ตลอดระยะเวลา 5-6 เดือนที่ผ่านมา แอดมินได้นำเสนอองค์ความรู้และเรื่องราวที่เกี่ยวข้องกับดาวเทียมมากมาย คราวนี้ถึงคิวของการรับสัญญาณจากดาวเทียมกันบ้างมาดูกันนะครับว่าจะมีวิธีการในส่วนนี้อย่างไรบ้าง...

   เมื่อดาวเทียมได้ถูกปล่อยเข้าสู่อวกาศแล้ว ดาวเทียมจะเคลื่อนที่ไปตามแนววงโคจรที่กำหนดไว้ และดำเนินการปฏิบัติภารกิจตามที่ได้รับมอบหมาย  ตัวอย่างเช่น กรณีที่ภารกิจของดาวเทียมเป็นการถ่ายภาพสำรวจโลก (ดาวเทียมจะถ่ายภาพตามคำสั่งที่ได้สั่งจากสถานีภาคพื้นดิน) ดาวเทียมก็จะทำการถ่ายภาพพื้นที่ต่างๆบนโลกจากแนววงโคจรบนอวกาศ ผ่านชุดกล้องที่ติดตั้งอยู่บนดาวเทียม โดยเมื่อทำการถ่ายภาพเสร็จสิ้น ตัวดาวเทียมก็จะทำการส่งข้อมูลภาพถ่ายลงมา เพื่อทำการวิเคราะห์และประมวลผล พร้อมส่งต่อไปให้ผู้ใช้ในขั้นตอนต่อไป ซึ่งในกระบวนการรับข้อมูลดังกล่าวจากดาวเทียมนั้น เราจะใช้สถานีภาคพื้นดินเป็นช่องทางในการติดต่อสื่อสารกับดาวเทียมนั่นเองครับ

ซึ่งโดยปกติเราจะกำหนดกระบวนการได้มาซึ่งข้อมูลของดาวเทียมออกเป็น 3 ระดับ ด้วยกันคือ

• กระบวนการในระดับต้นน้ำ (Upstream) จะครอบคลุม ตั้งแต่ต้นทางของข้อมูลในอวกาศ จากอุปกรณ์บนดาวเทียม เช่น กล้องถ่ายภาพ เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ประมวลผลต่างๆที่ติดตั้งอยู่บนดาวเทียม ไปจนถึงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการติดต่อสื่อสารผ่านสถานีภาคพื้นดิน เช่น การรับสัญญาณข้อมูลดิบจากดาวเทียม (Satellite raw data)
• ระดับกลางน้ำ (Midstream) เป็นการประมวลผลและปรับแก้ข้อมูลเบื้องต้นรวมไปถึงการจัดเก็บคลังข้อมูล และส่งต่อข้อมูลไปยังส่วนต่อไป
• ระดับปลายน้ำ (Downstream) เป็นส่วนที่ทำการประมวลผลและปรับแก้ข้อมูลให้มีมูลค่าเพิ่ม (Value Adding) ในระดับที่สูงขึ้น เพื่อนำไปประยุกต์ใช้งาน และทำให้เกิดคุณค่าของข้อมูลในด้านต่างๆ ต่อไป เช่น การประยุกต์ใช้ข้อมูลด้านการเกษตร, ป่าไม้, ภัยพิบัติ รวมถึงด้านความมั่นคง เป็นต้นครับ

   ส่วนสำคัญอีก 1 ส่วนที่อยากจะให้ทุกคนรู้จัก นั่นก็คือ ระบบสถานีภาคพื้นดิน (ground system) ซึ่งถือเป็นองค์ประกอบหลักในระดับต้นน้ำ (Upstream) และเชื่อมต่อกับระดับกลางน้ำ (Midstream) เพื่อให้เกิดการส่งต่อข้อมูลจากเทคโนโลยีดาวเทียมในระดับอวกาศมาสู่ผู้ใช้ในระดับปลายน้ำ (Downstream) ได้อย่างสมบูรณ์ตามภารกิจของดาวเทียมแต่ละดวงต่อไป ดังนั้น หากปราศจากการเชื่อมต่อจากสถานีภาพพื้นดินแล้ว ดาวเทียมก็ไม่ต่างจากวัตถุอวกาศอื่นๆ ที่ไม่สามารถควบคุมใช้งานได้ และล่องลอยอยู่ในวงโคจรอย่างไม่มีประโยชน์ อีกทั้งยังเป็นอุปสรรคในการคมนาคมทางอวกาศของภารกิจอื่นๆอีกด้วยครับ

   ดังนั้น...ระบบสถานีภาคพื้นดินจึงประกอบขึ้นด้วยองค์ประกอบย่อยหลายระบบที่มีการหน้าที่ทำงานอย่างสอดคล้องกัน ตั้งแต่ระบบวางแผนภารกิจ (Mission Planning) ที่รวบรวมความต้องการข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมซึ่งได้รับมาจากผู้ใช้ปลายทาง (End User) และนำมาประมวลผลร่วมกับข้อมูลวงโคจรของดาวเทียม ซึ่งได้จากผลการวิเคราะห์ของระบบวิเคราะห์วงโคจร (Flight Dynamics System - FDS) ก่อนจะส่งแผนคำสั่งการใช้งานดาวเทียมไปยังศูนย์ปฏิบัติการควบคุมดาวเทียม (Satellite Operation Center - SOC) ที่ทำหน้าที่ติดต่อ และส่งแผนคำสั่งไปยังดาวเทียมผ่านสถานีจานรับ-ส่งสัญญาณดาวเทียม (satellite ground station antenna) โดยอาศัยคลื่นสัญญาณวิทยุ เพื่อติดต่อสื่อสารกับดาวเทียมนั่นเองครับ

   เมื่อดาวเทียมได้รับคำสั่งจากสถานีภาคพื้นดินและแผนปฏิบัติภารกิจ (Mission Plan) แล้ว ดาวเทียมก็จะดำเนินการถ่ายภาพในพื้นที่ต่างๆตามที่ได้รับมอบหมายหน้าที่ ตามเส้นทางที่ดาวเทียมเคลื่อนตัวผ่านในวันนั้น และได้ทำการเก็บข้อมูลภาพถ่ายไว้ในหน่วยความจำบนตัวดาวเทียมแล้ว  ดาวเทียมก็จะทำเชื่อมต่อสัญญาณกับสถานีภาคพื้นดิน และทำการสื่อสารข้อมูลผ่านช่องสัญญาณ (Downlink) เมื่อดาวเทียมเคลื่อนที่ผ่านน่านฟ้าในระยะขอบเขตการติดต่อกับสถานีภาคพื้นดินได้อีกครั้ง โดยจะส่งข้อมูลสำคัญ เช่น ข้อมูลภาพถ่ายที่อยู่ในหน่วยความจำ ข้อมูลสถานะสุขภาพต่างๆของดาวเทียม ส่งกลับลงมายังจานรับสัญญาณดาวเทียม เพื่อกลับเข้าสู่ระบบรับสัญญาณและผลิตภาพถ่ายดาวเทียม (Image Ground Segment - IGS) ซึ่งทำหน้าที่แปรสภาพข้อมูลดาวเทียมที่ถูกเข้ารหัส และทำการประมวลผลให้เป็นข้อมูลภาพเชิงคลื่นและเชิงพิกัดตามความต้องการของผู้ใช้งาน (End User) ต่อไปครับ เนื่องจากการทำงานขององค์ประกอบย่อยๆทุกระบบภายใต้สถานีภาคพื้นดินดังกล่าวต้องมีความต่อเนื่องและสอดคล้องกันตั้งแต่ต้นทางของข้อมูลที่มาจากดาวเทียม ไปจนถึงกระบวนการส่งมอบข้อมูลผลิตภัณฑ์พร้อมใช้ไปยังผู้ใช้งาน ดังนั้น การจัดการโครงการพัฒนาระบบสถานีภาคพื้นดินจึงมีรายละเอียดและขั้นตอนที่ซับซ้อน ตั้งแต่ขั้นตอนการออกแบบระบบให้สอดคล้องกับการใช้งาน ซึ่งประกอบไปด้วยการออกแบบเบื้องต้น (Preliminarily Design Review -PDR) การออกแบบละเอียด (Critical Design Review-CDR)  การพัฒนาองค์ประกอบย่อยแต่ละส่วน ไปจนถึงการทดสอบระบบย่อย (Unit Test) และการทดสอบระบบองค์รวม (Integration Test)

   ในส่วนของการพัฒนาระบบสถานีภาคพื้นดินนั้น ตำแหน่ง Product Manager จะเป็นผู้ที่รับบทบาทในการตัดสินใจวางแผนการดำเนินงาน โดยคำนึงถึงการพัฒนาและการทดสอบระบบ เพื่อความพร้อมในการปฏิบัติการดาวเทียม (Satellite Operation) หลังจากที่ดาวเทียมได้ถูกปล่อยเข้าสู่วงโคจรแล้วครับ

   เห็นมั้ยครับว่า.. กว่าจะได้มาซึ่งข้อมูลดาวเทียมเพื่อให้ทันต่อสถานการณ์ต่างๆมันไม่ใช่เรื่องง่ายเลย แต่ก็ไม่ใช่เรื่องยากของพี่ๆทีมวิศวกรGISTDA เลยครับ โดยเฉพาะ ทีม THEOS-2 ที่พัฒนาดาวเทียมดวงใหม่ อีกไม่นาน เราจะได้เห็นดาวเทียมดวงใหม่และได้ใช้ประโยชน์จากดาวเทียมดวงนี้กันอย่างแน่นอนครับ

ขอบคุณข้อมูลจาก
ทโยดิษ พลายด้วง
Product Manager & Ground System Engineer for THEOS-2 SmallSAT/MMGS
โครงการTHEOS-2 SmallSAT