กำจัดขยะอวกาศด้วย_Drag_Sail_เทคโนโลยีคู่_Small_Satellite ร่นระยะเวลาในวงโคจรไปได้ถึง_178_ปี

ตั้งแต่อดีตมนุษย์ได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรรอบโลก เพื่อใช้ในการสำรวจ และการใช้งานอย่างต่อเนื่อง และนับวันดาวเทียมยิ่งถูกส่งขึ้นโคจรมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไม่หยุดหย่อน ขยะอวกาศในวงโคจร จึงเป็นประเด็นที่น่าเป็นห่วงในวงอุตสาหกรรมอวกาศ เทคโนโลยีที่รองรับการปลดระวางดาวเทียมที่หมดอายุกลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจอย่างมาก เพื่อการพัฒนาด้านอวกาศที่ยั่งยืน ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบระบบทำลายตนเองทิ้งเมื่อหมดอายุลงไปในดาวเทียมที่สร้างขึ้นใหม่ หรือการคิดค้นยานกำจัดขยะอวกาศโดยการใช้ตาข่ายดักจับ เพื่อลดปริมาณขยะอวกาศที่เป็นอุปสรรคต่อวงโคจร
.
Drag Sail เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ถูกออกแบบมาเพื่อใช้กำจัดดาวเทียมขนาดเล็ก โดยใช้หลักการถ่วงดึงให้ดาวเทียมตกกลับสู่ชั้นบรรยากาศโลกได้เร็วยิ่งขึ้น เพื่อช่วยลดระยะเวลาที่ดาวเทียมหมดอายุการใช้งานจะต้องค้างอยู่ในวงโคจรในรูปขยะอวกาศ และเมื่อวันที่ 13 มิถุนายนที่ผ่านมานี้ Space Flight Laboratory (SFL) ได้ประกาศความสำเร็จของเทคโนโลยี Drag Sail ในการปลดวงโคจร (deorbit) ดาวเทียมขนาดเล็ก Nanosat ชื่อ CanX-7 ขนาด 10x10x34 เซนติเมตร หนัก 3.5 กิโลกรัม
.
ดาวเทียม CanX-7 ได้เผาไหม้หมดในชั้นบรรยากาศโลกเมื่อเดือนที่แล้ว ซึ่งนับเป็นเวลาเพียง 5 ปี หลังจากการติดตั้งเทคโนโลยี drag sail นี้ลงไป ถือเป็นการร่นระยะเวลาที่มันจะต้องล่องลอยเป็นขยะอวกาศไปได้ถึง 178 ปี และเป็นไปตามข้อกำหนดขององค์การสหประชาชาติที่ว่าดาวเทียมที่ทำภารกิจสำเร็จ ควรจะตกกลับมาสู่โลกภายในระยะเวลา 25 ปี ดาวเทียม CanX-7 จึงนับเป็นดาวเทียมดวงแรกของประเทศแคนาดาที่ใช้เทคโนโลยี Drag Sail เร่งให้หลุดจากวงโคจรได้สำเร็จตามคาดหมาย
.
เทคโนโลยี Drag sail นี้ถูกคิดค้นมาเพื่อดาวเทียมขนาดเล็กในช่วง nano ถึง micro (น้ำหนัก 10-200 กิโลกรัม) ซึ่งเราสามารถออกแบบขนาดของ sail หรือแผงสะท้อนแสงนี้ ให้สัมพันธ์กับขนาดของดาวเทียมแต่ละดวง อีกทั้งวัสดุที่ใช้ยังมีความบางเบา สามารถพับทบเป็นชิ้นเล็กๆเพื่อเก็บไว้ในตัวดาวเทียมขนาดเล็กได้ การติดตั้งก็ราคาไม่สูงมาก แถมไม่ซับซ้อน เมื่อเทียบกับการใช้เครื่องจักรขับเคลื่อนแบบเดิม นับเป็นอีกวิธีหนึ่งที่ช่วยลดปริมาณขยะวงโคจรได้อย่างเหมาะสมทั้งในแง่ขนาดและระยะเวลา จึงเหมาะสำหรับดาวเทียมขนาดเล็กในวงโคจรระดับต่ำโดยเฉพาะ ทำให้สามารถควบคุมปริมาณขยะที่เกิดใหม่ในวงโคจรได้ระดับหนึ่ง อย่างน้อยก็เพื่อซื้อเวลาในการออกแบบพัฒนายานเก็บขยะที่มีความซับซ้อน มากขึ้นในการช่วยแก้ไขปัญหาขยะที่ค้างสะสมในวงโคจรต่อไป
.
ในครั้งนี้ SFL ได้ติดตั้งแผงสะท้อนแสงทั้งสิ้น 4 แผ่น ซึ่งทำมาจากแผ่น fluorinated polyimide มีขนาดแผ่นละประมาณ 1 ตารางเมตร เมื่อดาวเทียมหมดอายุ แผงสะท้อนแสงที่มีลักษณะคล้ายใบเรือทั้งสี่จะกางออก เพื่อลดค่าสัมประสิทธิ์บอลลิสติก (Ballistic Coefficient) หรือค่าความสามารถในการเอาชนะความต้านทานอากาศของดาวเทียม และเพิ่มแรงเสียดทานกับชั้นบรรยากาศ (Atmospheric Drag) ที่มีทิศตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ในวงโคจรของดาวเทียม ส่งผลทำให้มันเคลื่อนที่ช้าลง และตกลงสู่ชั้นบรรยากาศโลกได้เร็วยิ่งขึ้นนั่นเอง
.
Drag Sail จึงนับเป็นอีกหนึ่งวิธีการช่วยลดปริมาณขยะในวงโคจรเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดขึ้น และเตรียมพร้อมพื้นที่บนอวกาศสำหรับพัฒนาการสำรวจที่ก้าวไกลต่อไปในอนาคต
.
อย่างไรก็ตาม ขยะอวกาศในวงโคจรที่ขนาดใหญ่พอให้ตรวจจับได้ ก็ยังคงมีมากถึงกว่า 3 หมื่นชิ้น นี่ยังไม่รวมชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่เป็นเศษเหลือจากการพุ่งชนกัน ซึ่งสามารถก่อให้เกิดอันตรายได้ไม่แพ้กัน เราย่อมต้องมีวิธีการรับมือเพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากการพุ่งชนของดาวเทียมรุ่นใหม่ที่ส่งขึ้นไปทำภารกิจ กับดาวเทียมหมดอายุที่กลายเป็นขยะอวกาศ ซึ่งก็สามารถทำได้โดยการปรับวงโคจรเพื่อหลบเลี่ยง
.
ตัวอย่างใกล้ตัวเราที่ทำสำเร็จมาแล้วก็คือ ดาวเทียมไทยโชตหรือธีออส-1 โดยเมื่อปีที่แล้ว ระบบ ZIRCON หรือระบบการจัดการจราจรอวกาศที่ GISTDA พัฒนาขึ้นโดยศูนย์วิจัยเทคโนโลยีอวกาศ : STREC ได้รายงานว่าดาวเทียมไทยโชตมีความเสี่ยงสูงที่จะพุ่งชนกับขยะอวกาศ Fengyun 1C DEB ในวงโคจรใกล้เคียงกัน จึงได้ทำการปรับให้วงโคจรของไทยโชตสูงขึ้น 50 เมตร เพื่อให้อยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัยและหลบเลี่ยงการพุ่งชน ระบบ ZIRCON นี้นอกจากจะคอยแจ้งเตือนความเสี่ยงล่วงหน้าได้ถึง 7 วันแล้ว ยังเป็นระบบที่ไทยเราพัฒนาขึ้นมาเอง ทั้งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการนำเข้า ช่วยร่นระยะเวลาในการรับข้อมูล และเพิ่มระยะเวลาในการคิดวางแผนเพื่อป้องกันการพุ่งชนอีกด้วย
.
ระบบการปรับวงโคจรแบบนี้ ก็ยังสามารถประยุกต์ต่อ เพื่อปรับวงโคจรดาวเทียมให้ตกกลับสู่ชั้นบรรยากาศโลก เมื่อหมดอายุใช้งานได้อีกด้วย ถือว่าเป็นแนวทางที่แก้ปัญหาขยะอวกาศพุ่งชนทั้งระยะสั้นและยาวเลยทีเดียว
.
เหตุการณ์แบบนี้สามารถเกิดขึ้นได้บ่อยๆ ด้วยจำนวนขยะอวกาศที่มีมากและเคลื่อนที่ด้วยความไวสูง ดาวเทียมที่โคจรในอวกาศก็ไม่ต่างจากรถยนต์บนถนนที่มีอุปสรรคพุ่งเข้าใส่เต็มไปหมด ทางที่ดีก็คือต้องหมั่นตรวจสอบและเฝ้าระวังตำแหน่งของดาวเทียมกับขยะอวกาศ และก็ต้องไม่หยุดยั้งที่จะพัฒนาวิธีการแก้ปัญหาขยะตกค้างเมื่อดาวเทียมถูกปลดระวาง วิธีที่ยั่งยืนที่สุดก็คงไม่พ้นการป้องกันการสร้างขยะอวกาศที่จะเกิดขึ้นใหม่ในอนาคต ไม่ให้เพิ่มไปมากกว่านี้ เพราะเมื่อใหม่มาเก่าก็ต้องไป.
.
#จิสด้าก้าวสู่ปีที่22 #จิสด้า #GISTDA #THEOS2 #ดาวเทียม #กำจัดขยะอวกาศ #SmallSatellite #ดาวเทียม #ปลดระวางดาวเทียม #ขยะอวกาศ #ดาวเทียมขนาดเล็ก #แผงสะท้อนแสง #การออกแบบพัฒนายานเก็บขยะอวกาศ #ค่าสัมประสิทธิ์บอลลิสติก
.
อ้างอิง
.
Drag sail on CanX-7, Utias-sfl.net
Drag sail physics, Astronomy.com