใช้ก่อนแล้วบนโลกโดย U.S. Forest Service ด้วยการติดตั้งไว้ในกว่า 15 รัฐของสหรัฐอเมริกาเพื่อเฝ้าระวังไฟป่าและการแพร่ของฝุ่นจากไฟป่าเพื่อติดตามระดับความเข้มข้นของฝุ่นร่วมกับเครือข่ายดาวเทียมสำรวจโลกและดาวเทียมไฟป่า อย่าง EOS (Earth Observing System) และฐานข้อมูล MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) และ VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)
ภาพการติดตามไฟป่า (Active Fire) จากฐานข้อมูล VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) – ที่มา NASA
เนื่องจากว่า Canary-S สามารถตรวจจับแก๊สไวไฟได้ มันจึงยังสามารถนำไปใช้กับระบบตรวจจับแก๊สรั่วได้อีกด้วยซึ่งสามารถนำมาใช้ได้ทั้งบนโลกและในอวกาศ เมื่อเราสามารถวัดค่าฝุ่นได้อย่างแม่นยำแล้วเราก็จะสามารถพัฒนาแผ่นกรองหรือระบบกรองอากาศที่มีประสิทธิภาพพอสำหรับการกรองฝุ่นละเอียดระดับ PM 1 หรือต่ำกว่าได้อย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
โฆษณา