• ภาษาไทย
  • English

สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน):GISTDA

เป็นองค์กรในการนำคุณค่าจากอวกาศและภูมิสารสนเทศสู่สังคม

รู้จักกับ Earth pointing

รู้จักกับ Earth pointing

ruucchakkab_earth_pointing.jpg

การเคลื่อนที่ หรือเคลื่อนไหวของดาวเทียม จะต้องใช้องค์ความรู้ต่างๆมาผสมผสานกัน วันนี้แอดมินจะพาทุกท่านมาทำความรู้จักกับ Earth pointing ชื่ออาจจะไม่คุ้นหูว่าคืออะไร แท้จริงแล้ว Earth pointing จะถูกแบ่งเป็น 2 ลักษณะ คือ nadir pointing คือการชี้ในแนวตั้งฉากกับพื้นโลก และ off-nadir pointing คือการชี้ในแนวที่ไม่ได้ตั้งฉากกับพื้นโลก เรามาทำความเข้าใจกับ Earth nadir pointing กันครับ เพื่อนๆลองคิดตามนะครับ เพื่อให้เห็นภาพมากขึ้นลองสมมติกันว่าตัวเราเป็นดาวเทียม ที่กำลังลอยที่ระดับความสูงประมาณ 500 กิโลเมตร โดยปกติแล้วถ้าไม่มีคำสั่งจากสถานีภาคพื้น ตัวดาวเทียมจะอยู่ในโหมดพร้อมทำงาน (stand-by mode) ซึ่งแม้ว่าไม่ได้ปฏิบัติภารกิจ แต่ระหว่างที่กำลังโคจรรอบโลกอยู่นั้น ดาวเทียมจะต้องพยายามหมุนตัวเองหรือหันหน้ามองไปที่โลกในลักษณะตั้งฉากกับพื้นโลกอยู่ตลอดเวลา หลายคนคงสงสัยว่าทำไมถึงต้องหันหน้าไปที่โลกตลอดเวลา? เรามาไขข้อข้องใจกันครับ..!!
.
สาเหตุก็เพราะว่าในขณะที่ดาวเทียมไม่ได้อยู่ระหว่างการถ่ายภาพ ดาวเทียมจะถูกออกแบบให้หมุนตัวไปอยู่ในลักษณะที่หันกล้องและเสา / จาน ส่งสัญญาณเข้าหาโลก โดยตำแหน่งดังกล่าวเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการดำเนินการในเรื่องต่างๆดังนี้
- รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ และจ่ายให้กับระบบต่างๆ โดยดาวเทียม Small Satellite มีวงโคจรแบบสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ และมีการออกแบบให้แผง Deployable Solar Panel รับแสงอาทิตย์ได้เต็มที่ในตำแหน่งดังกล่าว ทั้งนี้การชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มก่อนเข้าสู่ด้านมืด (Eclipse) ของโลกเป็นสิ่งสำคัญอย่างมากเนื่องจากดาวเทียมจำเป็นต้องใช้พลังงานทั้งหมดจากแบตเตอรี่ในระหว่างที่อยู่ในด้านมืดดังกล่าว
- การเตรียมถ่ายภาพ
- การติดต่อกับสภานีภาคพื้นดิน
- การป้องกันอุปกรณ์ที่สำคัญของดาวเทียมจากรังสีความเข้มสูงจากดวงอาทิตย์ เช่น กล้องบันทึกภาพที่มีโอกาสได้รับรังสีความเข้มสูงจากดวงอาทิตย์โดยตรงหากดาวเทียมไม่หันเข้าหาโลก ซึ่งจะทำให้กล้องเกิดความเสียหายได้
- การประหยัดพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพภารกิจ เพราะว่าตัวดาวเทียมจะได้ใช้พลังงานและเวลาน้อยที่สุดในการหมุนตัวถ่ายภาพบนพื้นโลก
- การควบคุมการทรงตัว เนื่องจากการที่ดาวเทียมทำ Earth Pointing ยังช่วยให้การควบคุมการทรงตัวทำได้ง่ายไม่ซับซ้อนนั่นเองครับ จากลักษณะการเคลื่อนไหวหรือการหมุนตัวในแบบดังกล่าวจะถูกเรียกตามหลักสากลว่า nadir pointing หรือ nadir slew maneuver ในบางครั้งก็สามารถเรียกว่า rest mode ซึ่งหมายถึงไม่มีคำสั่งใดๆสั่งให้ดาวเทียมหมุนหรือหันหน้าไปไหนเป็นพิเศษ แต่ยังคงหันหน้าไปในทิศตั้งฉากกับพื้นโลกตลอดเวลา โหมดการทำงานนี้เป็นมาตรฐานที่ทุกดาวเทียมจะมีอยู่ และดาวเทียมจะถูกสั่งให้อยู่ในโหมดนี้ก่อนเปลี่ยนไปสู่โหมดการหมุนที่แม่นยำกว่าเพื่อทำภารกิจ ซึ่งนักพัฒนาระบบการควบคุมการทรงตัวของดาวเทียมเรียกโหมดนี้ว่า coarse pointing mode หรือ โหมดการชี้อย่างหยาบๆ นั่นเองครับ
.
สำหรับ Earth off-nadir pointing หรือ target pointing หรือ off-nadir slew maneuver นั้น จะเป็นโหมดการหมุนที่ผู้ควบคุมดาวเทียมต้องการให้ดาวเทียมชี้ไปยังทิศที่ต้องการนอกเหนือจากแนวตั้งฉากกับพื้นโลก ซึ่งใช้ในการปฏิบัติภารกิจถ่ายภาพหรือส่งถ่ายข้อมูลลงที่สถานีภาคพื้น (data downlink) จึงต้องอาศัยการควบคุมทิศทางที่แม่นยำมาก เช่น หากดาวเทียม THEOS2 กำลังเคลื่อนที่ผ่านประเทศเวียดนามจากทิศใต้ขึ้นทิศเหนือ แต่ได้รับภารกิจให้ถ่ายภาพน้ำท่วมในภาคกลางของไทย ในกรณีนี้ผู้ควบคุมดาวเทียมจากภาคพื้น จะต้องสั่งให้ดาวเทียมหันหน้าหรือเอียงตัวไปที่มุมๆหนึ่งที่จะสามารถถ่ายภาพพื้นที่ภาคกลางประเทศไทยตามที่ต้องการนั่นเอง หากการหมุนของดาวเทียมไม่แม่นยำมากพอ ภายถ่ายที่ได้อาจเป็นพื้นที่ของประเทศพม่าแทนก็ได้ ซึ่งปกติเรียกโหมดนี้ว่า fine pointing mode หรือ โหมดการชี้แบบละเอียด ส่วนในดาวเทียมบางดวงมีอัลกอริทึมที่ชาญฉลาด โดยผู้ควบคุมดาวเทียมไม่ต้องสั่งดาวเทียมโดยตรง ไปบอกให้ดาวเทียมหันหน้าไปทิศที่ต้องการ เพียงแค่ระบุตำแหน่งพิกัดละติจูด ลองจิจูดของเป้าหมายบนพื้นโลก และช่วงเวลาในการถ่ายภาพ จากนั้นตัวดาวเทียมจะทำความเข้าใจ คำนวณ แปรผล และทำการหมุนดาวเทียมไปยังตำแหน่งนั้นๆโดยอัตโนมัติ ตามความแม่นยำที่ต้องการ
.
จะเห็นได้ว่าโหมดการหมุนของดาวเทียมที่กล่าวมานั้น ทั้ง Earth nadir pointing และ Earth target pointing จะมีจุดประสงค์เพื่อเตรียมความพร้อมก่อนการปฏิบัติภารกิจและลงมือปฏิบัติภารกิจถ่ายภาพหรือส่งถ่ายข้อมูลลงสถานีภาคพื้นตามลำดับ อย่างไรก็ตามยังมีการหมุนของดาวเทียมที่มีจุดประสงค์อื่นๆอีก เพื่อให้ดาวเทียมอยู่รอด และปฏิบัติภารกิจได้อย่างสมบูรณ์
.
เรียบเรียงโดย
นายภะนัฏชัย บุญนิธิ  AOCS System and Software Engineer  โครงการ THEOS-2 SmallSat
#เกร็ดความรู้จากวิศวกรดาวเทียม ….THEOS-2 SmallSAT
#space  #GISTDA #จิสด้า #ดาวเทียม #อวกาศ #smallsat #อุณหภูมิ #THEOS2