ย้อนกลับช่วงปี 2021 ตอนนั้นประเทศไทยมีข่าวใหญ่คือการจัดตั้งกลุ่ม Thai Space Consortium ซึ่งมีเป้าหมายในการพัฒนาโครงการสำรวจอวกาศด้วยยานอวกาศภายในประเทศ นำโดยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ หรือ NARIT, สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ หรือ GISTDA และ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ก่อนที่จะมีหน่วยงานทั้งภาคการศึกษา และหน่วยงานวิจัยเข้าร่วมอีกเป็นจำนวนมาก
ในวันนี้เรามีอัพเดทที่สำคัญเกี่ยวกับโครงการ TSC มาเล่าให้ฟัง อย่างแรกเลยคือต้องเข้าใจว่าเป้าหมายหลักของโครงการ TSC นั้นคือการทำดาวเทียมหรือยานอวกาศ “วิทยาศาสตร์” โดยเป็นการติดตั้งอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ สำหรับการวิจัย และการสร้างยานอวกาศเพื่อช่วยให้วิศวกรไทยสามารถสร้างเทคโนโลยีระดับสูงได้ โดยการจัดการ และการสร้างชิ้นงานด้วยตัวเอง เป็นเหมือนโจทย์สำคัญในการพัฒนาคนคน
โดยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ได้เริ่มต้นโครงการ TSC ผ่านการทำยาน TSC-Pathfinder ซึ่งถูกประกอบอยู่ที่ Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics ในประเทศจีน แม้จะไม่ได้ปล่อยขึ้นสู่อวกาศ แต่ดาวเทียม Pathfinder ก็ช่วยส่งต่อมรดกทางวิศวกรรมให้กับวิศวกรในการพัฒนาดาวเทียมรุ่นถัดไป ในขณะเดียวกันก็ได้มีการสร้างดาวเทียม NARITCUBE-1 ซึ่งเป็นดาวเทียมแบบ CubeSat ขนาด 3U ในประเทศไทย อย่างไรก็ตาม NARITCUBE-1 เดินทางขึ้นไปไม่ถึงวงโคจรเนื่องจากจรวดนำส่ง Kairos เกิดข้อผิดพลาดระหว่างนำส่งในช่วงเที่ยวบินทดสอบ แต่ก็นับได้ว่าเป็นดาวเทียมดวงแรกของ NARIT ที่มีตัว Flight Model หรือดาวเทียมที่ใช้ส่งขึ้นสู่อวกาศจริง ๆ โดยความคืบหน้าต่าง ๆ เราเคยรายงานไปในบทความ สรุปกิจกรรมในวงการอวกาศไทย 2024 เมื่อไทยหันร่วมมือสำรวจอวกาศกับจีนมากขึ้น
จนกระทั่งการเดินทางของโครงการ TSC เดินทางมาถึง TSC-1 ซึ่งเป็นยานอวกาศขนาดกลาง โดยยานลำนี้จะถือว่าเป็น “ยานอวกาศลำแรก” ที่ประกอบในประเทศไทยจริง ๆ โดยสถานที่ประกอบก็อยู่ที่ อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร ของ NARIT ในจังหวัดเชียงใหม่ ที่ล่าสุด เพิ่งมีการสร้างอาคารสำหรับประกอบยานอวกาศ ทั้งในแบบห้อง Workshop และห้อง Cleanroom มาตรฐานเดียวกับที่หน่วยงานอวกาศระดับโลกใช้ เพื่อเตรียมเดินหน้าโครงการ TSC อย่างจริงจัง
พาชมยาน TSC-1 ที่กำลังประกอบ Engineering Model
ยาน TSC-1 นั้น เป็นยานอวกาศขนาดกลาง มีขนาดพอ ๆ กับตู้เย็นขนาดเล็ก ๆ ออกแบบให้ทำงานบนวงโคจรแบบ Low Earth Orbit โคจรตัดขั้วเหนือใต้ในแบบ Sun-Synchronous Orbit และมีอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์หรือ Scientific Instrument หลักคือกล้อง Hyperspectral Camera ที่ NARIT พัฒนาขึ้นเองภายใต้ความช่วยเหลือจาก Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics รวมถึง POISE หรือ Polar Orbiting Ion Spectrometer Experiment ที่พัฒนาร่วมกับมหาวิทยาลัยมหิดล
ในการประกอบยานอวกาศนั้น หลังจากที่ผ่านกระบวนการออกแบบและปรับแก้จนนิ่งแล้ว เราก็จะต้องทำ Engineering Model ซึ่งเป็นยานอวกาศที่หน้าตาเหมือนกับยานอวกาศที่จะปล่อยจริงทุกประการ เพื่อพิสูจน์ว่าเราสามารถสร้างมันขึ้นได้จริง ๆ ก่อนที่จะมีการสร้าง Flight Model ซึ่งเป็นยานลำจริง ๆ ที่จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ ซึ่งบางครั้ง เราก็จะใช้วิธีอัพเกรดตัว Engineering Model เพื่อให้กลายเป็น Flight Model ได้
ในช่วงต้นเดือนกันยายน 2025 ทีมงานสเปซทีเอช ได้รับการอนุญาติจากสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ให้เข้าชมการประกอบขั้นท้าย ๆ ของ Engineering Model ของยาน TSC-1 ณ อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร โดยมีสองเจ้าหน้าที่ได้แก่ สาธิต ปิลันธน์โสภณ ทีมวิศวกร และนฤมิต ศรีเยาว์เรือน ผู้รับผิดชอบในการประกอบยานอวกาศลำนี้เป็นผู้นำชม
ต้องบอกก่อนว่ายาน TSC-1 นั้น ได้รับการปรับแก้แบบค่อนข้างหลายรอบ ซึ่งเราจะเห็น NARIT ได้นำเอาตัวโครงของดาวเทียมมาจัดแสดงในงานต่าง ๆ เช่น เจาะลึกนิทรรศการของ NARIT ภายใต้ความร่วมมือกับกลุ่มธุรกิจ TCP จนสุดท้าย ได้แบบที่เหมาะสมที่สุดทั้งในแง่ของการลดน้ำหนัก ขนาด ซึ่งจะช่วยประหยัดต้นทุนการผลิตและการส่งได้
พาชมโครงสร้างรอบยาน TSC-1
พาชมรอบตัวของ TSC-1 เราจะเห็นว่าเป็นอะลูมิเนียมมสีดำ ซึ่งวิศวกรได้ให้ข้อมูลกับเราว่าโครงสร้างหลักของ TSC-1 ใช้อลูมิเนียมในซีรีส์ 6061 ขึ้นรูปในลักษณะ Isogrid-Skin Frame ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้แผ่นโลหะที่ถูกกัดเป็นลายสามเหลี่ยม เพื่อให้มันเป็นทั้งผิวและโครงได้ในชิ้นเดียวกัน น้ำหนักเบา แข็งแรงทนทาน เหมาะกับงาน Aerospace
ด้วยขนาดของตัวยานที่มีมวลประมาณ 85 กิโลกรัม และมิติราว 510 x 700 x 630 มิลลิเมตร จัดว่าเป็น ยานอวกาศขนาดเล็กซึ่งอยู่ในช่วงที่มักถูกเรียกว่า Microsatellite ตามนิยามสากลขนาดกะทัดรัดระดับนี้ทำให้มันสามารถถูกบรรจุใน Deployers หรือระบบการปล่อย มาตรฐาน อย่างเช่น ESPA หรือ SmallSat Dispensers ของผู้ให้บริการจรวดเชิงพาณิชย์ได้โดยตรง
สีดำที่เห็นเกิดจากกระบวนการ Anodized ซึ่งจริง ๆ คือการทำให้อะลูมิเนียมเกิดชั้นออกไซด์ที่มีความหนาและสม่ำเสมอมากขึ้นกว่าที่เกิดเองตามธรรมชาติ ปกติแล้วอะลูมิเนียมเมื่อสัมผัสกับอากาศจะสร้างฟิล์มออกไซด์บาง ๆ เคลือบผิว แต่ถ้าเราใช้กระบวนการ Anodizing จะสามารถ “ควบคุม” ให้ชั้นออกไซด์นี้หนา แข็ง และมีรูพรุนพอที่จะใส่สีย้อมได้ สีดำที่เราเห็นก็คือผลจากการย้อมสีในชั้นนี้ ซึ่งไม่ได้เป็นเพียงความสวยงาม แต่ยังช่วยเรื่อง Corrosion Resistance, Thermal Control และ Durability ด้วย
ในขณะที่แผง Solar Arrays สองข้างจะใช้เป็นโครงสร้างแบบอะลูมิเนียมรังผึ้ง Aluminum Honeycomb เพื่อลดน้ำหนักให้ได้มากที่สุด โดยหลักการคือการใช้แผ่นอะลูมิเนียมบาง ๆ มาประกบเข้ากับแกนกลางรูปหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง ทำให้ได้โครงสร้างที่ แข็งแรงต่อแรงกดหรือ Compressive Strength และแรงดัดหรือ Bending Stiffness แต่มีมวลน้อยกว่าการใช้แผ่นตันหลายเท่า
บนผิวด้านนอกของ Honeycomb จะปิดทับด้วยวัสดุคอมโพสิต เช่น Carbon-Fiber Reinforced Polymer หรือ CFRP ซึ่งมีความแข็งแรงสูงมากต่อหน่วยน้ำหนัก High Strength-to-Weight Ratio และที่สำคัญคือ ทนต่อความร้อนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ระหว่างกลางวัน–กลางคืนในอวกาศได้ดีกว่าโลหะทั่วไป เพราะการขยายตัวเชิงความร้อน Thermal Expansion ต่ำ ทำให้แผงโซลาร์ไม่บิดงอ
โดยเมื่อกางออก Solar Arrays จะมีพื้นที่มากกว่า 7,000 ตารางเซนติเมตร ความน่าตื่นเต้นของ TSC-1 ยังเป็นการที่ตัวยานจะต้องกางแผง Solar Arrays ออกหลังจากที่มันถูกปล่อยออกจากจรวดนำส่ง โดยระบบการกางนั้น ก็จะเป็นการใช้ Hinged Locking Mechanism ที่ด้านในคือ Shape Memory Alloy เมื่อตัวยึดถูกปล่อยออก แผงจะกางออกมาเองโดยไม่จำเป็นต้องใช้ระบบไฟฟ้า (กางแล้วกางเลย ยกเว้นบนโลกที่เราสามารถพับเข้ามาเก็บได้) เป็นวิธีที่ยานอวกาศปกติใช้ในการกางแผง Solar Arrays ถือว่านี่เป็นดาวเทียมหรือยานอวกาศดวงแรกที่ประกอบในประเทศไทย และมีกลไกในการกางแผน Solar Arrays
โดยในภาพเราจะเห็นว่าตัว Cell หรือตัวรับพลังงานแสงอาทิตย์ยังไม่ได้ถูกติดตั้งลงบนตัวโครงสร้างของแผง ทางวิศวกรให้ข้อมูลกับเราว่าตัว Cell กำลังจะถูกติดตั้งทีเดียวตอนที่ทำตัว Flight Model ที่จะใช้ในการส่งจริง โดยจะเป็นการประสานความร่วมมือกับเอกชน
ระบบการนำทางและการทำงานของดาวเทียมและยานอวกาศ
ยานอวกาศนั้นก็เหมือนกับคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง ที่ต้องทำงานในอวกาศ และมีอุปกรณ์ภายในหลาย ๆ ชิ้นประกอบร่วมกัน หนึ่งในหัวใจสำคัญก็คือ Attitude Determination and Control System ที่ควบคุมให้ตัวยานหันในทิศทางที่ถูกต้องไม่หมุนมั่วในอวกาศ หรือ ADCS ในเฟสนี้ยังต้องพึ่งพา Sensor และ Actuator จากต่างประเทศ เนื่องจากระบบ ADCS มีความซับซ้อนสูงและยากต่อการพัฒนาในระยะสั้น แต่สิ่งที่เราทำเองได้และเลือกทำก็คือ บอร์ดอินเตอร์เฟสกลาง ซึ่งทีมพัฒนาได้ออกแบบและสร้างทั้งฮาร์ดแวร์และเฟิร์มแวร์เองทั้งหมด รวมไปถึง Algorithms ที่เป็นหัวใจของ Attitude Control ซึ่งยังคงเป็นหัวข้อวิจัยอย่างต่อเนื่องไปจนถึงเฟสปฏิบัติภารกิจจริง
TSC-1 นั้นมีการใช้ Sun Sensor และ Star Tracker ในการรับรู้ทิศทางการหมุนของยาน โดย Star Tracker นั้นจะใช้ของบริษัท Sodern ซึ่งเป็นบริษัทลูกของ ArianeSpace เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาอุปกรณ์สำหรับยานอวกาศได้มีความน่าเชื่อถือ โดยหลักการของ Star Tracker นั้นก็คือการใช้ดาวพื้นหลังในการอ้างอิงทิศทาง โดย TSC-1 ได้รับการติดตั้ง Star Tracker จำนวน 2 ตัวด้วยกัน
ในขณะที่อุปกรณ์อีกชิ้นที่สำคัญไม่แพ้กันก็คือ Sun Sensor ซึ่งทำหน้าที่ดูดวงอาทิตย์ เพื่อใช้เป็นตำแหน่งอ้างอิงทิศทางของยานเช่นเดียวกัน โดย Sun Sensor ได้ถูกติดตั้งอยู่ทั้งหมด 4 ตำแหน่งของยาน ระบบทั้งหมดนี้จะทำงานร่วมกันเพื่อเป็น Sensor ว่าตัวยานอยู่ในทิศทางการหมุนใด เพื่อไม่ให้ตัวยานหมุมมั่วในอวกาศ โดยการทำงานของระบบเหล่านี้สามารถทำความเข้าใจได้ในบทความ ทำไมยานอวกาศไม่หลงทางในอวกาศ และเราวางทิศทางการเดินทางของยานอย่างไร
ข้อมูลจาก ADCS จะถูกนำไปใช้ร่วมกับอุปกรณ์ควบคุมทิศทางที่ติดตั้งอยู่ภายในตัวโครงสร้างของยาน ได้แก่ Magnetorquer หรือ Magneto Torque Rods ซึ่งอาศัยสนามแม่เหล็กโลกในการปรับทิศทาง และ Reaction Wheel ที่ทำงานด้วยการหมุนล้อภายในเพื่อสร้างโมเมนตัมตอบสนองต่อทิศทางของยาน ทั้งสองระบบนี้ช่วยให้ TSC-1 สามารถชี้เป้าไปยังทิศที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็นการหันกล้อง Payload หรือการรักษาการทรงตัวในวงโคจร
อย่างไรก็ตาม TSC-1 ยังไม่มีระบบ Thruster เนื่องจากเป็นยานที่ปฏิบัติการอยู่บนวงโคจรโลก (LEO) จึงไม่จำเป็นต้องใช้ระบบขับดันหลักในการปรับวงโคจร เพียงการควบคุมทิศทางก็เพียงพอแล้ว แต่สำหรับ TSC-2 ที่ถูกวางแผนให้เดินทางไปถึงดวงจันทร์ เรื่องราวจะ “สนุก” ขึ้นไปอีกขั้น เพราะนั่นคือครั้งแรกที่ไทยต้องออกแบบ ระบบขับดัน Propulsion system ที่แท้จริงเพื่อใช้ในการเดินทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ปัจจุบันทีมวิจัยของ NARIT กำลังศึกษาการใช้ Ion Propulsion ซึ่งถือว่าเป็นความรู้ใหม่มาก ๆ และท้าทายมาก สำหรับการออกแบบยานอวกาศในไทย
ระบบ Onboard Computer การสื่อสาร และพลังงาน
หัวใจของระบบ OBC หรือ On-Board Computer คือ Data Handling Unit หรือ DHU ที่ใช้ FPGA โดยวงจรทั้งหมดออกแบบและพัฒนาโดยคนไทย 100% ผ่านความร่วมมือกับภาคเอกชนในประเทศ การทดสอบ Radiation ของบอร์ดนี้ทำที่ สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ ด้วยการยิงโคบอลต์-60 เมื่อเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ผลทดสอบโดยรวมผ่านในระดับ 20 krad ซึ่งถือว่าเพียงพอต่อภารกิจบนวงโคจร Low Earth Orbit อายุการทำงานราว 3 ปี
การสื่อสารภายในยานระหว่างฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ ใช้ CSP protocol ซึ่งทีมพัฒนาได้เขียนเฟิร์มแวร์ขึ้นเองทั้งหมด โดยข้อมูลจะวิ่งบน CANBUS คล้ายกับระบบเครือข่ายในรถยนต์ ข้อดีคืออุปกรณ์ทุกตัวเชื่อมต่ออยู่บนบัสกลาง หากโมดูลใดล้มเหลว ระบบส่วนที่เหลือยังสามารถสื่อสารกันได้ตามปกติ
ในขณะที่ระบบสื่อสาร หรือ Communications System ของยานถูกออกแบบมาให้มีทั้งความน่าเชื่อถือและความยืดหยุ่นในการใช้งาน โดยช่องสัญญาณหลักใช้คลื่นในย่าน S-band สำหรับงาน Telemetry, Tracking & Command หรือ TT&C ซึ่งเป็นการรับส่งคำสั่งและข้อมูลสถานะหลักของยาน เพื่อให้ศูนย์ควบคุมภาคพื้นสามารถติดตามสุขภาพของตัวยานได้ตลอดเวลา
ในภาพด้านบนเราจะเห็นหน้าจอแสดงสถานะต่าง ๆ ถูกเขียนด้วย LabVIEW ซึ่งตัวซอฟแวร์ตัวนี้ยังมีความสามารถในการทดสอบผ่าน Automated Script ซึ่งทำการทดสอบได้มากกว่า 500 รายการ เสร็จภายใน 10 นาที ซึ่งซอฟแวร์ลักษณะนี้โดยปกติอาจต้องซื้อจากบริษัทเอกชนในราคาที่สูง แต่ NARIT สามารถออกแบบใช้เองได้ สิ่งนี้จะช่วยให้เราสามารถปรับจูนหาค่าและ Profile การทำงานที่เหมาะสมที่สุดของยานอวกาศของเราได้ เพื่อให้ภารกิจออกมาประสบความสำเร็จมากที่สุด
นอกจากนี้ยังมีระบบ UHF ทำหน้าที่เป็นช่องทางสำรอง Redundant ให้กับ TT&C เพื่อสำรองไว้ในกรณีที่ระบบหลักมีปัญหา ถือเป็นมาตรฐานความปลอดภัยที่ช่วยเพิ่มความมั่นใจในการสื่อสารกับยาน ส่วนการส่งข้อมูลวิทยาศาสตร์หรือ Payload ที่ต้องการความเร็วสูง จะใช้ X-band ซึ่งให้ Bandwidth ที่มากกว่ามาก เหมาะกับการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมากจากเครื่องมือวิจัยบนยานกลับมายังโลก
ที่พิเศษคือยานยังติดตั้งโมดูล SSDV Camera สำหรับถ่ายทอดภาพเล็ก ๆ ผ่านความถี่วิทยุสมัครเล่น Amateur Radio ทำให้นักวิทยุสมัครเล่นทั่วโลกสามารถร่วมสนุกในการรับสัญญาณและเก็บภาพจากยานได้ด้วย ถือเป็นการผสมผสานทั้งการสื่อสารเชิงวิชาการและการสร้างการมีส่วนร่วมกับสังคมในเวลาเดียวกัน
ในการพัฒนา TSC-1 หนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญมากคือการทำ Battery Cell Screening โดยทีมวิศวกรได้ร่วมมือกับนักวิจัยจาก ENTEC สวทช. เพื่อตรวจสอบเซลล์แบตเตอรี่ทุกก้อนอย่างละเอียด คัดเลือกหาก้อนที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและพฤติกรรมการทำงานใกล้เคียงกันมากที่สุด ก่อนจะนำมาจัดชุดเป็นแบตเตอรี่หลักของตัวยาน วิธีการนี้ช่วยลดความเสี่ยงที่เซลล์ใดเซลล์หนึ่งจะมี Performance ที่แตกต่างเกินไป จนอาจส่งผลต่อเสถียรภาพและความปลอดภัยของระบบพลังงานทั้งระบบ ทำให้ TSC-1 มีความมั่นใจมากขึ้นในการปฏิบัติการบนอวกาศจริง
การห่อยานด้วย Multi-layer insulation หรือ MLI
หนึ่งในขั้นตอนสำคัญก่อนการส่งยานขึ้นสู่อวกาศคือการ ห่อด้วย Multi-Layer Insulation หรือ MLI ซึ่งเป็นวัสดุคล้ายผ้าห่มหลายชั้น ทำหน้าที่เป็นเกราะกันความร้อนของยาน โดยสำหรับ TSC-1 ทีมวิศวกรอธิบายว่ากระบวนการห่อไม่ได้ทำกันแบบสุ่ม ๆ แต่ต้อง “สั่งตัด” แผ่น MLI ให้พอดีกับตำแหน่งของยานตามแบบที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า จากนั้นจึงนำไปติดเข้ากับผิวยานผ่าน Velcro ที่ถูกติดกาวพิเศษไว้บนผิวโครงสร้าง วิธีนี้ช่วยให้การประกอบและการถอดเปลี่ยนทำได้ง่ายขึ้น อีกทั้งยังเป็นมาตรฐานที่ใช้กันในอุตสาหกรรมอวกาศทั่วโลก
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าทุกพื้นที่ของยานจะถูกหุ้มด้วย MLI เสมอไป ด้วยเหตุผลด้าน Thermal Control มีบางจุดที่ต้องการสะท้อนหรือระบายความร้อนออกจากยาน วิศวกรจึงเลือกใช้ แผ่นสะท้อนสีขาวหรือ White-painted Thermal Blankets หรือ Reflective Surfaces แทนในตำแหน่งเหล่านั้น การออกแบบผสมผสานเช่นนี้ทำให้ยานสามารถรักษาสมดุลอุณหภูมิได้อย่างเหมาะสมตลอดการปฏิบัติภารกิจ
ในภาพที่เราเห็นอยู่ตอนนี้ TSC-1 ยังไม่ได้ถูกห่อด้วย MLI จึงยังเผยให้เห็นโครงสร้างภายในและแผงอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ แต่เมื่อถูกห่อด้วย MLI จนเสร็จสิ้น หน้าตาของมันจะดู “คุ้นตา” ขึ้นมาก กลายเป็นยานอวกาศที่เรามักเห็นในภาพถ่ายภารกิจจริง ๆ
ในกรณีของไทยเองก็เห็นพัฒนาการชัดเจน เช่น NARITCube-1 ซึ่งเป็น CubeSat ดวงแรก ๆ ที่พัฒนาโดย NARIT ไม่ได้ใช้ MLI เลย เพราะข้อจำกัดด้านขนาดและไม่จำเป็นต่อภารกิจ LEO ที่มีอายุสั้น การจัดการ Thermal ใช้เพียงการเลือกวัสดุผิวและการทาสีสะท้อนความร้อนก็เพียงพอแล้ว
แต่เมื่อมาถึง TSC-1 ที่ซับซ้อนและมี Payload มากขึ้น รวมถึงต้องการอายุการทำงานที่ยาวนานขึ้น วิศวกรจึงออกแบบให้มีการหุ้ม Multi-layer Insulation เพื่อควบคุมอุณหภูมิและปกป้องอุปกรณ์ภายในจากความร้อนสุดขั้วในวงโคจรโลก ที่สำคัญคือไม่ได้ “ห่อมั่ว ๆ” แต่ต้องอ้างอิงจากผลการ Thermal Simulation ล่วงหน้า โดยมีผู้เชี่ยวชาญจาก สวทช. เข้ามาช่วยเหลือ เพื่อกำหนดว่าจะหุ้มตรงไหน เว้นตรงไหน หรือบางบริเวณควรใช้แผ่นสะท้อนสีขาวแทน การเปลี่ยนผ่านจาก NARITCube-1 มาสู่ TSC-1 จึงสะท้อนถึงความก้าวหน้าด้านวิศวกรรมของไทย ที่เริ่มเข้าสู่มาตรฐานการออกแบบระดับสากลมากขึ้น
อุปกรณ์วิทยาศาสตร์บนยาน กับกล้อง Hyperspectral Camera
ทีนี้ก็มาถึงหัวใจหลักของยาน TSC-1 ซึ่งก็คือ Scientific Payload ที่บรรทุกขึ้นไปบนวงโคจรเพื่อสร้างข้อมูลใหม่ให้กับประเทศไทยและนักวิทยาศาสตร์ นั่นคือ Hyperspectral Camera ที่ NARIT พัฒนาร่วมกับ Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics และ POISE หรือ Polar Orbiting Ion Spectrometer Experiment จากมหาวิทยาลัยมหิดล
Payload ชิ้นแรกคือ Hyperspectral Imager ที่พัฒนาโดยศูนย์เทคโนโลยีออปติกและโฟโตนิกส์ หรือ Center for Optics and Photonics Technology ของ NARIT ซึ่งดัดแปลงความเชี่ยวชาญทางดาราศาสตร์มาใช้ในงาน Earth Observation โดยกล้องชนิดนี้ไม่ได้ถ่ายภาพแค่ “ขาว–ดำ” หรือ “RGB” แบบทั่วไป แต่เก็บข้อมูลใน หลายร้อยช่องสเปกตรัม ตั้งแต่ 400–1000 nm ด้วยความละเอียดเชิงสเปกตรัม 10 nm ทำให้เราสามารถแยกความแตกต่างของวัตถุบนพื้นโลกที่ตาเปล่ามองไม่ออก เช่น ชนิดของพืช ความชื้นในดิน หรือมลพิษในน้ำ
ด้านสเปกทางวิศวกรรม ตัวกล้องมี Ground Sample Distance หรือ GSD ที่ 30 เมตร และ Swat หรือความกว้างในการกาดถ่ายภาพ 30 กิโลเมตรต่อการกวาดหนึ่งครั้ง พร้อม SNR หรือ Signal-to-Noise Ratio อยู่ที่ประมาณมากกว่า 100 ซึ่งถือว่าอยู่ในมาตรฐานของ Earth Observation รุ่นใหม่ การออกแบบผ่านการ Trade-Off ระหว่าง Front Telescope และ Spectrometer รวมถึงการคำนวณ Modulation Transfer Function หรือ MTF เพื่อตรวจสอบคุณภาพภาพ การประเมิน Error Budget จากการประกอบ และ Straylight Analysis เพื่อให้มั่นใจว่าภาพที่ได้มีความคมชัดและใช้ประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ได้จริง
ความสำคัญคือ นี่ถือเป็นการยกระดับมรดกทางวิศวกรรมด้าน Optic ของไทย จากการทำกล้องดาราศาสตร์บนภูเขา มาสู่การทำกล้องที่ต้องทนสภาพแวดล้อมรุนแรงในอวกาศ ซึ่งเป็นก้าวแรกในการปูทางให้ไทยมีความสามารถในการออกแบบและผลิต Payload สำหรับการสำรวจโลกและอวกาศในอนาคต รายละเอียดเพิ่มเติมสามารถศึกษาได้จาก TSC-1 Offner Spectrometer Prototype Characterization และ TSC-1 Optical Payload Hyperspectral Imager Preliminary Design and Performance Estimation
Payload อีกชิ้นคือ Polar Orbiting Ion Spectrometer Experiment หรือ POISE ซึ่งพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยมหิดล อุปกรณ์นี้คือ เครื่องตรวจวัดอนุภาคประจุจากอวกาศ ที่คอยจับตา “สภาพอากาศอวกาศ” หรือ Space Weather ที่อาจส่งผลกระทบต่อโลก ดาวเทียม และระบบไฟฟ้า
POISE ได้แรงบันดาลใจจากภารกิจ SAMPEX/MAST ช่วงปี 1992–2004 ของ NASA ใช้ Silicon Detector ทำงานด้วยเทคนิค ΔE–E เพื่อระบุชนิดและพลังงานของอนุภาค ตั้งแต่ฮีเลียม ไปจนถึงนิกเกิล ครอบคลุมพลังงานในช่วง 15–200 MeV ต่ออนุภาคซึ่งครอบคลุม ion หลัก ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา Solar Energetic Particles และ Galactic Cosmic Rays โดยสามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก Technical Design of the first Thai Space Consortium Satellite (TSC-1) and its Polar Orbiting Ion Spectrometer Experiment (POISE) Payload
สำหรับประเทศไทย นี่เป็นครั้งแรกที่เรามี Scientific Instrument ระดับ Particle Physics บนวงโคจรจริง ๆ ซึ่งไม่ใช่แค่การเก็บข้อมูลเพื่อวิทยาศาสตร์อวกาศเท่านั้น แต่ยังต่อยอดไปสู่ Space Weather Services ในอนาคต เช่น การพยากรณ์พายุสุริยะที่มีผลต่อระบบดาวเทียมและเครือข่ายไฟฟ้า
การนำส่งและการปล่อยยานสู่อวกาศ
ในการออกแบบยานอวกาศ สิ่งหนึ่งที่ต้องถูกคิดไปพร้อมกันตั้งแต่แรกคือ Launch Vehicle ที่จะใช้ เพราะทุกระบบตั้งแต่โครงสร้างจนถึงการทดสอบความทนทานต้องอ้างอิงกับสเปกของจรวดปล่อยที่เลือกใช้ สำหรับ TSC-1 ได้ถูกกำหนดให้ขึ้นบินกับ Falcon 9 ของ SpaceX นั่นหมายความว่าวิศวกรต้องทำ Vibration Test และ Acoustic Test ตาม profile การสั่นสะเทือนและเสียงของ Falcon 9 โดยตรง เพื่อให้มั่นใจว่ายานสามารถทนต่อแรงกระแทกและสภาพแวดล้อมสุดขั้วในช่วงปล่อยขึ้นสู่วงโคจรได้จริง
TSC-1 จะถูกนำส่งไปพร้อมกับภารกิจตระกูล Transporter ของ SpaceX ผ่านรูปแบบ Rideshare ซึ่งมีบริษัท ExoLaunch ทำหน้าที่เป็นตัวกลางจัดการการบรรทุก การใช้รูปแบบ Rideshare หมายความว่ายานขนาดเล็กจากหลายประเทศจะถูกบรรจุรวมกันในเที่ยวบินเดียว ช่วยลดต้นทุนการปล่อยลงได้มหาศาล สำหรับระบบแยกตัว Separation System ของ TSC-1 ใช้รุ่น Carbonix ขนาด 24 นิ้ว ของ ExoLaunch ที่ออกแบบมาเพื่อความน่าเชื่อถือสูง ลดความเสี่ยงในการ Deploy และยังผ่านการใช้งานกับภารกิจขนาดเล็กมาแล้วหลายครั้ง ถือเป็นมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับในวงการ
ดาวเทียมเล็กปล่อยจากจรวดอย่างไร รู้จักกับ Exolaunch โซลูชันที่มาแรงตลาดแตกตอนนี้
ในขั้นตอนการประกอบ ExoLaunch ได้ส่งอุปกรณ์จำลองหรือ Fit Check ของทั้งตัว Spacecraft Ring และ Launch Vehicle Ring มาให้ทีมวิศวกรไทยใช้เป็น mock-up เพื่อทดสอบว่าตัวยานจะถูกติดตั้งเข้ากับระบบปล่อยจริงอย่างไร กระบวนการติดตั้งระบบ Separation System ของจริงนั้นจะเกิดขึ้นที่ ฐานปล่อยในห้องประกอบขั้นสุดท้าย โดยยาน TSC-1 จะถูกยึดเข้ากับ Adapter Plate ที่เชื่อมกับ Payload Attach Fitting ของ Falcon 9 จากนั้นจึงครอบด้วย Payload Fairing ตามมาตรฐานการปล่อยดาวเทียมหรือยานอวกาศสากล
ทั้งหมดนี้ถือเป็นครั้งแรกที่วิศวกรไทยต้องรับมือกับกระบวนการการปล่อยยานอวกาศในเชิงลึกด้วยตัวเองอย่างแท้จริง แตกต่างจากโครงการก่อนหน้าที่มักอาศัยแพ็กเกจหรือการสนับสนุนจากผู้ให้บริการรายอื่น คราวนี้ทุกขั้นตอนตั้งแต่การออกแบบ การทดสอบ จนถึงการติดตั้ง ต้องคิดและวางแผนเองทั้งหมด
ความน่าตื่นเต้นจริง ๆ ของการเดินทางของ TSC-1 จะไปอยู่ในวันปล่อยกับ Falcon 9 ภายใต้ภารกิจ Rideshare ของ SpaceX เพราะนี่ไม่ใช่แค่การติดจรวดแล้วรอผล แต่เราจะได้เห็น “ช็อตประวัติศาสตร์” ของวงการอวกาศไทยด้วยตาตัวเอง โดยกล้องถ่ายทอดสดของ SpaceX มักจะจับภาพดาวเทียมถูกดีดออกจาก Dispenser ทีละดวง พร้อมเสียงประกาศจาก Mission Control ที่จะเรียกชื่อของแต่ละดาวเทียมขณะ Separation เกิดขึ้นจริง “TSC-1 Separation Confirmed” เสียงนี้จะเป็นเหมือนประโยคที่ยืนยันว่า ประเทศไทยได้ก้าวสู่การมียานอวกาศสำรวจโลกที่สร้างเองด้วยมือคนไทยอย่างแท้จริง ไม่ใช่เพียงการซื้อมาจากต่างประเทศอีกต่อไป
ช่วงวินาทีนั้นเองคือจุดที่ความพยายามหลายปีของนักวิจัยและวิศวกรในโครงการ TSC จะถูกจารึกไว้ในประวัติศาสตร์ เพราะไม่ใช่แค่สัญลักษณ์ของความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังเป็นภาพที่สังคมไทยทั้งประเทศจะได้เห็นไปพร้อมกันว่าเราเองก็เป็นผู้เล่นในสนามอวกาศโลกได้จริง
เกร็ดน่ารู้อื่น ๆ ในการประกอบยานอวกาศ และชมอุปกรณ์สำหรับทดสอบ
เวลาประกอบยานอวกาศ เรื่องพื้น ๆ อย่าง “การขันน็อต” กลับเป็นจุดที่สำคัญมาก เพราะในสภาพแวดล้อมอวกาศที่แรงสั่นสะเทือนและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงรุนแรง น็อตที่ขันไม่แน่นหรือแน่นเกินไป อาจทำให้โครงสร้างเสียหายหรือระบบหลุดระหว่างการปล่อยได้ทันที ดังนั้นวิศวกรจึงต้องใช้เครื่องมือพิเศษอย่าง ไขควงทอร์ค หรือ Torque Wrench ที่สามารถควบคุมแรงบิดได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้แน่ใจว่าน็อตทุกตัวถูกขันแน่นพอดีตามสเปก ไม่มากไปหรือน้อยไปแม้แต่เล็กน้อย
อีกเรื่องที่สำคัญไม่แพ้กันคือการใช้ สารเหลวกันคลายเกลียว Thread Locker เพราะเมื่อยานถูกส่งขึ้นสู่วงโคจร มันจะเจอทั้งการสั่นสะเทือนจากการปล่อย ความเย็นสุดขั้ว และการหด-ขยายของวัสดุในสุญญากาศ แรงเหล่านี้สามารถทำให้เกลียวคลายตัวได้ง่ายกว่าที่เราคิด การเคลือบสารกันคลายจึงช่วยป้องกันการหลุดหรือคลายออกเองระหว่างภารกิจ ซึ่งถ้าน็อตตัวใดตัวหนึ่งหลุดออกมา มันอาจกลายเป็นเศษชิ้นส่วนลอยภายในระบบ ทำให้เกิดความเสียหายใหญ่หลวงกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือกล้องที่เปราะบาง
ทีมงาน NARIT ยังได้พาพวกเราไปดูห้องที่ใช้สำหรับทดสอบการสั่นสะเทือนของยานด้วย Electrodynamic Shakers เครื่องทดสอบชนิดนี้คือหัวใจสำคัญของการจำลอง “ความโหด” ระหว่างการปล่อยจรวด เพราะในช่วงไม่กี่นาทีแรกของการทะยานขึ้น ยานอวกาศจะต้องเจอกับแรงสั่นสะเทือนที่รุนแรงหลายสิบ G และเสียงที่ดังกว่าระดับเครื่องยนต์เจ็ตมาก ถ้าอุปกรณ์ภายในไม่ได้ถูกทดสอบล่วงหน้า มันอาจแตกร้าว หลุด หรือเสียหายตั้งแต่ยังไม่ถึงวงโคจร
Electrodynamic Shaker ใช้หลักการคล้ายกับลำโพงขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า แต่แทนที่จะส่งเสียงออกมา มันจะส่งแรงสั่นสะเทือนตามโปรไฟล์จริงของจรวดที่ถูกบันทึกไว้ เช่น จรวด Falcon 9 หรือ Ariane 5 วิศวกรสามารถกำหนดความถี่และแรงสั่นได้ละเอียด เพื่อดูว่าชิ้นส่วนใดอาจเป็นจุดอ่อน และทำการแก้ไขก่อนปล่อยจริง การได้เห็นอุปกรณ์เหล่านี้ทำให้เข้าใจเลยว่าการสร้างยานอวกาศไม่ใช่แค่การประกอบให้เสร็จ แต่ต้องมั่นใจด้วยว่ามันทนต่อ “การเดินทางที่โหดที่สุดในชีวิต” ของยานอวกาศลำนั้น
ที่ศูนย์ทดสอบดาวเทียมและยานอวกาศของ NARIT ยังมีอีกหนึ่งความคืบหน้าที่น่าสนใจ คือ สถาบันวิจัยแสงซิงโครตรอน กำลังดำเนินการปรับปรุง Thermal Vacuum Chamber ที่ทีมสร้างขึ้นเองแบบ in-house ให้สามารถรองรับการทดสอบดาวเทียมได้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น โดยเครื่องนี้จะใช้จำลองสภาวะสุญญากาศและอุณหภูมิสุดขั้วแบบที่ดาวเทียมต้องเจอบนวงโคจร ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการตรวจสอบความทนทานและความพร้อมก่อนการปล่อย คาดว่าปลายปีนี้เราจะได้เห็นห้องทดสอบชุดนี้เสร็จสมบูรณ์และใช้งานได้จริง
การประกอบและทดสอบยังคงดำเนินต่อไป
การเยี่ยมชมครั้งนี้ต้องขอบคุณเป็นพิเศษต่อ คุณสาธิต ปิลันธน์โสภณ และทีมวิศวกรที่ทำงานอยู่เบื้องหลังอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย รวมถึง คุณนฤมิต ศรีเยาว์เรือน ผู้รับผิดชอบหลักในการประกอบยานอวกาศลำนี้ ที่สละเวลาเป็นผู้นำชมและอธิบายรายละเอียดให้เราได้เห็นภาพจริง ๆ ของกระบวนการทำงาน ทุกคำอธิบายและทุกขั้นตอนที่ได้เห็นในวันนี้ทำให้เข้าใจชัดเจนยิ่งขึ้นว่า การสร้างยานอวกาศหนึ่งลำไม่ได้เกิดจากความพยายามของใครเพียงคนเดียว แต่เป็นผลลัพธ์ของความร่วมมือ ความพิถีพิถัน และความทุ่มเทจากทีมงานทั้งหมดที่อยากเห็นอวกาศไทยก้าวไปไกลกว่าเดิม
การประกอบและการทดสอบ Engineering Model ของ TSC-1 ยังคงดำเนินการต่อเนื่อง โดยวิศวกรของโครงการได้อัพเดทกับเราเมื่อกลางเดือนกันยายน 2025 ว่าตัว EM ใกล้เสร็จสมบูรณ์แล้ว ขั้นตอนถัดไปคือการส่งไปทดสอบอย่างเป็นระบบ ซึ่ง NARIT วางแผนทำงานร่วมกับพันธมิตรสำคัญอย่าง GISTDA ในการนำดาวเทียมไปยังศูนย์ประกอบและทดสอบดาวเทียมแห่งชาติ หรือ Assembly, Integration and Testing Center หรือ AIT ที่ตั้งอยู่ในประเทศไทย
การขนส่งดาวเทียมไปยังศูนย์ดังกล่าวไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะโครงสร้างต้องปลอดภัยจากแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกระหว่างทาง ยานจะถูกบรรจุใน คอนเทนเนอร์พิเศษที่มี Shock Absorber เพื่อลดแรงสะเทือน และยังต้องมีการเก็บ Shock Profile อย่างละเอียดตลอดเส้นทางการขนส่งด้วย เพื่อประเมินว่ามีแรงใดบ้างที่กระทำกับตัวดาวเทียม และต้องออกแบบมาตรการป้องกันเพิ่มเติมหรือไม่ นี่คือ Learning Curve ที่สำคัญด้าน Logistics ของทีมงาน ที่ไม่ใช่แค่การสร้างและทดสอบในห้องปฏิบัติการ แต่ยังรวมถึงการรับประสบการณ์ตรงในการจัดการการเคลื่อนย้ายอุปกรณ์ที่ซับซ้อนระดับชาติ
เมื่อขั้นตอน EM เสร็จสิ้นและผ่านการทดสอบแล้ว โครงการก็จะเดินหน้าเข้าสู่กระบวนการสร้าง Flight Model ซึ่งจะเป็นตัวจริงที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรต่อไป น่าจับตามองว่า TSC-1 จะพร้อมสำหรับการเดินทางขึ้นสู่อวกาศเมื่อไหร่ และหาก TSC-1 สำเร็จ Milestone สำคัญต่อไปของ TSC-2 ก็คือการทำยานอวกาศพร้อมระบบ Electrect Propulsion เพื่อเดินทางสู่ดวงจันทร์ ท้ายที่สุด TSC-1 ไม่ใช่แค่ดาวเทียมเล็ก ๆ ที่จะถูกปล่อยขึ้นไปพร้อม Falcon 9 แต่มันคือหลักฐานเชิงประจักษ์ว่าไทยกำลังขยับเข้าใกล้การสร้าง “ยานอวกาศของเราเอง” อย่างแท้จริง เพราะในโครงการนี้เราไม่ได้เป็นเพียงผู้สังเกตหรือผู้ซื้อมาจากต่างประเทศ แต่ทีมงานนักวิจัยและวิศวกรไทยได้ลงมือทำเองในแทบทุกขั้นตอน ตั้งแต่การออกแบบ ระบบทดสอบ ไปจนถึงการประกอบชิ้นส่วนสำคัญที่ต้องผ่านมาตรฐานอวกาศระดับโลก
สำหรับเราในฐานะสเปซทีเอช สิ่งที่น่าดีใจไม่แพ้การได้เห็นดาวเทียมถูกปล่อยออกไป คือการได้เห็นการเติบโตของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ หรือ NARIT และทีมงานเบื้องหลังทั้งหมดที่กำลังปูรากฐานใหม่ให้วงการอวกาศไทย การทำข่าวเกี่ยวกับภารกิจระดับนานาชาติอย่าง NASA หรือ ESA อาจทำให้เราตื่นเต้นเสมอ แต่การได้เล่าถึง “ภารกิจที่เราทำเองในประเทศ” กลับให้ความรู้สึกพิเศษยิ่งกว่า เพราะมันคือเรื่องราวที่เรามีส่วนร่วมอยู่ในเส้นทางเดียวกัน และกำลังจะได้เห็นประเทศไทยก้าวสู่การเป็นผู้สร้าง ไม่ใช่แค่ผู้ตามในโลกอวกาศ
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
