NARIT เผยเบื้องหลังการออกแบบ ผลิต และติดตั้ง “CE-7 MATCH” จากโจทย์วิทยาศาสตร์สู่การพัฒนาอุปกรณ์สำหรับภารกิจสำรวจดวงจันทร์ฉางเอ๋อ 7

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม (อว.) เผยข้อมูลเบื้องหลังอุปกรณ์วิจัยวิทยาศาสตร์ “CE-7 MATCH”อุปกรณ์ขนาดเพียง 4.85 กิโลกรัม ที่จะเดินทางไปโคจรรอบดวงจันทร์กับภารกิจฉางเอ๋อ 7 ทุกชิ้นส่วนล้วนเกิดจากการออกแบบและพัฒนาร่วมกันระหว่างสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) มหาวิทยาลัยมหิดล และสถาบันวิจัยชั้นนำของจีน โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร และผู้เชี่ยวชาญไทย - จีน ภายใต้มาตรฐานการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับภารกิจอวกาศระดับสากลที่เข้มงวดในทุกขั้นตอน

จุดเริ่มต้นของโครงการเริ่มจากโจทย์วิทยาศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์ต้องตั้งเป้าหมายและกำหนดคำถามที่ต้องการค้นหาคำตอบจากดวงจันทร์ ได้แก่ การศึกษาการกระจายตัวของรังสีคอสมิก การวิเคราะห์พลังงานและทิศทางของอนุภาคที่ตกกระทบพื้นผิวดวงจันทร์ การศึกษาผลกระทบของรังสีต่อวัสดุและมนุษย์ เพื่อสนับสนุนการสร้างสถานีวิจัยบนดวงจันทร์ รวมถึงการตรวจจับอิเล็กตรอนพลังงานสูงจากดาวพฤหัสบดี ซึ่งล้วนเป็นข้อมูลสำคัญต่อการวางแผนการสำรวจอวกาศห้วงลึกในอนาคต

เมื่อได้เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์แล้ว ภารกิจต่อมาคือการแปลงสมการฟิสิกส์ให้กลายเป็นข้อกำหนดทางเทคนิค (Scientific Requirements) ซึ่งเป็นหน้าที่ของทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่ต้องทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด เช่น หากต้องการตรวจจับอิเล็กตรอนพลังงานสูงระดับ 100 MeV การออกแบบหัววัดจะต้องสามารถแยกชนิดของอนุภาค บอกทิศทางการเคลื่อนที่ และวัดพลังงานได้อย่างแม่นยำ โดยต้องมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และใช้พลังงานต่ำเพียงพอสำหรับภารกิจอวกาศ

โจทย์เหล่านี้ไม่มีคำตอบสำเร็จรูป กระบวนการทำงานในช่วงแรกจึงเต็มไปด้วยการแลกเปลี่ยนข้อมูลกันตลอดเวลา ในขณะที่ทีมนักวิทยาศาสตร์พยายามผลักดันโจทย์เพื่อให้ได้ข้อมูลที่สมบูรณ์ที่สุด ทีมวิศวกรไทยก็ต้องประเมินว่าความต้องการดังกล่าวสามารถสร้างได้จริงหรือไม่ ภายใต้ข้อจำกัดด้านวัสดุ น้ำหนัก กำลังไฟฟ้า และพื้นที่ติดตั้งบนยานอวกาศ นำไปสู่การปรับแก้แบบ (Redesign) ร่วมกันหลายครั้ง เพื่อหาจุดสมดุลระหว่างสิ่งที่ต้องการวัดกับสิ่งที่สร้างได้จริง

จุดเปลี่ยนสำคัญของโครงการเกิดขึ้นเมื่อทีมวิศวกรไทยนำแบบจำลองแรก (First Model) ที่พัฒนาขึ้นนำเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญฝั่งจีน ในช่วงเวลานั้นโครงสร้างของอุปกรณ์ยังใช้วัสดุอะลูมิเนียม และมีน้ำหนักรวมกว่า 10 กิโลกรัม เมื่อทางฝั่งจีนพิจารณาโมเดลดังกล่าว จึงให้คำแนะนำและปรับแก้ข้อจำกัดต่างๆ ร่วมกับทีมไทยอย่างใกล้ชิด เพื่อให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมอวกาศจริงที่ต้องเผชิญเมื่อโคจรรอบดวงจันทร์ รวมถึงข้อกำหนดทางวิศวกรรมของยานฉางเอ๋อ 7 นำไปสู่การออกแบบโครงสร้างใหม่ทั้งหมดเพื่อลดน้ำหนักของอุปกรณ์ลง จนปรับเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีวัสดุศาสตร์ขั้นสูงอย่างแมกนีเซียมอัลลอยด์ ซึ่งช่วยลดน้ำหนักของอุปกรณ์ลงมากกว่าครึ่ง จนเหลือไม่ถึง 5 กิโลกรัมได้สำเร็จ

ขั้นตอนถัดไปคือการสร้าง Structural Model หรือ ต้นแบบโครงสร้าง เพื่อยืนยันว่าโครงสร้างของอุปกรณ์มีความแข็งแรง น้ำหนัก และจุดยึดติดเป็นไปตามข้อกำหนดของภารกิจ สามารถรองรับแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกที่เกิดขึ้นระหว่างการปล่อยจรวด รวมถึงทนต่อสภาพแวดล้อมสุดขั้วของอวกาศได้ ขั้นตอนนี้ยังใช้ตรวจสอบความถูกต้องของการประกอบชิ้นส่วน ความเข้ากันได้กับตำแหน่งติดตั้งบนยาน และยืนยันว่าสมมติฐานจากการออกแบบและการวิเคราะห์ทางวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์สอดคล้องกับผลการทดสอบจริง ก่อนเข้าสู่การพัฒนาระบบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

จากนั้นสร้าง Electrical Model ต้นแบบระบบไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงโครงสร้างและน้ำหนักร่วมกับทีมจีนในขั้นตอนก่อนหน้า นำมาใช้ทดสอบการทำงานของระบบอิเล็กทรอนิกส์ การบริหารจัดการพลังงานและแหล่งจ่ายไฟ ระบบการสื่อสาร และระบบควบคุม พร้อมทั้งตรวจสอบความเข้ากันได้ของระบบทั้งหมด (System Compatibility) รวมถึงการทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC/EMI) และการทดสอบเชื่อมต่อทำงานร่วมกับระบบหลักของยานอวกาศ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์สามารถปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้องและมีความเสถียรตามที่ออกแบบไว้

หลังจากนั้นพัฒนาเป็น Qualification Model เป็นต้นแบบสำหรับการรับรองมาตรฐานอวกาศ โดยมีคุณสมบัติด้านโครงสร้าง ระบบไฟฟ้า และการทำงานใกล้เคียงกับอุปกรณ์ที่จะใช้งานจริง ขั้นตอนนี้ทีมวิศวกรไทยผลิตโครงสร้างอุปกรณ์จำนวนกว่า 81 ชิ้นขึ้นเองทั้งหมด ณ ห้องปฏิบัติการขึ้นรูปชิ้นงานเชิงกลความละเอียดสูง ภายในอุทยานดาราศาสตร์สิรินธร จังหวัดเชียงใหม่ โดยเลือกใช้วัสดุแมกนีเซียมอัลลอยด์ MB15 ซึ่งผ่านการรับรองสำหรับงานอวกาศ เนื่องจากมีน้ำหนักเบา แข็งแรง และทนต่ออุณหภูมิสูง พร้อมเคลือบนิกเกิลและพ่นสีขาวเพื่อลดการดูดซับพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก่อนนำไปทดสอบด้านโครงสร้าง ความสั่นสะเทือน สุญญากาศ อุณหภูมิ และระบบไฟฟ้า อีกครั้งเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดจาก Electrical Model

เมื่อผ่านการทดสอบทั้งหมดแล้ว จึงเข้าสู่การประกอบ Flight Model ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับใช้งานจริงบนยานโคจรรอบดวงจันทร์ในภารกิจฉางเอ๋อ 7 โดยทุกชิ้นส่วนต้องผ่านการตรวจสอบคุณภาพอย่างละเอียด และดำเนินการตามมาตรฐานอุตสาหกรรมอวกาศที่กำหนดไว้ร่วมกันระหว่างไทยและจีน

และนี่คือเบื้องหลังความสำเร็จของ อุปกรณ์วิจัยวิทยาศาสตร์ CE-7 MATCH จะเห็นได้ว่าเกิดจากการทำงานร่วมกันของทีมนักวิทยาศาสตร์ ผู้กำหนดเป้าหมายและข้อกำหนดทางวิทยาศาสตร์ของภารกิจ กับทีมวิศวกร ผู้แปลงโจทย์บนหน้ากระดาษให้กลายเป็นอุปกรณ์วิจัยวิทยาศาสตร์ที่สามารถใช้งานได้จริงภายใต้มาตรฐานอุตสาหกรรมอวกาศ ทั้งสองทีมได้เปลี่ยนแนวคิดและสมการทางฟิสิกส์ สู่ฮาร์ดแวร์ที่ผ่านการรับรองให้เดินทางสู่อวกาศกับยานฉางเอ๋อ 7 ในเดือนสิงหาคมนี้ นับเป็นสิ่งที่พิสูจน์ถึงองค์ความรู้ ความสามารถ และศักยภาพของคนไทย ที่สามารถพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศร่วมกับพันธมิตรระดับนานาชาติได้อย่างภาคภูมิ

website : mgronline.com
facebook : MGRonlineLive
twitter : @MGROnlineLive
instagram : mgronline
line : MGROnline
youtube : MGR Online VDO