เราจะสำรวจสถานที่ที่ดวงอาทิตย์ไม่เคยส่องแสงได้อย่างไร? โครงการอวกาศของจีนกำลังจะเริ่มต้นภารกิจสำรวจดวงจันทร์ที่ล้ำสมัยที่สุดครั้งหนึ่งในรอบหลายปี

เรารู้มาเกือบสองทศวรรษแล้วว่ามีน้ำในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งอยู่บนดวงจันทร์ สิ่งที่เรายังไม่รู้แน่ชัดคือปริมาณน้ำแข็งที่เข้าถึงได้ภายในหลุมอุกกาบาตที่อยู่ในเงามืดถาวรนั้นมีมากแค่ไหน มันถูกฝังอยู่ลึกแค่ไหน และมันอยู่ในรูปแบบใด

สิ่งที่เราทราบคือการเข้าถึงน้ำแข็งนั้นจะเป็นความท้าทายอย่างแท้จริง: มันพบได้ที่ก้นหลุมอุกกาบาตที่ลึกและยากต่อการเดินทาง ซึ่งเป็นที่ที่ดวงอาทิตย์ไม่เคยส่องแสง และคงสภาพเดิมมานานหลายพันล้านปีที่อุณหภูมิต่ำกว่า -200°C สถานที่เหล่านี้เป็นหนึ่งในสถานที่ที่มีค่าที่สุดบนดวงจันทร์ แต่ก็เป็นสถานที่ที่เข้าถึงและสำรวจได้ยากที่สุด

การสำรวจดวงจันทร์ก้าวหน้าไปไกลมากนับตั้งแต่ยานสำรวจ Luna-1 ของสหภาพโซเวียตไปถึงบริเวณใกล้เคียงดวงจันทร์ในเดือนมกราคมปี 1959 ภารกิจ Apollo และภารกิจต่อๆ มาแสดงให้เห็นว่าความท้าทายไม่ได้อยู่ที่การไปถึงดวงจันทร์เพียงอย่างเดียวอีกต่อไป ภารกิจนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสำรวจสถานที่ที่มนุษย์และยานสำรวจทั่วไปไม่สามารถเข้าถึงได้ง่าย และท้ายที่สุดก็คือการพิจารณาว่าดวงจันทร์เองสามารถให้ทรัพยากรบางอย่างที่นักสำรวจในอนาคตต้องการได้หรือไม่

จีนใช้เวลาสองทศวรรษในการสร้างโครงการสำรวจดวงจันทร์ที่ทะเยอทะยานมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งตั้งชื่อตามฉางเอ๋อ เทพธิดาแห่งดวงจันทร์ของจีนโบราณ ภารกิจฉางเอ๋อ-7 คาดว่าจะมุ่งหน้าสู่ดวงจันทร์เพื่อนบ้านทางดาราศาสตร์ของเราในปลายเดือนนี้ แม้ว่าความล้มเหลวเมื่อเร็วๆ นี้ที่เกี่ยวข้องกับจรวดจีนอีกรุ่นหนึ่งจะทำให้เกิดความไม่แน่นอนเกี่ยวกับวันปล่อยจรวดก็ตาม นี่คือสิ่งที่ทำให้ภารกิจล่าสุดนี้น่าสนใจมาก

ภารกิจ Chang'e-7 จะมีเป้าหมายอะไรบ้าง?
ภารกิจนี้จะทดสอบวิธีการสำรวจดวงจันทร์แบบใหม่หลายวิธี ประกอบด้วยยานโคจร ยานลงจอด ยานสำรวจพื้นผิว และยานกระโดด

นอกจากนี้ ดาวเทียมถ่ายทอดสัญญาณดวงจันทร์ Queqiao-2 ก็ได้ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศแล้ว โดยปล่อยแยกต่างหากในเดือนมีนาคม 2024 และต่อมาได้สนับสนุนภารกิจ Chang'e-6 และจะช่วยอำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างโลกและพื้นผิวดวงจันทร์ในระหว่างภารกิจ Chang'e-7

เรายังไม่ทราบแน่ชัดว่าภารกิจจะลงจอดที่ใด แต่บริเวณบนหรือใกล้สันเขาที่มีแสงสว่างใกล้กับปล่องภูเขาไฟแชคเคิลตัน ในภูมิภาคไอท์เคน ทางขั้วใต้ของดวงจันทร์เป็นตัวเลือกที่สำคัญ

ยานกระโดดจะเป็นดาวเด่นของภารกิจนี้ แตกต่างจากยานสำรวจพื้นผิวแบบมีล้อ มันถูกออกแบบมาให้กระโดดข้ามภูมิประเทศที่ขรุขระและลงไปในปล่องภูเขาไฟที่แสงแดดส่องไม่ถึง ซึ่งเป็นสถานที่ที่ยานพาหนะทั่วไปอาจไม่สามารถเข้าไปได้

การเพิ่มภารกิจนี้เข้าไปนั้นสมเหตุสมผล เนื่องจากผนังหลุมอุกกาบาตที่สูงชัน ภูมิประเทศที่ขรุขระ เงาถาวร และความจำเป็นในการนำทางและการสื่อสารแบบอัตโนมัติ

นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนจะไม่มองหาสัญญาณของน้ำ เพราะเรามีหลักฐานที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับน้ำในบริเวณขั้วโลกของดวงจันทร์อยู่แล้ว คำถามสำคัญของภารกิจนี้คือ น้ำนั้นอยู่ที่ไหนกันแน่ อยู่ในรูปแบบใด มีความเข้มข้นเท่าใด และจะสามารถเข้าถึงได้อย่างเป็นจริงหรือไม่

นี่เป็นการเปลี่ยนผ่านจากการสำรวจดวงจันทร์เพียงอย่างเดียว ไปสู่การพิจารณาว่าทรัพยากรบนดวงจันทร์นั้นสามารถนำมาใช้ได้จริงหรือไม่

NASA กำลังใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป
ประเทศอื่นๆ ก็สนใจที่จะหาคำตอบให้กับคำถามเดียวกันนี้เช่นกัน สหรัฐอเมริกากำลังดำเนินการตามเป้าหมายระยะยาวเดียวกัน นั่นคือการทำให้การปฏิบัติการบนดวงจันทร์อย่างยั่งยืนเป็นไปได้ แม้ว่า NASA จะต้องเผชิญกับปัญหาทางกายภาพเช่นเดียวกัน แต่หน่วยงานอวกาศของอเมริกาได้เลือกใช้วิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างออกไป

Chang'e-7 เป็นภารกิจร่วมของรัฐที่มีองค์ประกอบต่างๆ ถูกออกแบบมาโดยมีเป้าหมายเฉพาะเจาะจงเพียงอย่างเดียว และสามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานของ Queqiao-2 ที่ใช้งานอยู่แล้วได้

ในทางตรงกันข้าม NASA กำลังพยายามทำสิ่งที่แตกต่างออกไปโดยเจตนา นั่นคือการสร้างตลาดบนดวงจันทร์ผ่านโครงการบริการขนส่งสัมภาระบนดวงจันทร์เชิงพาณิชย์ (CLPS) หน่วยงานนี้ซื้อบริการขนส่ง การเคลื่อนย้าย และเทคโนโลยีบนดวงจันทร์จากบริษัทต่างๆ ที่เป็นเจ้าของและดำเนินการยานอวกาศของตนเอง

ปัจจุบัน NASA มีสัญญาการขนส่ง 17 รายการ ซึ่งบรรทุกอุปกรณ์มากกว่า 60 ชิ้น

และความพยายามของอเมริกาก็ได้ให้ประสบการณ์ที่เป็นประโยชน์แล้ว นั่นคือภารกิจ IM-2 ของ Intuitive Machines ที่ชื่อ Athena ได้พยายามดำเนินการที่คล้ายคลึงกับ Chang'e-7 อย่างน่าทึ่ง ยานลงจอดลำนี้บรรทุกสว่านและเครื่องวัดมวลสารสำหรับค้นหาสารระเหย ยานสำรวจขนาดเล็กที่ใช้สำรวจภูมิประเทศที่ยากลำบาก และเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่แบบทดลอง อย่างไรก็ตาม ยานลงจอดพลิกคว่ำที่จุดลงจอดและถูกปิดระบบเพียงหนึ่งวันหลังจากลงจอด

เรียนรู้การใช้ชีวิตบนดวงจันทร์
การค้นหาทรัพยากรบนดวงจันทร์เป็นเพียงขั้นตอนแรกเท่านั้น ยานฉางเอ๋อ-7 จะพยายามระบุตำแหน่งที่พบทรัพยากรที่มีประโยชน์ใกล้ขั้วใต้ของดวงจันทร์ และศึกษาลักษณะเฉพาะของทรัพยากรเหล่านั้น

ยานฉางเอ๋อ-8 ซึ่งมีกำหนดการปล่อยในปี 2028 จะมุ่งไปสู่การสาธิตวิธีการใช้งานทรัพยากรเหล่านั้นอย่างแท้จริง

การสำรวจโดยมนุษย์บนดวงจันทร์น่าจะตามมา โดยจะสิ้นสุดลงด้วยการสร้างสถานีวิจัยดวงจันทร์นานาชาติ ซึ่งนำโดยองค์การบริหารอวกาศแห่งชาติจีนและองค์การอวกาศรอสคอสมอสของรัสเซียร่วมกัน

อีกด้านหนึ่งของมหาสมุทรแปซิฟิก โครงการ CLPS จะป้อนเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์เข้าสู่โครงการอาร์เทมิสที่นำโดย NASA  ซึ่ง NASA ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นการวางรากฐานสำหรับการสำรวจดวงจันทร์อย่างยั่งยืน

ท้ายที่สุดแล้ว ขั้วใต้ของดวงจันทร์ไม่สนใจว่ายานอวกาศลำใดติดธงใด นักสำรวจทุกคนที่เข้าไปในหลุมอุกกาบาตที่ปกคลุมด้วยเงาถาวรจะต้องเผชิญกับความมืด ความหนาวเย็นจัด ภูมิประเทศที่ขรุขระ และปัญหาการสื่อสารเหมือนกันหมด

การเดินทางไปดวงจันทร์เป็นหนึ่งในความท้าทายทางเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของศตวรรษที่ 20 การเรียนรู้วิธีการดำรงชีวิตและทำงานบนดวงจันทร์อาจเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของศตวรรษที่ 21

โดยสรุปแล้ว จุดหมายปลายทางเป็นตัวกำหนดปัญหา โครงการอวกาศต่างๆ กำลังทดลองหาวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านั้นแตกต่างกันไป

บทความโดย ริชาร์ด เดอ กรายส์ (Richard de Grijs) ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยแมคควอรี เผยแพร่ใน The Conversation ภายใต้ลิขสิทธิ์ Creative Commons licence

Photo - หลุมอุกกาบาตแช็คเคิลตัน บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ จากสตูดิโอสร้างภาพทางวิทยาศาสตร์ของ NASA