วันก่อนนั่งคุยกับ อาจารย์ ดร.พีรพงศ์ ต่อฑีฆะ อดีตอาจารย์ประจำคณะวิศวกรรมระบบวัดคุมและเมคคาทรอนิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร ซึ่งจบปริญญาโทที่มหาวิทยาลัยการบินและอวกาศปักกิ่งหรือเป่ยหาง (Beihang university: BUAA) จากนั้นเข้าศึกษาต่อในระดับปริญญาเอก ณ มหาวิทยาลัยบัณฑิตวิทยาศาสตร์ (University of Chinese Academy of Sciences: UCAS) อาจารย์ทำวิจัยในเรื่องระบบติดตามวัตถุอวกาศใกล้โลกซึ่งถ้าจะพูดให้เข้าใจง่ายขึ้นก็คือระบบติดตามขยะอวกาศนั่นเอง นับตั้งแต่ปี ค.ศ. ๑๙๕๗ สหภาพโซเวียตได้ทำการส่งดาวเทียมดวงแรก "สปุตนิก-1" จากเหตุการณ์นี้นับเป็นจุดเริ่มต้นครั้งสำคัญของการพัฒนากิจการด้านอวกาศ ซึ่งในระยะเวลา ๖๐ ปีที่ผ่านมามนุษย์ได้สร้างขยะอวกาศจำนวนมาก อาทิเช่น โครงสร้างของจรวดนำส่ง, ดาวเทียมหมดอายุ และ เศษชิ้นส่วนขนาดเล็กจากการชนกันของวัตถุอวกาศนับล้านชิ้น ส่งผลกระทบให้ดาวเทียมที่ยังดำเนินการอยู่นั้นเสี่ยงต่อการปะทะกัน นอกจากนี้หากขยะอวกาศที่ปกติเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเหล่านี้ไปชนเข้ากับดาวเทียมของเราความวินาศก็จะเกิดขึ้นจนไม่สามารถใช้งานต่อไปได้ แต่ถ้าหากมีระบบติดตามวัตถุอวกาศเราก็จะสามารถพยากรณ์พิกัดและคำนวณความเสี่ยงของการปะทะกันได้ จากนั้นแจ้งเตือนไปยังหน่วยงานที่เป็นเจ้าของดาวเทียมเพื่อที่จะจัดการหาทางปรับระดับวงโคจรดาวเทียมของตนเพื่อหลีกไม่ให้เกิดการชน ลดความสูญเสียที่จะเกิดขึ้น

กระผมสนใจด้านวิศวกรรมอวกาศมาตั้งแต่เด็ก แต่ปัญหาคือที่ไทยเรายังไม่ค่อยมีการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านนี้เท่าที่ควร เนื่องจากการวิจัยเทคโนโลยีอวกาศต้องใช้งบประมาณในการลงทุนสูงมาก ดังนั้นจึงมีเพียงประเทศใหญ่ๆ ในโลกที่สามารถจัดตั้งองค์กรที่ดำเนินการด้านกิจการอวกาศ อาทิเช่น สหรัฐอเมริกาก็จะมีนาซ่า (NASA) ประเทศในกลุ่มยุโรปก็จะมีอีซ่า (ESA) ญี่ปุ่นก็จะมีเจ็กซ่า(JAXA) และ ที่จีนก็จะมีซีเอ็นเอสเอ(CNSA) ซึ่งก็ไม่น้อยหน้าเทคโนโลยีจากฝั่งตะวันตก จีนได้พัฒนาเทคโนโลยีทางด้านนี้ไปอย่างล้ำสมัยจนสามารถต่อยอดเป็นอุตสาหกรรมอวกาศ ช่วง 10 ปีที่ผ่านมาจีนก็เริ่มเปิดโอกาสให้คนในประเทศเอเชีย-แปซิฟิกเข้ามามีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศเช่นกัน โดยผ่านทางองค์การความร่วมมือด้านอวกาศเอเชีย-แปซิฟิก(Asia-Pacific Space Cooperation Organization) หรือ APSCO ที่มีสำนักงานใหญ่ตั้งอยู่ที่กรุงปักกิ่งปัจจุบันมีสมาชิก8 ประเทศ คือ บังคลาเทศ จีน อิหร่าน มองโกเลีย ปากีสถาน เปรู ไทย และตุรกี

APSCO มีความร่วมมือกับกระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม ประกาศให้ทุนการศึกษาในระดับปริญญาโท แก่บุคลากรที่มีพื้นฐานความรู้ด้านอวกาศของประเทศสมาชิก ในขณะนั้นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานครท่านหนึ่งทราบข่าวก็เลยแนะนำให้ลองสมัครเข้ารับการคัดเลือก ต่อมากระผมก็ได้รับทุนการศึกษาผ่านระบบทุนของ China Scholarship Council (CSC) ซึ่งเป็นทุนรัฐบาลจีน ในปี ค.ศ. 2012 ในสาขาวิศวกรรมเทคโนโลยีอวกาศประยุกต์ (Master program of Space technology and its applications: MASTA) โดยสาขาที่ได้คือ ระบบระบุพิกัดโดยใช้ดาวเทียมนำร่อง (Global Navigation Satellite System) หรือจีเอ็นเอสเอส(GNSS) เมื่อจบการศึกษาจึงได้ต่อยอดความรู้ด้านอวกาศ จึงสมัครเข้าศึกษาต่อในระดับปริญญาเอกที่เกี่ยวข้องกับพื้นฐานที่เรียนมา

การทำวิจัยเรื่องระบบติดตามวัตถุอวกาศใกล้โลกจะเกี่ยวข้องโดยตรงกับขยะอวกาศซึ่งเป็นวัตถุมนุษย์สร้างขึ้น ปัจจุบันเทคโนโลยีจรวดที่ใช้ในการนำส่งดาวเทียมดวงใหม่เมื่อเสร็จสิ้นภารกิจนำส่งแล้วก็จะกลายเป็นขยะลอยอยู่ในห้วงอวกาศ เพราะเราไม่สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีก แต่ก็มีบริษัทด้านอวกาศชื่อดังที่กำลังวิจัยและพัฒนาจรวดเพื่อให้นำกลับมาใช้งานให้ได้อีก ก็คือ บริษัทสเปซเอ็กซ์ (SpaceX) ของทางสหรัฐอเมริกา เพราะในห้วงอวกาศนั้นแรงโน้นถ่วงแทบจะเป็นศูนย์ ผลทำให้วัตถุที่อยู่ในอวกาศอยู่ในสถานะที่เราไม่สามารถควบคุมตำแหน่งมันได้ ยิ่งมีการส่งดาวเทียมมากก็ยิ่งมีขยะลอยอยู่มากโดยเฉพาะวงโคจรใกล้โลก ที่เรียกว่า low earth orbit (LEO) มีขยะผมว่าประมาณล้านชิ้น จริงๆแล้วเหตุการณ์ที่เป็นสาเหตุให้เกิดขยะอวกาศจำนวนมาก คือ การชนเมื่อปี ค.ศ.2009 ที่ดาวเทียมของสหรัฐ Iridium 33 กับดาวเทียมของรัสเซีย Kosmos-2251 และอีกครั้งหนึ่งที่จีนได้ใช้ขีปนาวุธตงฟางยิงดาวเทียมของตัวเองเพื่อทดสอบระบบทำลายดาวเทียมซึ่งครั้งนี้ทำให้ขยะอวกาศเพิ่มขึ้นมหาศาลมีทั้งขนาดใหญ่และเล็กกว่า 10 เซนติเมตร ขยะอวกาศเล็ก ๆ ที่มันไม่อยู่กับที่มันเคลื่อนไปรอบโลก โดยเคลื่อนที่ไวกว่ากระสุนปืน ถ้าได้ดูภาพยนตร์เรื่อง Gravity จะรู้เลยว่าขยะอวกาศอันตรายและสร้างความเสียหายอย่างมากซึ่งเมื่อเกิดการชนแล้วแตกกระจาย โดยธรรมชาติแล้วเจ้าวัตถุอวกาศใกล้โลกเมื่อมันไร้การควบคุมพอมันไปเสียดสีกับชั้นบรรยากาศและแรงโน้มถ่วงอ่อนๆ ของโลก มันจะค่อยๆ ลด ระดับวงโคจรและตกมาบนโลกซึ่งก็จะโดนเผาไหม้ไปเองในชั้นบรรยากาศ แต่ในบางส่วนที่วงโคจรสูงกว่ามันก็จะมีลักษณะที่ว่าตำแหน่งมันเปลี่ยนไปอยู่ตลอดเวลาเนื่องจากแรงโน้มถ่วงอ่อนๆ ของโลกโลกกระทำต่อวัตถุ และปัจจัยอื่นๆ ทำให้มันไม่อยู่กับที่เมื่อมันเข้ามาใกล้ดาวเทียมของเรา เราก็ต้องส่งคำสั่งควบคุมระดับวงโคจรดาวเทียมของเราให้หลบหลีก

โดยเทคโนโลยีในการติดตามวัตถุอวกาศใกล้โลก เราสามารถแบ่งออกเป็น 3 เทคโนโลยีหลักๆ ด้วยกัน คือ

1. กล้อง Passive optical telescope โดยหลักการจะคล้ายกับกล้องถ่ายรูปปกติ เราใช้การรีเฟล็กซ์ของแสงจากดวงอาทิตย์ที่ไปกระทบกับวัตถุแล้วก็ยิงเข้ากล้องเราอันนี้เป็นPassive

2. เรดาร์ ใช้คลื่นวิทยุยิงขึ้นไปแล้ววัดการสะท้อนคลื่นกลับมา

3. เลเซอร์ ใช้คลื่นแสงความเข้มสูงยิงขึ้นไปเมื่อกระทบกับวัตถุแล้ววัดเฟสคลื่นที่สะท้อนกลับมา

แต่ระบบเรดาร์กับเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีที่ต้องใช้งบประมาณและพลังงานสูงมาก แต่ตอนนี้ที่ผมใช้กล้องโทรทรรศน์แบบเทคโนโลยี Passive Optical ซึ่งเป็นกล้องที่ราคาไม่แพงประสิทธิภาพจึงปกติ วัตถุประสงค์ในการวิจัยคือต้องการเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจวัด ให้สามารถตรวจจับวัตถุที่ไม่กระจ่างชัดและมีขนาดเล็กได้ โดยกล้องของAPSCO ที่เราพัฒนาอยู่ในขณะนี้อยู่ภายใต้โครงการ Asia-Pacific Ground Based Optical Space Objects Observation : APOSOS เราเรียกง่ายๆว่ากล้องโทรทรรศน์เอโพซอส (APOSOS telescope) ตอนนี้ติดตั้งไปแล้ว 4 ประเทศ คือ จีน ปากีสถาน อิหร่านและเปรู ปกติการติดตามและเฝ้าระวังวัตถุอวกาศนั้นเราไม่สามารถใช้กล้องตัวเดียวได้เพราะห้วงอวกาศนั้นมีขนาดใหญ่กว่าโลกมาก จึงควรมีการติดกล้องกระจายไปในตำแหน่งที่เหมาะสมรอบโลก ซึ่งองค์กร APSCO ก็พยายามจะกระจายกล้องตัวนี้ให้มากที่สุดเพื่อประสิทธิภาพที่สูงสุด แต่เสียดายที่ประเทศไทยไม่ได้ติดตั้งเนื่องจากจีนให้เหตุผลว่ากล้องที่จีนมีอยู่นั้นสถานที่ติดตั้งใกล้กับประเทศไทย

หากมองในอีกด้านหนึ่งทำไมเราไม่กำจัดขยะอวกาศโดยตรง จริงๆแล้วระบบนี้มีคิดค้นมานานแล้วแต่ก็ยังไม่สำเร็จเท่าที่ควร ตัวอย่างเช่น ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ได้พัฒนาดาวเทียมขนาดเล็กที่มีชื่อเรียกว่า Clean space ซึ่งเป็นโครงการที่ร่วมกับองค์การการบินอวกาศของยุโรปหรืออีซา ก็มีแนวคิดว่าจะใช้ดาวเทียมขนาดเล็กดวงหนึ่งที่มีตัวกลิปเปอร์ (Clipper) เพื่อหนีบจับขยะอวกาศนั่นๆและส่งตัวเองกลับมายังโลกเพื่อให้ขยะอวกาศนั้นถูกเผาทำลายโดยชั้นบรรยากาศ นับเป็นการพัฒนาที่ใช้ต้นทุนด้านเทคโนโลยีสูง การสร้างดาวเทียมเพื่อไปหนีบจับขยะอวกาศที่เคลื่อนที่อยู่ เป็นการเคลื่อนที่แบบสัมพัทธ์ (Relative motion) คือทั้งสองวัตถุเคลื่อนที่พร้อม ๆ กันเราจะทำการควบคุมมันได้ยากซึ่งถ้าวัตถุหนึ่งอยู่กับที่จะง่ายกว่า ซึ่งการควบคุมตำแหน่งและการวางตัวของดาวเทียมไม่เหมือนกับวัตถุบนโลก เพราะเรามีพื้นดินเป็นแกนสมมุติพื้นฐานอยู่ แต่อวกาศเป็นสามมิติจริง ๆ ส่วนที่นับว่าซับซ้อนที่สุดก็คือ ตัวกลิปเปอร์เพราะบนอวกาศแรงโน้มถ่วงน้อยเมื่อทั้งสองวัตถุมีการเคลื่อนที่แล้ว พอดาวเทียมตัวหลักไปจับวัตถุกลายเป็นว่าเกิดแรงกระแทกทำให้วัตถุนั้นเด้งออกไป วิศวกรสวิตเซอร์แลนด์ก็เลยเน้นการออกแบบตัวกลิปเปอร์ใหม่ ให้เสมือนกับหนวดปลาหมึกเพื่อดูดวัตถุแทนแต่ก็ยังอยู่ในขั้นวิจัยยังไม่ได้ทดลองใช้งานจริง

แต่เทคโนโลยีที่นิยมที่ใช้มากที่สุด คือ การยิงเลเซอร์จากสถานีภาคพื้นดินไปยังวัตถุอวกาศนั้น ๆ เมื่อวัตถุอวกาศใกล้โลกเกิดความร้อนมันก็จะค่อย ๆ ลดวงโคจรแต่ทว่าเทคโนโลยีนี้ต้องใช้เวลาหลายปีในการที่จะยิ่งวัตถุอวกาศให้มันตกมาบนโลก เมื่อขยะอวกาศนั้นสลายไปแล้วเราก็จะสามารถใช้วงโคจรในการติดตั้งดาวเทียมดวงใหม่ได้

การได้เข้ามาเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีอวกาศของจีนตั้งแต่ปี 2012 ทำให้เห็นว่าขณะนี้จีนส่งเสริมวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีอวกาศนักศึกษาจีนที่เข้ามาเรียนเพียงที่มหาวิทยาลัยเป่ยหางแห่งเดียวก็มีเป็นจำนวนมาก เทคโนโลยีอวกาศพื้นฐานบางอย่างนักศึกษาจีนระดับปริญญาตรีได้ใช้งานบ้างแล้วซึ่งตรงนี้ค่อนข้างน่ากลัว เพราะถ้าปริญญาตรีรู้แล้วความรู้นี้ก็จะถูกต่อยอดได้ง่ายยิ่งขึ้น คนที่จะไปจับต้องก็ไม่จำเป็นต้องมีการศึกษาสูงมากเพราะเทคโนโลยีที่ถูกมองว่าขั้นสูงแต่ถ้ามันถูกใช้งานเยอะ คนเข้าถึงเยอะขึ้นก็เป็นอะไรที่ค่อนข้างน่ากลัว อย่างที่บ้านเรามองว่าเป็นเทคโนโลยีอวกาศเป็นอะไรที่จับต้องได้ยาก ก็เพราะเราไม่ค่อยได้ใกล้ชิดเนื่องจากเราไม่มีอุปกรณ์ นักศึกษาจีนค่อนข้างกระตือรือร้นมากเขาได้เรียนและได้ทำอย่างเป็นรูปธรรม ขณะนี้จีนสามารถออกแบบและสร้างอุปกรณ์ด้วยตัวเองเกือบหมดทุกอย่าง แม้แต่กล้องโทรทรรศน์ตัวนี้ ระบบเลนซ์เองหรือระบบเซนเซอร์รับภาพเองจีนก็สามารถทำเองได้แล้ว ซึ่งพอทำได้เองก็แค่การผลิตเพิ่มในมาตรฐานอุตสาหกรรม เมื่อผลิตได้มากก็สามารถสำรวจน่านฟ้าได้มากตาม

อุปกรณ์ที่ใช้ในการเรียนการสอนด้านอวกาศของจีน ถ้ามองประเด็นในส่วนของกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ก็มีความทันสมัยมาก เพราะเป็นกล้องที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ทั้งหมดอีกทั้งสามารถสื่อสารผ่านอินเตอร์เน็ตได้ คนอาจจะเข้าไปควบคุมเพียงแค่ขั้นตอนแรกๆ ต่อมากล้องก็จะเคลื่อนที่ด้วยตัวเองติดตามเจ้าวัตถุอวกาศที่ปรากฏบนภาพ ข้อมูลตำแหน่งจะมีเซิร์ฟเวอร์ใช้ในการประมวลผลรวม เมื่อเรารู้ค่าพิกัดของดาวเทียมแล้ว เราก็จะทำพยากรณ์วงโคจรเพื่อดูว่ามันจะไปอยู่ที่ไหนในช่วงเวลาต่อไป ที่สำคัญคือเขามองไปถึงการใช้งานข้อมูลแบบบิ๊กดาต้า ซึ่งถ้ามีข้อมูลเยอะก็วิเคราะห์วิจัยได้เยอะก็ยิ่งมีประโยชน์มาก

ส่วนเรื่องการวิจัยตัวโครงสร้างดาวเทียมยังจำกัดในศึกษาได้เฉพาะนักศึกษาจีน เท่านั้น ก่อนมาเรียนกล้องตัวนี้กระผมเคยไปสมัครที่สถาบัน National Science Space Center ซึ่งเป็นสถาบันในสังกัด UCAS เช่นกัน ที่นี่เขาวิจัยพวกอุปกรณ์ระบบเซ็นเซอร์หุ่นยนต์สำรวจดวงจันทร์ สิ่งหนึ่งที่เห็นชัดคือสิ่งที่จีนศึกษาวิจัย คิดค้นและประดิษฐ์ขึ้นมาเขาจะมีการคุ้มครอง โดยประเด็นสำคัญ ๆ ยังไม่เปิดให้ต่างชาติเข้าไป ซึ่งเป็นวิธีการคุ้มครองทรัพย์สินทางปัญญาที่ทำได้เป็นระบบดีมาก