เมเว็น

Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)
COSPAR ID	2013-063A
SATCAT no.	39378
เริ่มต้นภารกิจ
วันที่ส่งขึ้น	18 พฤศจิกายน 2556, 18:28 น. (UTC)

ยานสำรวจอวกาศเมเว็น (อังกฤษ: MAVEN) ย่อจาก Mars Atmosphere and Volatile Evolution (ชั้นบรรยากาศและวิวัฒนาการของสารระเหยได้ของดาวอังคาร) เป็นยานสำรวจอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจสำรวจชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ดำเนินโดยองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (นาซา) ภารกิจนี้เป็นโครงการหนึ่งในแผนงานมาร์ส-สเค้าท์ (Mars Scout Program) ยานเมเว็นถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556 ณ ฐานทัพอากาศแหลมคะแนเวอรัล รัฐฟลอริดา สหรัฐอเมริกา นำส่งโดยจรวดพาหนะประเภทแอตลาส วี (Atlas V)

ยานเมเว็นใช้เวลาเดินทางจากโลกถึงดาวอังคารประมาณ 10 เดือน จากนั้นจึงถูกปรับเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารเมื่อวันที่ 21 กันยายน พ.ศ. 2557 โดยวงโคจรดังกล่าวมีลักษณะเป็นวงรี ตำแหน่งใกล้ผิวดาวอังคารมากที่สุดอยู่ที่ 150 กิโลเมตร ส่วนตำแหน่งไกลจากผิวดาวมากที่สุดคือ 6,200 กิโลเมตร^[1]^[2]

ประวัติ

ภารกิจของยานสำรวจอวกาศเมเว็นถือกำเนิดขึ้นจากแผนงานมาร์ส-สเค้าท์ (Mars Scout Program) ขององค์การนาซา ซึ่งภารกิจดังกล่าวนับเป็นโครงการลำดับที่สองของแผนงานนี้ ถัดจากโครงการลำดับแรกคือภารกิจโดยยานฟินิกส์ประมาณ 6 ปี แผนงานมาร์ส-สเค้าท์ มีเป้าหมายลดค่าใช้จ่ายของภารกิจสำรวจอวกาศไม่ให้เกิน 485 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อโครงการ ไม่รวมกับค่าขนส่งที่มีมูลค่าประมาณ 187 ล้านดอลลาร์สหรัฐ^[3] ปัจจุบันแผนงานนี้ถูกยกเลิกตั้งแต่ พ.ศ. 2553 แล้ว^[4] โครงการยานสำรวจอวกาศเมเว็นใช้งบประมาณทั้งสิ้น 485 ล้านดอลลาร์สหรัฐ

องค์การนาซาได้คัดเลือกภารกิจยานสำรวจอวกาศเมเว็นในฐานะ ภารกิจมาร์ส-สเค้าท์ 2013 เมื่อวันที่ 15 กันยายน พ.ศ. 2551^[5]^[6] โดยการคัดเลือกดังกล่าวมีผู้เข้าชิง ได้แก่ ภารกิจ "The Great Escape" และโครงงานเสนออื่นอีก 8 ชิ้น

วันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2556 ยานเมเว็นถูกลำเลียงมาถึงศูนย์อวกาศเคนเนดี รัฐฟลอริดา สหรัฐอเมริกา เพื่อตระเตรียมการปล่อยยานขึ้นสู่อวกาศ^[7] จากนั้นในวันที่ 18 พฤศจิกายน ปีเดียวกัน ยานสำรวจอากาศจึงถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ ณ ฐานทัพอากาศแหลมคะแนเวอรัล จุดปล่อยหมายเลข 41 (Space Launch Complex 41) โดยบรรทุกไปกับจรวดชนิดแอตลาส วี หมายเลข 401^[8] ยานเมเว็นจะเดินทางถึงดาวอังคารในเดือนกันยายน พ.ศ. 2557 พร้อมกับยานมาร์สออบิเทอร์มิชชันในวันใกล้เคียงกัน

อนึ่ง เมื่อวันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2556 เกิดภาวะปิดบริการของรัฐบาลกลางแห่งสหรัฐอเมริกา โครงการนี้ถูกยกเว้นเป็นกรณีพิเศษ โดยไม่ถือว่าเป็นโครงการขนาดเล็กขององค์การนาซา ทำให้ได้รับงบประมาณสนับสนุนตามปกติ เพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับแผนการปล่อยยานในอีก 1 เดือนข้างหน้า^[9]

ยานสำรวจอวกาศเมเว็นเข้าสู่วงโคจรรอบดาวอังคารเมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2557 เวลาประมาณ 2:24 น. (UTC) ซึ่งยานดังกล่าวเดินทางจากโลกถึงดาวอังคารด้วยระยะทางกว่า 711 ล้านกิโลเมตร ใช้เวลาเดินทางทั้งสิ้น 10 เดือน^[10]

ภารกิจของยาน

จากการค้นพบลักษณะภูมิประเทศบางพื้นที่บนดาวอังคารที่คล้ายกับเส้นทางไหลของน้ำที่แห้งแล้ว รวมทั้งการค้นพบแร่ธาตุที่เกิดจากแรงกระทำของน้ำ สิ่งเหล่านี้บ่งชี้ว่าครั้งหนึ่งแล้ว ดาวอังคารเคยมีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นพอและอุ่นพอที่น้ำสามารถคงอยู่ในสถานะของเหลวและไหลบนพื้นดาวอังคาร แต่ต่อมาชั้นบรรยากาศของดาวได้กระจายหายออกไปในอวกาศ^[11] โดยนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าภายในช่วงเวลาไม่กี่ล้านปี ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารหายไปถึง 99% จากการที่แกนของดาวอังคารเย็นตัวลง ทำให้สนามแม่เหล็กของดาวอ่อนลงมาก ส่งผลให้ลมสุริยะสามารถพัดเอาชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร ตลอดจนสารประกอบที่ระเหยได้อื่น ๆ ออกไปจนแทบสิ้น^[12]

เป้าหมายของยานเมเว็นคือการหาคำตอบเกี่ยวกับความเป็นไปของสภาพอากาศบนดาวอังคาร และนำข้อมูลจากการสำรวจมาวิเคราะห์และเรียบเรียงเป็นประวัติ ว่าแก๊สชนิดต่าง ๆ ที่เคยเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศของดาวนั้นสูญหายไปได้อย่างไร การสำรวจของยานเมเว็นแบ่งภารกิจหลักออกเป็น 4 อย่าง^[13] ดังนี้

การระบุอย่างชัดเจนว่า การสูญหายของสสารต่าง ๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศดาวอังคารนั้น เกิดขึ้นมาโดยตลอด
การระบุสภาพปัจจุบันของบรรยากาศชั้นบน บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ ตลอดจนปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะ
การระบุอัตราการสูญเสียของชั้นบรรยากาศที่หายไปในอวกาศ ซึ่งได้แก่ แก๊สในสถานะเสถียรและสถานะไอออน รวมทั้งศึกษากระบวนการที่ทำให้เกิดการสูญเสียดังกล่าวขึ้น
การระบุอัตราส่วนของไอโซโทปที่เสถียรภายในชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร

ข้อมูลเชิงเทคนิคของยาน

ยานสำรวจอวกาศเมเว็นสร้างและทดสอบโดย ล็อกฮีด มาร์ติน สเปซซิสเท็มส์ (Lockheed Martin Space Systems) โดยใช้ต้นแบบโครงสร้างเดียวกันกับยานมาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ และยาน 2001 มาร์ส ออดิสซี ตัวยานเป็นทรงลูกบาศก์ขนาด 2.3 เมตร × 2.3 เมตร × สูง 2 เมตร^[14] ด้านข้างทั้งสองฝั่งติดตั้งแผงพลังงานแสงอาทิตย์ โดยปลายแผงทั้งสองข้างติดตั้งเครื่องมือแมกนีโตมิเตอร์ ความยาวทั้งหมดจากปลายแผงถึงปลายแผงอีกฝั่งวัดได้ 11.4 เมตร^[15] เมื่อรวมเชื้อเพลิงทั้งหมดที่ใช้ในการขับเคลื่อนแล้ว ยานเมเว็นจะหนัก 2,454 กิโลกรัม หากไม่นับเชื้อเพลิงตัวยานจะหนัก 809 กิโลกรัม

เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

ยานเมเว็นมีภารกิจสำรวจชั้นบรรยากาศของดาวอังคาร โดยเฉพาะบรรยากาศชั้นบนและชั้นไอโอโนสเฟียร์ที่มีปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะ เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่จะใช้วัดค่าต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับบรรยากาศ^[16] โดยผู้ผลิตเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ให้กับยานเมเว็นประกอบด้วย มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ด^[17]

อุปกรณ์ที่ผลิตโดยห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์อวกาศ (Space Sciences Laboratory) แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ประกอบด้วย

(D) Solar Wind Electron Analyzer (SWEA) หรือ อุปกรณ์วิเคราะห์อิเล็กตรอนจากลมสุริยะ : วัดค่าลมสุริยะและปริมาณอิเล็กตรอนบนชั้นไอโอโนสเฟียร์
(G) Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) หรือ อุปกรณ์วิเคราะห์ไอออนจากลมสุริยะ : วัดค่าลมสุริยะ และความหนาแน่นและความเร็วของไอออนในชั้นแมกนีโตชีท (magnetosheath)
(A) SupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC) หรือ องค์ประกอบของไอออนเชิงอุณหภาพและอุณหภาพยิ่งยวด : วัดค่าของไอออนเชิงอุณหภาพ (thermal ions) ไปจนถึงไอออนหลุดพ้นพลังงานปานกลาง (moderate-energy escaping ions)
(H) Solar Energetic Particle (SEP) หรือ อนุภาคพลังสูงจากดวงอาทิตย์ : วัดค่าผลกระทบของอนุภาคสุริยะพลังงานสูง (Solars energetic particles, SEPs) ต่อบรรยากาศชั้นบน
(E) Langmuir Probe and Waves (LPW) : วัดคุณสมบัติของบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์
(I) Magnetometer (MAG) : วัดค่าสนามแม่เหล็กบริเวณชั้นไอโอโนสเฟียร์และสนามแม่เหล็กจากลมสุริยะระหว่างดาวเคราะห์^[18]