Planet Hunters : ภารกิจตามล่าหาดาวเคราะห์นอกระบบของ ESA

หลังจากที่หลงใหลในความคิดของโลกที่ห่างไกลและสิ่งมีชีวิตที่อยู่นอกระบบสุริยะของเราเป็นเวลานับพันปี มนุษย์จึงพบว่าตัวเองอยู่ในช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมากสำหรับการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ ซึ่งนับตั้งแต่การค้นพบดาวเคราะห์ดวงแรกนอกระบบสุริยะของเราหรือที่เรียกว่า "ดาวเคราะห์นอกระบบ"
ในปี 1992 โดย Aleksander Wolszczan และ Dale Frail

รวมถึงการค้นพบ " 51 Pegasi b " ดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่ได้รับการยืนยันว่าโคจรรอบดาวคล้ายดวงอาทิตย์ โดยนักดาราศาสตร์ชาวสวิส Michel Mayor และ Didier Queloz ในปี 1995 จากที่นักวิจัยได้ตรวจพบโลกนอกระบบสุริยะเหล่านี้หลายพันดวง ไม่เพียงยืนยันการมีอยู่ของพวกมันอย่างไม่ต้องสงสัย แต่ยังเผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวเคราะห์แต่ละดวง ชั้นบรรยากาศ และระบบดาวเคราะห์ที่พวกมันตั้งอยู่
 
ด้วยแรงขับเคลื่อนจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและในอวกาศที่มีพลังมากขึ้นเรื่อยๆ ตลอดจนเทคนิคการสังเกตที่ซับซ้อน ต่อมาพื้นที่นี้ได้เติบโตขึ้นอย่างมากในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา และขณะนี้กำลังเปลี่ยนจากยุคของการค้นพบไปสู่การจำแนกลักษณะทางกายภาพและทางเคมีแบบใดแบบหนึ่ง
แม้เทคโนโลยีที่ดีขึ้นจะพบจำนวนดาวเคราะห์จำนวนนับร้อย แต่ชั้นบรรยากาศหนาของโลกและการรบกวนแบบกระเพื่อมของมัน ทำให้แม้แต่กล้อง โทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่ดีที่สุดก็ไม่สามารถมองเห็นได้ชัดเจนขึ้น

แต่การยกกล้องโทรทรรศน์ของเราขึ้นเหนือม่านชั้นบรรยากาศของโลกจะเผยให้เห็นจักรวาลอันตระการตาผ่านสเปกตรัมแสง และยังขยายขอบเขต
การเข้าถึงของเราในการค้นหาดาวเคราะห์รอบดาวดวงอื่นๆ ตอนนี้เราพบโลกของดาวเคราะห์นอกระบบที่ห่างไกลเหล่านี้ที่ได้รับการยืนยันในหลายพันดวง
ซึ่งส่วนใหญ่มีขนาดเท่าโลกและโคจรรอบใน "เขตที่อยู่อาศัย" ของดาวฤกษ์ ที่สำคัญกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นต่อไปจะเปิดหน้าต่างใหม่เพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิต ให้เรามองเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เหล่านี้และชมท้องฟ้าของพวกมัน
  
โดยเมื่อกลางปีที่แล้ว European Space Agency (ESA) ได้เปิดเผยหัวข้อทางวิทยาศาสตร์กว้าง ๆ สามหัวข้อในภารกิจอวกาศที่ใหญ่ที่สุดและนานที่สุดที่พัฒนาขึ้นอย่างช้าๆ เพื่อติดตามภารกิจขนาดใหญ่ที่มีมูลค่า 1 พันล้านยูโรขึ้นไปซึ่งจะเปิดตัวระหว่างปี 2035 - 2050 รวมถึงดูดวงจันทร์น้ำแข็งรอบดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อย่างใกล้ชิด การแยกชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ใกล้เคียง วิธีการใหม่ในการศึกษาการก่อตัวของดาวฤกษ์ ดาราจักร และหลุมดำกลุ่มแรกของเอกภพ

Günther Hasinger ผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของ ESA กล่าวว่า ได้เริ่มการวางแผนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับภารกิจที่ต้องการ
เปิดตัวในทศวรรษต่อจากนี้ โดย ESA จะรีเฟรชภารกิจด้านวิทยาศาสตร์ทุก ๆ หนึ่งหรือสองทศวรรษ โดยเฉพาะโปรแกรมปัจจุบันที่เรียกว่า Cosmic Vision ใน 3 ภารกิจหลักที่อาจจะเปิดตัวก่อนปี 2034 ได้แก่ ยานอวกาศเพื่อศึกษาดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ และเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วง

รอบต่อไปคือแนวคิด Voyage 2050 ที่เริ่มต้นไปแล้วในปี 2019 ด้วยภารกิจหรือธีมที่แนะนำเกือบ 100 ภารกิจจากทีมนักวิจัย แนวคิดเหล่านั้นที่สามารถบรรลุความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ได้ จะถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภทกว้าง ๆ โดย 75 นักวิจัยที่แบ่งเป็น 6 คณะ ซึ่งคณะกรรมการโครงการวิทยาศาสตร์ของ ESA เหล่านี้จะอนุมัติหมวดหมู่ต่างๆ แม้ว่าธีมจะไม่ได้เรียกร้องให้มีภารกิจอย่างชัดเจน แต่บางส่วนของภารกิจที่มีความเป็นไปได้ค่อนข้างจะเจาะจง

สำหรับ Cosmic Vision ซึ่งจะเปิดตัวในปี 2025 ถือเป็นองค์ประกอบสำคัญของโครงการทางวิทยาศาสตร์ของ ESA แม้จะเป็นภารกิจระดับกลางแต่ยุโรปสามารถดำเนินภารกิจได้อย่างอิสระ และตอบคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญด้วยต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ โดยเฉพาะภารกิจ Venus Express, Mars Express และ Euclid, Plato และ Ariel ไม่เพียงเป็นตัวอย่างของภารกิจขนาดกลางในอดีต แต่ยังคงเป็นปัจจุบันและอนาคตของ ESA ด้วย

นอกจากนั้น ภารกิจระดับกลางนี้ยังเป็นเส้นทางให้ยุโรปเข้าร่วมในภารกิจอันทะเยอทะยานกับพันธมิตรระหว่างประเทศ ซึ่งอาจรวมถึงการมีส่วนร่วมในหอดูดาวรุ่นต่อไปของ NASA และภารกิจนอกระบบสุริยะในอนาคต เช่น ความร่วมมือในปัจจุบันของ James Webb Space Telescope

ในการจัดเตรียม Cosmic Vision ระยะแรกนั้น ESA ได้ประกาศ "Call for Themes" และได้รับข้อเสนอ 150 สำหรับธีมที่เป็นไปได้จากทั่วทั้งยุโรป ข้อเสนอทั้งหมดเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับ "Cosmic Vision, Space Science for Europe 2015 - 2025" สุดท้ายซึ่งเป็นแผนงานหลักสำหรับการวิจัยอวกาศของยุโรปโดยใช้ " ดาวเทียม "
 
โปรแกรมดำเนินการของ Cosmic Vision อยู่บนพื้นฐานของกรอบเศรษฐกิจที่เรียบง่ายซึ่งมีมูลค่ากว่า 400 ล้านยูโรต่อปี สำหรับภารกิจขนาดเล็ก (S) หลายภารกิจ ภารกิจขนาดกลาง (M) 3 ภารกิจ และภารกิจขนาดใหญ่ (L) หนึ่งภารกิจภายในกรอบเวลาที่กำหนด ที่เปิดตัวไปแล้วคือภารกิจ GAIA, LISA Pathfinder, Bepi Colombo, EXOMars, โปรแกรม S1 และ M1 ในปี 2017, M2 ในปี 2018 และ M3 ในปี 2021 ภารกิจใหญ่ครั้งแรก (L1) ในปี 2020

อย่างไรก็ตาม มี 3 ภารกิจดาวเคราะห์นอกระบบของ ESA ที่จะได้รับการเสริมด้วยภารกิจกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ได้แก่หนึ่งในภารกิจเล็ก Cheops ดาวเทียมที่เปิดตัวเมื่อเดือนธ.ค.2019 สำหรับการสังเกตดาวสว่างที่รู้กันว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ โดยเฉพาะดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกถึงดาวเนปจูน การบันทึกขนาดที่แม่นยำของดาวเคราะห์ขนาดค่อนข้างเล็กเหล่านี้  รวมกับการวัดมวลที่คำนวณไว้แล้วจากหอสังเกตการณ์อื่น ช่วยให้สามารถกำหนดความหนาแน่นของดาวเคราะห์ได้ ทำให้กำหนดลักษณะขั้นแรกเกี่ยวกับธรรมชาติของโลกเหล่านี้ และจะระบุโลกดังกล่าวเพื่อการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต เช่น จัดเตรียมเป้าหมายที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับกล้อง James Webb ซึ่งจะทำการศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของพวกมัน

สองคือ Plato ภารกิจล่าดาวเคราะห์นอกระบบ M3 ที่ได้รับการตั้งชื่อตามนักปรัชญาชาวกรีก มันจะมองหากฎทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลังการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ของนักล่าทั้งหมดรวมกัน 26 ตัวที่มีขนาด 20 ซม. สำรวจดาวที่สว่างที่สุดในท้องฟ้าเมื่อเคลื่อนผ่านดาวเคราะห์ ความไวและโหมดการทำงานของ PLATO จะช่วยให้สามารถตรวจจับมวลและวงโคจรของโลกรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นงานที่จะไม่ครอบคลุมโครงการอื่นใดในทศวรรษนี้

โดยเมื่อวันที่ 14 ม.ค.ที่ผ่านมา ESA ได้ประกาศว่า Plato ผ่านการตรวจสอบขั้นสำคัญและน้ำหนักบรรทุกของยานอวกาศแล้ว ทำให้สามารถพัฒนาหอดูดาวล่าดาวเคราะห์นอกระบบด้วยกล้องโทรทรรศน์ได้ คาดว่าจะถูกปล่อยในปี 2026 โดย Plato เป็นนักล่าดาวเคราะห์รุ่นต่อไปที่เน้นคุณสมบัติของดาวเคราะห์หินที่โคจรรอบบริเวณที่เอื้ออาศัยได้รอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นตำแหน่งจากดาวที่มีของเหลวอยู่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ ที่สำคัญ มันจะวิเคราะห์ดาวฤกษ์และอายุแม่ของดาวเคราะห์ด้วย  Plato จึงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสถานะวิวัฒนาการของระบบนอกระบบสุริยะทั้งหมด

สาม Ariel ภารกิจการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบขนาดใหญ่ในบรรยากาศระยะไกลด้วยเซนเซอร์อินฟราเรด จะทำการสำรวจสำมะโนเคมีของตัวอย่างดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดใหญ่และหลากหลายโดยการวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศอย่างละเอียด ที่ในที่สุดก็จะตอบคำถามที่ยังเปิดอยู่ เช่น ดาวเคราะห์นอกระบบทำด้วยอะไร ก่อตัวขึ้นอย่างไร ดาวเคราะห์และชั้นบรรยากาศของพวกมันวิวัฒนาการอย่างไร  (Ariel ได้รับเลือกในปี 2018  เป็นภารกิจวิทยาศาสตร์ระดับกลางที่สี่ในแผน Cosmic Vision ของ ESA ที่มีกำหนดเปิดตัวในปี 2029)

ด้วยการทำงานร่วมกันของหอดูดาวทั้งบนพื้นดินและในอวกาศ เราจะเข้าใจคำถามที่ใหญ่ที่สุดข้อหนึ่งของมนุษยชาติมากขึ้น นั่นคือเราอยู่ตามลำพังในจักรวาลหรือไม่