สวัสดีปีวัวสไตล์สาระวิทย์ในศิลป์

รายละเอียดภาพดวงจันทร์ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ลิเวอร์พูล: Observation of Moon, taken for Izeewj,
on 29 Sep 2020 at 23:31:00 GMT by the Liverpool Telescope using IO:O.
The exposure was 3.00 seconds using filter HA+NDIII.

เรื่องโดย วริศาใจดี

ปี พ.ศ.2564 ได้เดินทางมาถึงแล้ว เริ่มต้นปีใหม่นี้ ฉันก็ขอเริ่มด้วยเพลงสนุกๆ เพื่อสวัสดีปีวัวสไตล์สาระวิทย์ในศิลป์กันสักหน่อย

“Hey Diddle, Diddle!

The cat and the fiddle,

The cow jumped over the moon

The little dog laughed

To see such fun,

And the dish ran away with the spoon”

บทเพลงสำหรับเด็กที่เป็นที่ชื่นชอบเพลงนี้ ทำให้ฉันรู้สึกสงสัยว่าทำไมเจ้าวัวถึงต้องกระโดดข้ามดวงจันทร์! เมื่อได้มาเรียนที่เวลส์ฉันถึงได้เข้าใจว่า สำนวน “over the moon” แปลว่ามีความสุขแบบมากๆๆๆ นั่นเอง อย่างไรก็ตามในประวัติศาสตร์ มนุษย์เราได้เคยทดลองส่งสิ่งมีชีวิตหลากหลายประเภทขึ้นไปบนอวกาศ ตั้งแต่ แมลงวัน หนู แมว หมา ลิง และพวกเราเอง ใช่แล้ว! ยังไม่เคยมีใครส่งวัวขึ้นไปเลย สิ่งมีชีวิตจำนวนมากออกเดินทางไปด้วยตั๋วขาเดียว และไม่ได้กลับมายังโลกอีก (ยกเว้นมนุษย์นะ) ความเป็นไปได้ในการเดินทางระหว่างโลก และดาวต่างๆ จึงเป็นเรื่องที่มนุษย์เราต้องพิจารณาทั้งในด้านความสะดวกสบาย และความปลอดภัย ให้เหมือนกับการขับรถข้ามจังหวัด เราจะได้เดินทางไปกลับแบบไม่ต้องกลัวว่าจะหลงติดอยู่ที่ใดที่หนึ่งในจักรวาล

บทเพลงกล่อมเด็กนี้นอกจากจะร้องเพื่อความบันเทิงแล้ว ยังเป็นจุดประกายเล็กๆ ที่ทำให้คุณ Krafft Arnold Ehricke วิศวกรเครื่องยนต์จรวดและผู้สนับสนุนการตั้งนิคมในอวกาศชาวเยอรมัน และคุณ George Gamow นักฟิสิกส์ทฤษฎีและนักจักรวาลวิทยาชาวอเมริกันเชื้อสายรัสเซีย ได้เสนอแบบจำลอง การเดินทางรอบดวงจันทร์ โดยเครื่องมือพิเศษในรูปของพาหนะที่ถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบดวงจันทร์โดยไม่ลงจอด เพื่อสามารถตีวงวกกลับมายังโลกได้อีกครั้งหนึ่ง พวกเขาได้เรียกชื่อเครื่องมือพิเศษชิ้นนี้ว่า “COW” ตามเพลงกล่อมเด็กข้างต้นอีกด้วย โดย COW จะทำหน้าที่ถ่ายทอดสดข้อมูลในระหว่างการเดินทางรอบดวงจันทร์ และส่งข้อมูลนั้นๆ กลับมายังโลก โดยไม่ต้องส่งคนขับเคลื่อน หรือนักบินอวกาศขึ้นไปเสี่ยงด้วย และเมื่อตอนขากลับ COW ก็ปลิดชีพตัวเองด้วยการเผาไหม้ไปในชั้นบรรยากาศของโลก

ในปี พ.ศ. 2500 ก่อนที่มนุษย์เราจะประสบความสำเร็จในการนำยานลงจอดบนดวงจันทร์ งานวิจัยฉบับนี้ถูกตีพิมพ์ภายใต้ชื่อ “A Rocket around the Moon” คุณ Ehricke and คุณ Gamow ได้นำเสนอความเป็นไปได้ในหลายๆ กรณีด้วยกัน ด้วยการนำเอาผลกระทบอันอาจเกิดจากแรงดึงดูดของโลก ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์มาวิเคราะห์เข้าด้วยกัน และสรุปออกมาเป็นข้อมูลที่ใช้ในการออกแบบรูปร่างของวงโคจรที่คาดว่าน่าจะเป็นไปได้

ภาพ A แสดงภาพวาดจำลองสถานการณ์วงโคจรของ “COW” แบบวงรี หรือ elliptical orbit

จากภาพ A จะเห็นได้ว่าวงโคจรของ “COW” วนรอบดวงจันทร์แล้วกลับมายังโลกในเชิงทฤษฎี ในกรณีที่แรงโน้มถ่วงจากโลกเป็นเพียงอิทธิพลเดียวที่กระทำต่อ COW ซึ่งจะได้ผลลัพธ์เป็นวงโคจรวงรี (elliptical orbit) ระดับต่างๆกันขึ้นอยู่กับความเร็วที่ส่งให้พุ่งออกไป แต่ในความเป็นจริงแล้วยังมีอิทธิพลแรงดึงดูดจากดวงจันทร์เองด้วย ซึ่งจะส่งผลให้วงโคจรบิดเบี้ยว (distorted orbit) ดังภาพ B

ภาพ B แสดงภาพวาดจำลองสถานการณ์วงโคจรของ “COW” แบบวงรีบิดเบี้ยว หรือ distorted orbit

และถ้าหากนำมาคิดคำนวณตามความเป็นจริงแล้ว ยังมีแรงกระทำอีกมากที่เข้ามาเกี่ยวข้อง ไม่ว่าจะเป็นแรงดึงดูดมหาศาลจากดวงอาทิตย์, แรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์อื่นๆ หรือแม้แต่พลังงานในอวกาศอื่นๆที่เรายังไม่ค้นพบ อย่างไรก็ตามงานวิจัยนี้ได้จุดประกายต่อยอดไปยังการทดลองอื่นๆตามมา อย่างเช่นการทดลองส่งเจ้าหมาไลก้าเข้าวงโคจรรอบโลกได้สำเร็จ ไปจนถึงก้าวแรกของมนุษย์บนดวงจันทร์ในหลายปีต่อมา

ในตอนจบพวกเขาได้ทิ้งท้ายแบบติดตลกว่า “จิตวิญญาณของมนุษย์จะถูกปลุกเร้าขึ้น ในวันที่เราประสบความสำเร็จในการส่งวัวขึ้นไปกระโดดข้ามดวงจันทร์” ใครจะรู้ว่าบทเพลงกล่อมเด็กจะสามารถสร้างแรงบันดาลใจต่องานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์อวกาศจนเกิดเป็นผลงานอันสร้างสรรค์อย่างต่อเนื่องขึ้นมาได้

ก่อนพบกันใหม่ในฉบับหน้า ฉันขอส่งคำอวยพรจากเวลส์ ขอให้เพื่อนๆ แข็งแรงและปลอดภัยจากเจ้า “โค”วิด-19 (เจ้าวัวอีกตัวที่ไม่น่ารักเท่าไร)

ขอให้ทุกคนรักษาสุขภาพ และมีความสุขตลอดปีแบบ “over the moon” กันไปเลย!!

ขอขอบคุณที่มาของข้อมูล: A Rocket Around the Moon, K. Ehricke and G. Gamow, Scientific American, Volume 196, Number 6, June 1957, pp. 47-53.

สามารถอ่านเพิ่มเติมได้จากงานวิจัยฉบับเต็มที่ https://www.jstor.org/stable/24940847

สามารถอ่านบทความในรูปแบบ e-Magazine ได้ในนิตยสารสาระวิทย์ ฉบับที่ 94 เดือนมกราคม 2564
https://oer.learn.in.th/search_detail/result/218938