นักวิทยาศาสตร์เผยวิธีแปลงโฉมดาวเคราะห์น้อยเป็นสถานีอวกาศ

แนวคิดเรื่องการใช้ดาวเคราะห์น้อยเป็นฐานที่ตั้งสถานีอวกาศของมนุษย์ แม้จะไม่ใช่ไอเดียใหม่ล่าสุด แถมยังมีการถกเถียงถึงความเป็นไปได้กันมานานหลายสิบปีแล้ว แต่เพิ่งจะมีผู้เสนอแผนการสร้างฐานที่มั่นบนหินอวกาศที่ล่องลอยไปมาอย่างละเอียด ทั้งเป็นแผนที่สามารถจะทำได้จริงโดยใช้ต้นทุนต่ำ เมื่อไม่นานมานี้เอง

ดร.เดวิด ดับเบิลยู. เจนเซน (David W. Jensen) อดีตนักวิทยาศาสตร์ของบริษัทร็อกเวลล์ คอลลินส์ (Rockwell Collins) ได้เผยแพร่รายงานวิจัยความยาว 65 หน้ากระดาษ ว่าด้วยวิธีการสร้างสถานีอวกาศบนดาวเคราะห์น้อย ลงในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org ตั้งแต่เดือน ก.พ. ที่ผ่านมา

ดร.เจนเซนระบุถึงแนวทางการคัดเลือกดาวเคราะห์น้อยที่เหมาะสมจะเป็นสถานที่ตั้งของสถานีอวกาศ, แนวทางการออกแบบนิคมต่างดาวซึ่งเหมาะจะเป็นที่อยู่อาศัยของมนุษย์, รวมทั้งกลยุทธ์ในการใช้เทคโนโลยีต่าง ๆ ที่จะขับเคลื่อนผลักดันโครงการนี้ให้ประสบความสำเร็จ

สิ่งที่ต้องทำเป็นอันดับแรก คือต้องมีการพิจารณาคัดเลือกดาวเคราะห์น้อยที่จะใช้เป็นฐานที่มั่นในอวกาศเสียก่อน ซึ่งก็ต้องคำนึงถึงปัจจัยหลายประการ ไม่ว่าจะเป็นขนาดของหินอวกาศ, ระยะห่างจากโลก, รวมทั้งพลังงานที่ต้องใช้ในการเดินทางไปกลับจากดาวเคราะห์น้อยนั้นด้วย

ดร.เจนเซน เสนอให้ใช้ดาวเคราะห์น้อย “อาทีรา” (Atira) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์น้อยประเภทเอส (S-type) ที่เนื้อหินของมันมีความหนาแน่นสูงและมีแร่ธาตุจำพวกซิลิกาเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่

อาทีรามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.8 กิโลเมตร ทั้งยังมีดาวเคราะห์น้อยบริวารที่โคจรวนรอบอยู่ใกล้ ๆ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 กิโลเมตร เป็นของตนเองอีกด้วย นับว่ามีความกว้างของพื้นที่ซึ่งสามารถใช้งานได้อย่างเหลือเฟือ

แม้ว่าอาทีราจะไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรอยู่ใกล้โลกมากที่สุด แต่ก็ถือว่าไม่ได้อยู่ห่างไกลจนเกินไปนัก โดยจุดที่มันโคจรเข้าใกล้โลกมากที่สุด คิดเป็นระยะทางเท่ากับ 80 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ซึ่งนับว่ายังอยู่ในเขตที่มีสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต (Goldilocks zone) ส่งผลให้เราสามารถควบคุมอุณหภูมิภายในสถานีอวกาศให้คงที่ได้ง่าย

ดร.เจนเซนยังพิจารณาถึงการออกแบบโครงสร้างของสถานีอวกาศ โดยวิเคราะห์ข้อดีข้อเสียของรูปทรงที่เป็นไปได้ 4 แบบ คือทรงกลม, ทรงกระบอก, วงแหวนรูปโดนัท, และทรงคล้ายอุปกรณ์ยกน้ำหนักหรือดัมเบล

สิ่งหนึ่งที่ดร.เจนเซนให้ความสำคัญอย่างยิ่ง ในการออกแบบนิคมอวกาศบนดาวเคราะห์น้อย ได้แก่การสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม (artificial gravity) ด้วยการทำให้ดาวเคราะห์น้อยหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่เพียงพอจะสร้างแรงเหวี่ยงสู่ศูนย์กลาง (centripetal force) ซึ่งสามารถจะยึดตรึงผู้คนและวัตถุสิ่งของไว้กับพื้นผิวดาวได้เหมือนอยู่บนโลก

การสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมมีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่ง เพราะการอยู่อาศัยในห้วงอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงต่ำเป็นเวลานาน จะส่งผลลบต่อสุขภาพของคนเราได้ในหลายด้าน ซึ่งในกรณีของดาวเคราะห์น้อยอาทีรานั้น มีการหมุนรอบตัวเองช้า ๆ อยู่เป็นทุนเดิมแล้ว แต่หากเราต้องการจะปรับปรุงให้สถานที่แห่งนี้เป็นบ้านหลังที่สองของมนุษย์ ก็มีความจำเป็นที่จะต้องเร่งอัตราการหมุนของมันให้เพิ่มขึ้นด้วย

สำหรับการเลือกวัสดุที่จะใช้ก่อสร้าง ซึ่งต้องทนทานต่อแรงต่าง ๆ ที่มากระทำในห้วงอวกาศ ดร.เจนเซนแนะนำให้ใช้กระจกแอนไฮดรัส (anhydrous glass) สำหรับโครงสร้างชั้นนอก เพราะสามารถจะปกป้องผู้คนในสถานีอวกาศจากรังสีอันตรายและฝุ่นอวกาศขนาดเล็กระดับไมโครเมตร (micrometeorite) ได้เป็นอย่างดี

ส่วนพื้นที่สำหรับอยู่อาศัยด้านในนั้น ดร.เจนเซนแนะนำให้ออกแบบเป็นโครงสร้างที่ซ้อนกันหลายชั้นเพื่อเพิ่มพื้นที่ใช้สอย โดยเขาเล็งเห็นว่าสถานีอวกาศบนดาวเคราะห์น้อยอาทีรา ซึ่งมีรูปทรงเป็นวงแหวนคล้ายขนมโดนัทหรือเขาสัตว์ที่ม้วนงอ (torus) จะมีความเหมาะสมมากที่สุด

อย่างไรก็ตาม การติดตั้งโครงสร้างขนาดใหญ่นอกโลกไม่ใช่เรื่องง่าย ทั้งยังต้องอาศัยเทคโนโลยีล้ำสมัยเข้าช่วย ซึ่งดร.เจนเซนแนะนำให้ใช้หุ่นยนต์ที่สามารถเพิ่มจำนวนขึ้นด้วยการผลิตซ้ำหรือก๊อปปี้ตัวเองได้ โดยจะมีการใช้หุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้คล้ายแมงมุม ทำการก่อสร้างสถานีอวกาศที่มีโครงสร้างอัจฉริยะซึ่งสามารถจะซ่อมแซมหรือต่อเติมตัวเองเพิ่มได้ โดยใช้วัสดุส่วนใหญ่ที่มีอยู่แล้วบนดาวเคราะห์น้อย ทำให้ไม่ต้องลำบากขนส่งอุปกรณ์ต่าง ๆ ไปจากโลกมากนัก

แม้จะฟังดูฝันเฟื่องอยู่บ้าง แต่หากเราสามารถทำตามแผนการนี้ได้จริง การก่อสร้างสถานีอวกาศบนดาวเคราะห์น้อยที่มีต้นทุนต่ำและไม่เปลืองทรัพยากรของชาวโลกจะอยู่ไม่ไกลเกินเอื้อม

ในขั้นแรก ดร.เจนเซนแนะนำให้ส่ง “แคปซูลเมล็ดพันธุ์” (seed capsule) หรือยานอวกาศขนาดเล็กซึ่งบรรทุกปัจจัยต่าง ๆ ที่จำเป็นในการเริ่มต้นก่อสร้างไปยังดาวเคราะห์น้อยอาทีรา โดยแคปซูลนี้จะมีเพียงหุ่นยนต์แมงมุม 4 ตัว, โครงสร้างรากฐานของสถานีอวกาศ, และอุปกรณ์จำเป็นอื่น ๆ ที่มีน้ำหนักรวมกันเพียง 8.6 ตัน ซึ่งถือว่าเบามากและสามารถขนส่งไปได้ในการเดินทางเที่ยวเดียว ด้วยจรวดขนส่งอวกาศทั่วไปที่มีอยู่ในปัจจุบัน

เมื่อปัจจัยพื้นฐานของการก่อสร้างเดินทางไปถึงจุดหมาย หุ่นยนต์แมงมุมจะใช้ทรัพยากรบนดาวเคราะห์น้อยเพิ่มจำนวนขึ้นเป็น 3,000 ตัว และวิศวกรบนโลกจะสามารถควบคุมการก่อสร้างจากระยะไกลได้

ดร.เจนเซนประมาณการว่า ต้นทุนค่าใช้จ่ายของโครงการนี้จะต่ำติดดินเพียง 4,100 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ซึ่งเรียกได้ว่าราคาถูกมาก เมื่อเทียบกับงบประมาณของภารกิจอะพอลโลที่สูงถึง 93,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ

โครงการนี้สามารถทำให้เกิดพื้นที่ใช้สอยใหม่นอกโลก 1,000 ล้านตารางเมตร ซึ่งมีศักยภาพสูงในการสร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจ แต่กลับมีต้นทุนในการก่อสร้างเพียง 4.10 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อตารางเมตรเท่านั้น

หากได้เริ่มลงมือก่อสร้างแล้ว คาดว่าโครงการนี้จะเสร็จสิ้นสมบูรณ์ได้ภายในเวลาเพียง 12 ปี แต่อาจต้องใช้เวลาเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยในการติดตั้งระบบไหลเวียนอากาศ น้ำประปา และระบบควบคุมอุณหภูมิ

น่าสนใจอย่างยิ่งว่า งบประมาณในการดำเนินโครงการสร้างสถานีอวกาศบนดาวเคราะห์น้อยอาทีรา คิดเป็นตัวเงินในระดับที่มหาเศรษฐีหลายคนของโลกสามารถจ่ายได้ ทั้งเป็นเงินก้อนไม่ใหญ่นักที่คนเหล่านี้ใช้ในการลงทุนตามปกติอยู่แล้ว จึงน่าจับตามองว่า บรรดาคนร่ำรวยที่สนใจการบุกเบิกทำธุรกิจในห้วงอวกาศ ไม่ว่าจะเป็นอีลอน มัสก์ หรือ เจฟฟ์ เบโซส จะเข้ามา “ซื้อ” แนวคิดแห่งอนาคตที่มีความเป็นไปได้สูงนี้หรือไม่