ช่วงนี้ที่ประเทศไทยเริ่มเข้าสู่ฤดูฝน หากมองขึ้นไปบนท้องฟ้าอาจสังเกตเห็นก้อนเมฆลอยอยู่เต็มไปหมด ที่อยู่สูงขึ้นไปจากเมฆฝนอันอวบอ้วนนั้น คือก้อนเมฆน้ำแข็งที่เราอาจจะไม่ได้สนใจมากนักเมื่อมองจากบนโลก แต่กลับมีความสำคัญต่อสภาพอากาศโดยรวมของเราเป็นอย่างมาก

เพราะนอกจากเนื้อเมฆหนาๆ จะช่วยดูดซับพลังงานจากแสงอาทิตย์ก่อนผ่านลงมายังผิวโลกแล้ว ผลึกน้ำแข็งในเมฆชั้นสูงเหล่านั้น ยังช่วยสะท้อนรังสีจากดวงอาทิตย์กลับคือไปยังอวกาศ นับเป็นกลไกสำคัญในการช่วยปรับสมดุลอุณหภูมิโลกของเราอีกด้วย

โดยขนาดของผลึกน้ำแข็งในเมฆชั้นสูงเหล่านี้ เป็นปัจจัยสำคัญที่บ่งบอกว่าเมฆเหล่านี้มีผลอย่างไรต่อสภาพอากาศของโลกเรา และในขณะเดียวกัน กิจกรรมบนโลกของมนุษย์ก็สามารถส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของเมฆเหล่านี้ได้ด้วย อย่างเช่น การเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ปล่อยอนุภาคเล็กจิ๋วขึ้นไปประกอบตัวเป็นเมฆน้ำแข็ง

ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา เมฆน้ำแข็งจึงกลายเป็นประเด็นที่น่าจับตามองไม่แพ้การสำรวจอวกาศไกลๆ ที่ผ่านมา องค์กรนาซ่าจึงได้ร่วมมือกับองค์กรอื่นๆ เพื่อดำเนินงานหลายโครงการที่มุ่งเน้นเป้าหมายไปยังการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีดาวเทียมขนาดเล็ก มาสำรวจและเก็บข้อมูลจากเมฆชั้นสูงให้ได้มากที่สุด เพื่อมุ่งที่จะหาคำตอบของความสัมพันธ์ระหว่างเมฆน้ำแข็ง และสภาพอากาศที่รุนแรง

เริ่มตั้งแต่เมื่อปี 2004 ที่น่าซ่าได้เริ่มเครือข่ายดาวเทียม ICESat (Ice, Cloud and land Elevation Satellite) ขึ้น โดยเป็นภารกิจระยะยาวที่ใช้เลเซอร์เป็นอุปกรณ์หลักในการศึกษาองค์รวมถึงระดับความสูงของแผ่นน้ำแข็ง ก้อนเมฆ และพื้นโลก ต่อมาในปี 2017 Virginia Diodes Inc. ร่วมกับนาซ่าได้ส่ง IceCube ดาวเทียมขนาดเท่าขนมปังปอนด์ ที่ได้เก็บข้อมูลการกระจายตัวของน้ำแข็งในชั้นบรรยากาศทั่วโลก ในช่วงความถี่ 883 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) ซึ่งเป็นช่วงสำคัญในการศึกษาเมฆน้ำแข็งและผลของมันต่อสภาพอากาศโลก

นับเป็นโครงการต่อยอดการใช้ช่วงคลื่นระหว่างฟาร์อินฟาเรดและโมโครเวฟศึกษาเมฆน้ำแข็งที่นาซ่าเคยริเริ่มเอาไว้ และพาไปให้ไกลยิ่งขึ้นบนดาวเทียมขนาดเล็ก นอกจาก IceCube จะสร้างแผนที่แรกของเมฆน้ำแข็งทั่วโลกได้แล้ว ยังเป็นการดันให้ระบบการทำงานกับ Radiometer ที่ช่วงความยาวคลื่นต่ำกว่ามิลลิเมตร สามารถทำได้ที่ราคาต่ำลงอีกด้วย

มาจนถึงปัจจุบัน ภารกิจใหม่ของนาซ่าที่ได้รับการรับรองให้ไปต่อเมื่อไม่นานมานี้ คือแผนการศึกษาลงลึกไปยังเมฆน้ำแข็งที่ก่อตัวกันระยะสูงเหนือพื้นดินแถบเขตร้อนและกึ่งร้อน ด้วยอุปกรณ์ PolSIR (Polarized Submillimeter Ice-cloud Radiometer) อุปกรณ์ที่นับรวมอยู่ใน Earth Venture class หรือองค์ประกอบหนึ่งของภารกิจนาซ่าที่เน้นศึกษาทำความเข้าใจหลักความเป็นไปของสภาวะต่างๆบนโลก

ภารกิจนี้จะเน้นศึกษารูปแบบการเปลี่ยนแปลงของเมฆน้ำแข็งในแต่ละช่วงเวลา เพื่อสร้างโมเดลที่สามารถทำนายการเปลี่ยนแปลงนี้ รวมทั้งวิเคราะห์วัฏจักรของปริมาณน้ำแข็ง ข้อมูลต่างๆเหล่านี้ล้วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาเทคนิคการทำนายสภาพอากาศ ให้มีความเที่ยงตรงยิ่งขึ้น และนี่ยังเป็นภารกิจแรกที่นาซ่าทำการศึกษาเมฆน้ำแข็งในเชิงลึกอย่างที่ไม่เคยทำมาก่อน

โดยจะประกอบไปด้วย CubeSats สองดวง แต่ละดวงเป็นดาวเทียมขนาดเล็กราวเตาอบขนาดพกพา สูงไม่ถึงหนึ่งฟุต บินในวงโคจรที่ห่างกันระหว่างสามถึงเก้าชั่วโมง ระหว่างปฏิบัติการณ์ ดาวเทียมทั้งสองดวงจะทำการสำรวจวัฏจักรรายวันของปริมาณน้ำแข็งในก้อนเมฆ ตามชื่อ อุปกรณ์หลักในการเก็บข้อมูลคือ Radiometer ความถี่ 325 และ 680 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) ทำหน้าที่วัดพลังงานที่ก้อนเมฆแผ่รังสีออกมา ณ ความถี่คลื่นที่สนใจศึกษา

PolSIR นับเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างการประยุกต์ใช้ อุปกรณ์อย่างง่าย ค่าใช้จ่ายไม่สูงมาก โดยรวมแล้วไม่เกิน 37 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งนับว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับภารกิจสำรวจโลกและอวกาศอื่นๆ แถมยังสามารถนำมาประกอบกับเทคโนโลยีดาวเทียมขนาดเล็กที่ร่นระยะเวลาการผลิตและสเกลการปฏิบัติการณ์ ทำให้ภารกิจนี้สามารถทำได้โดยไวทันเหตุการณ์ เพื่อการศึกษาพัฒนาโมเดลสภาพอากาศให้แม่นยำขึ้นไปอีก ไปจนถึงสภาพอากาศแปรปรวนที่เป็นประเด็นสำคัญหลักๆของโลกเราในปัจจุบัน และยังพิสูจน์ให้เห็นเจตจำนงอันชัดเจนว่า มนุษย์เราใช้เวลานับหลายสิบปีในการพยายามทำความเข้าใจสภาพอากาศบนโลก ก็เพื่ออนาคตอันยั่งยืนยิ่งขึ้นของมวลมนุษยชาติต่อไป

ที่มาข้อมูล: NASA