ในปี 2026 นี้ยังมีอีกหนึ่งโครงการอวกาศของไทยที่จะเดินทางไปยังอวกาศนั้นคือโครงการ TIGERS-X (Thailand Innovative G-force varied Emulsification Research for Space Exploration) โครงการวิจัยเทคโนโลยีทางการแพทย์ ที่นำโดย ผศ. ดร. วเรศ จันทร์เจริญ จากราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ ที่มีกำหนดการจะเดินทางไปยังสถานีอวกาศนานาชาติในเดือนพฤษภาคมนี้
ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ ประกอบชุดการทดลองสมบูรณ์ เตรียมส่งขึ้นสถานีอวกาศนานาชาติ 2026
ซึ่งอย่างที่ทุกคนทราบ การส่งชุดการทดลองหรือ Payload ไปยังสถานีอวกาศนานาชาตินั้นไม่ใช่เรื่องที่ง่ายและไม่ใช่ว่า Payload จะสามารถเกิดขึ้นได้ภายในชั่วข้ามคืน การนำแนวคิดไปทดสอบในสภาวะไร้น้ำหนักบนอวกาศโดยตรงมีความเสี่ยงสูง หากผลลัพธ์ไม่เป็นไปตามสมมติฐาน ดังนั้น เพื่อเป็นการพิสูจน์ทฤษฎีอย่างเป็นขั้นเป็นตอนและรัดกุม นักวิจัยจึงมักเลือกเส้นทางที่เป็น “บททดสอบสำคัญ” อย่างเที่ยวบินพาราโบลา (Parabolic Flight หรือ Zero-G Flight) เพื่อตรวจสอบสมมติฐานในช่วงเวลาสั้น ๆ ของสภาวะไร้น้ำหนัก ซึ่งนี่คือเส้นทางที่ทีม TIGERS-X เลือกใช้และต่อยอดองค์ความรู้ที่ได้รับจาก Zero-G Flight ต่อยอดกับ Payload ที่กำลังจะถูกส่งขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ
ในบทความนี้จะพาไปสำรวจกับการทดลองของราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์กับการทดลองใน Zero-G Flight ว่าการทดลองของเที่ยวบินที่ขึ้นชื่อว่า Vomit Comet นั้นเป็นมาอย่างไร
เมื่อการแยกชั้นนั้นเกิดขึ้นเพราะแรงโน้มถ่วง
น้ำกับน้ำมันไม่สามารถผสมเข้าด้วยกันได้เนื่องจากความแตกต่างด้านความหนาแน่นและขั้วของโมเลกุล แต่นอกเหนือจากคุณสมบัติทางเคมีแล้ว ปัจจัยทางฟิสิกส์ที่ทำให้ของเหลวทั้งสองแยกชั้นกันอย่างชัดเจนบนโลกก็คือ “แรงโน้มถ่วง”
ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นการแยกชั้น การลอยตัวของฟองอากาศ หรือ Convection ล้วนมีแรงโน้มถ่วงเป็นตัวแปรสำคัญในสมการ ทว่าเมื่อเรานำการทดลองนี้ไปทำในสภาวะ Microgravity เราจะพบว่าน้ำกับน้ำมันจะไม่แยกชั้นกันตามแนวตั้ง แต่อาจก่อตัวเป็นหยดน้ำมันขนาดใหญ่ที่ลอยปะปนอยู่ในน้ำแทน ในมุมหนึ่ง Microgravity อาจช่วยให้การผสมสารต่าง ๆ ทำได้ง่ายขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องพึ่งพาสารลดแรงตึงผิว (Emulsifier) เสมอไป ซึ่งอาจจะทำให้กระบวนการต่าง ๆ เช่น การเตรียมอาหาร วัตถุดิบ หรือการผสมต่าง ๆ เป็นไปได้อย่างง่ายดายขึ้น แต่ถึงอย่างนั้น ตลอด 60 ปีของการสำรวจอวกาศ การผสมน้ำกับน้ำมันในสภาวะไร้น้ำหนักก็ยังคงเป็นสิ่งที่ยังไม่มีสมการตายตัว ที่จะสามารถมาอธิบายได้เนื่องจากพฤติกรรมของสารแต่ละชนิดมีความแตกต่างกัน ยิ่งเมื่อมีสารละลายหรืออนุภาคแขวนลอยเข้ามาเกี่ยวข้อง พฤติกรรมของไหลก็จะยิ่งซับซ้อนขึ้น
คำถามคือ ทำไมการผสมสารมีขั้วและไม่มีขั้วในอวกาศถึงสำคัญ? คำตอบคือ “อนาคตของการสำรวจอวกาศระยะยาว” เมื่อมนุษย์ต้องเดินทางไกลขึ้น การขนส่งเสบียงทั้งหมดจากโลกย่อมเป็นไปไม่ได้ การผลิตอาหารในอวกาศผ่านเทคโนโลยี 3D Printing ซึ่งอาศัยการผสมกันของส่วนประกอบที่เป็นน้ำและน้ำมัน (Rich-water & Rich-oil components) ให้ได้เนื้อสัมผัสที่ดี จึงเป็นทางออกสำคัญ นอกจากนี้ ยังรวมถึงการผลิตเวชภัณฑ์และยาในอวกาศ ซึ่งหากเราไม่เข้าใจฟิสิกส์ของการผสมในสภาวะไร้น้ำหนัก โครงสร้างและประสิทธิภาพของยาเหล่านั้นก็อาจเปลี่ยนแปลงไป
เมื่อมรดกของงานวิจัยมาจากอาหารอวกาศ
ย้อนกลับไปก่อนการก่อตั้งทีมวิจัย TIGERS-X พื้นเพเบื้องหลังของนักวิจัยกลุ่มนี้คือทีม Keeta ที่เคยร่วมแข่งขันในโครงการ NASA Deep Space Food Challenge ที่แม้ในการแข่งขันในครั้งนั้นพวกเขาจะไม่ได้ชนะเลิศในการแข่งขัน แต่มรดกชิ้นสำคัญที่หลงเหลืออยู่คือ “องค์ความรู้ทางวิศวกรรม”
อย่างที่เรากล่าวกันไป หากเข้าใจปรากฎการณ์การผสมของน้ำกับน้ำมันใน Microgravity ได้ เราก็จะสามารถควบคุมปรากฏการณ์การผสมของน้ำกับน้ำมันในอวกาศได้ กระบวนการผลิตอาหารหรือยาจะถูกย่อส่วนลงอย่างมหาศาล จากที่ต้องใช้ถังกวนขนาดใหญ่บนโลก เราอาจใช้เพียงท่อรูปทรงเรขาคณิต (Static Mixer) บังคับให้ของเหลวผสมกันเอง ซึ่งเหมาะกับข้อจำกัดด้านพื้นที่ในอวกาศ แนวคิดนี้นำมาสู่การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Lab-on-a-Chip ในการทดลอง Zero-G
Lab-on-a-Chip เป็นเทรนด์ที่วงการอวกาศให้ความสนใจอย่างมาก ข้อดีของ Lab-on-a-Chip คือสามารถบรรจุการทดลองทั้งหมดลงในชิปขนาดเล็ก ช่วยให้สามารถทำการทดลองซ้ำได้อย่างแม่นยำในสภาวะแวดล้อมเดิม โดย Payload ของ TIGERS-X ในเที่ยวบิน Zero-G ถูกออกแบบมาเพื่อฉีดน้ำและน้ำมันแร่ (Mineral Oil) เข้าไปผสมกันในชิป พร้อมทั้งศึกษาตัวแปรอื่น ๆ ร่วมด้วย เช่น สาร Emulsifier อย่าง Span 80 และ Tween 80 รวมถึงการทดลองผสมผงแป้งมันฝรั่ง (Potato starch) และสารจำลองดินดวงจันทร์ (Lunar Simulant: TLS-01A) เพื่อศึกษาพฤติกรรมการกระจายตัวของอนุภาคในสภาวะ Microgravity ซึ่งจะเป็นข้อมูลสำคัญต่อการตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์ในอนาคต
ซึ่งพอการทดลองเกิดขึ้นบน Lab-on-a-Chip ตอนแรกทีมวิจัยวางแผนจะทำตู้การทดลองเป็นแบบ Autonomus robotic ที่สามารถเริ่มต้นการทดลองเอง ฉีดน้ำและน้ำมันเข้าไปในชิปเองได้เมื่อตรวจจับว่าอยู่ในสภาวะ Microgravity และสามารถทำการเปลี่ยนชิปการทดลองรวมถึงหลอด Syring ที่เตรียมสารสำหรับการทดลองได้เองทั้งหมด ทว่าในความเป็นจริง การพัฒนาระบบดังกล่าวมีความซับซ้อนและจุดวิกฤตที่อาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้มากมาย ตั้งแต่ความแม่นยำของเซนเซอร์ ไปจนถึงความเสี่ยงในการรั่วไหลของสารทดลอง และจุดที่สำคัญอีกจุดหนึ่งที่ทาง เอิร์ธ ศรัณย์ สีหานามบอกว่าจุดนี้คือจุดที่ทำให้ระบบอัตโนมัติต้องหยุดพัฒนาก็คือ “มาตรฐานความปลอดภัย” (Safety Regulations) ของเที่ยวบิน Zero-G ซึ่งอิงตามมาตรฐานการบินพลเรือน การนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีจำหน่ายทั่วไป (COTS) มาดัดแปลงเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติให้ผ่านเกณฑ์ความปลอดภัยนั้น ใช้เวลาและทรัพยากรสูงมาก ทีมวิจัยจึงตัดสินใจปรับแผนมาใช้การควบคุมด้วยมนุษย์ (Manual Operation) แทน
โดยวิธีการทดลองคือจะมีสองคนช่วยกันหยิบยื่นส่งอุปกรณ์ให้กันและกันสลับไปมา จากนั้นนำชิบการทดลองเข้าไปติดตั้งกับหัวฉีดที่ออกแบบมาให้พอดีกับตัวชิบ เมื่อได้จังหวะที่เครื่องบินกำลังเข้าสู่สภาวะ Microgravity นักวิจัยจะทำการกดชิบเข้ากับหัวฉีด ตัวมอเตอร์ syring pump ก็จะทำงาน syring ก็จะฉีดสารที่เตรียมไว้เข้าไปในชิบการทดลองที่แยกเป็นสองฝั่งคือฝั่งน้ำกับน้ำมันให้รวมกันในชิบ และใช้กล้องวิดีโอ GoPro Hero 11 ในการบันทึกภาพการทดลองด้วยความละเอียด 4K 240fps เพื่อให้สามารถกลับมาวิเคราะห์ข้อมูลต่อได้ และชิบทุกตัวที่ทำการทดลองจะถูกเก็บลงมาทำการเก็บข้อมูลเพิ่มเติมต่อที่ภาคพื้น
ซึ่งการทดลองนี้ถูกส่งขึ้นเที่ยวบิน ZeroG ที่ฟลอริดา สหรัฐอเมริกา ในวันที่ 5 พฤษจิกายน 2024 โดยในการทดลองได้มีผู้ทำการทดลองทั้งหมด 3 คนคือ ผศ. ดร. วเรศ จันทร์เจริญ เอิร์ธ ศรัณย์ สีหานาม และ Hein Htet Aung (Harry) นักศึกษาปริญญาเอก ได้ร่วมกันขึ้นไปทำการทดลองบนเครื่องเที่ยวบินนี้ด้วย ซึ่งในเที่ยวบินพวกเขาได้เตรียมตัวที่จะทำการทดลองสลับกันไปมาทั้งสามคน แต่เมื่อผ่านการบินขึ้นและลงไปหลายรอบ Harry ก็เกิดอาการเมาเครื่องบิน (Motion Sickness) อย่างรุนแรงทำให้ต้องขอสละตัวจากการทดลอง เหลือเพียงสองคนที่ทำการทดลองต่อ
ทีมวิจัยสามารถทำการทดลองได้อย่างต่อเนื่องถึง 29 ครั้ง ครอบคลุมทุกช่วงเวลาที่เครื่องบินอยู่ในสภาวะ Microgravity ซึ่งถือเป็นความสำเร็จที่น่าประทับใจมาก เพราะในตอนแรกทีมงานของเที่ยวบิน Zero-G ยังแสดงความกังวลว่าทีมไทยอาจรับมือกับการทดลองที่ต่อเนื่องยาวนานขนาดนี้ไม่ไหว
เมื่อ Microgravity สร้างปรากฎการณ์ที่แปลกประหลาดมากกว่าแค่การทดลอง
เมื่อทั้งสามกลับมาจากการทดลองเสร็จ พวกเขามีงานหนักที่รอกันอยู่นั้นคือการเก็บข้อมูลของ Lab-on-a-Chip แต่ละตัวหลังการทดลองและรวบรวมข้อมูลทั้งหมดจากกล้องถ่ายภาพของพวกเขา ซึ่งเมื่อเปิดไฟล์ที่ได้จากกล้อง GoPro ขึ้นมาพวกเขาก็พบว่า Video Stabilization นั้นแย่มากเพราะตัวกล้อง GoPro มีฟังก์ชั่นอย่าง Lock Horizontal หรือ Stabilization ซึ่งมันออกแบบให้ใช้งานในสถานการณ์ปกติ แต่เนื่องจากเรานำกล้องมาใช้ในการบันทึกการทดลอง ZeroG ที่เป็นเครื่องบินเชิดหัวสูงและทิ้งดิ่งตัวเองลงมาลอยอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก ตัวเซนเซอร์วัดความเร่งของ GoPro อาจจะงงกับสภาวะนั้นและทำให้มุมมองวิดีโอเอียงไปมา และกลายเป็นปัญหาที่ยากต่อการวิเคราะห์ข้อมูล
และอีกสิ่งหนึ่งที่ไม่เคยคาดคิดมาก่อนนั้นก็คือการที่เครื่องบินบินเชิดหัวขึ้นและทิ้งดิ่งกลับไปมา กลายเป็นว่าเกิดชั้นไอน้ำควบแน่นที่หน้าเลนส์ของ GoPro เยอะมากและแสงแดดที่ส่องเข้ามาก็เป็นทิศทางผิดแปลกไปจากธรรมชาติและส่องเข้ามาภายในกล่องการทดลองด้วย แสงจ้าสะท้อนยากต่อการมองเห็นวัตถุ ทั้งสองเหตุการณ์นี้เป็นเหตุการณ์ที่ทีมวิจัยไม่คาดคิดว่ามันจะเกิดขึ้น และกลายมาเป็นอุปสรรคต่อการวิเคราะห์ข้อมูล แต่ถึงอย่างนั้นทั้งสามก็ได้ทำการทดลองบนเที่ยวบิน ZeroG เสร็จสิ้นอย่างปลอดภัย
แม้จะมีอุปสรรค แต่ข้อมูลที่ได้มานั้นก็สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลได้ ผลการวิเคราะห์พบว่า น้ำและน้ำมันมีประสิทธิภาพการผสมในสภาวะ Microgravity ดีกว่าบนโลกอย่างชัดเจน และเมื่อเปรียบเทียบการใช้ Emulsifier พบว่าสาร Span 80 ให้ผลลัพธ์การผสมที่ดีกว่า Tween 80 และแบบที่ไม่มีสารผสม ส่วนข้อมูลของการทดลองผงแป้งมันฝรั่งและดินจำลองดวงจันทร์นั้น ขณะนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์
นอกเหนือจากข้อมูลที่บันทึกได้ระหว่างการบิน อีกหนึ่งปรากฏการณ์ที่ทีมวิจัยค้นพบโดยบังเอิญเมื่อนำตัวอย่างกลับมาตรวจสอบบนภาคพื้นดินคือ ตัวอย่างของเหลวบางชุดเกิดการผสมตัวที่มากกว่าที่สิ้นเสร็จแล้วจากการทดลองสภาวะ Microgravity หลักจากกรอบที่สนใจมาแล้ว ทีมวิจัยสังเกตเห็นว่าน้ำและ Mineral oil ภายในชิปทดลองได้ผสานตัวกันจนกลายสภาพเป็นเนื้อครีมสีขาวขุ่น ซึ่งแตกต่างจากการผสมในสภาวะปกติบนโลกอย่างชัดเจน ข้อสันนิษฐานเบื้องต้นคือ สภาวะแรงจีที่แปรปรวน (G-force fluctuation) และแรงสั่นสะเทือนมหาศาลของเครื่องบินระหว่างการบินโฉบขึ้นและทิ้งดิ่งลงแบบพาราโบลาทำให้น้ำและ Mineral oil ผสมกันได้ดียิ่งขึ้น ปรากฏการณ์ที่อยู่นอกเหนือสมมติฐานนี้นับเป็นอีกสิ่งที่น่าสนใจต่อการศึกษาเพิ่มเติมเป็นอย่างมาก
ซึ่งงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Scientific Reports เมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2025 และที่สำคัญที่สุด องค์ความรู้ รวมถึงบทเรียนทางวิศวกรรมที่ได้เรียนรู้จากความผิดพลาดและอุปสรรคบนเที่ยวบิน Zero-G ได้ถูกนำมาพัฒนาและต่อยอดจนกลายเป็นรากฐานสำคัญให้กับ Payload TIGERS-X ที่จะออกเดินทางสู่สถานีอวกาศนานาชาติ
เป้าหมายต่อไปของพวกเขาคือการนำเทคโนโลยีนี้เดินทางสู่สถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) เพื่อทำการทดลองที่ท้าทายและมีผลกระทบต่อชีวิตมนุษย์อวกาศมากยิ่งขึ้น นั่นคือ การทดลองผลิตสารอาหารทางหลอดเลือดดำ (Total Parenteral Nutrition – TPN) ในสภาวะไร้น้ำหนัก ซึ่งหากสำเร็จ นี่จะเป็นก้าวกระโดดครั้งใหญ่ของเทคโนโลยีเวชศาสตร์อวกาศที่จะกลับมาช่วยเหลือผู้ป่วยบนโลกอีกด้วย ซึ่งตัวโครงการ TIGERS-X นี้เป็นโครงการวิจัยที่ได้รับความร่วมมือจากหลายด้าน ทั้งจาก สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว. หรือ TSRI), คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี สถาบันการจัดการปัญญาภิวัฒน์ (PIM), ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) และ GISTDA และ Space Applications Services NV/SA และ องค์การอวกาศยุโรป (ESA)
TIGERS-X จะออกเดินทางสู่สถานีอวกาศนานาชาติกับเที่ยวบิน SpaceX CRS-34 ที่จะออกบินในวันที่ 12 พฤษภาคม 2026
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
