ในยุคที่โลกเผชิญกับวิกฤตโลกร้อน ป่าไม้ซึ่งเป็นแหล่งดูดซับคาร์บอนธรรมชาติ กลับลดลงอย่างต่อเนื่องจากการตัดไม้ทำลายป่าและเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน แต่แม้จะตระหนักถึงความสำคัญของป่าไม้ เรากลับยังไม่สามารถตอบคำถามพื้นฐานได้อย่างชัดเจนว่า “ป่าทั้งผืนหนักแค่ไหน” หรือ “มวลชีวภาพในแต่ละพื้นที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร” คำถามเหล่านี้คือหัวใจของภารกิจใหม่จากองค์การอวกาศยุโรป European Space Agency หรือ ESA ที่ส่งดาวเทียมดวงใหม่ชื่อ “Biomass” ขึ้นสู่วงโคจรในวันที่ 29 เมษายน 2025 ด้วยจรวด Vega C
Biomass เป็นดาวเทียมที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัด “มวลชีวภาพของป่าไม้” หรือ Forest Biomass ซึ่งหมายถึงปริมาณคาร์บอนที่เก็บกักไว้ในต้นไม้และพืชพรรณทั่วโลก โดยใช้เทคโนโลยีเรดาร์ความยาวคลื่น P-band ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 70 เซนติเมตร ยาวกว่าคลื่นเรดาร์ที่ใช้ในภารกิจอื่น ๆ มาก และนี่จะเป็นครั้งแรกที่มีการใช้ P-band SAR ซึ่งเป็นเทคโนโลยี Synthetic Aperture Radar จากอวกาศ โดยคลื่นย่านนี้สามารถทะลุผ่านเรือนยอด (Canopy) ของต้นไม้และสะท้อนกลับจากชั้นลึกภายในโครงสร้างของป่า ทำให้สามารถประเมินลักษณะภายในของป่าได้ มากกว่าแค่การถ่ายภาพจากอวกาศหรือสังเกตด้วยสายตา
ในแง่ของข้อมูลทางเทคนิค ดาวเทียม Biomass มีมวลรวมประมาณ 1,260 กิโลกรัม หรือเทียบเท่ารถยนต์หนึ่งคัน จุดเด่นที่สุดคงหนีไม่พ้น จานเรดาร์ขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลาง 12 เมตร ซึ่งเมื่อกางออกแล้วจะกลายเป็นหนึ่งในโครงสร้างเสาอากาศแบบ Deployable ที่ใหญ่ที่สุดในกลุ่ม Earth Observation ของ ESA โดยสร้างและประกอบขึ้นโดยบริษัท L3Harris จากสหรัฐฯ ส่วนอุปกรณ์หลักของภารกิจคือเรดาร์แบบ P-band Synthetic Aperture Radar (SAR) ซึ่งออกแบบโดย Airbus ที่ Friedrichshafen ประเทศเยอรมนี โดยมีชุด Feed Array ซึ่งทำหน้าที่ส่งสัญญาณเรดาร์ผลิตโดย Thales Alenia Space จากอิตาลี P-band มีความยาวคลื่นประมาณ 70 เซนติเมตร
ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปสู่วงโคจร Sun-Synchronous Orbit ที่ระดับความสูงประมาณ 666 กิโลเมตรเหนือพื้นโลกโคจรตัดขั้วเหนือใต้ ข้อมูลที่เราเล่านี้อ้างอิงจาก ESA Biomass Portal ซึ่งได้สรุปเทคนิคและขั้นตอนที่ Biomass ใช้ไว้อย่างละเอียด
ความพิเศษของ Biomass ไม่ได้อยู่ที่เพียงแค่คลื่นเรดาร์ แต่ยังรวมถึงวิธีการทำงานตลอดช่วงอายุภารกิจ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองระยะ ได้แก่ ระยะ Tomographic และ Interferometric
โดยในระยะแรกหรือ Tomographic ที่ใช้เวลาประมาณ 18 เดือน ดาวเทียมจะโคจรผ่านพื้นที่เดิมซ้ำ 7 ครั้ง เพื่อสร้างภาพสามมิติของโครงสร้างภายในของป่า เรียกว่า TomoSAR คล้ายกับการทำ CT Scan ให้กับผืนป่า (เรียกเทคนิคนี้ว่า Tomography) ด้วยความละเอียดแนวตั้งประมาณ 15–20 เมตร และความละเอียดเชิงพื้นที่ 200 เมตร จากนั้นจึงเข้าสู่ระยะ Interferometric ซึ่งจะสังเกตพื้นที่เดิมซ้ำ 3 ครั้งในระยะเวลา 6 วัน เพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของพิกัดและโครงสร้างของพืชพรรณ โดยอาศัยเทคนิค Polarimetric Interferometry ซึ่งช่วยให้สามารถประเมินความสูง ความหนาแน่น และมวลชีวภาพได้แม่นยำยิ่งขึ้น
เทคนิคที่ Biomass ใช้ในการทำแผนที่สามมิติ
Polarimetric Interferometric Synthetic Aperture Radar หรือ PolInSAR เป็นการผสานสองเทคโนโลยีหลักเข้าด้วยกัน คือ Interferometry กับ Polarimetry ของคลื่นเรดาร์ นั่นหมายความว่า ดาวเทียมจะไม่เพียงแค่วัดความสูงหรือความหนาแน่นของผืนป่าเท่านั้น แต่ยังสามารถมองทะลุโครงสร้างภายในและชั้นต่าง ๆ ของป่าได้อีกด้วย คล้ายกับการสแกน CT เพื่อสร้างภาพ 3 มิติของเนื้อเยื่อในร่างกาย
หากเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีเรดาร์ที่หลายคนคุ้นเคยอย่าง InSAR หรือ Interferometric SAR ซึ่งมักใช้ในภารกิจอย่างการตรวจจับการทรุดตัวของแผ่นดิน เจาะลึก InSAR เทคโนโลยีการเตือนแผ่นดินไหวจากอวกาศ หรือการวัดการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็ง InSAR จะอาศัยการเปรียบเทียบระหว่างภาพเรดาร์สองภาพเพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลก ในขณะที่ PolInSAR ไปไกลกว่านั้น เพราะมันสามารถตรวจสอบโครงสร้างในแนวดิ่งของเป้าหมายได้ เช่น ความสูงของต้นไม้ หรือการกระจายตัวของชีวมวลในแต่ละชั้นของป่า ด้วยความสามารถนี้ Biomass จึงกลายเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกที่สามารถวัด “ปริมาตรชีวมวล” ของผืนป่าในระดับโลกได้โดยตรง
สิ่งที่ทำให้ PolInSAR ทรงพลังยิ่งขึ้นก็คือความสามารถในการใช้โพลาไรเซชันหลายรูปแบบ เช่น HH, HV หรือ VV ซึ่งช่วยให้สามารถแยกแยะวัตถุที่มีลักษณะการสะท้อนคลื่นต่างกันได้อย่างละเอียด เมื่อจับคู่กับเทคนิค Interferometry ซึ่งวัดความแตกต่างของสัญญาณในแต่ละการสังเกต ทำให้สามารถสร้างโมเดลโครงสร้างของป่าในรูปแบบ 3 มิติได้อย่างแม่นยำ
สรุปก็คือ Biomass นั้นจะใช้ถึง 3 เทคนิคร่วมกันได้แก่ PolSAR, PolInSAR และ TomoSAR ทำให้เราได้มิติของข้อมูลมากขึ้น นี่คือก้าวสำคัญในการเข้าใจปริมาณคาร์บอนที่ถูกเก็บไว้ในผืนป่า และช่วยเสริมฐานข้อมูลสำคัญให้กับโมเดลภูมิอากาศโลกในอนาคต
บทบาทของการศึกษาจาก Biomass
แม้ภารกิจหลักของ Biomass คือการวัดป่าไม้ในเขตร้อน เขตอบอุ่น และเขตหนาว แต่ข้อมูลจากดาวเทียมยังสามารถนำไปใช้ในด้านอื่น ๆ ได้อีกมาก เช่น การศึกษาธารน้ำแข็ง การสำรวจภูมิประเทศใต้พืชพรรณหนาแน่น หรือแม้แต่การค้นหาแหล่งน้ำใต้ดินในพื้นที่ทะเลทราย การที่ข้อมูลจากเรดาร์สามารถเจาะลึกลงไปใต้ผิวดินบางส่วนได้ ทำให้เกิดโอกาสใหม่ในการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก
Biomass ยังมีบทบาทสำคัญในเวทีระหว่างประเทศ โดยจะให้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อสนับสนุนการดำเนินงานตามกรอบอนุสัญญาและข้อตกลงระหว่างประเทศ เช่น โครงการ REDD หรือ Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation ของสหประชาชาติ และช่วยปรับปรุงแบบจำลองระบบโลกในส่วนของปฏิสัมพันธ์ระหว่างผืนป่ากับคาร์บอนในบรรยากาศ
อีกฟากหนึ่งของโลก NASA และ ISRO องค์การอวกาศอินเดีย กำลังเตรียมปล่อยภารกิจร่วมชื่อว่า NISAR หรือ NASA–ISRO Synthetic Aperture Radar ภายในปลายปี 2025 เช่นกัน เจาะลึก NISAR ดาวเทียมสำรวจโลกที่ล้ำที่สุดที่อินเดียร่วมสร้างกับสหรัฐฯ โดย NISAR จะใช้เรดาร์สองย่านความถี่คือ L-band และ S-band เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวโลก เช่น การเคลื่อนตัวของแผ่นดิน การทรุดตัวของเมือง และการเคลื่อนไหวของธารน้ำแข็ง
จากที่เล่ามาทั้งหมดนี้ Biomass จึงไม่ใช่แค่ดาวเทียมอีกดวงในวงโคจร แต่คือก้าวกระโดดในการสำรวจทรัพยากรของโลกที่มองไม่เห็นด้วยตา และเป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยให้มนุษยชาติรู้ว่าผืนป่าที่เรามีอยู่ ยังพอหลงเหลือให้ปกป้องได้มากแค่ไหน ก่อนที่จะสายเกินไป
นักวิจัยและผู้สนใจสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ผ่าน Tools ต่าง ๆ ของ ESA ได้ที่เว็บไซต์ Biomass Data and Tools
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
