ในเดือนมิถุนายน 2025 ปี บทความการศึกษา “แบคทีเรียย่อยพลาสติกในอวกาศ” ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Nature Partner Journal Microgravity ในชื่อว่า Development and flight-testing of modular autonomous cultivation systems for biological plastics upcycling aboard the ISS เป็นรายงานผลการศึกษาจากการทดลองที่ถูกส่งขึ้นไปบนสถานีอวกาศนานาชาติในเดือน พฤศจิกายน 2022 ก่อนที่จะกลับลงมาพร้อมกับข้อมูลน่าทึ่งหลายประการ
การทดลองดังกล่าวนับเป็นการทดลองร่วมโดย National Renewable Energy Laboratory หรือ NREL ของสหรัฐฯ, MIT Media, Harvard Medical School, Seed Health และ Bio-Optimized Technologies to keep Thermoplastics out of Landfills and the Environment หรือ BOTTLE โดยมี Xin Liu และ พัทน์ “พีพี” ภัทรนุธาพร เป็นผู้ร่วมเขียนหลักของงานวิจัย ที่บอกได้เลยว่าเต็มไปด้วยความน่าตื่นเต้นในโจทย์วิจัยที่แปลกใหม่ไม่เหมือนใคร
ดังนั้นในบทความนี้เราจะมาชวนเจาะลึกถึง เรื่องราวเบื้องหลังงานวิจัยชิ้นนี้ ทั้งในแง่ของโจทย์ และการทดลองบนสถานีอวกาศนานาชาติ เพื่อให้งานวิจัยชิ้นนี้กลายเป็นหนึ่งใน Heritage ในการช่วยวางรากฐานให้กับการทดลองอื่น ๆ จากประเทศไทย ที่จะถูกส่งขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติในอนาคต แม้เราจะรู้ว่า MIT Media Lab (รวมถึงตัวของพีพีเอง) จะชอบทำอะไรที่มันแปลกและแหวกแนวกว่าชาวบ้านชาวช่องอยู่เสมอ แต่ทำไมรอบนี้ถึงต้องทำการทดลองส่งแบคทีเรียขึ้นไปกินพลาสติกในสถานีอวกาศนานาชาติด้วย
ทำไมต้องส่งแบคทีเรียขึ้นไปกินพลาสติกในอวกาศ
ต้องทำความเข้าใจว่าทุกวันนี้เราจัดการกับของเสียจากสถานีอวกาศนานาชาติโดยการให้มันเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศโลกไปพร้อมกับยานส่งเสบียงอย่าง Progress หรือ Cygnus หรือไม่ก็นำมันกลับลงมาทิ้งบนโลกผ่านยานอวกาศที่สามารถเดินทางกลับโลกได้เช่นยาน Dragon ของ SpaceX ซึ่งวิธีการเหล่านี้ฟังดูไม่ยั่งยืนเท่าไหร่ ลองนึกภาพว่าคุณฉีกอกไก่นุ่มออกจากถุงและกินจนเสร็จแล้วแต่ต้องวางมันทิ้งไว้ที่เดิมเป็นเวลาหกเดือนกว่าที่จะถึงรอบทำลายทิ้ง มันคงน่ารำคาญน่าดูเลยใช่ไหมละ แถมสถานที่วางถุงเหล่านี้ทิ้งไว้ยังอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักอีก ถุงก็สามารถลอยไปลอยมาหากคุณเผลอไปชนมันได้ แถมยังจะทำให้น้ำหรือของเสียที่อยู่ในถุงเหม็น ๆ หกกระเด็นลอยออกจากถุงทำตัวคุณและยานเปรอะเปื้อนอีก อี๋ น่าขยะแขยงมาก เรื่องราวนี้ให้ลองนึกว่าเป็นแค่แค่ 6 เดือนสำหรับรอบขึ้นลงของยานเติมเสบียงเท่านั้น
ลองนึกภาพว่าเราจะต้องเดินทางไปดาวอังคารหรือการก่อตั้งอาณานิคมที่ห่างไกลแสนไกลไปอีก ถุงขยะที่มีน้ำเหม็น ๆ พวกนี้ก็จะติดตามหลอกหลอนพวกเราไปจวบจนวันที่เรากลับโลกอย่างแน่นอน ดังนั้นเพื่อเป็นการแก้ไขปัญหาถุงขยะและน้ำเหม็น ๆ การกำจัดถุงขยะต่าง ๆ ในอวกาศจึงเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ได้รับการศึกษากันมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำขยะพลาสติกที่เกิดขึ้นจากบรรจุภัณฑ์สามารถเข้าสู่กระบวนการ Upcycle กลายเป็นผลิตภัณฑ์พลาสติกอื่นต่อไปได้โดยไม่ต้องพึ่งพาทรัพยากรจากบนโลก หรือที่เรียกว่า In-Situ Resource Utilization ซึ่งเป็นแนวคิดสำคัญที่จะพาเราไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์หรือดาวอังคารอย่างยั่งยืน
งานวิจัยของ MIT ในรอบนี้ไม่ใช่แค่ให้แบคทีเรียกินพลาสติกธรรมดา ๆ เท่านั้น แต่เป็นการทำให้พลาสติกที่ถูกกินย่อยสลายและกลายเป็นพลาสติกอีกประเภทนึงที่มีคุณค่าสูงขึ้น โดยชุดการทดลองนี้มีชื่อว่า MicroPET เป็นการทดลองบน ชุด Payload ขนาด 15.3 x 2.68 x 8.74 นิ้ว มีน้ำหนักรวมกันประมาณ 3.7 กิโลกรัม แม้จะมีขนาดไม่มากนักแต่นี่คือการทดลองที่ออกแบบมาอย่างซับซ้อน ไม่ใช่แค่ให้แบคทีเรียกินพลาสติกแล้วคายออกมาแบบง่าย ๆ
โดยการทดลองมุ่งเป้าไปที่การย่อยสลายพลาสติกพอริเมอร์แบบ Polyethylene Terephthalat หรือที่เราเรียกกันว่า PET (ใช่แล้ว เหมือนกับขวดพลาสติกที่เราใช้กันในชีวิตประจำวันนี่แหละ) ให้กลายเป็นสารตั้งต้นผลิต Polyamide หรือ Nylon ผ่านเอมไซน์ที่เรียกว่า PETase ซึ่งเป็นเอมไซน์ที่สามารถย่อย PET ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์กรด Terephthalic หรือ TPA ซึ่งเอมไซน์ PETase นี้เกิดจากแบคทีเรียที่ชื่อว่า Ideonella sakaiensis 206-F6
ก่อนหน้านี้ข่าวว่าแบคทีเรียชนิดนี้ผลิตเอมไซน์ที่สามารถย่อยพลาสติก PET ให้กลายเป็นอาหารของมันได้ จากนั้นกรด Terephthalic ถูกนำไปให้แบคทีเรีย Pseudomonas putida KT2440 เอาไปย่อยต่อเพื่อสร้างกรด β-ketoadipic หรือ βKA ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการผลิต Nylon โครงสร้างแบบ 6,6 (Nylon-6,6)
สรุปก็คือนี่เป็นการทดลองที่แปลงจากพลาสติก PET ราคาถูก เป็นพลาสติกไนลอนที่มีมูลค่าสูงกว่าและนำไปทำผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงและมีความจำเป็นต่อการใช้งานในอวกาศ เช่น ร่มชะลอความเร็ว หรือวัสดุสำหรับซ่อมแซมยานอวกาศ หรืออาจนำไปใช้กับการขึ้นรูปชิ้นงานที่น่าจะมีประโยชน์กับการสำรวจอวกาศได้อีกเช่นกัน ถือว่าน่าสนใจมาก ๆ
ออกแบบการทดลองว่ายากแล้ว ทำให้มันทำงานได้จริงยากกว่า
แค่ฟังแนวคิดการทดลองนี้ก็ว้าวแล้ว แต่นี่ไม่ใช่การทดลองที่จะทำบนพื้นโลกแบบธรรมดา ๆ แต่มันจะถูกส่งเอาไปทำในอวกาศ ในสภาวะไร้น้ำหนัก ซึ่งจะทำให้กระบวนการทั้งหมดนี้วุ่นวายกว่าการทำการทดลองบนพื้นโลกอีกเป็นร้อย เป็นพันเท่า
ต้องอธิบายก่อนว่าว่าการส่งการทดลองขึ้นไปบนสถานีอวกาศนานชาชาติ หรือบนอวกาศใด ๆ ก็ตาม ตอนนี้มี 3 รูปแบบการทดลองหลัก ๆ คือ การทดลองโดยให้นักบินอวกาศเป็นผู้ปฏิบัติการทดลอง หยิบ จับ กดปุ่ม ผสมสาร สังเกต ถ่ายรูป บันทึกผล, ต่อมาคือ การทดลองที่ดำเนินการได้เองภายใน Package Payload อาจใช้ไฟฟ้าหรือระบบคอมพิวเตอร์ของสถานีอวกาศนานาชาติ โดยไม่ต้องมีนักบินมาคอยยุ่งวุ่นวายมากนัก, และแบบสุดท้ายคือเอาการทดลองไปไว้นอกยานเพื่อให้เผชิญกับรังสีและสภาวะต่าง ๆ
การทดลองโดยให้นักบินอวกาศเป็นผู้ปฏิบัติการทดลองเป็นสิ่งที่ดูเหมือนจะง่ายเพราะเป็นการให้มนุษย์เป็นผู้ทำการทดลองให้ พร้อมกับคู่มือที่ละเอียดยิบที่คุณจะ “บรีฟ” นักบินอวกาศ จะให้ทำอะไร ผสมอะไร เหมือนกับการจ่ายเงินแก้ปัญหาก็เสร็จ แต่ความเป็นจริงนั้นไม่ใช่อย่างนั้น เพราะกระบวนการทั้งหมดนี้ไม่ใช่กระบวนการที่ใช้เงินแก้ปัญหาแล้วมันจะจบ เพราะในเส้นทางนี้คุณจะต้องพึงสังวรไว้ว่าเงินที่คุณเสียไปนั้นหลายสิบล้านบาทนั้นเป็นค่าใช้จ่าย “เพื่อการทดลอง” และไม่ได้การันตีว่ามันจะสำเร็จ เพราะนักบินอวกาศที่คุณจ่ายเงินเพื่อให้เขาทำการทดลองให้คุณไม่ใช่คนที่มีความเชี่ยวชาญในการเลี้ยงเซลล์หรือเข้าใจวิธีทำการทดลองเท่าเทียมกับคุณ
ดังนั้นการทดลองที่คุณจะส่งขึ้นไปนั้นต้องเรียบง่าย เข้าใจง่าย อุปสรรคหรือขั้นตอนการทดลองน้อย ราวกับให้คนที่ไม่เคยรู้เรื่องการเลี้ยงเซลล์มาก่อนหยิบนั้นนี่มาผสมกันแล้วกลายเป็นโกโก้ครั้นซ์ได้ทันทีโดยไม่ต้องทำการทดลองยิบย่อยอะไรพวกนั้นก่อน ซึ่งการจะต้องมานั่ง Simpilfied การทดลองนั้นแหละคือจุดที่ “ปวดกบาล” ที่สุดของการออกแบบชุดการทดลองให้กับนักบินอวกาศแล้ว
เหตุผลก็คือการทดลองที่ออกแบบมา “ให้ง่าย” บางครั้งมันไม่สามารถตอบโจทย์งานวิจัยของเราได้เสมอไป หลาย ๆ ครั้งโจทย์ของเราต้องใช้ขั้นตอนที่ซับซ่อนและยุ่งยากมากเพื่อให้เกิดสิ่งใหม่ที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อน และนั้นทำให้อีกวิธีนึงที่จะเข้ามาเติบเต็มปัญหาตรงนี้ก็คือการที่ “ใช้หุ่นยนต์” เข้ามาแทนที่แล้วสั่งการมันจากระยะไกล วิธีการนี้คืออุปกรณ์ประกอบการทดลองทั้งหมดต้องติดตั้งอยู่ในอุปกรณ์ตามขนาดมาตรฐานของสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อให้ติดตั้งบน Rack หรือชั้นวางต่าง ๆ ได้ และต้องมีช่องต่อไฟฟ้าและถ่ายโอนข้อมูลตามมาตรฐานด้วย แล้วอาศัยระบบหุ่นยนต์ข้างในกล่องที่นักวิจัยได้ออกแบบไว้ทำการทดลองแทนมนุษย์ เช่น มอเตอร์สำหรับเปิด-ปิดปั๊มน้ำเพื่อให้ของเหลวในท่อไหลไปตาม Chamber ต่าง ๆ ตามการขั้นตอนการทดลอง เป็นต้น
หลาย ๆ การทดลองในบนสถานีอวกาศนานาชาติที่ซับซ้อนมาก ๆ จะเลือกใช้วิธีนี้เพราะลดค่าใช้จ่ายต่อชั่วโมงและสามารถทำการทดลองได้หลาย Batch มากขึ้น (ถ้าอันนี้ไม่สำเร็จ แผนต่อไปคืออะไร) หรือสามารถทำจนกว่าจะหมดเวลาที่ได้อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติได้เลย แต่ข้อเสียของวิธีการนี้คือยุ่งยากสุด ๆ และเมื่อเกิดปัญหาระหว่างการทดลองขึ้นมันจะ “แก้ไม่ได้” เช่น “น้ำแตก” สารหก ไฟดับ การทดลองก็จะดำเนินการต่อไม่ได้และนำไปสู่ความล้มเหลวของการทดลอง ทำให้บางครั้งต่อให้การทดลองนั้นมีขั้นตอนที่ยุ่งยากเพียงใด บางโครงการวิจัยก็ยังเลือกให้นักบินอวกาศเป็นผู้รับผิดชอบการทดลองอยู่ดีเพื่อว่ามีปัญหาหน้างานแล้วนักบินอวกาศจะสามารถแก้ไขได้ทันและการทดลองของพวกเขาจะได้บรรลุตามเป้าวัตถุประสงค์ได้ง่าย
ทำความเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในการทดลอง
กลับมาที่งานของ MIT Media Lab กัน พวกเขาเลือกใช้วิธีการที่ยุ่งยากและซับซ้อนที่สุดนั้นก็คือการใช้หุ่นยนต์มาควบคุมการทดลองและแพ็กทุกอย่างเข้าไปในพื้นที่ที่จำกัดของ Payload และนอกจากจะเป็นการทดลองที่ซับซ้อนมาก และมีสองการทดลองที่ทำการทดลองพร้อมกันอีกด้วย
โดยขั้นตอนการทดลองอย่างย่อของ microPET คือ การทดลองแรกใช้เอมไซน์ PETase เปล่า ๆ ผสมกับน้ำที่มี PET อยู่เพื่อดูว่าเอมไซน์สามารถทำงานในอวกาศได้ไหม กับอีกการทดลองคือหลังจาก PETase ทำงานเสร็จแล้วให้แบคทีเรีย P. putida ทำการย่อยกรด Terephthalic เพื่อดูว่าจะสามารถผลิตกรด β-ketoadipic ที่เป็นสารตั้งต้นของ Nylon ได้ไหม
ซึ่งแบคทีเรียที่เดินทางขึ้นไปด้วยนั้นจะถูก “Freeze Dryed” หรือแช่แข็ง เหมือนพวกมันเป็นนักท่องอวกาศในเรื่อง Interstellar เพื่อไปหาโลกใหม่ ทั้งนี้ก็เพื่อความสะดวกในการขนส่งและเมื่อขึ้นไปบนนั้นจะต้องฟื้นคืนชีพพวกมันเป็นระยะเวลา 5 วัน และหลังจากนั้นจะส่งมันเข้าไปทำการทดลอง และค่อย ๆ ทะยอยส่งน้ำ Media ที่อยู่ในการทดลองไปเก็บตาม Collecting Bag ทีละถุง พร้อมใส่สารป้องกันความเสียหายของ DNA หรือ RNA ลงไปเพื่อคงสภาพของ DNA หรือ RNA ของเจ้าตัว P. putida เพื่อประกอบการวิเคราะห์ผลบนโลก
นี่เป็นเพียงกระบวนการทดลองแรกเท่านั้น บอกได้เลยว่ากระบวนการแรกนั้นจะเรียบง่ายกว่ากระบวนการที่สองที่ต้องมี Cultivation ให้แบคทีเรียเจริญเติบโตในอวกาศและดูผลผลิตที่ได้จาก P. putida ซึ่งยุ่งยากและเต็มไปด้วยระบบที่ต้องอาศัยการควบคุมที่ดีเยี่ยม
ประกอบร่างสร้างกล่องทดลอง กับความระมัดระวังน้ำแตก
การทดลองของเหลวมันพร้อม “หกเลอะเทอะ” ตลอดเวลา จะเอามันส่งขึ้นไปอวกาศนี่ยิ่งไม่ต้องพูดถึง เพื่อไม่ให้สารละลายและแบคทีเรียหกออกไปนอกส่วนการทดลอง จึงจำเป็นต้องใช้ถุงเข้ามาใส่สารต่าง ๆ ไว้และใช้ท่อสายยางมาเป็นตัวเชื่อมระหว่างถุงต่าง ๆ และใช้ระบบวาล์วโซลินอยด์มาควบคุมการเปิดและปิดของท่อต่าง ๆ ให้ระบบสามารถทำงานได้อย่างเรียบร้อยและสมบูรณ์
ปัญหาแรกที่กลุ่มพวกเขาเจอไม่ใช่เรื่องของการจะทำการทดลองอย่างไร แต่มันคือจะหาถุงมาใส่ Media ยังไง แถมช่วงที่เริ่มต้นทำการวางแผนและประกอบ Payload ก็ดันตรงกับช่วงการแพร่ระบาดของ COVID-19 อย่างหนักในสหรัฐอเมริกาพอดี พีพีเล่าให้ฟังว่า “การหาถุงเพียงอย่างเดียวก็เกือบทำให้พวกเขาต้องล้มเลิกโปรเจคนี้แล้ว เพราะมันหาถุงไม่ได้เลย”
เพราะเอาเข้าจริงถุงที่ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อใส่สารขึ้นไปทดลองบนอวกาศมัน “ไม่มีอยู่จริง” หรือกล่าวคือมันไม่มีมาตรฐานสำหรับถุงใส่สารไปอวกาศ สิ่งที่เป็นมาตรฐานสำหรับถุงก็จะมีแค่มาตรฐานของ NASA ที่จะต้องตรวจสอบเรื่องของการติดไฟและ Outgassing (กระบวนการที่เนื้อสารหลุดออกมาแขวนลอยในอากาศ หรือการเกิดกลิ่น) นอกนั้นเขาไม่ได้สนใจ
แล้วทำไม NASA ถึงไม่มีมาตรฐานเหมือนกับการส่ง “ไก่ไทยไปอวกาศ” ของ CPF ที่ต้องผ่านมาตรฐาน NASA STD-3001 ที่เราเล่าไปในบทความ ไก่ CP เตรียมเดินทางสู่อวกาศกับยาน SpaceX Dragon ภารกิจ Axiom-4 คำตอบคือ ที่ไม่มีก็เพราะ “ถ้าตราบใดที่การทดสอบการรั่วซึมผ่าน ก็เป็นเครื่องยืนยันได้แล้วว่ามันจะไม่มีอะไรเกิดขึ้น” และการไปจำกัดเสป็คไม่ว่าจะเป็นความหนา ขนาด มวล ของภาชนะใส่สารเหลวก็เหมือนการตีกรอบบังคับให้มีเพียงภาชนะสำหรับใส่ด้วยวิธีการเดิม ๆ เท่านั้นไม่ได้ก่อให้เกิดนวัตกรรมอะไรใหม่ ๆ ที่จะมาตอบโจทย์ใหม่ นั้นก็พอจะเป็นคำตอบว่าทำไม NASA และองค์กรอวกาศอื่นถึงไม่ได้ระบุมาตรฐานสำหรับถุงใส่สารไปอวกาศ
กลุ่มถุงที่นักวิจัยส่วนมากเลือกใช้ไปทำการทดลองในอวกาศคือกลุ่มถุงที่ใช้เป็นเครื่องมือทางการแพทย์ ไม่ว่าจะเป็น ถุงน้ำเกลือ ถุงเลือด เนื่องจากถุงเหล่านี้มีหลายเลเยอร์ มีความเหนียว แข็งแรง สามารถทนต่อความเครียดจากการขยายตัวของถุง การเพิ่มขึ้นของก๊าซ ความดัน หรือการขีดข่วน ระหว่างการขนส่งได้ดีมาก และยังป้องกันก๊าซที่ภายในถุงหลุดออกสู่บรรยากาศภายนอกได้อีกด้วยจึงเป็นตัวเลือกแรก ๆ ของนักวิจัย
การเลือกใช้วิธี Commercial Off-the-Shelf หรือ COTS ที่หมายความว่าการเลือกหยิบ ๆ เอาผลิตภัณฑ์ในตลาดแทนการสั่งทำพิเศษ กลายมาเป็นวิธีการพื้นฐานของนักวิจัยในปัจจุบัน เพราะการใช้ผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในตลาดช่วยทำให้ลดต้นทุนการพัฒนา หรือ R&D ตลอดไปจนถึงการการผลิต เพราะหลาย ๆ ครั้งงานวิจัยเสียเวลาหลายเดือนในการวิจัยและผลิตมันออกมาแต่สุดท้ายใช้ของชิ้นนั้นอยู่ชิ้นเดียวเพื่อตอบสนองงานวิจัยชิ้นเดียว ซึ่งเป็นการลงทุนที่ไม่ค่อยคุ้มค่าเป็นอย่างมาก แต่ก็ไม่ใช่นักวิจัยทุกคนจะใช้วิธี COTS เพราะของบางอย่างมันก็ไม่สามารถหาจุดที่เหมาะสมกับงานวิจัยของพวกเขาได้จริง ๆ สิ่งที่ทดแทน COTS คือการมาของเทคโนโลยีการผลิต “รายชิ้น” ที่ราคาถูกลง เช่นการขึ้นรูปโลหะด้วย CNC หรือการใช้ 3D Printer ขึ้นรูปชิ้นงาน
ในขณะที่ถุงที่จะใช้กับงานวิจัยอวกาศ ถุงพวกนี้พอมาตรฐานสูง ราคามันก็แพงมาก ๆ แถมรูปร่างของถุงบางทีใหญ่กว่าไซส์ของ Payload ที่จองเอาไว้ นำมาซึ่งการที่นักวิจัยจะต้องตัดแต่งถุงให้มีขนาดที่เล็กลง (อย่างการตัดขอบถุง ตัดเอา Connector ออก) ซึ่งก็เสี่ยงต่อการฉีกขาดและรอยรั่ว ดังนั้นนักวิจัยบางกลุ่มจึงเลือกใช้วิธีการทำเอง โดยใช้เทคนิค Laser Welding ในการทำให้พลาสติกไนลอนสองแผ่นเชื่อมกันด้วยเลเซอร์ ตามแผนผังคอมพิวเตอร์ ซึ่งมันเป็นกระบวนการที่ใหม่มากและยังมีความเสี่ยงที่จะทำให้ “น้ำแตก” หรือรั่วกลางทางได้อยู่เมื่อเทียบกับถุงที่ได้รับมาตรฐานจากอุตสาหกรรมการแพทย์
แม้จะเป็นมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีระดับโลกที่โคตรพ่อโคตรแม่ภูมิใจส่งลูกหลานไปเรียนอย่าง MIT การหาถุงยังเป็นเรื่องลำบาก พวกเขาใช้เวลานานมากกว่าที่จะหาถุงที่พอดีกับงานของพวกเขาได้ รวมถึงตัว Bio Reactor ที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบสายยางที่พวกเขาเลือกมาใช้ได้ สุดท้ายพวกเขาเลือกใช้ถุง Bioprocess Bags จากบริษัทในฝรั่งเศสที่ชื่อว่า Saint-Gobain ที่ราคาต่อถุงหลายพันบาท และ Bio reactor สำหรับเป็นพื้นที่เพาะเลี้ยงเซลล์และทำการทดลองชื่อว่า BioCell ของ BioServe แห่ง University of Colorado Boulder แล้วใช้ระบบท่อสายยางในการลำเลียงสารละลายไปเก็บตามถุงต่าง ๆ รอไว้สำหรับการกลับโลกเพื่อทำการตรวจสอบ
พีพีให้เล่าฟังอีกว่าพอมันอยู่ในช่วงโควิดที่ทุกอย่าง Lock Down การเดินทางมาทำ Payload ยากมาก พวกเขาเลยต้องอาศัยการส่งกล่อง Payload กันไปกันมาระหว่างกันผ่านทางขนส่งของสหรัฐฯ ซึ่งก็ไม่ได้ยากเท่าไหร่ ส่วนวิธีในการเช็คการรั่วซึมของก๊าซภายในระบบพีพีบอกว่าเขาใช้วิธีคือการเอาระบบทั้งหมดไปแช่น้ำแล้วดูว่ามีฟองอากาศลอยขึ้นมาตรงไหนหรือเปล่า ถ้าไม่มีก็แปลว่า “ระบบไม่มีรอยรั่ว” ไม่ต่างจากวิธีที่ลุงร้านปะยางหน้าปากซอยใช้มากนัก
แม้แต่ส่งขึ้นอวกาศก็ยังมีปัญหา
งานวิจัยชิ้นนี้ใช้บริการของบริษัท Nanorack ที่ตอนนี้ได้ถูกควบรวมกิจการกลายเป็น Voyager Space ไปเรียบร้อย ถือว่าเป็นบริษัทยอดฮิตที่ดูแลการทดลองให้หลาย ๆ ทีมจากไทยด้วยเช่นกัน ไม่ว่าจะเป็น โครงการ “ไก่ไทยไปอวกาศ” ของ CPF และ “Thailand Liquid Crystal in Space” ของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ที่เราเคยเล่าไปในบทความ การทดลอง Liquid Crystal ของไทย เตรียมขึ้นสู่สถานีอวกาศนานาชาติ กับยาน Cygnus กันยายน 2025
การทดลองชุดนี้ถูกส่งไปพร้อมกับยาน Dragon ของ SpaceX ในภารกิจเติมเสบียงให้กับสถานีอวกาศนานาชาติรอบ CRS-26 ที่เดินทางขึ้นสู่สถานีอวกาศนานาชาติเมื่อ 26 พฤศจิกายน 2022 โดยมันได้เชื่อมต่อเข้ากับสถานี ฯ ในวันที่ 27 พฤศจิกายน 2022 และ Payload ชิ้นนี้ได้เข้าไปประจำอยู่ที่โมดูล Destiny ตามการดูแลของ Nanorack ก่อนที่มันจะเดินทางกลับโลกกับยาน Dragon ลำเดียวกันในวันที่ 9 มกราคม 2023 และถูกเก็บกู้ในอ่าวเม็กซิโกในวันที่ 11 มกราคม 2023 โดยเรือเก็บกู้ Megan ของ SpaceX
ท่ามกลางความภาคภูมิใจของการส่งการทดลองขึ้นไปอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาตินานกว่า 3 เดือนเมื่อ Payload เดินทางมาถึงมือของทีมวิจัยเพื่อวิเคราะห์ผลการทดลอง พวกเขาก็พบว่า “ไฟ (แม่ง) ดับแทบจะตลอดระยะเวลาที่อยู่ในสถานีอวกาศนานาชาติ”
“ฉิบหายแล้ว” แล้วอย่างไรต่อดี ปัญหาที่เกิดขึ้นเมื่อไฟดับหรือไฟไปเลี้ยงไม่เพียงพอกับที่ออกแบบไว้ ทำให้ไม่มีไฟฟ้าเข้าไปในตัว Payload เกินครึ่งหนึ่งของระยะเวลาที่ Payload อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ จากภาพข้างบนจะเห็นว่าในช่วงวันที่ 1-4 มีกระแสไฟฟ้าจ่าย Payload และทำให้อุปกรณ์สามารถทำงานได้ตามที่กำหนด แต่พอย่างเข้าวันที่ 5 ไฟฟ้าก็ดับยาวจนถึงช่วงวันที่ 8 ก่อนที่ไฟจะกลับมามาอีกครั้งจนถึงวันที่ 11 แล้วก็ดับลงไปอีกครั้งแบบที่ไม่กลับมาอีกเลย
ซึ่งในเปเปอร์นั้นก็ได้มีการพูดถึงตัวระบบ BlackBox System ของ NanoRacks ซึ่งมีปัญหาเรื่องภาคจ่ายไฟ (บ้างก็เชื่อกันว่า) ปัญหาทั้งหมดมันเกิดจากระบบการจัดการของ NanoRacks ไม่ได้เกิดจากตัวสถานีอวกาศนานาชาติ เพราะ Payload ที่ถูกส่งไปด้วยบริษัทอื่นก็ไม่ได้มีปัญหาไฟฟ้าตกแต่อย่งใด และอุณหภูมิภายใน Payload ที่เกิดการแกว่งตั้งแต่ช่วง 30-47 องศาเซลเซียสก็ไม่เป็นไปตามที่ออกแบบการทดลองไว้ โดยปัญหาด้านอุณหภูมิของ Payload ที่ใช้เลี้ยงเซลล์น่าจะเกิดจากการที่พัดลมระบายความร้อนภายใน Rack ของ NanoRacks มีปัญหาทำให้อุณหภูมิที่ควรคงที่กลับสวิงไปมา ซึ่งไม่เป็นผลดีต่อการทดลองเลย
ซึ่งเมื่อเกิดปัญหาไฟฟ้าขัดข้องของ NanoRack ตัว Payload ก็ไม่สามารถทำงานได้ตามที่ออกแบบไว้ ทำให้รอบการเปลี่ยนถ่าย Media เลี้ยงเซลล์หยุดชะงักลงทั้งหมด และเมื่อ Payload เดินทางกลับมาถึงโลกก็พบร่องรอยรั่วบางอยู่บนถุงและท่อสายยาง ซึ่งพบคราบสีน้ำตาลด้านนอกก็เป็นที่แน่ใจได้ว่ามีสารรั่วออกมาอย่างแน่นอนและพบว่าบางถุงบรรจุสารมีจำนวนของสารเหลวน้อยกว่าที่ควรจะเป็น อย่างไรก็ดีท่ามกลางความหวั่นใจว่าการทดลองนี้จะล้มเหลวและไม่ได้ผลอะไรใหม่ ข่าวดีก็เกิดขึ้น
เมื่อทีมเอาสารที่อยู่ภายในถุงเก็บตัวอย่าง 3 ถุงที่เหลือรอดกลับมาจากภารกิจและทำการตรวจสอบก็พบว่ามี Levulinic Acid อยู่ภายในสารละลาย ซึ่งทำให้พอสามารถสรุปได้ว่า P. putida สามารถ “ฟื้นคืนชีพ” จากกระบวนการ Freeze Dry ได้ และมีกระบวนการเปลี่ยนแปลงสาร TPA กลายมาเป็น βKA ได้สำเร็จตามโจทย์วิจัยที่ตั้งไว้ แม้ว่าการทดลองจะเต็มไปด้วยอุปสรรคมากมายก็ตาม แต่ก็ถือว่ามีสัญญาณของความเป็นไปได้ในการ Recycle และ Upcycle พอลิเมอร์ในอวกาศให้เป็นจริงในอวกาศเป็นครั้งแรก
การส่งมอบองค์ความรู้สู่งานวิจัยของไทย
ในเร็ว ๆ นี้จะมีงานวิจัยของกลุ่มวิจัยจากราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ที่จะส่งการทดลองของเหลวขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อทำการทดลองเกี่ยวกับการผสมสารของ Water in Oil กับ Oil in Water เพื่อนำไปสร้างสูตรอาหารสำหรับการผลิตอาหารแบบ 3 มิติในอนาคต ซึ่งการทดลองผสมสารที่เป็นของเหลวนี้ก็เป็นการทดลองที่ยังต้องใช้อุปกรณ์ในลักษณะที่คล้าย ๆ กันกับของ MIT Media Lab โดย ผศ.ดร.วเรศ จันทร์เจริญ ผู้เป็น Principle Investigator ได้กล่าวไว้กับผู้เขียนว่า “การออกแบบและวัสดุที่ใช้แทบจะเหมือนกันหมดเลย”
การทดลองนี้จึงกลายมาเป็นองค์ความรู้ให้กับทีมวิจัยนี้ว่าแนวคิดที่พวกเขาออกแบบระบบที่จะรองรับของเหลวจากการทดลองโดยใช้ถุงเก็บสารด้วยวิธีการจัดหาผ่าน COTS อาจมาถูกทาง และช่วยทำให้ทีมวิจัยสามารถทำงานได้ไวขึ้นผ่านการหยิบยื่นแนวคิดที่เคยทำและพิสูจน์มาแล้วมาใช้งานได้เลย (ในวงการวิศวกรรมเราเรียกว่า Heritage หรือมรดก) เพราะอย่างที่เรารู้กันว่ายังมีงานอีกมากที่ทีมวิจัยต้องทำกัน แนวคิดเป็นแค่ส่วนเล็ก ๆ สำหรับการทำงานแต่ช่วยปรับปรุงการทำงานให้มีประสิทธิภาพหรือ Efficient ขึ้นมาก
ภายในปี 2026 แล้วที่การทดลองของทีมวิจัยจากราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์จะได้เดินทางขึ้นสู่สถานีอวกาศนานาชาติโดยยาน Dragon ของ SpaceX โดยครั้งนี้ทีมวิจัยของราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์เลือกใช้บริการของบริษัท IceCube ซึ่งทาง IceCube ก็ยืนยันหนักแน่นว่า “จะไม่มีปัญหาไฟฟ้าตก” เหมือนกับของ NanoRacks อย่างแน่นอน แต่ถึงกระนั้นเพื่อรับมือจากสถานการณ์ไฟฟ้าดับเหมือนกับการทดลองของ MIT ทางทีมวิจัยก็ได้ออกแบบระบบ Cache เพื่อรองรับกับสถานการณ์เมื่อขาดไฟฟ้าและสามารถดำเนินการต่อในขั้นตอนการทดลองต่อไปได้ทันทีเมื่อไฟฟ้ากลับมาติด เรียกได้ว่ามีระบบ Watchdog คอยดูแลเรื่องการสูญเสียของไฟฟ้า เพื่ออย่างน้อยลดความเสี่ยงที่ระบบจะดำเนินขั้นตอนการทดลองซ้ำหากไฟฟ้าขัดข้องไป
การถ่ายทอดองค์ความรู้ระหว่างทีมนั้น สะท้อนถึงการสนับสนุนและเกื้อกูลของวงการวิทยาศาสตร์และอวกาศ และการแลกเปลี่ยนความรู้กันเล็ก ๆ น้อย ๆ คือส่วนผลักดันสำคัญซึ่งทำให้วงการวิทยาศาสตร์เดินหน้าต่อไปได้ในก้าวที่ไกลขึ้นได้ โดยไม่ต้องกลับมาห่วงหน้าพะวงหลังว่าสิ่งที่เราทำมันจะเวิร์คไหม มันจะได้ผลไหม ซึ่งนี่เป็นการที่ทำให้องค์ความรู้ของทั้งโลกเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างพร้อมเพียงกัน ดังคำกล่าวของ Issac Newton ที่กล่าวว่า “ที่ฉันมองเห็นได้ไกลก็เพราะยืนอยู่บนบ่าของยักษ์ใหญ่”
พีพีทิ้งท้ายกับผู้เขียนว่าว่างานวิจัยที่เขาทำร่วมกับ MIT กว่าจะเกิดขึ้นได้นั้นยากมาก ไม่ว่าจะเป็นการหาของมาใช้ในงานวิจัยหรือการทำวิจัย ดังนั้นหากทีมวิจัยจากราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ของไทยสามารถทำการทดลองนี้ส่งขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ และได้ผลการทดลองที่สำเร็จดีและสามารถตีพิมพ์ผลงานได้ ก็จะเป็นอะไรที่น่าสนใจมาก เพราะว่าสถานการณ์ของไทยนั้นทำให้การดำเนินงานทั้งหมดยากกว่าที่ MIT หรือหน่วยงานวิจัยในสหรัฐฯ เป็นสิบเป็นร้อยเป็นพันเท่า
และที่สำคัญดมันจะสร้างองค์ความรู้มากมายให้กับนักวิจัยและคนไทยอีกมากมายมหาศาล และนับว่าเป็นก้าวที่น่าสนใจสำหรับคนไทย และเป็นกำลังใจให้กับทีมวิจัยจากราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ในการส่ง Payload ไปยังสถานีอวกาศนานาชาติให้ราบรื่นด้วยเช่นกัน
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
