Head GISDTDA

CAPSTONE_ดาวเทียมขนาดเล็กกับภารกิจที่ไม่เล็ก

ในชีวิตประจำวัน ดาวเทียมที่โคจรรอบโลกนับสี่พันกว่าดวงได้คอยสร้างประโยชน์ให้แก่พวกเราบนพื้นโลก ไม่ว่าจะในแง่การสื่อสารโทรคมนาคม ไปจนถึงการสำรวจภาคพื้นดิน แน่นอนว่าคุณประโยชน์ของดาวเทียมไม่ได้หยุดเพียงแค่บนหรือรอบโลก ในอดีตที่ผ่านมา มนุษย์เราก็ได้ส่งยานอวกาศขึ้นไปโคจรที่ดาวเคราะห์อื่นๆนอกจากโลก ด้วยจุดประสงค์เพื่อเก็บรวมรวมข้อมูลของดาวร่วมระบบสุริยะของเรา

.

ยุคปัจจุบันเทคโนโลยีได้ก้าวไกลไปอีกขั้น อุตสาหกรรมอวกาศโลกกำลังให้ความสำคัญการพัฒนาดาวเทียมขนาดกะทัดรัดแต่ยังคงประสิทธิภาพสูง หรือที่เรียกว่า ดาวเทียมขนาดเล็ก (Small Satellite) แม้ว่าปริมาณการส่งดาวเทียมขนาดเล็กจะชะลอตัวลงในช่วงที่เริ่มเกิดการระบาดของโควิด-19 หรือต้นปี ค.ศ. 2020 แต่หลังจากนั้นไม่นานก็เริ่มฟื้นตัวกลับมาได้ เนื่องจากมีความต้องการสูงเพื่อภารกิจต่างๆ ทั้งจากภาครัฐและเอกชน ซึ่งหนึ่งในนั้นก็คือ ภารกิจสำรวจดวงจันทร์

.

เมื่อวันที่ 28 มิถุนายน 2565 เวลาประมาณ 16:55 ตามเวลาประเทศไทย ดาวเทียม CAPSTONE ได้ถูกส่งขึ้นโคจรในวงโคจรต่ำของโลก โดยจรวด Electron จรวดนำส่งดาวเทียมของ Rocket Lab ณ ประเทศนิวซีแลนด์ โดยในอีก 4 เดือนข้างหน้า CAPSTONE จะเดินทางเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ เพื่อปฏิบัติภารกิจที่เบิกทางให้กับก้าวใหม่ของวงการอุตสาหกรรมอวกาศ

.

CAPSTONE คือดาวเทียม CubeSat ที่มีน้ำหนักเพียง 25 กิโลกรัม และมีขนาดเท่าไมโครเวฟเล็กๆ ถูกออกแบบโดย Tyvak Nano-Satellite Systems ซึ่งจะเป็นยานอวกาศลำแรกที่ถูกส่งขึ้นทดสอบวงโคจรทรงรีรอบดวงจันทร์ ภายใต้โครงการ CAPSTONE: Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment หรือ การทดลองระบบกำหนดตำแหน่งแบบอัตโนมัติและการนำทางของอวกาศยานระหว่างโลกและดวงจันทร์

.

CAPSTONE มีจุดหมายปลายทางคือดวงจันทร์ของเรา ซี่งอยู่ห่างจากโลกไป 384,500 กิโลเมตร จากภารกิจอะพอลโล ระยะทางนี้จะใช้เวลาเพียง 3 วันในการไปถึง อย่างไรก็ดี CAPSTONE จะใช้เวลานานถึง 4 เดือน ในการเดินทางไปถึงดวงจันทร์ เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ให้การเดินทางแบบใช้พลังงานอย่างประหยัดและเกิดประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งการจะทำได้เช่นนั้น CAPSTONE จำเป็นต้องเดินทางเป็นระยะ 3 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์ ก่อนที่จะถูกดึงกลับมาเพื่อเข้าสู่วงโคจรของดวงจันทร์ตามเป้าหมายกำหนด

.

วิธีการนี้เรียกว่า BLT: Ballistic Lunar Transfer หรือการถ่ายโอนสู่ดวงจันทร์แบบบอลลิสติก เป็นการใช้แรงโน้มถ่วงของโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์เป็นตัวช่วยเสริมกับแรงขับดันของตัวดาวเทียม การเลือกเส้นทางที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นตัวขับเคลื่อนนี้ จะช่วยลดปริมาณเชื้อเพลิงไปได้จำนวนมาก นับว่าเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับภารกิจระยะยาวที่ได้ผ่านการทดลองหาวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดพร้อมทั้งประหยัดพลังงานที่สุดไปในตัว

.

หลัง CAPSTONE ได้ขึ้นโคจรในวงโคจรต่ำของโลกแล้ว การดำเนินการขั้นต่อไป ทาง Rocket Lab ได้เพิ่มขั้นตอนพิเศษที่กินเวลาราว 6 วันในการเพิ่มระดับความสูงของวงโคจร เพื่อเตรียมส่ง CAPSTONE ขึ้นสู่ดวงจันทร์ และเมื่อวันที่ 4 กรกฎาคมที่ผ่านมานี้ CAPSTONE ก็หลุดออกจากวงโคจรโลกได้สำเร็จตามแผนการ พร้อมเดินทางต่อสู่ดวงจันทร์ ในอีก 4 เดือนข้างหน้า เพื่อเข้าสู่วงโคจรรัศมีใกล้เส้นตรง หรือ NRHO (Near Rectilinear Halo Orbit) ซึ่งคาดว่าจะไปถึงประมาณวันที่ 13 พฤศจิกายนปีนี้

.

วงโคจร NRHO นี้ ถูกอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์ ทำให้มีลักษณะเป็นทรงรี และมีความเสถียรสูง ทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงที่ใช้ในการรักษาระดับวงโคจรเอาไว้ วงโคจร NRHO อยู่สูงจากขั้วโลกเหนือของดวงจันทร์เป็นระยะกว่า 1,600 กิโลเมตร ระยะเวลาการโคจรในรอบหนึ่งๆ คือ 6 วันครึ่ง และ CAPSTONE จะใช้เวลาในการปฏิบัติภารกิจในวงโคจรนั้นอย่างน้อย 6 เดือน เพื่อศึกษาและทำความเข้าใจลักษณะวงโคจร ตั้งแต่การคำนวณแรงขับเคลื่อนที่จำเป็นเพื่อการคงอยู่ในระดับวงโคจร ไปจนถึงระบบการนำทางและการสื่อสารกับโลก

.

นอกจากนี้ยังนับเป็นการทดสอบเทคโนโลยีใหม่ๆ เพื่อเปิดประตูสู่อนาคตให้แก่วงการอุตสาหกรรมอวกาศ ตัวอย่างเช่นการคำนวณระยะห่างระหว่างยานอวกาศที่โคจรรอบดวงจันทร์ สามารถพัฒนาไปสู่ระบบนำทางที่ครอบคลุมและกว้างขวางขึ้นโดยไม่ต้องพึ่งพิงการนำทางจากบนโลกเพียงอย่างเดียว การที่ดาวเทียมสามารถทำงานได้ด้วยตนเองโดยไม่พึ่งการควบคุมจากภาคพื้นดินนั้น ทำให้เสาสัญญาณที่ภาคพื้นดินถูกนำไปใช้ในการศึกษาข้อมูลที่สำคัญมากกว่าที่จะใช้เป็นเพียงระบบติดตามตำแหน่งดาวเทียมอย่างต่อเนื่อง

.

วงโคจรดวงจันทร์นับเป็นเรื่องใหม่ที่ท้าทายสำหรับการออกแบบดาวเทียมขนาดเล็ก แสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่จะได้จากภารกิจครั้งนี้ย่อมสำคัญมากเช่นกัน โครงการ CAPSTONE นี้นับเป็นการบุกเบิกเส้นทางให้กับโครงการในอนาคตอย่าง Gateway สถานีอวกาศขนาดเล็กสำหรับโคจรรอบดวงจันทร์ ซึ่งนับเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งในการสนับสนุนโปรแกรม Artemis ของ NASA ที่มีจุดประสงค์หลักเพื่อส่งนักบินอวกาศให้เข้าสำรวจดวงจันทร์ได้อย่างทั่วถึงและสะดวกยิ่งขึ้นหากมีสถานีอวกาศอยู่ใกล้ๆ

.

โดยสรุปแล้ว ภารกิจหลักๆของ CAPSTONE ได้แก่

• ศึกษาลักษณะของวงโคจรรัศมีใกล้เส้นตรงระหว่างโลกและดวงจันทร์เพื่อการพัฒนายานอวกาศในอนาคต

• วิเคราะห์การเข้าสู่และการรักษาวงโคจรรอบดวงจันทร์ เพื่อนำสู่วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด

• วิเคราะห์ระบบนำทางระหว่างยานอวกาศที่ทำให้ระบบนำทางของยานอวกาศในอนาคตสามารถกำหนดตำแหน่งโดยอิงจากดวงจันทร์ โดยไม่ต้องอิงกับระบบติดตามจากภาคพื้นโลก

• เป็นพื้นฐานสำคัญให้กับภารกิจเชิงพาณิชย์ที่เกี่ยวข้องกับดวงจันทร์ในอนาคต

• เพิ่มประสบการณ์และพัฒนาคุณประโยชน์ของดาวเทียม CubeSat ขนาดเล็กที่ล้ำหน้าขึ้นไปจากวงโคจรต่ำของโลก ของดวงจันทร์หรืออาจเหนือไปกว่านั้น

.

ข้อมูลที่ได้จาก CAPSTONE จะช่วยลดความเสี่ยง และช่วยประเมินความสำเร็จของการขึ้นโคจรในวงโคจรทรงรีรอบดวงจันทร์ เพื่อเตรียมพร้อมต่อการส่งสถานีอวกาศขึ้นโคจรรอบดวงจันทร์ในอนาคตอันไม่ไกลนี้

.

ความสำเร็จของนาซ่าในครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอวกาศโลกที่ยังคงพัฒนาอย่างค่อเนื่องไม่หยุดยั้ง ในขณะที่ทั่วโลกต่างก็ให้ความสำคัญต่อการศึกษาวิจัยด้านอวกาศในสาขาต่างๆ ประเทศไทยเราเองก็เช่นเดียวกัน โดยเมื่อเร็วๆ นี้ดาวเทียมสำรวจโลกดวงแรกของไทยที่มีมาตรฐานระดับ Industrial grade ซึ่งคนไทยได้ร่วมออกแบบและพัฒนาที่มีชื่อว่าดาวเทียม THEOS-2A ได้เดินทางมาถึงประเทศไทยเพื่อทำการทดสอบระบบการทำงานของดาวเทียมดวงนี้จนถึงสิ้นปี พ.ศ.2565 ก่อนจะมีกำหนดส่งขึ้นสู่อวกาศในต้นปี พ.ศ.2566

.

THEOS-2A มีภารกิจหลักคือการถ่ายภาพโลกด้วยความละเอียดสูงถึง 1 เมตรต่อพิกเซลครอบคลุมทั่วโลก ด้วยจำนวนการโคจร 13-14 รอบต่อวัน ซึ่งเป็นที่น่าภาคภูมิใจคือ ”ระบบเซนเซอร์และกล้องถ่ายภาพ” นี้พัฒนาโดยวิศวกรไทยทั้งหมด แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของคนไทยในการออกแบบและพัฒนาในปัจจุบัน

.

นอกจากนั้นทีมวิศวกรเหล่านี้ก็พร้อมที่จะเป็น trainer for trainer ให้กับผู้ที่สนใจด้านการพัฒนาดาวเทียมในประเทศไทย เพื่อส่งต่อองค์ความรู้ ส่งเสริมการพัฒนากำลังคนของประเทศไทย โดยเฉพาะด้านเทคโนโลยีขั้นสูงที่ไทยเรายังมีจำนวนผู้เชี่ยวชาญด้านนี้ไม่มากนัก และเป็นที่ต้องการของประเทศสูงเพื่อรองรับการพัฒนาประเทศไทยในอนาคตต่อไป

.

#จิสด้าก้าวสู่ปีที่22 #จิสด้า #GISTDA #THEOS2 #ดาวเทียม #ดาวเทียมขนาดเล็ก #อุตสาหกรรมอวกาศโลก #สำรวจดวงจันทร์ #วงโคจรต่ำ #Electron #ดวงจันทร์ #การถ่ายโอนสู่ดวงจันทร์แบบบอลลิสติก #แรงโน้มถ่วง #ประหยัดพลังงาน #วงโคจรรัศมีใกล้เส้นตรง #theos2a #วิศวกรอวกาศไทย

.

อ้างอิง

CAPSTONE Launches to Test New Orbit for NASA’s Artemis Moon Missions; เผยแพร่ 28 มิถุนายน 2565 ผ่านทาง Nasa.gov

What is CAPSTONE?; เผยแพร่ 30 เมษายน 2565 ผ่านทาง Nasa.gov

NASA’s CAPSTONE Mission Launches to the Moon; เผยแพร่ 28 มิถุนายน 2565 ผ่านทาง Nytimes.com

phakpoom.lao 18/7/2565 130 0
Share :

บทความที่เกี่ยวข้อง
Go to top