ผ่านมาไม่ถึง 63 ปีนับจากที่ดาวเทียม Sputnik 1 ได้ถูกปล่อยขึ้นจาก Baikonur Cosmodrome และกลายเป็นดาวเทียวดวงแรกของโลก มนุษย์ได้เริ่มสร้างจรวดส่งมนุษย์ 12 คนขึ้นไปบนดวงจันทร์ในโครงการ Apollo, ได้สร้างสถานีอวกาศขึ้นมานับ 10 แห่งทั้งจากฟากของสหรัฐอเมริกา (Skylab), รัสเซีย (Salyut, Mir) และจีน (Tiangong) รวมถึงการร่วมมือกันของนานาประเทศจนเกิดเป็น International Space Station ขึ้นมาโคจรรอบโลกแล้วร่วม 20 ปี เราได้ส่งดาวเทียมไปจนถึงนอกระบบสุริยะ (ยานแฝด Voyager) สร้างโรเวอร์ไปวิ่งที่ดาวอังคารแล้ว 6 คัน (ปัจจุบันยังเหลือ Curiosity ที่ใช้ได้ก่อนที่ Perseverance จะถูกส่งขึ้นไปภายในปีนี้) รวมถึงโครงการอื่น ๆ อีกมากมายอย่างกล้องโทรทัศน์อวกาศหรือหรือ Space Shuttle และการเข้ามามีบทบาทของเอกชนในการสำรวจอวกาศแทนที่ภาครัฐอย่างเดียวที่ทำให้ เกิดการแข่งขันและพัฒนาอย่างก้าวกระโดด
ในอนาคตอันใกล้นี้ เรามีโอกาสจะได้เห็นมนุษย์กลับไปบนดวงจันทร์อีกครั้งผ่านโครงการ Artemis หรือแม้แต่ ก้าวแรกของมนุษย์บนดาวเคราะห์สีแดงเพื่อนบ้านเราอย่างดาวอังคาร แต่ก้าวอันยิ่งใหญ่ครั้งนี้ของมนุษยชาติมันจะไม่ได้ส่งผลกระทบเพียงแค่ในวงเล็ก ๆ เท่านั้น การศึกษาวิจัยองค์ความรู้และเทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ผ่านมาตั้งแต่ในอดีตเพื่อเข้ามาช่วยทำให้ความฝันอันนี้เป็นจริงนี่แหละที่จะเป็นตัวพลิกเกมของจริงที่จะเข้ามามีบทบาทต่อมนุษย์ในอนาคต
FutureTales Lab ในฐานะหน่วยงานศูนย์วิจัยที่ศึกษาความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตและแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของสังคมมนุษย์ เพื่อพัฒนาความเป็นอยู่ที่ดีขึ้น จึงได้ร่วมมือกับ Spaceth.co ในการวิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจอวกาศ เทคโนโลยีต่าง ๆ เพื่อวิเคราะห์ถึงความเป็นไปได้ในอนาคตตามที่ได้กล่าวมาในข้างต้น
รวมบทความในซีรีส์ FutureTalks
1. ในอวกาศมนุษย์จะกลายพันธ์ุไหม หายใจอย่างไร ปลูกพืชได้ไหม
2. เราเมาอวกาศได้ไหม เหมืองบนดาวอังคาร วัสดุกันรังสีอวกาศ
3. การกักตัวนักบินอวกาศ Private Space Company ระบบนำทางอวกาศ
4. การทดลองในอวกาศที่ถูกลง ขยะบน ISS การตรวจจับดินไหว การขุดดินบนดวงจันทร์ และ NASA กับ COVID-19
ซึ่งในครั้งนี้เราก็ได้คุยกันใน 4 ประเด็นนั่นคือ
- Microorganisms in Space
- Radiation in Space
- Planting in Space
- Water Hydrolysis for Oxygen Generation
Microorganisms in Space สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ผู้ช่วยของมนุษย์จากอดีตสู่อนาคต
นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติได้ทำการทดลองต่าง ๆ เกี่ยวกับจุลชีพ (Microbes – สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมากเช่นยีส แบคทีเรีย โปรโตซัว ไวรัส) บนอวกาศ ทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างและผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อจุลชีพ เนื่องจากแบคทีเรียที่ใช้ในการทดลองเป็นแบคทีเรียที่มี life-cycle สั้นมาก ทำให้การทดลองสามารถเปรียบเทียบวิวัฒนาการแบบรุ่นสู่รุ่นของแบคทีเรียบนอวกาศได้ ซึ่งข้อมูลที่ได้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับการทดลองคู่ขนานบนพื้นโลก และนำไปสู่ความเข้าใจต่อการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตภายใต้ microgravity
อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจคือการทำ Biomining หรือการใช้แบคทีเรียสกัดแร่ธาตุออกมาจากหิน วิธีนี้เป็นที่น่าสนใจว่าอาจถูกนำไปใช้เพื่อสกัดแร่ในการตั้งถิ่นฐานบนดาวดวงอื่น เพราะการขนส่งแร่ธาตุทุกอย่างที่จำเป็นไปจากโลกเป็นอะไรที่ค่อนข้างไม่ practical มาก ๆ ในปัจจุบัน มีการทำการทดลองชื่อ Biorock บนสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรียที่ทำ Biomining ได้บน microgravity และสภาวะจำลองเหมือนดาวอังคาร (ผ่านการมช้เครื่องปั่นเหวี่ยงเพื่อจำลองแรง g ที่แตกต่างกัน)
อ่านเพิ่มเติม: Microorganisms tested in space จุลชีพที่ถูกนำไปทดลองในอวกาศ
คำถามที่เกิดขึ้นมาในบทสนทนาคือการศึกษา Biomining มีประโยชน์อย่างไรบ้างต่อการแข่งขันในภาคอุตสาหกรรมในไทย
ในฐานะที่ไทยเป็นประเทศที่มีการประกอบอุตสาหกรรมเหมืองแร่ที่สำคัญแห่งหนึ่ง เราได้คาดการณ์ว่าภาคอุตสาหกรรมมีแนวโน้มที่นำวิธีการนี้ไปประยุกต์ใช้เมื่อนักวิทยาศาสตร์เข้าใจข้อมูลด้านนี้ดีพอจนถึงขั้นที่นำไปใช้ให้เกิดประโยชน์จริง ๆ ได้ หากเป็นเช่นนั้น Biomining จะเป็นวิธีที่ช่วยลดต้นทุนในการผลิตแร่, เพิ่มคุณภาพของสินแร่ที่ได้จากกระบวนการการผลิตรวมถึงก้าวข้ามขีดจำกัดของการสกัดแร่ที่มีความซับซ้อนสูง ซึ่งการปรับตัวนี้จะทำให้การแข่งขันในตลาดจะสูงขึ้นและส่งผลไปยังภาคอุตสาหกรรมอื่นที่ใช้แร่ด้านต่าง ๆ
Radiation in Space มนุษย์จะกลายพันธุ์จากรังสีหรือเปล่า
หากมนุษย์อาศัยอยู่บนอวกาศเป็นเวลานานจะได้รับผลกระทบจากรังสีที่แผ่จากดวงอาทิตย์โดยไม่มีชั้นบรรยากาศป้องกันแบบบนโลก ทำให้เกิด Indel Mutation (Insertion or Deletion Mutation) ที่ทำให้จำนวนของ Nucleobases ใน DNA เปลี่ยนแปลงไปจนเกิดการกลายพันธุ์กลายเป็นเนื้องอกหรือทำให้เซลล์ทำงานผิดปกติได้ เนื่องจากในปัจจุบันที่เราตั้งเป้าหมายในการเดินทางไปดาวดวงอื่นหรือไปใช้ชีวิตอยู่บนอวกาศซึ่งกินระยะเวลานาน นักวิทยาศาสตร์จึงหันมาสนใจทำงานวิจัยด้านนี้เพื่อหาวิธีป้องกันป้องกันรังสีหรือผลกระทบที่เกิดขึ้น
อ่านเพิ่มเติม: Radiation in Space เมื่อมนุษย์กับรังสีในอวกาศ เราจะกลายพันธ์ุไหม
ว่าด้วย CRISPR-Cas9 กับการความก้าวหน้าของตัดต่อพันธุกรรมสิ่งมีชีวิตที่ทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ
CRISPR-Cas9 เป็นระบบภูมิคุ้นกันของแบคทีเรียที่ใช้วิธีการในกำจัดสาย DNA แปลกปลอมที่ไวรัสส่งเข้ามาในเซลล์ โดย CRISPR (ย่อมาจาก Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) เป็นบริเวณช่วงลำดับของ DNA ที่พบในเซลล์แบคทีเรีย และ Cas protein (ย่อมาจาก CRIPSR assosiate protein) เป็นชื่อของโปรตีนที่เมื่อรวมกับ CRISPR จะได้เป็น Enzyme ที่ไว้ใช้ป้องกัน DNA แปลกปลอม เมื่อแบคทีเรียเจอกับ DNA แปลกปลอมจากไวรัส Cas Protein จะทำหน้าที่ตัดมันออกมาใส่ไว้ในช่วง CRISPR ของ DNA หลังจากนั้นช่วงนั้นจะก็อปปี้ตัวเองออกมาเป็นสาย RNA ที่ match เข้ากับ DNA ของไวรัสที่เจอ หลังจากนั้น RNA จะไปรวมตัวกับ Cas กลายเป็น Enzyme ที่เมื่อเจอ DNA ที่เหมือนที่เคยเข้ามาจะเข้าไปตัด DNA นั้นตาม Sequence ของ RNA ที่สร้างขึ้นมา
สิ่งที่นักวิจัยค้นพบคือ เราสามารถเอาโปรตีน Cas9 ไปใส่กับ RNA ของสิ่งที่เราอยากจะตัดแล้วมันจะสามารถไปตัด DNA อะไรก็ได้ เมื่อประกอบกับวิธีการซ่อมแซมสาย DNA ที่ขาดของสิ่งมีชีวิตที่สร้างคู่ DNA ขึ้นมาใหม่ (แบบสุ่มไม่เหมือนเดิม) หรือจะนำชิ้น DNA ใกล้ ๆ เข้ามาต่อถ้ามีอยู่ มันก็กลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่เปิดประตูสู่โลกการตัดต่อพันธุกรรม มันสามารถนำไปเปลี่ยนแปลงชุดของรหัสพันธุกรรมมนุษย์เพื่อให้ไอคิวสูงขึ้น สายตาดีขึ้น เปลี่ยนสีผม สีตาได้ รวมถึงป้องกันจากโรคร้ายต่าง ๆ ที่มีบนโลกได้ นอกจากนี้มันยังสามารถนำไปใช้ในสัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ได้อีกมากมายเพื่อปรับเปลี่ยนมันตามที่เราต้องการ
ถ้ามันสามารถช่วยมนุษยชาติได้แล้วทำไมจึงยังไม่เกิดการทดลองแล้วนำมาใช้หล่ะ
มันทำได้ แต่มันสมควรที่จะถูกทำขึ้นมามั้ย ? ในปัจจุบัน วิธีการตัดต่อพันธุกรรมมันถูกใช้แล้วในการพัฒนาพันธุ์พืชและสัตว์ ทั้งเพื่อผลผลิต ประโยชน์ต่าง ๆ และการทดลอง แต่ก็เช่นเดียวกับ การโคลนมนุษย์หรือการสร้างมนุษย์ครึ่งสัตว์ มันเกิดคำถามมากมายทางจริยธรรม สภาพของมนุษย์ที่ถูกโคลนจะเป็นเช่นไร ? ควรจะได้รับการปฏิบัติแบบไหน? และเราไม่สามารถทำนายความเปลี่ยนแปลงในระยะยาวอีกหลายรุ่นได้ว่าการฝ่าฝืนกฏธรรมชาติข้อนี้มันจะส่งผลอย่างไรต่อลูกหลานของเรา มันจะเกิดผลกระทบที่เลวร้ายตามมาหรือไม่
ทั้งนี้ในปัจจุบัน การทดลองในมนุษย์ถูกควบคุมภายใต้ Central Research Ethics Committee หรือ CREC เพื่อป้องกันการละเมิดสิทธิมนุษยชนทั้งในระยะสั้นและยาว รวมถึงผลกระทบและอันตรายจากการทดลอง การทดลองทุกอย่างที่เกี่ยวกับมนุษย์ต้องได้รับการรับรองและตรวจสอบอย่างเข้มงวดว่าปลอดภัยต่อผู้ถูกทดลองจริง ๆ
Planting in Space พืชในอวกาศ ต้นไม้ พืชพรรณ และอาหาร
ในปัจจุบันเรามีนักบินอวกาศที่กำลังโคจรอยู่นอกโลกทั้งหมด 3 คน การเก็บรักษาหรือขนส่งอาหารขึ้นไปบนชั้นวงโคจรโลกสำหรับนักบินอวกาศคงไม่ได้เป็นปัญหาที่หนักหนาสาหัสอะไรมาก แต่ถ้าในอนาคตเราจะเดินทางไปดาวอังคารหล่ะ ? เราจะต้องตุนอาหารสำหรับผู้โดยสารหลักสิบหลักร้อยคนขึ้นไปบนยานอวกาศหรือเปล่า ? นี่ยังไม่ได้นับเรื่องของอาหารที่เก็บไว้มันขาดวิตามินบางชนิดเนื่องจากวิธีการผลิตด้วยนะ วิธีการที่น่าสนใจและถูกลองทำการทดลองมาหลายสิบปีคือการปลูกพืชไว้กินบนอวกาศ มีการศึกษาความเปลี่ยนแปลงของพืชบนสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง อย่างในปัจจุบัน ได้มีระบบอยู่สองระบบใหญ่ที่ถูกใช้บนสถานีอวกาศนานาชาติชื่อ Veggie และ Advanced Plant Habitat
ประเด็นที่เรื่องนี้เล่าโฟกัสไปที่การปลูกพืชบนอวกาศหรือบนสภาวะไร้น้ำหนัก แต่เราก็ได้ลอง discuss กันในประเด็นที่เพิ่มเติมมากขึ้นอย่างการปลูกพืชบนดาวอังคารที่เป็นเป้าหมายของเราอีกที เป็นที่น่าทึ่งว่านักวิทยาศาสตร์พบว่าดินที่พบบนดาวอังคารหากมีการปรับปรุงคุณภาพอีกบางประการจะนำมาใช้ปลูกพืชได้หลายชนิด
อ่านเพิ่มเติม: อนาคตของการปลูกพืชในอวกาศ ความมั่นคงด้านอาหารแห่งอนาคต
นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบว่าการปลูกพืชบนอวกาศยังส่งผลต่อสุขภาพจิตของนักบินอวกาศในการช่วยผ่อนคลายความเครียดได้วิธีหนึ่ง (เปรียบเทียบการที่นักบินปลูกพืชบนสถานีอวกาศเป็นการผ่อนคลายอย่างหนึ่ง) และคุณประโยชน์สำคัญที่เกิดขึ้นจากการปลูกพืชอีกอย่างคือมันช่วยสร้างออกซิเจนได้อีกด้วย ซึ่งเราเอามาคุยกันในหัวข้อถัดไป
Water Hydrolysis for Oxygen Generation in Space เปลี่ยนน้ำให้กลายเป็นอากาศ
เรื่องเป็นอย่างนี้: มนุษย์ต้องการออกซิเจนไปใช้เป็นส่วนหนึ่งในการบวนการ Cellular Respitation เพื่อสร้าง adenosine triphosphate ซึ่งเป็นสารให้พลังงานสูงแก่เซลล์สิ่งมีชีวิต แต่บนอวกาศมีออกซิเจนน้อยมาก ๆ มนุษย์ก็เลยไม่ไปอวกาศ ? ผิด ! มนุษย์ก็เลยสร้างเครื่องมือเอาไว้ให้มีออกซิเจนบนอวกาศ
วิธีแรกคือขนแท็งก์ออกซิเจนขึ้นไปบนอวกาศด้วยแม่งเลย แต่ปรากฏว่าวิธีมี้มันไม่ยั่งยืนเพราะหากมนุษย์ต้องใช้เวลาบนอวกาศนาน จะจำเป็นต้องใช้ออกซิเจนจำนวนมากซึ่งกินพื้นที่ในการขนหรือถ้าขนส่งก็เป็นวิธีที่ยุ่งยากและเปลืองค่าใช้จ่ายมหาศาล มนุษย์เลยหาวิธีใหม่ก็คือการทำเครื่องสร้างออกซิเจนขึ้นเลย
เจ้าวิธีที่เค้าใช้เรียกว่า Water Hydrolysis อาศัยวิชาเคมีด้วยหลักการที่ว่าหากเราแยกโมเลกุลน้ำ (H2O) ได้ จะได้โมเลกุลของไฮโดรเจน (H2) และออกซิเจน (O2) (ในวงเล็บมีการดุลสมการ) เราได้ออกซิเจนออกมา แต่ไฮโดรเจนจะทิ้งก็เสียดาย เราเลยเอาไปรวมกับคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก็จะได้น้ำ (H2O) กับมีเทน ซึ่งน้ำที่ได้เราก็เอาไป Water Hydrolysis ได้อีกรอบเหมือนรูปภาพด้านล่าง
ซึ่งระบบที่เราใช้อยู่บนสถานีอวกาศก็จะมีชื่อเรียกว่า Environmental Control and Life Support System หรือ ECLSS ระบบนี้ไม่ได้เพียงแค่ทำการสร้างอากาศเท่านั้น แต่ยังเป็นระบบหมุนเวียนอากาศ และหมุนเวียนน้ำ (เอาน้ำที่ใช้แล้วมารีไซเคิลแล้วใช้ใหม่เกือบทั้งหมด (นั่นรวมถึงปัสสาวะและเหงือของนักบินอวกาศ) – ดังที่นักบินอวกาศ Douglas H. Wheelock เคยพูดไว้ว่า บน ISS กาแฟเมื่อวานก็คือกาแฟพรุ่งนี้ แต่ไม่ต้องห่วงเพราะน้ำที่นำมาใช้ใหม่จะถูกรีไซเคิลมีความสะอาดสูงมาก แทบจะยิ่งกว่าน้ำบนโลกอีก)
สุดท้ายแล้ว เราจะต้องพึ่งพากลไกทางธรรมชาติหรือเครื่องจักรกันแน่
แต่เราจะพึ่งเครื่องจักรไปตลอดเลยรึเปล่า ? จากที่ได้เกริ่นมาในหัวข้อที่แล้ว ถึงแม้การปลูกพืชในอวกาศจะค่อนข้างมีความซับซ้อนกว่าบนโลกมาก แต่หากเราเข้าใจมันและสามารถปลูกมันเป็นปกติได้แล้ว เราจะเปลี่ยนจากระบบจากเครื่องจักรเป็นระบบชีวภาพแทนหรือไม่ มองในมุมมองแรกคือมันจะเป็นความยั่งยืนกว่าหรือไม่ และมันจะเป็นการจำลองสภาพ “เสมือนโลก” ที่ดีกว่าหรือไม่ หรือในอีกมุมหนึ่งว่ามันอาจไม่ถูกเปลี่ยนแปลงและกลายเป็นคล้าย ๆ กรณีของระบบฟอกอากาศของเครื่องบินแทน เราได้คิดว่า นี่อาจเป็น discussion ที่น่าสนใจเรื่องนึงในอนาคตไม่ใกล้ข้างหน้านี้
นอกจากนี้ หากมองในมุมกลับกันที่สภาพอากาศของโลกที่กำลังแย่ลง เราจะมีวิธีรับมือกับปัญหานี้ยังไง มันจะเกิดถึงกรณีเหมือนอย่างในหนังที่เราต้องซื้ออากาศเป็นสาธารณูปโภคอย่างหนึ่งเหมือนกันกับน้ำเหมือนกับไฟฟ้าหรือเปล่า เราจะนำการ Water Hydrolysis หรือเราจะพยายามฟื้นฟูโลกให้มันขึ้นมาให้ดีขึ้นมาได้อย่างไร ก็เป็นประเด็นและคำถามที่น่าสนใจที่จะเอามาคุยกันต่อไป
เรามั่นใจได้อย่างหนึ่งว่าประเด็นในเรื่องของคุณภาพอากาศในปัจจุบัน เป็นประเด็นอย่างหนึ่งที่สำคัญที่มีแนวโน้มจะถูกนำมาพูดถึงในวงกว้างและในการวิจัยต่าง ๆ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
การสนทนาของเราจบลงที่ตรงนี้หลังจากผ่านไปประมาณ 2 ชั่วโมงครึ่ง เราได้ค้นพบว่าเรากำลังเดินเข้าสู่อนาคต เรื่องเล่าสี่เรื่องนี้ไม่ใช่งานวิจัยทั้งหมดที่เกิดขึ้นในช่วงที่ผ่านมา แต่เป็นจุดเล็ก ๆ ท่ามกลางการพัฒนาอีกจำนวนมากมายมหาศาลในหลาย ๆ อย่างที่เราอาจไม่เคยรู้ไม่เคยเห็นมาก่อน ทุก ๆ ช่วงเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเอง รอบดวงอาทิตย์ มันได้เปลี่ยนไปตลอดเวลาอย่างที่ไม่เคยเป็น เกิดการรังสรรค์สิ่งต่าง ๆ มากมายเกินจินตนาการและจะคาดถึง เราพร้อมรึยังที่เราจะปรับตัวเข้าหาสิ่งใหม่ ๆ และเปิดรับการเข้ามาของนวัตกรรมที่จะเปลี่ยนแปลงโลกนี้ (และดวงดาวอื่น ๆ สุดแต่ที่มนุษย์จะไปอยู่) ไปตลอดกาล
การสำรวจหาโลกใบใหม่และการใช้ชีวิตในอวกาศเป็นทางเลือกสำหรับทุกชีวิต เพราะสภาพแวดล้อมของโลกกำลังเข้าสู่จุดที่ไม่อาจย้อนกลับและเสื่อมโทรมจนไม่สามารถอยู่อาศัยได้อีกต่อไป ศูนย์วิจัยอนาคตศึกษา FutureTales Lab ภายใต้ MQDC เดินหน้าหาพันธมิตรที่เข้าใจและศึกษาเก็บข้อมูลเกี่ยวกับการเดินทางและการดำรงชีวิตบนอวกาศทั้งไทยและต่างประเทศ
