ยานอวกาศแฝด Voyager ของ NASA ได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่งที่ขอบระบบสุริยะของเรา - บริเวณที่อุณหภูมิพุ่งสูงถึงระดับที่น่าเหลือเชื่อ 30,000-50,000 เคลวิน ทำให้ได้รับฉายาว่า กำแพงไฟ การค้นพบนี้ได้จุดประกายการอภิปรายอย่างเข้มข้นในหมู่ผู้ที่สนใจด้านอวกาศและนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับธรรมชาติของอุณหภูมิ การถ่ายเทความร้อน และความท้าทายของการเดินทางระหว่างดวงดาว
การค้นพบนี้เกิดขึ้นเมื่อ Voyager 1 และ Voyager 2 ข้ามผ่าน heliopause ในปี 2012 และ 2018 ตามลำดับ ขอบเขตนี้เป็นจุดที่ลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ของเราพบกับสสารระหว่างดวงดาว - พื้นที่ระหว่างดวงดาว ยานอวกาศทั้งสองลำตรวจพบอุณหภูมิสุดขั้วเหล่านี้ขณะผ่านเขตการเปลี่ยนผ่านนี้ ยืนยันว่าการวัดดังกล่าวไม่ใช่ข้อผิดพลาดของเครื่องมือ
การวัดอุณหภูมิที่ขอบเขตของระบบสุริยะ
- ช่วงอุณหภูมิ: 30,000-50,000 เคลวิน (54,000-90,000°F)
- ตำแหน่ง: บริเวณขอบเขต Heliopause
- วัดโดย: ยานอวกาศ Voyager 1 (2012) และ Voyager 2 (2018)
- ความหนาแน่นของอนุภาค: ต่ำมาก (น้อยกว่า 10^-17 torr)
- ความเสี่ยงจากการถ่ายเทความร้อน: น้อยที่สุดเนื่องจากการชนกันของอนุภาคที่เบาบาง
ปรากฏการณ์ขัดแย้งของความร้อนสุดขั้วที่ไม่ก่ออันตราย
แง่มุมที่น่าสนใจที่สุดของการค้นพบนี้คือสิ่งที่ร้อนแรงอย่างเหลือเชื่อกลับไม่ก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อยานอวกาศ กุญแจสำคัญอยู่ที่การเข้าใจความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิและการถ่ายเทความร้อน แม้ว่าอนุภาคในบริเวณนี้จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก (ซึ่งแปลเป็นอุณหภูมิสูง) แต่มีอนุภาคเหล่านี้น้อยมากจนแทบไม่เกิดการชนกับสิ่งใดเลย
สิ่งนี้สร้างสถานการณ์ที่อนุภาคแต่ละตัวมีพลังงานมหาศาล แต่สภาพแวดล้อมโดยรวมไม่สามารถถ่ายเทความร้อนได้มาก คล้ายกับการที่คุณสามารถสัมผัสแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ที่เพิ่งออกจากเตาอบร้อนได้ในช่วงสั้น ๆ - ฟอยล์อยู่ที่อุณหภูมิ 350 องศาฟาเรนไฮต์ แต่มีมวลน้อยมากจนไม่สามารถเผาคุณได้ เว้นแต่จะมีสิ่งที่มีมวลความร้อนมากกว่าติดอยู่กับมัน
การอภิปรายในชุมชนเผยให้เห็นว่าแนวคิดนี้ขัดกับสัญชาตญาณของผู้คนจำนวนมาก อวกาศแม้จะมีอนุภาคที่อุณหภูมิหลักหมื่นองศา แต่ยังคงเป็นสภาพแวดล้อมที่การกำจัดความร้อนกลับเป็นความท้าทายที่ใหญ่กว่าการรักษาความอบอุ่น
การเปรียบเทียบอุณหภูมิในอวกาศ
- รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล: 2.7 เคลวิน
- ช่วงอุณหภูมิที่มีชีวิตบน Earth : 250-400 เคลวิน
- ขอบเขตระบบ Solar system : 30,000-50,000 เคลวิน
- พื้นผิว Sun : ~5,000-7,000 เคลวิน
- Quasars : มากกว่า 10 ล้านล้านเคลวิน
ผลกระทบต่อการสำรวจอวกาศในอนาคต
การค้นพบนี้มีผลกระทบสำคัญต่อภารกิจระหว่างดวงดาวในอนาคต ในขณะที่ยานอวกาศ Voyager ที่เดินทางด้วยความเร็วค่อนข้างช้าที่ 17 กิโลเมตรต่อวินาที ผ่านบริเวณนี้ได้อย่างง่ายดาย ยานอวกาศที่เร็วกว่าอาจเผชิญกับความท้าทายที่แตกต่างออกไป ที่ความเร็วสูงที่เข้าใกล้เศษส่วนที่มีนัยสำคัญของความเร็วแสง แม้แต่สสารระหว่างดวงดาวที่เบาบางก็อาจถูกบีบอัดจนกลายเป็นอันตรายจริง
การอภิปรายในหมู่ผู้ที่สนใจด้านอวกาศเน้นย้ำถึงความกังวลที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับอนาคตของการสำรวจอวกาศลึก เมื่อยานสำรวจ Voyager คาดว่าจะหยุดส่งสัญญาณภายในทศวรรษหน้า และไม่มีแผนการทันทีสำหรับภารกิจที่คล้ายคลึงกัน เราอาจเสียการเชื่อมต่อโดยตรงเพียงอย่างเดียวกับอวกาศระหว่างดวงดาวในไม่ช้า
ไทม์ไลน์ภารกิจ Voyager
- การปล่อย: 1977 (ยานอวกาศทั้งสองลำ)
- Voyager 1 ข้ามผ่าน heliopause: 25 สิงหาคม 2012
- Voyager 2 ข้ามผ่าน heliopause: 2018
- ความเร็วปัจจุบัน: ~17 กิโลเมตรต่อวินาที
- ระยะเวลาภารกิจ: เกือบ 50 ปีและยังคงดำเนินต่อไป
- คาดการณ์การสิ้นสุดการส่งสัญญาณ: ภายใน 5-10 ปีข้างหน้า
การเข้าใจอุณหภูมิในสุญญากาศของอวกาศ
การค้นพบนี้ยังเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของการที่อุณหภูมิทำงานแตกต่างกันในอวกาศเมื่อเทียบกับบนโลก อุณหภูมิวัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของอนุภาค - ความเร็วในการเคลื่อนที่ของอนุภาค ในบรรยากาศหนาแน่นที่เราคุ้นเคย อนุภาคร้อนจะแบ่งปันพลังงานอย่างรวดเร็วผ่านการชนกัน แต่ในสุญญากาศเกือบสมบูรณ์ของอวกาศ อนุภาคสามารถมีพลังงานสูงมากโดยไม่สามารถถ่ายเทพลังงานนั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อุณหภูมิสูง แต่แทบไม่มีความร้อนจริงเพราะมีอนุภาคน้อยมาก
หลักการนี้อธิบายปรากฏการณ์มากมายในอวกาศ ตั้งแต่เหตุผลที่ยานอวกาศต้องการหม้อน้ำขนาดใหญ่เพื่อระบายความร้อนส่วนเกิน ไปจนถึงการที่นักบินอวกาศสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่อนุภาคแต่ละตัวอาจเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสุดขั้ว
ภารกิจ Voyager ยังคงให้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่มีค่าเกือบ 50 ปีหลังจากการปล่อย เตือนเราว่าการค้นพบที่สำคัญที่สุดบางอย่างมาจากความมุ่งมั่นระยะยาวในการสำรวจ ขณะที่ยานอวกาศที่น่าทึ่งเหล่านี้เดินทางไปยังอวกาศระหว่างดวงดาวไกลออกไป พวกมันพาไปด้วยการวัดโดยตรงครั้งแรกของมนุษยชาติเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมจักรวาลนอกเหนือจากฟองป้องกันของระบบสุริยะของเรา
อ้างอิง: NASA's Voyager Spacecraft Found A 30,000-50,000 Kelvin Wall At The Edge Of Our Solar System