เพย์โหลดแรกของคนไทย ทะยานสู่อวกาศ (1)

วันที่ 15 ก.ย. นี้  เพย์โหลดแรกของคนไทย กับการทดลองผลึกเหลว (Liquid Crystals) โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC)  ทะยานขึ้นสู่อวกาศพร้อมสัญลักษณ์ธงชาติไทยอย่างสง่างาม

โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) พร้อมขึ้นสู่อวกาศในวันที่ 15 กันยายน 2568 นี้  เป็นการศึกษาผลึกเหลว (Liquid Crystals) ภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนสถานีอวกาศนานาชาติ  (International Space Station, ISS) ซึ่งโครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนหลักในการสร้างเพย์โหลดเพื่อส่งขึ้นไปทดลองในอวกาศจากหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการพัฒนากำลังคน และทุนด้านการพัฒนาสถาบันอุดมศึกษา การวิจัยและการสร้างนวัตกรรม (บพค.) ตั้งแต่ปี 2566 – 2568  และมีการประสานความร่วมมือด้านงานวิจัยในอวกาศระหว่างคณาจารย์ผู้เชี่ยวชาญ ในสังกัดคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์ ผู้เชี่ยวชาญจากสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) และผู้เชี่ยวชาญจากองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (องค์การนาซา, NASA) ประเทศสหรัฐอเมริกา และห้องปฏิบัติการแห่งชาติสหรัฐอเมริกาบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS U.S. National Laboratory)

โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) นี้มีที่มาจากบันทึกความเข้าใจ (MOU)  ระหว่างองค์การ NASA โดย Dr. Meredith M. Mckay, Director of Human Exploration and Operations Division และอธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ดร.จงรัก วัชรินทร์รัตน์ ซึ่งได้มีการลงนามในบันทึกความเข้าใจนี้อย่างเป็นทางการ เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน 2564  เพื่อให้ทีมวิจัยจากม.เกษตรศาสตร์และสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ  (GISTDA) นำโดยรศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ ม. เกษตรศาสตร์เข้าร่วมในการศึกษาผลึกเหลวบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station, ISS) โดย MOU นี้เป็น MOU แรกระหว่าง NASA และประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้สำหรับการทดลองอวกาศ

การทดลองผลึกเหลว (Liquid Crystal) ในอวกาศนั้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้มาซึ่งเทคโนโลยี Liquid Crystal Display (LCD) ขั้นสูงกว่าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน  LCD ใช้เป็นหน้าจอ โทรศัพท์มือถือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประชากรของประเทศไทยในทุกๆระดับชั้น  
อุตสาหกรรมผลิตจอภาพ LCD ในปัจจุบันนี้มีมูลค่าประมาณ 1.5 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี และมีแนวโน้มจะโตถึง 1.4 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2572 ดัง ซึ่งนับเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประชากรโลกทุกระดับชั้น ในการทำการทดลองผลึกเหลวในอวกาศนั้นจะกำจัดผลของแรงโน้มถ่วงของโลกไปได้ ซึ่งจะลดปริมาณจุดบกพร่องภายในผลึกเหลวลงไปได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นผลึกเหลวในอวกาศจะตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าได้ดี การพัฒนานี้จะทำให้ได้หน้าจอ LCD ที่มีความเร็วสูง ใช้ปริมาณไฟต่ำ และมีความคมชัดดีเยี่ยม ซึ่งสามารถพัฒนาต่อยอดให้สามารถสร้างบนพื้นโลกในสภาวะใกล้เคียงกับอวกาศได้ในอนาคต นอกจากนี้ NASA มีแผนที่จะนำเทคโนโลยี LCD นี้ไปใช้กับ helmet ของชุดนักบินอวกาศ และพัฒนาเทคโนโลยีนี้เป็นกระจกอัจฉริยะไปใช้กับหน้าต่างของกระสวยอวกาศที่สามารถทนความร้อนและรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง

ในการสร้างอุปกรณ์อวกาศหรือเรียกว่าเพย์โหลดนี้ต้องผ่านกระบวนการทวนสอบโดยคณะกรรมการจากองค์การนาซ่าถึง 4 ครั้ง ซึ่งเรียกว่า Phase 0, Phase I, Phase II และ Phase III safety review จึงจะผ่านความเห็นชอบให้สามารถนำเพย์โหลดขึ้นสู่อวกาศได้ โดยการทวนสอบทั้งหมดจะทำที่ NASA Johnson Space Center เมืองฮูสตัน มลรัฐเท็กซัส โดยในการทวนสอบแต่ละครั้ง หัวหน้าโครงการวิจัย รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม  และ  ผู้ร่วมวิจัยหลัก ผศ. ดร. อภิชาต พัฒนโภครัตนา จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.เกษตรศาสตร์จะต้องนำเพย์โหลด TLC ไปที่ฮูสตันเพื่อรับการทวนสอบด้วยทุกครั้ง โดยในการทวนสอบแต่ละครั้งจะมีรายละเอียดที่ต้องนำเสนอในรายงาน เช่น น๊อตทุกตัว แรงที่ใช้ในการขันน๊อตทุกตัว ความต้านทานไฟฟ้าทุกจุดของเพย์โหลด แม้กระทั่งที่ผิวของเพย์โหลด ถ้าความต้านทานผิดไป 0.1 โอห์มก็ต้องนำเพย์โหลดมาแก้ไขทั้งหมด ทำให้ ดร.ณัฐพรและ ดร.อภิชาติต้องเดินทางเพื่อนำเพย์โหลดไปทวนสอบที่ฮูสตันทุก 2 เดือน บางการทวนสอบก็ต้องทำถึง 2 ครั้งเพราะไม่ผ่านตามมาตรฐานอุปกรณ์อวกาศของ NASA และในแต่ละครั้งของการทวนสอบจะมีคณะกรรมการมากกว่า 10 ท่าน มาจากทั้งองค์การ NASA และบริษัทอวกาศที่ดูแลชิ้นส่วนของสถานีอวกาศนานาชาติ เช่น โบอิ้ง เป็นต้น เข้าร่วมในการทวนสอบ  

ดร.ณัฐพร เล่าว่า การทวนสอบที่ยากมาก ๆ ก็จะมีเรื่อง ความดัน กับ การทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference หรือ EMI test)  เพราะว่าในเพย์โหลดมีทั้งปั๊มน้ำและปั๊มอากาศทำให้เพย์โหลดถูกจัดอยู่ในระบบ pressure system ที่มีความเสี่ยงในการระเบิดได้จึงมีขั้นตอนการทดสอบที่ซับซ้อนมาก และภายในเพย์โหลดมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์และระบบไมโครโพรเซสเซอร์ควบคุมการทำงานทั้งหมดทำให้ การทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ต้องทดสอบถึง 3 ครั้งด้วยกันจึงจะผ่าน ซึ่งเป็นความท้าทายที่ทีมวิจัยและนิสิตนักศึกษาในโครงการต้องทำงานอย่างหนักมากว่า 2 ปี เพย์โหลด TLC จึงสำเร็จลุล่วงได้รับการรับรองจากองค์การ NASA ให้ขึ้นสู่อวกาศได้

ในการดำเนินงานนั้นทางโครงการ TLC มีบริษัทที่ปรึกษาด้านอวกาศ Voyager Technologies จากประเทศสหรัฐอเมริกาที่ NASA ให้การรับรองเป็นผู้ประสานงานและกำกับดูแลการสร้างเพย์โหลดอย่างใกล้ชิด โดยทุกสัปดาห์ สัปดาห์ละ 2 ครั้ง เป็นเวลากว่า 2 ปี ทีมนักวิจัยและนิสิตนักศึกษาจะต้องประชุมออนไลน์ร่วมกับทีมวิศวกรจากบริษัทที่ปรึกษาและวิศวกรจาก NASA  เพื่อดำเนินการสร้างเพย์โหลดให้ทันตามกำหนดส่งงานในแต่ละ phase ของการทวนสอบจากองค์การ NASA ทั้งนี้การนำเพย์โหลดขึ้นสู่อวกาศและทำการทดลองในอวกาศโดยนักบินอวกาศ NASA นั้นได้รับการสนับสนุนงบประมาณการดำเนินการจาก U.S. ISS National Laboratory และ NASA เป็นมูลค่ากว่า 500 ล้านบาท