THEOS 2 vs. Thai Space Consortium เปิดเบื้องลึกสองโครงการอวกาศพันล้านของไทย

ตอนนี้ประเทศไทยของเรา กำลังมีสองโครงการอวกาศที่นับว่าเป็นโครงการใหญ่อยู่ 2 โครงการที่กำลังเป็นที่ถูกพูดถึง คือโครงการ Thai Space Consortium ที่จะเป็น Series ของยานอวกาศ “วิทยาศาสตร์” ทั้งหมดประมาณห้าลำ ซึ่งเปิดตัวไปอย่างเป็นทางการในช่วงปี 2020-2021 ที่ผ่านมา นำโดยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ, สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน และ GISTDA และยังมีหน่วยงานภาคีต่าง ๆ ในกระทรวงอุดมศึกษาอีกหลายหน่วยงาน ในขณะที่ก่อนหน้านี้ ในปี 2018 ก็ได้มีโครงการ THEOS-2 ของทาง GISTDA ประกาศออกมาและเผยโฉมให้เห็นอย่างเป็นรูปเป็นร่าง โดย THEOS-2 นั้นระบุว่าเป็นโครงการด้านภูมิสารสนเทศ เพื่อตอบโจทย์การพัฒนาประเทศในระยะยาว

ทั้งสองโครงการนี้ ทั้ง Thai Space Consortium และ THEOS 2 แม้จะเป็นยานอวกาศหรือดาวเทียมเหมือนกัน แต่วัตถุประสงค์นั้นออกแบบแตกต่างกันออกไป รวมถึงตัวแนวคิดที่มาด้วยเช่นกัน ตอนนี้เราจะพาทุกคนไปเจาะลึกถึงความเหมือน ความต่าง ของสองโครงการนี้กัน

ก่อนอื่น เราต้องทำความเข้าใจประวัติศาสตร์ดาวเทียมในไทยก่อน

เมื่อพูดถึงดาวเทียมของไทย ชื่อแรกที่เราจะนึกถึงกันก็คือ Thaicom ซึ่งมีประวัติศาสตร์ที่มาย้อนกลับไปตั้งแต่ 1993 ซึ่งในตอนนั้นเป็นผลงานของบริษัท ชินวัตร แซทเทลไลท์ บริษัทใน Shin Corp ของตระกูลชินวัตร (ซึ่งภายหลังถูกขายให้กับ Temasek Holdings ปัจจุบันชื่อว่า Intouch ซึ่งเป็นหนึ่งในบริษัทแม่ของ AIS) ซึ่งปัจจุบัน Thaicom ก็ยัง Operate อยู่ อย่างไรก็ตาม เราจะไม่นับว่า Thaicom เป็นดาวเทียมที่ถูกพัฒนาโดยคนไทย เพราะโมเดลของมันเป็นโมเดลแบบการค้า ให้เรานึกภาพว่า เราไปซื้อบ้านมาหนึ่งหลัง ไม่ได้แปลว่าเราจะสามารถผลิตบ้านได้ด้วยตัวเอง แต่เราไปใช้วิธีจ้างผลิตเพื่อใช้งานใน Application ที่เราต้องการ Thaicom เองก็เหมือนกัน (อย่างไรก็ตาม เราเองก็ต้องมีความรู้ในเรื่องการ Operate เช่นกัน แต่ก็เป็นในระดับเบสิก พูดง่าย ๆ คือเป็น User)

หลังจากนั้น ประเทศไทยก็มีดาวเทียมดวงสำคัญอีกดวงก็คือ THEOS 1 (ไทยโชติ) ในปี 2008 ซึ่งเป็นดาวเทียมขนาด 715 กิโลกรัม โดยวัตถุประสงค์ของการมี THEOS นั้นก็คือเพื่อเป็นดาวเทียมสำหรับศึกษาด้านภูมิสารสนเทศ หน่วยงานที่ทำให้เกิด THEOS ขึ้นมาก็คือ GISTDA ซึ่ง GISTDA ก่อตั้งมาตั้งแต่ปี 2000 ภายใต้ กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม (สมัยรัฐบาลชวน หลีกภัย)

ก่อนหน้านั้นสหรัฐฯ เริ่มนำเทคโนโลยีดาวเทียมมาเผยแพร่ให้ประเทศพันธมิตร (เป็นผลมาจากโครงการ NASA ERTS-1 ที่เป็นจุดเริ่มต้นของโครงการ Landsat รุ่นแรก) ประเทศไทยได้เข้าร่วมโครงการของสหรัฐฯ ตั้งแต่ช่วงปี 1971 ในยุคของสงครามเย็น ทำให้รัฐบาลไทย เริ่มมีโครงการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับอวกาศขึ้นมา (ประวัติศาสตร์ช่วยนี้นั้น ลงลึกไปได้กว่านี้อีกมาก ไว้เราจะมาเล่าในบทความต่อไป)

หลังจากในปี 2000 GISTDA เองก็เริ่มมีการทำโครงการต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับการบริหารจัดการดาวเทียม การตั้งจานรับสัญญาณดาวเทียมต่าง ๆ มาจนถึงปี 2006 ก็ได้เริ่มมีแผนพัฒนา “ดาวเทียม Remote Sensing ของประเทศไทย” ซึ่งเราพยายามหาอ้างอิงเอกสาร พระราชกฤษฎีกา หลักการและเหตุผลในตอนนั้น แต่ไม่เจอ แต่เราเจอเอกสาร ราชกฤษฎีกาที่มีการพูดถึงตัวโครงการ THEOS โดยว่าด้วยเรื่องการละเว้นภาษีมูลค่าเพิ่มอุปกรณ์ในโครงการ THEOS ซึ่งย้อนกลับไปตั้งแต่ปี 2006

จริง ๆ แล้ว กระแส THEOS ในไทยนับว่าแรงพอสมควร เทศกาลกีฬาไทย ณ ท้องสนามหลวง ในปี 2005 เคยมีการชักว่าวที่เป็นรูปดาวเทียม THEOS ด้วย (ฮา) ซึ่งตอนนั้นเป็นเวลาเกือบ 3 ปีก่อนจะมีการปล่อยดาวเทียม THEOS จริง ๆ แต่อย่างไรก็ตาม ในตอนนั้น THEOS 2 ก็มีฝ่ายค้านเช่นกัน อิงจากรายงานของ มติชน เมื่อปี 2005 ซึ่งคนที่ค้านก็ไม่ใช่ใคร แต่เป็น ดร.ธวัช วิรัตติพงศ์ ซึ่งหลาย ๆ แหล่งระบุว่า ดร.ธวัช ทำงานที่ JPL และ 15 ปีให้หลัง ดร.ธวัช ก็ยังออกมาให้สัมภาษณ์พูดถึงโครงการ Thai Space Consortium ในบทสัมภาษณ์ของมติชนในปี 2020 เช่นกัน

ในตอนนั้น THEOS ใช้งบสูงถึง  6,440 ล้านบาท โดยระบุว่าเป็น “ความร่วมมือระหว่างไทยกับฝรั่งเศส” ซึ่งบริษัทที่ได้ผลิต THEOS ก็ได้แก่ EADS Astrium ซึ่ง EADS นั้นก็คือ European Aeronautic Defence and Space Company ซึ่งปัจจุบันคือ Airbus Defence and Space ที่เป็นหนึ่งในผูัที่ ทำส่วนประกอบยานให้กับโครงการ Atemis ด้วย และ THEOS ก็ถูกปล่อยที่สุดในปี 2008 จากฐานปล่อยในรัสเซีย (ซึ่งอยู่ในสัญญาที่ทางผู้ผลิตจัดให้) นอกจากนี้ ในวงเงินหกพันกว่าล้านนั้น ก็ยังรวมการส่งวิศวกรจำนวนหนึ่งไปศึกษาที่ฝรั่งเศส เพื่อศึกษาระบบต่าง ๆ ของดาวเทียม และการ Operate ดาวเทียม นอกจากนี้ยังรวมถึงการสร้าง Facilty ต่าง ๆ เช่น ห้อง Operate ดาวเทียมด้วย

โมเดลของ THEOS จึงเป็นโมเดล Standard ของการจัดซื้อดาวเทียมในไทย คือการ ซื้อพร้อมกับองค์ความรู้อะไรบางอย่างเพื่อหวังพัฒนาขีดจำกัดของวิศวกรไทย และโครงการ THEOS ก็ใช้มาจนถึงปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ภาพถ่ายจากดาวเทียม THEOS นั้น ไม่ได้อยูู่ในระดับความละเอียดสูงมาก ทำให้ Application บางอย่าง อาจจะไม่ได้เทียบกับดาวเทียมอื่น ๆ แต่ถามว่าใช้ได้ไหม ก็ถือว่าใช้ได้

หลังจากนั้น GISTDA เองก็วาง Position ของตัวเองให้เป็นหน่วยงานด้านภูมิสารสนเทศมาโดยตลอด และมีความร่วมมือด้านอวกาศกับหน่วยงานต่าง ๆ เช่น สวทช. หรือหน่วยงานต่างประเทศอย่าง JAXA

อย่างไรก็ตามในปี 2012 เคยมีข่าวดราม่าใหญ่เรื่อง การตั้งฐานสำรวจทางวิทยาศาสตร์ของ NASA ที่สนามบินอยู่ตะเภา ในโครงการ SEAC4RS หรือ Studies of Emissions and Atmospheric Composition, Clouds and Climate Coupling by Regional Surveys ซึ่งเราแนะนำให้อ่านรายละเอียดที่ Voice TV เคยรายงานไว้ ไว้เป็นข้อมูลเฉย ๆ

นี่เป็น Timeline ในฝั่งดาวเทียมในไทย ซึ่ง เราจะเห็นว่า ตัวผู้เล่นจริง ๆ ในฝั่งดาวเทียมนั้นแบ่งได้หลัก ๆ 2 กลุ่ม คือกลุ่มที่ใช้ในงานด้านการสื่อสารเลย (Thaicom) และฝั่งที่ใช้งานในด้านวิทยาศาสตร์และภูมิสารสนเทศ ซึ่งก่อตั้งมาภายใต้อิทธิพลจากสหรัฐอเมริกา นับตั้งแต่ยุคสมัยสงครามเย็น จนมาประจวบเหมาะในช่วงปี 2005 ที่ถึงจุดที่ทางรัฐบาลมองว่าไทยควรมีดาวเทียมสำรวจทรัพยากรเองได้แล้ว

ในเมื่อพูดถึงเรื่องดาวเทียมแล้ว ก็คงไม่พูดถึงโครงการ NAPA ของกองทัพอากาศไม่ได้ ซึ่งทางกองทัพอากาศนั้นได้มีโครงการจัดซื้อดาวเทียมแบบ CubeSat 6U จำนวน 2 ดวง ในช่วงแรก พร้อมกับตั้งสถานีรับสัญญาณ และเทคโนโลยี Support ต่าง ๆ ในวงเงิน 1.47 พันล้านบาท ซึ่งจ่ายให้กับบริษัท ISIS Space ประเทศเนเธอร์แลนด์ แต่บทความนี้เราจะยังไม่พูดถึง เพราะจะโฟกัสแค่ดาวเทียมวิทยาศาสตร์ก่อน

Timeline ในฝั่ง ดาราศาสตร์และวิทยาศาสตร์อวกาศบ้าง

จริง ๆ แล้ว NARIT นั้น ชื่อก็บอกว่าเป็น “สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ” ดาราศาสตร์ที่ว่าก็คือดาราศาสตร์แบบ Astronomy เลย อธิบายง่าย ๆ ก็คือดูดาว จุดเริ่มต้นของ NARIT ที่ระบุไว้ในเว็บไซต์ของ NARIT บอกว่า NARIT นั้นเป็นหน่วยงานน้องใหม่ที่เพิ่งเกิดขึ้นมาในปี 2009 นี้เอง (NARIT เพิ่งฉลองครบรอบ 10 ปีไปเมื่อปี 2019 ด้วยการเปิด อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร ที่เชียงใหม่) อย่างไรก็ตามแผนการก่อตั้ง NARIT นั้นมีมาตั้งแต่ปี 2004 เป็นการรวมตัวกันของอดีตนักเรียนทุน และนักวิทยาศาสตร์ในกระทรวงฯ

การวางกลยุทธ์ของ NARIT นั้น ดร.ศรัณย์ โปษยะจินดา ผู้อำนวยการคนปัจจุบันเล่าให้เราฟังว่า เริ่มต้นจากสิ่งที่ง่ายและใกล้ตัวก่อน จะเห็นว่า NARIT นั้นเริ่มต้นด้วยการสร้างหอดูดาวภูมิภาค ซึ่งเป็นหอดูดาวที่สามารถเปิดให้นักดาราศาสตร์สามารถใช้งานการสำรวจทางดาราศาสตร์ได้ในระดับที่สามารถใช้ตีพิมพ์ลงในวารสารต่าง ๆ ได้เอง โดยไม่จำเป็นต้องไปใช้หอดูดาวของต่างประเทศ หลังจากนั้น NARIT ก็พยายาม Sustain ตัวเองด้วยการสร้างองค์ความรู้ด้าน Optic (ซึ่งเป็นความรู้ที่ใช้ในการออกแบบอุปกรณ์ดูดาวต่าง ๆ จน NARIT สามารถผลิตเครื่องเคลือบกระจกสำหรับหอดูดาวเองได้) จนในปี 2013 NARIT ก็สามารถเปิดใช้กล้อง Thai National Radio Telescope ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.4 เมตร บนดอยอินทนนท์ ซึ่งเป็นหอดูดาวที่อยู่สูงที่สุดในไทย และทันสมัยที่สุดได้สำเร็จ ภายใต้วงเงิน 312 ล้านบาท ซึ่งเป็นเงินที่อนุมัติมาในช่วงการก่อตั้งสถาบันฯ (2009)

อ่าน – บันทึกการจัดตั้งหอดูดาว

NARIT ใช้หอดูดาวของตัวเองในการทำให้ เยาวชน นักวิจัย สามารถเข้าถึงงานดาราศาสตร์ระดับโลก และเกิดการตีพิมพ์งานทางวิชาการต่าง ๆ มากมาย และก็ได้มีโครงการขยายผลเปิดหอดูดาวภูมิภาคต่าง ๆ และยังได้วางโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในงานดาราศาสตร์ เช่น HPC หรือ High-Performance Computer, Workshop Lab สำหรับการทำงานกับเครื่อง CNC, 3D Printing ต่าง ๆ จนสามารถซ่อมแซมหอดูดาวและสร้างอุปกรณ์ได้เอง

นอกจากนี้ NARIT เองยังเอาตัวเองเข้าไปร่วมโครงการต่าง ๆ เช่น Cherenkov Telescope Array เพื่อให้นักวิจัยของตัวเองมีความร่วมมือและพัฒนาฝีมือกับหน่วยงานระดับโลก

หลังจากที่ NARIT ประสบความสำเร็จในการทำ Visible Light Astronomy แต่จริง ๆ แล้วการสำรวจดาราศาสตร์นั้นมีมากกว่าแค่ Visible Light แต่ยังมีศาสตร์ด้าน Radio Telescope ซึ่งเป็นคลื่นความถี่ต่ำ และคลื่นความถี่สูงมาก ๆ อย่าง Microwave, Gamma Ray ทำให้ต้องมีอุปกรณ์มากขึ้น ซึ่ง NARIT ก็เลือกที่จะนำเอาดาราศาสตร์วิทยุเข้ามาในไทย ผ่านโครงการ Thai National Radio Telescope ซึ่งเราเคยพาไปดูในบทความ Thai National Radio Telescope พาชมกล้องโทรทรรศน์วิทยุของคนไทย 40 เมตร เจาะลึกการทำงาน

อีกหนึ่งข้อสังเกตของ NARIT ก็คือ NARIT ใช้วิธีส่งคนไปเก็บความรู้ตามหน่วยงานระดับโลกต่าง ๆ แล้วไปขอแบบมาสร้างเอง สร้างเองที่ว่านี่ก็คือออกแบบเอง เอาแบบเขามาปรับนิดหน่อย แล้วจ้างผู้รับเหมาในไทยมาทำ แล้วให้วิศวกร NARIT ประกบ ทำให้ NARIT เองมีความรู้ความเข้าใจในงานของตัวเองเป็นอย่างดี อย่างตัว TNRO ก็มีการปรับแบบจากกล้อง Yebes มาใช้ระบบ Cassegrain Nasmyth ที่ช่วยให้การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์มีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ในฝั่งของการจัดสรรงบประมาณนั้น NARIT ใช้วิธีการ Defend งบตามปีงบประมาณปกติ (เหมือนกับงบประมาณปีต่อปี งบวิจัยต่าง ๆ) ไม่ได้เป็นโครงการขนาดใหญ่ที่จะต้องมีการร่างพระราชกฤษฎีกา ขึ้นมาเพื่อเบิกจ่ายงบประมาณของประเทศ

Thai Space Consortium และ THEOS 2 ที่เกิดในเวลาไล่ ๆ กัน

คำว่า TSC หรือ Thai Space Consortium เริ่มปรากฎตั้งแต่ช่วงปี 2018 ในขณะที่ THEOS 2 ก็เริ่มปรากฎตั้งแต่ปี 2014 ห่างกันราว 4-5 ปีเท่านั้น ฟังดูอาจจะเหมือนไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่จริง ๆ แล้ว มันบังเอิญ (ฮา) สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาตินั้น มีแผนในการทำงานดาราศาสตร์มาโดยตลอด อย่างที่เราเห็น จากหอดูดาวสู่จาน Radio Telescope ดังนั้นโครงการ TSC จึงเหมือนเป็นภาคต่อให้กับงานของ NARIT เพราะงานดาราศาสตร์เราทำบนโลกได้ในระดับนึงเท่านั้น ที่เหลือก็ต้องไปอวกาศ (รังสีที่มีความถี่สูงไม่สามารถทะลุทะลวงลงมาในบรรยากาศโลกได้, NASA เองก็มียานอวกาศด้านดาราศาสตร์หลายดวง รวมถึงการนำอุปกรณ์วัดพลังงานจากอนุภาคต่าง ๆ ไปติดตั้งไว้บนสถานีอวกาศนานาชาติ) ประกอบกับในไทยก็มีคนทำวิจัยด้าน High-Energy Science หลายกลุ่ม เช่น ดร.David Ruffolo ที่เคยนำ Instrument ด้าน High-Energy Physics ไปติดตั้งบนดอยอินทนนท์ รวมถึงส่งนักวิจัยไปขั้วโลกใต้มาแล้ว หรือแม้กระทั่งสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ที่มีผลงานด้าน High-Energy Physics และมีเครื่องเร่งอนุภาคเป็นของตัวเองด้วย ทำให้การทำดาวเทียมสำหรับงานวิจัยวิทยาศาสตร์ จึงมาลงล็อกกันพอดี และเมื่อ GISTDA มีประสบการณ์ด้านดาวเทียมอยู่แล้ว TSC จึงประกอบไปด้วย NARIT, GISTDA, และสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนในที่สุด ก็ฟังดูเหมาะเจาะกันดี

ในขณะที่ THEOS 2 นั้น ที่มาที่ไปของมัน มันก็สืบเนื่องมาจาก THEOS 1 ถูกสร้างขึ้นมาและปล่อยไปในปี 2008 ซึ่งเรื่องก็อาจจะดูเงียบไป

มีการพูดถึงโครงการ Eastern Economic Corridor หรือ EEC ซึ่งเป็นการพัฒนาระเบียงเศรษฐกิจภาคตะวันออก

หลังจากนั้นในปี 2018 ก็ได้มีเอกสารจากการประชุมหลายฉบับ พูดถึงโครงการ THEOS 2 ยกตัวอย่างเช่น คณะกรรมการนโยบายอวกาศแห่งชาติ ในปี 2018 ได้พูดถึง การจัดซื้อระบบดาวเทียม THEOS 2 ในวงเงิน 7,800 ล้านบาท ด้วยวิธีการประกวดราคา โดยบริษัทที่ชนะการประกวดราคาคือบริษัท Airbus Defence and Space โดย THEOS 2 นั้น โครงการหลัก ๆ ของมันจะประกอบไปด้วย

• AIP Platform ซึ่งเราก็ยังงง ๆ ว่ามันคืออะไรกันแน่ แต่แนะนำให้อ่าน เอกสารของ GISTDA ที่พูดถึง AIP ประมาณว่าเป็น Platform สำหรับช่วยการตัดสินใจด้านนโยบาย
• ดาวเทียมหลัก THEOS 2 HR (ดาวเทียมที่ซื้อ Airbus เป็นคนจัดทำ ผลิต)
• ดาวเทียมขนาดเล็ก THEOS 2 LR ซึ่งถ้าย้อนกลับไปดูตั้งแต่โครงการ THEOS แรก เราจะพบว่าโมเดลจะเหมือนกันก็คือ ซื้อมาแล้วก็เรียนรู้ ซึ่งการเรียนรู้ที่ว่าในรอบนี้ก็คือ ทีมวิศวกร GISTDA จะได้สร้างดาวเทียมเองด้วย 1 ดวง ภายใต้ความช่วยเหลือจาก Airbus

ที่เรายก EEC มาพูดถึงก็เพราะว่า AIP Platform ในโครงการ THEOS 2 นั้น ถูกเชื่อมโยงเข้ากับ EEC โดย GISTDA เองเยอะมาก ด้วยข้อความทำนองว่า ต้องใช้ AIP ในการจัดการ EEC อย่างไรก็ตาม โครงการ THEOS 2 ไม่ได้เกี่ยวข้องกับ EEC และใช้งบแผ่นดิน ไม่ได้ใช้งบ EEC

ปัจจุบัน (2021) THEOS 2 LR หรือ Theos 2 Small Sat (ดาวเทียมขนาดเล็ก) รอการปล่อยในช่วงปี 2022 – 2023 หรือ 2025 เช่นเดียวกับดาวเทียม THEOS 2 ดวงหลัก

รายละเอียดของ THEOS 2 LR และ THEOS 2 HR

อ้างอิงจาก รายละเอียดที่ทาง GISTDA ระบุไว้ THEOS 2 LR เป็นดาวเทียมขนาดประมาณ 1 เมตร ออกแบบให้โคจรอยู่ที่วงโคจรแบบ Sunsynchronous orbit (ตามแบบปกติของดาวเทียมสำรวจโลกทั่วไป ที่จะโคจรตัดขั้วเหนือใต้เพื่อถ่ายภาพบริเวณต่าง ๆ) รายละเอียดคร่าวๆ ด้านการออกแบบก็คือ

• THEOS 2 LR เป็นดาวเทียมขนาด 100-110 กิโลกรัม กว้างยาวสูงประมาณ 1 เมตร
• THEOS 2 LR ไม่มีระบบ Propulsion แปลว่าตอนที่ปล่อยต้องเอาดาวเทียมไปวางในวงโคจรที่กำหนด ไม่สามารถปรับวงโคจรเองได้ ตามสไตล์ดาวเทียมเล็กทั่วไป แต่จะมีระบบ Reaction Wheel ในการรักษาองศาของดาวเทียมเพื่อเอียงถ่ายภาพ หรือเอาด้านที่มี Solar Array หันเข้าหาดวงอาทิตย์ โดยทำงานร่วมกับระบบ Star Tracker คือใช้ดาวในการช่วยระบุตำแหน่งและทิศทางของตัวเอง
• THEOS 2 LR บรรทุก Payload เป็นพวก Gyroscope, Magnetometer, ตัวระบุตำแหน่ง GNSS, Sun Sensor และอุปกรณ์ Optical ต่าง ๆ สำหรับใช้ถ่ายรูป
• เนื่องจาก THEOS 2 LR เป็นโครงการที่ ทาง Surrey (บริษัทลูกของ Airbus) จัดขึ้นมาเพื่อสอนวิศวกรไทยในการสร้างดาวเทียม ทำให้วิศวกร Surrey จะพาทำตั้งแต่ตัวโครงสร้าง ไปจนถึงการจัดการ Thermal, การวาง Layout ตัวดาวเทียม, การออกแบบวงจร ไปจนถึงการวาง Sub-system ต่าง ๆ, ทำ Flight Software, การเทส (Vibration ต่าง ๆ) ไปจนถึงการใช้งานระบบสำหรับเชื่อมต่อกับดาวเทียม

สามารถอ่านเรื่องเล่าจากโครงการ THEOS-2 ได้ที่ เรื่องเล่าจากแดนไกล GISTDA

แต่ถามว่า THEOS 2 LR กับ THEOS 2 HR ตัวใหญ่ เหมือนกันมั้ย คำตอบก็คือไม่ THEOS 2 ตัวใหญ่ มีขนาดถึง 454 กิโลกรัม นับว่าเป็น “Bus” ที่ใหญ่กว่ามาก ๆ มีระบบโครงสร้างภายในซับซ้อน ที่สำคัญคือผลิตออกมาเพื่อขายโดยเฉพาะ ดังนั้น Bus ที่เอามาขาย เขาก็จะต้อง Proven มาแล้วว่าใช้ได้จริง ไม่พัง ในขณะที่ THEOS 2 LR เป็นเหมือน DIY คือทำเอง ตามตำหรับมาตรฐานของดาวเทียมขนาดเล็กอื่น ๆ ของ Surrey  ซึ่งเน้นการทำดาวเทียมขนาดเล็กแบบ In-house อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมขนาดเล็กนี้ยังต้องผ่านมาตรฐานอะไรต่าง ๆ เพื่อเป็น Space Proven ให้สามารถใช้ได้จริง

ในขณะที่ Bus ที่ THEOS ตัวใหญ่เลือกใช้คือ AstroSat-300 (AstroBus-S) ซึ่งเป็นรุ่นเดียวกับที่ ใช้ทำยาน CHEOPS (Characterising Exoplanets Satellite) ยานล่า Exoplanet ของ ESA

แล้ว TSC ใช้ความรู้ดาวเทียมาจากไหน

Thai Space Consortium นั้น ต่างจากโครงการ THEOS 2 HR และ THEOS 2 LR อย่างสิ้นเชิงตรงที่ว่า

• โครงการ TSC ใช้การประกอบดาวเทียมหรือยานอวกาศเองในประเทศ และเป็นโครงการที่เราคิดขึ้นมาเอง ไม่ได้เป็นของแถมจากการซื้อดาวเทียมดวงใด
• โครงการ TSC มีเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ชัดเจน มี Payload เป็นเรื่อง ๆ ไป เช่น เรื่อง Solar Activity, Magnetic ของ อาจารย์ David Ruffolo
• THEOS 2 HR เป็นของที่ซื้อมา เราเอามา Operate, THEOS 2 LR เป็นดาวเทียมที่มาพร้อมคอร์สสอนทำ และช่วย Operate ในขณะที่ TSC นั้นเป็นการทำเอง ในเดือน เมษายน 2021 ดร.ศรัณย์ เปิดเผยกับเราว่า “ไม่มีหน่วยงานต่างประเทศสนับสนุนเงินเราแม้แต่บาทเดียว”

ทีนี้เราอาจจะสงสัยว่า แล้วความรู้ที่จะเอามาทำ TSC นั้นมาจากไหน ต้องบอกว่าในโครงการ TSC มี Lead Engineer ถึงสองคน ได้แก่ ดร.พงศธร สายสุจริต ที่มีผลงานในการพัฒนาดาวเทียม KnackSat 1 และอยู่เบื้องหลังความสำเร็จของดาวเทียม BCC-Sat 1 ของโรงเรียนกรุงเทพคริสเตียน และ ดร.พีรพงศ์ ต่อฑีฆะ จากสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

ดังนั้นการทำ Study ด้านดาวเทียม เป็นไปได้ว่าหลังจากที่วิศวกรของทาง GISTDA กลับมาจากโครงการที่ Surrey ก็อาจจะมาช่วยเสริมทัพทีม Engineer ในฝั่ง Spacecraft Design ได้เช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ความยากของการทำยานอวกาศสำหรับ Thai Space Consortium นั้น ยากกว่าการทำดาวเทียมมาก เพราะดาวเทียมนั้นจะใช้ยานอวกาศในการพาดาวเทียมไปอยู่ในวงโคจรที่ต้องการอยู่แล้ว แต่สำหรับภารกิจ TSC โดยเฉพาะใน TSC-2 ที่จะมีการส่งยานไปยังวงโคจรของดวงจันทร์นั้น ตัวยานจะต้องค่อย ๆ ใช้ระบบขับดันขับดันไปเอง (ซึ่งด้านล่างเราจะพูดถึงระบบนี้กัน) สาเหตุแบบนี้ก็เพราะว่า Thai Space Consortium เป็นโครงการงบประหยัดมาก ๆ ตัวเลขที่ประเมินไว้ อ้างอิงจากรายงานของ NARIT ในเดือน มกราคม 2021 นั้นอยู่ที่ 900 ล้านบาท สำหรับโครงการ TSC-1 และ 3,000 ล้านบาท สำหรับ TSC-2 ที่จะเดินทางไปยังวงโคจรของดวงจันทร์ ตัวเลขพวกนี้รวมทุกอย่างแล้ว ค่าใช้จ่ายในการจัดการ รวมถึงค่าปล่อยด้วย

ในเดือนเมษายน 2020 ดร.ศรัณย์ เล่าให้เราฟังว่า ถ้าเราต้องการส่งยานอวกาศไปยังวงโคจร Trans-Lunar Injection เราจะต้องจ้างปล่อยในราคาที่แพงมาก การออกแบบยานของเราให้ขึ้นไปในวงโคจรต่ำของโลก แล้วค่อย ๆ จุดเครื่องยนต์ไปเอง จะได้ในราคาที่ถูกกว่า (อ้างอิงจากโครงการ SmallSat ของ SpaceX ราคาการส่งยานขนาด 300 กิโลกรัมไป Low Earth Orbit จะอยู่ที่ 1.5 ล้านเหรียญ หรือ 47 ล้านบาท)

ทีนี้เราลองเอาตัวเลขมาเทียบกันดู ให้เห็นชัด ๆ

• โครงการหอดูดาวของ NARIT มูลค่า 312 ล้านบาท
• โครงการ TSC-1 มูลค่า 900 ล้านบาท
• โครงการ TSC-2 มูลค่า 3,000 ล้านบาท
• โครงการ THEOS มูลค่า 6,400 ล้านบาท (อย่าลืมว่านี่เป็นตัวเลขในปี 2005 ยังไม่รวมค่าเงินที่เพิ่มขึ้น)
• โครงการ THEOS-2 ทั้งโครงการ (รวม AIP, THEOS-2 LR/HR ห้องปฏิบัติการต่าง ๆ) 7,800 ล้านบาท

จากตัวเลขเหล่านี้ เราจะเริ่มเห็นขนาดที่แท้จริงของโครงการอวกาศกันบ้างแล้ว ทีนี้เพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพอีก เราจะมาลองดูโครงการอวกาศสำคัญ ๆ ในต่างประเทศกันบ้าง

• โครงการ Beresheet ของอิสราเอล ที่ส่งยานไปลงจอดบนดวงจันทร์ (และไม่สำเร็จ) มูลค่า 3,200 บ้านบาท
• โครงการ จันทรายาน 2 ของอินเดีย ที่เข้าสู่วงโคจรสำเร็จแต่ยานลงจอดวิกรมลงจอดไม่สำเร็จ มูลค่า 4,500 ล้านบาท

จะเห็นว่า ตัวเลขก็จะอยู่ประมาณนี้ ทีนี้ถ้าเรามาดูโครงการใหญ่ ๆ กันบ้าง ยกตัวอย่างเช่นยาน TESS ยานล่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของ NASA ซึ่งเป็นโครงการระดับปานกลางนั้น ใช้งบอยู่ที่ 243 ล้านเหรียญ (7,700 ล้านบาท) หรือถ้ายานแบบใหญ่ ๆ โหด ๆ เลย เช่น โครงการ Mars 2020 อยู่ที่ 2,400 ล้านเหรียญ (78,000 ล้านบาท – แม้เจ้า)

แล้ว TSC ในแต่ละ Series ออกแบบมาใช้ทำอะไรบ้าง

โครงการ Thai Space Consortium นั้นจะแบ่งเป็น Series เป็น และใช้วิธีของบทีละรุ่น เพราะ TSC ใช้งบวิจัยหน่วยงาน ไม่ได้ออก พรก. นำเงินมาจากงบกลางของประเทศ ปัจจุบันตัวโครงการที่ได้ Approve แล้วก็คือ TSC-Pathfinder, TSC-1 และ TSC-2 (ข้อมูล มิถุนายน 2021)

• TSC Pathfinder ปี 2022 จะเป็นดาวเทียมขนาดเล็ก ใช้เพื่อทดสอบเทคโนโลยีต่าง ๆ โดยจะบรรทุก Payload ด้าน Optical (กล้อง) และทดสอบระบบต่าง ๆ เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับดาวเทียมตัวถัดไป
• TSC-1 ปี 2025 ตัวนี้จะเป็นดาวเทียมโคจรรอบโลก บรรทุก Payload Hyperspectral Camera และ Instrument ฝั่ง High Energy Physics
• TSC-2 ปี 2027 ตัวนี้จะเป็นยานโคจรรอบดวงจันทร์ บรรทุก Payload วิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับดวงจันทร์ และจะเป็นการโชว์ศัยภาพการสื่อสารแบบ Deep Space Communication ครั้งแรกของไทย

หลังจากโครงการ TSC-2 จะมีโครงการอื่น ๆ ตามมา ได้แก่ TSC-3, 4 และ TSC-5 จะเป็นภารกิจ Deep Space แรกของไทย ซึ่งยังไม่ได้วางแผนว่าจะไปไหน แต่ถ้าเกิดโครงการในช่วงแรกไปได้สวย ก็ไม่แปลกที่เราจะได้เห็นภารกิจสำรวจอวกาศอื่น ๆ ไม่แน่ว่าอาจจะเป็นดาวอังคารก็เป็นได้ถ้าเทคโนโลยีเราพร้อม ณ ตอนนั้น

อย่าลืมว่าสิ่งที่น่าจับตามองสำหรับ TSC นั้นก็คือ Impact ที่จะเกิดขึ้นในวงการวิชาการ และการสร้างแรงบันดาลใจให้กับเยาวชน อย่างไรก็ตามเรามองว่าความท้าทายของ TSC คือการบริหารจัดการระหว่างหน่วยงาน เนื่องจากตอนนี้ภาคี TSC มีเยอะมาก แถมยังถูกเอาไปหวังให้เกิดเป็น Space Economy ซึ่งเอาจริง ๆ โครงการอย่าง TSC ถูกวางแผนให้เป็นโครงการวิทยาศาสตร์ ถามว่าในอนาคตไทยอาจเกิด Space Economy มั้ยก็อาจจะใช่ แต่ถามว่า ทำ TSC แล้วไทยจะเจริญแบบเหมือนใน การ์ตูนของ Pasulol ที่ล้อไว้มั้ย ก็อาจจะยังไม่เลยซะทีเดียว

เทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับ Thai Space Consortium

เนื่องจากโครงการ TSC เป็นโครงการที่เราวางรากฐานตั้งแต่แรก ทำให้เราแทบจะต้องสร้างองค์ความรู้ต่าง ๆ ขึ้นมาเองทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็น Sub-system ต่าง ๆ ไปจนถึงการบริหารจัดการภายใน ซึ่งอย่างในโครงการ TSC-1 นั้น ใช้งบประมาณ 900 ล้าน บาท แปลว่า 900 ล้านนี้ เราต้องใช้ทั้งขั้นตอนการออกแบบ, การผลิต, การจัดการทั้งฝั่ง Software ทั้ง Ground Software ที่ใช้ในการควบคุมและทำ Communication, การทำ Flight Software ที่ใช้ในตัวยาน และการทดสอบ ประกอบ และปล่อย (Launch) อีก ซึ่งนอกจาก Cost ที่เกิดจากขั้นตอนเหล่านี้แล้ว ยังมี Cost ในฝั่งวิศวกร งานวิจัย และสร้างองค์ความรู้ ซึ่งจริง ๆ ดร.ศรัณย์ เล่าว่าเป็นเป้าหมายหลักของ TSC (ย้อนกลับไปดูโครงการต่าง ๆ ของ NARIT เราเชื่อว่าเราจะได้เห็นภาพเดียวกัน เพียงแต่ในเสกลที่ใหญ่ขึ้น เพราะการทำยานอวกาศนั้นเป็นโครงการที่ใหญ่กว่าหอดูดาวมาก)

ถามว่าเทคโนโลยีเรามีแค่ไหน เราจะค่อย ๆ พามาดูทีละหัวข้อกัน

• Spacecraft system design and engineering ในฝั่งนี้ เรามีวิศวกรจาก GISTDA ที่จะกลับมาจากอังกฤษ รวมกับทีมฝั่ง ดร.พงศธร สายสุจริต (พระนครเหนือ) และทางฝั่ง NARIT ก็ยังมีพีรพงศ์ ต่อฑีฆะ ที่จบจาก National Astronomical Observatories of Chinese-Academy of Sciences ในสาขา Celestial Mechatronic and Applied Astrometry Engineering ดังนั้นฝั่งของการออกแบบ วางระบบ ต่าง ๆ เราทำได้

• งานในฝั่ง High-Performance Computing, Orbit Trajectory Calculation และการทำ Simulation ตัวนี้ต้องบอกว่าทาง NARIT ได้วางรากตรงนี้ไว้ตั้งแต่โปรแกรมหอดูดาวและมี HPC ติดตั้งอยู่ที่อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร พลังการประมวลผล 22 Teraflops ใช้ CPU 496 Cores ใช้ Ram ขนาด 2TB การทำงาน Simulation และ Orbit Calculation ต่าง ๆ สามารถใช้งาน HPC ที่เรามีอยู่ได้

• งานในฝั่งการประกอบ การเตรียมความพร้อม อันนี้ทาง NARIT มีแผนที่จะสร้างห้อง Cleanroom ที่อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร เช่นกัน จากที่เดิมที่ NARIT มีห้อง Workshop ที่ใช้ทำอุปกรณ์ต่าง ๆ แล้ว เราก็กำลังจะมี Cleanroom สำหรับการประกอบยานอวกาศได้เช่นกัน แล้วพออยู่ที่เดียวกับ Workshop และ Optic Lab ก็ไม่ต้องย้ายไปย้ายมา เป็นไปได้ว่าเราอาจจะได้เห็นยานในโครงการ TSC บินขึ้นไปส่งที่ฐานปล่อยจากสนามบินเชียงใหม่ของเรานี่แหละ
• Telecommunication แน่นอนว่ายานอวกาศต้องใช้การสื่อสาร ปกติถ้าเราไม่ตั้งเสาเองเราก็ต้องไปเช่าจานรับสัญญาณจากหน่วยงานต่าง ๆ ทั้งในไทยหรือต่างประเทศ ซึ่งถ้าเกิดเป็น Low Earth Orbit ก็อาจจะดูไม่ยากอะไร เพราะปกติดาวเทียมก็จะอยู่ในระดับ LEO อยู่แล้ว แต่ถ้าสมมติโครงการ TSC-2 ที่ส่งยานไปดวงจันทร์ อันนี้เราต้องมีจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ ซึ่ง ดร.ศรัณย์ เล่าให้เราฟังว่า จริง ๆ จาน Thai National Radio Telescope ของเราก็สามารถใช้ทำ Deep Space Communication ได้ แล้วก็ทำได้ไม่ยากด้วย ดังนั้น ถ้าเราต้องทำ Deep Space Communication จริง ๆ เราก็มีศักยภาพพอที่จะทำได้ (สามารถอ่านบทความเรื่อง Deep Space Network ได้ที่ – Deep Space Network คืออะไร เบื้องหลัง การสื่อสารของภารกิจสำรวจอวกาศห้วงลึก , เรื่องจาน TNRO – เจาะลึกหลักการทำงานของกล้องโทรทรรศน์วิทยุชนิดต่าง ๆ TNRO ของไทย เป็นแบบไหน )
• การปล่อย อันนี้ยังไงก็ทำเองไม่ได้ จ้างอย่างเดียว

นอกจากนี้ ก็จะมีงานที่ยิบย่อยลงไปในแต่ละฝั่งอีก รวมถึงการทำ Instrument อุปกรณ์ต่าง ๆ ซึ่งจริง ๆ ถ้าเกิด Lab ของเราอย่าง มหิดล สามารถทำ Instrument ไปขั้วโลกใต้ได้ หรือ Lab ของอาจารย์ Christophe Buisset ที่ NARIT สามารถทำ Instrument ฝั่ง Optic อย่างละเอียด ๆ ได้ การทำ Instrument บนยานอวกาศก็ไม่น่าห่วงมาก

รวมถึงปัจจุบันเทคโนโลยี Web API ก็ถูกนำมาใช้กับงานอวกาศเยอะมาก โดย NARIT เองนั้นก็มีความรู้ในการเชื่อมต่อ Hardware ต่าง ๆ เข้ากับ Web API เช่นกัน (อ่านเรื่องการใช้งาน Software ของ Ingeuity ได้ที่ – Open Source ปัจจัยสำคัญที่สร้างเฮลิคอปเตอร์ Ingenuity โลกของซอฟต์แวร์เสรี กับวงการอวกาศ )

แต่อีกประเด็นนึงที่น่าจะเป็นเรื่องยากและเราเองยังไม่เคยมีการทำงานด้านนี้มาอย่างจริงจังมาก่อนก็คือเรื่อง Propulsion หรือระบบขับดัน เหมือนที่ ดร.ศรัณย์ บอกว่ายาน TSC-2 ที่จะเดินทางไปดวงจันทร์นั้น เราจะไม่ซื้อเที่ยวบินแบบจรวดแบบ Tran-lunar Injection แต่เราจะใช้วิธีใช้เครื่องยนต์แบบ Ion-Engine ค่อย ๆ เร่งความเร็วและไต่วงโคจรไปเรื่อย ๆ จนได้วงโคจรที่ตัดกับดวงจันทร์และค่อย ๆ ทำ Insertion เข้าวงโคจรของดวงจันทร์ในที่สุด

ตัว Ion-Engine นี้เรายังไม่เคยทำ และแน่นอนว่าความยากของมันนอกจากในฝั่ง Trajactory Design แล้ว การทำในทางปฏิบัตินั้น อะไรที่มันเป็น Hardware มันก็จะยิ่งเพิ่มความยากเข้ามา ดังนั้นถ้าเกิด TSC-2 มาจริง ๆ เราคงต้องจับตาเรื่องเทคโนโลยีในฝั่ง Ion-Engine นี้เช่นกันว่าจะมายังไง

สรุปสองโครงการที่ทั้งเหมือนและแตกต่าง

ทั้งโครงการ Thai Space Consortium คนไทยทำเองในงบตั้งแต่ลำละ 900-3,000 ล้านบาท และโครงการ THEOS-2 ซึ่งเป็นการจ่ายเงิน 7,000 ล้านบาทแล้วได้ดาวเทียมสองดวง ดวงแรกของ Airbus กับอีกดวงวิศวกรไทยสร้างภายใต้ความร่วมมือกับ Surrey สองโครงการนี้ มีทั้งความเหมือนและความแตกต่างกัน จะในแง่ไหนบ้างก็ต้องขึ้นอยู่กับว่าเราจะมอง

อย่างไรก็ตาม ถ้าดูกันตามเป้าหมาย โครงการ TSC นั้น วัตถุประสงค์ก็เพื่อขยายขีดความสามารถของงานวิจัยไทย และสร้างแรงบันดาลใจให้กับเยาวชน ว่าประเทศไทยเราก็สามารถทำยานอวกาศและมีโครงการอวกาศของเราเองได้ ในขณะที่โครงการ THEOS-2 นั้น เป็นโครงการที่ GISTDA ทำขึ้นมาเพื่อหาดาวเทียมไว้ใช้งานในฝั่ง Application ด้านภูมิสารสนเทศ และพัฒนาความสามารถของวิศวกรของตัวเองให้ได้ไปเรียนการทำดาวเทียมที่อังกฤษ

บทความนี้เราได้เอา Fact มาโยนให้ ทั้งในแง่ของเทคโนโลยี ความพร้อม และวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ถ้าจะถามว่า เงินสามพันล้านไปดวงจันทร์คุ้มมั้ย หรือเงินเจ็ดพันล้านคุ้มมั้ย อันนี้ก็ต้องให้ผู้อ่านตัดสินกันเองในฐานะผู้เสียภาษี ซึ่งเรามีสิทธิ์ในการพูดถึงอย่างตรงไปตรงมา ในฐานะเจ้าของประเทศ

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co