นับตั้งแต่สหภาพโซเวียตได้ส่งดาวเทียมดวงแรกนามว่า “สปุตนิก-1” ขึ้นสู่ห้วงอวกาศ ในปี ค.ศ. 1957  นับเป็นจุดเริ่มต้นสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศของมวลมนุษยชาติ ปัจจุบันเทคโนโลยีอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง “ดาวเทียม” ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันมากมายในหลากหลายมิติ อาทิ ระบบพยากรณ์และตรวจสอบสภาพภูมิสารสนเทศ ระบบสื่อสารทางไกล ระบบดาวเทียมระบุพิกัดนำร่อง การสำรวจอวกาศ ระบบความมั่นคงทางการทหาร เป็นต้น

สิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นอันเป็นผลเนื่องมาจากการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศ คือ  “ขยะอวกาศ” แต่เดิมขยะอวกาศ  ถูกนิยามเฉพาะว่าเป็นผลที่เกิดมาจากเศษซากของจรวดนำส่ง หรือ ดาวเทียมที่หมดอายุการใช้งานเป็นหลัก จนกระทั่งในปี ค.ศ. 2009 ดาวเทียมสื่อสารของสหรัฐอเมริกา  Iridium-33 และดาวเทียมสื่อสารที่หมดอายุการใช้งานของรัสเซีย Kosmos-2251 เกิดอุบัติเหตุชนกันในชั้นอวกาศ เหตุการณ์ในครั้งนั้น ทำให้โครงสร้างดาวเทียมทั้งสองนั้นแตกกระจายเกิดเป็นกลุ่มอนุภาคขยะอวกาศที่มีขนาดแตกต่างกันนับล้านชิ้น จากเหตุการณ์ดังกล่าวทำให้ปัจจุบันขยะอวกาศได้ถูกนิยามหมายรวมถึงเศษวัสดุขนาดเล็กที่เกิดจากการชนกันอีกด้วย

ตามปกติแล้ว ตำแหน่งและทิศทางการเคลื่อนที่ของขยะอวกาศ  จะมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาอันเนื่องมาจากแรงรบกวนภายนอกของสภาวะอวกาศนับเป็นปัจจัยเสี่ยงหลักต่อดาวเทียมดำเนินการ กรณีเกิดอุบัติเหตุชนกันของวัตถุอวกาศ ชิ้นส่วนของดาวเทียมที่แตกกระจาย มักจะเอื้อให้เกิดสภาวะชนกันเองแบบปฏิกริยาลูกโช่ที่ เราเรียกว่า “วิกฤตการณ์ (Kessler)” ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อดาวเทียมที่ยังปฏิบัติงานอยู่และยังไม่มีแนวทางแก้ไขในปัจจุบัน

จากข้อตกลงของประเทศสมาชิกคณะกรรมการว่าด้วยการใช้อวกาศในทางสันติของสหประชาชาติ  (UN Committee on the Peaceful Uses of Outer Space -UN-COPUOS) มีการลงนามบันทึกความเข้าใจร่วมกันในแนวทางการบรรเทาความเสี่ยงและลดปริมาณของขยะอวกาศ ประกอบด้วย 3 แนวทางหลักๆ ได้แก่

(1) พัฒนาระบบเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเพื่อเฝ้าระวังทางอวกาศ

(2) พัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์เพื่อพยากรณ์ความเสี่ยงของการปะทะ

(3) พัฒนาระบบกำจัดวัตถุอวกาศจากวงโคจรที่ใช้งาน

ปัจจุบัน เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเป็นเครื่องมือตรวจวัดที่ได้รับความนิยมสูงในการระบุ พิกัดและปรับปรุงข้อมูลตำแหน่งของวัตถุอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งานกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและดำเนินการต่ำกว่าอุปกรณ์ทัศน์ศาสตร์แบบอื่น อีกทั้งยังมีสมรรถนะในการตรวจจับขยะอวกาศที่มีขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ปัญหาที่พบของระบบตรวจจับระยะไกลชนิดนี้ คือ ไม่คงทนต่อสัญญาณรบกวน ทั้งนี้ สามารถใช้เทคนิคการประมวลผลภาพดิจิทัลในการเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจจับได้

ทีมวิศวกร NARIT โดยห้องปฏิบัติการเมคาทรอนิกส์ ได้ดำเนินการ โครงการวิจัยและพัฒนาระบบสังเกตการณ์วัตถุอวกาศ (Thai National Space-objects Observation) โดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขนาด 0.7 เมตร และอุปกรณ์ต่างๆ เป็นต้นแบบในการพัฒนาเชิงโครงสร้างด้านซอฟต์แวร์ระบบควบคุม เพื่อให้กล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่สามารถใช้ในการประมวลผลข้อมูลการวัดทางดาราศาสตร์ สำหรับใช้เป็นฟังก์ชันพื้นฐานในการต่อยอดเทคนิคการประมาณค่าพิกัดดาวเทียมกระทำการ (Operation satellites) ขยะอวกาศ (Space debris) รวมทั้งวัตถุอวกาศใกล้โลก (Near Earth-Objects)

ระบบที่พัฒนาขึ้นนี้ สามารถสังเกตการณ์วัตถุอวกาศครอบคลุมทุกระยะวงโคจร ทั้ง วงโคจรใกล้โลก (Low Earth Orbit) วงโคจรระดับกลาง (Medium-Earth Orbit) และวงโคจรสถิต (Geosynchronous Orbit) ในฟังก์ชันติดตามแบบเวลาจริง (Continuous tracking mode) แต่สิ่งที่ยังคงต้องพัฒนาเพื่อเพิ่มศักยภาพระบบ คือ ระบบการประมวลผลภาพดิจิทัล การประมาณค่าตัวแปร ตัวควบคุมแบบเหมาะสม และเทคนิคการประมวลสัญญาณผ่านทฤษฎีทัศนศาสตร์ ในอนาคตจะสามารถนำข้อมูลการวัดที่ได้บูรณาการร่วมกับระบบจัดการจราจรทางอวกาศ (Space traffic management) เพื่อใช้ต่อยอดในการแจ้งเตือนดาวเทียมของไทยต่อไป

นอกจากการพัฒนาระบบติดตามดาวเทียมแล้ว ขณะนี้ NARIT ร่วมกับหน่วยงานใน ภาคีความร่วมมืออวกาศไทย ยังมีแผนพัฒนาไปสู่การสร้างดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ฝีมือคนไทย ซึ่งเป็นโจทย์ยากที่ท้าทายความสามารถของวิศวกรไทยเป็นอย่างยิ่ง ติดตามเป็น

กำลังใจให้กับทีมวิศวกรของเราด้วยนะครับ