โครงการดาวเทียม TARANIS

TARANIS (Tool for the Analysis of Radiation from lightning and Sprites) คือดาวเทียมสังเกตการณ์ของศูนย์แห่งชาติเพื่อการศึกษาอวกาศของฝรั่งเศส (CNES) ที่ถูกออกแบบมาเพื่อศึกษาเหตุการณ์ชั่วคราวที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลก ระหว่างระดับความสูง 10 ถึง 100 กิโลเมตร โดยมุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์รังสีและปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนอง

วัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์

ดาวเทียม TARANIS มีเป้าหมายในการเก็บข้อมูลเหตุการณ์ชั่วคราวที่เกิดขึ้นระหว่างชั้นบรรยากาศระดับกลางและระดับบน ไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) และแมกนีโตสเฟียร์ (Magnetosphere) โดยปรากฏการณ์ที่สำคัญที่โครงการนี้มุ่งศึกษา ได้แก่:

• ปรากฏการณ์แสงชั่วคราว (Transient Luminous Events - TLE): เช่น สไปรต์ (Sprites), บลูเจ็ต (Blue Jets), เรดไจแอนท์ (Red Giants), เฮโล (Halos) และเอลฟ์ (Elves) ซึ่งมีความหลากหลายทั้งในด้านสี รูปร่าง และระยะเวลาการเกิด
• การปลดปล่อยรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ (Terrestrial Gamma-ray Flashes - TGF): ซึ่งเกิดจากสนามไฟฟ้าที่รุนแรงในพายุฝนฟ้าคะนองที่เร่งอิเล็กตรอนจนมีพลังงานสูงถึง 40 MeV ผ่านกระบวนการเบรมสทราลุง (Bremsstrahlung process)
• การตกตะกอนของอิเล็กตรอนที่เกิดจากฟ้าผ่า (Lightning induced electron precipitation - LEP): และการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์เหล่านี้

นอกจากนี้ โครงการนี้ยังได้รับการออกแบบให้ทำงานควบคู่กับเครื่องมือตรวจวัดปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นบรรยากาศและอวกาศ (ASIM) บนสถานีอวกาศนานาชาติ เพื่อให้ได้ข้อมูลการสังเกตการณ์ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

คุณลักษณะทางเทคนิค

TARANIS เป็นดาวเทียมขนาดเล็ก (Microsatellite) ที่มีมวล 175 กิโลกรัม ใช้แพลตฟอร์ม Myriade และขับเคลื่อนด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่ให้พลังงาน 85 วัตต์ โดยมีความสามารถในการส่งข้อมูลกลับมายังโลก 24 กิกะบิตต่อวัน อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์บนดาวเทียมประกอบด้วยเครื่องมือ 7 ชนิด ได้แก่:

• MCP (MicroCameras and Photometers): กล้องขนาดเล็กและโฟโตมิเตอร์ 2 ตัว และ 3 ตัว ตามลำดับ บันทึกภาพ 30 เฟรมต่อวินาที ความละเอียด 512 x 512 พิกเซล เพื่อวัดความสว่างในหลายย่านสเปกตรัม
• XGRE (X-ray, Gamma-ray and Relativistic Electrons): เครื่องตรวจวัดโฟตอนพลังงานสูง (1 MeV ถึง 10 MeV) จำนวน 3 ตัว
• IDEE (Instruments for the Detection of high-Energy Electrons): เครื่องตรวจวัดอิเล็กตรอนพลังงานสูง (70 keV ถึง 4 MeV) จำนวน 2 ตัว พัฒนาโดยสถาบัน IRAP
• IME-BF: เสาอากาศความถี่ต่ำสำหรับวัดสนามไฟฟ้าสูงสุด 3.3 MHz
• IME-HF: เสาอากาศความถี่สูงสำหรับวัดสนามไฟฟ้าในช่วงความถี่ 100 kHz ถึง 30 MHz
• IMM: แมกนีโตมิเตอร์แบบสามแกนชนิด Search-coil สำหรับวัดสนามแม่เหล็ก
• MEXIC (MultiEXperiment Interface Controller): ตัวควบคุมอินเทอร์เฟซสำหรับการทดลองหลายรูปแบบ

เนื่องจากปรากฏการณ์ที่ศึกษาเกิดขึ้นในระยะเวลาสั้นมาก (ไม่กี่มิลลิวินาที) ดาวเทียมจึงใช้ระบบบันทึกข้อมูลแบบต่อเนื่องในหน่วยความจำและจะทำการบันทึกข้อมูลถาวรเฉพาะเมื่อเครื่องมือตรวจจับ (XGRE, IDEE, MCP, IME-HF) ตรวจพบเหตุการณ์ที่กำหนดไว้เท่านั้น

การปล่อยตัวและความล้มเหลว

TARANIS ถูกปล่อยตัวจากศูนย์อวกาศเกียนา (Centre Spatial Guyanais) เมื่อวันที่ 17 พฤศจิกายน 2020 เวลา 01:52:20 UTC โดยเดินทางไปกับจรวด Vega เที่ยวบิน VV17 ร่วมกับดาวเทียม SEOSat-Ingenio โดยมีเป้าหมายที่จะเข้าสู่โครจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (Sun-synchronous orbit) ที่ระดับความสูงประมาณ 676 กิโลเมตร

อย่างไรก็ตาม ภารกิจนี้ประสบความล้มเหลวเนื่องจากจรวด Vega เกิดขัดข้องหลังจากปล่อยตัว โดยสาเหตุเบื้องต้นระบุว่าเกิดจากการจุดระเบิดครั้งแรกของเครื่องยนต์ในขั้นที่ 4 (Avum) ผิดพลาด ส่งผลให้วิถีการบินเบี่ยงเบนและสูญเสียดาวเทียมในที่สุด ทาง Arianespace ระบุว่าสาเหตุของความล้มเหลวครั้งนี้เกิดจาก "ความผิดพลาดของมนุษย์" (Human error)

การดำเนินโครงการทดแทน

หลังจากความล้มเหลวของภารกิจแรก CNES ได้เริ่มวางแผนสร้างดาวเทียมทดแทนในชื่อ TARANIS 2 ในช่วงปลายปี 2020 ถึงต้นปี 2021 โดยมีวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกับโครงการเดิม และมีกำหนดการปล่อยตัวประมาณปี 2025