เส้นทางดาวเทียมฝีมือคนไทย

                จากดาวเทียมดวงเล็ก (Cubesat) ชื่อ KNACKSAT ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (มจพ.) และดาวเทียมดวงเล็ก BCCSAT-1 จากนักเรียนมัธยมจากโรงเรียนกรุงเทพคริสเตียน สู่ปฏิบัติการล่าฝันของทีมวิศวกรไทย กับการสร้างและพัฒนาไมโครแซทสัญชาติไทย TSC-1 ดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ ตั้งเป้าพลิกโฉมประเทศไทย จาก “ผู้ซื้อ” เป็น “ผู้สร้าง”

               อาจารย์ปอม ดร. พงศธร  สายสุจริต เป็นอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบินอวกาศ มจพ.และรักษาการผู้อำนวยการสถาบันเทคโนโลยีอวกาศนานาชาติเพื่อการพัฒนาเศรษฐกิจประเทศไทย (INSTED) และ  เป็นผู้จัดการโครงการดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ TSC-1 ภายใต้ภาคีความร่วมมืออวกาศไทย

               “ผมจะเรียนสร้างดาวเทียมให้เป็น  ไม่งั้นผมจะไม่กลับประเทศไทย  และถ้าผมกลับประเทศไทยไปแล้ว  ผมจะสร้างดาวเทียมของประเทศไทยให้ได้”

               หนึ่งในประโยคที่เขียนติดไว้ที่โต๊ะอ่านหนังสือของเด็กชายพงศธร หรือปอม ขณะเรียนระดับไฮสคูล  ที่โรงเรียนสาธิตกักคุเก  โรงเรียนรัฐบาลอันดับ 1 ของญี่ปุ่น หลังจากสอบชิงทุนรัฐบาลไทยไปศึกษาต่อระดับมัธยมปลายจนถึงปริญญาเอกที่ประเทศญี่ปุ่น  เพื่อเดินทางตามความฝันในวัยเด็ก ที่นั่งดูถ่ายทอดสดการส่งดาวเทียมไทยคม 1 ขึ้นสู่อวกาศเมื่อปี พ.ศ. 2536  และได้จุดประกายสร้างแรงบันดาลใจ “อยากสร้างดาวเทียมให้เป็น”  ให้กับอาจารย์ปอม

               16 ปี ในระบบการศึกษาของประเทศญี่ปุ่น   ฝันแรกก็บรรลุเป้าหมาย อาจารย์ปอมเรียนจบปริญญาตรี คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขา Aeronautics and Astronautics จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ปริญญาโท คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขา Aerospace Engineering และปริญญาเอก คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขา Aeronautics and Astronautics จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ระหว่างเรียนก็ได้สั่งสมประสบการณ์การสร้างดาวเทียมหลายดวง อาทิ XI-IV ดาวเทียม CubeSat ดวงแรกของโลก, XI-V, PRISM และ Nano-Jasmin

               หลังจากกลับประเทศไทยในปี 2556  อาจารย์ปอมเป็นอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบินอวกาศ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ และเริ่มเดินทางตามฝันที่ 2 “ถ้าผมกลับประเทศไทยไปแล้ว ผมจะสร้างดาวเทียมของประเทศไทยให้ได้”   โดยขณะที่เริ่มสอนหนังสือ  ก็ตั้งห้องปฏิบัติการดาวเทียมให้นักศึกษาเรียนรู้ และฝึกปฏิบัติการสร้างดาวเทียมไปด้วย

                “ในช่วงเวลาแห่งการเรียนรู้ ผมกับนักศึกษาก็ออกเงินกันเอง นักศึกษาพาผมไปตามหาอะไหล่มือสองจากบ้านหม้อ พยายามสร้างต้นแบบดาวเทียมดวงเล็กๆ หวังจะใช้เป็นเดโมในการขอทุนจากหน่วยงานต่างๆ ครั้งแรกเราได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (สทอภ.) ประมาณ 700,000 บาท เราก็เอามาทำดาวเทียมดวงเล็กๆ เป็นชุดต้นแบบเพื่อการศึกษา แต่ยังไม่สามารถใช้งานจริงในอวกาศได้ แต่รูปร่างหน้าตาก็ดีขึ้น อุปกรณ์ก็ดีขึ้นจาก “ดาวเทียมบ้านหม้อ” ที่ทีมเราสร้างดวงแรก เราก็ยังไม่ละความพยายาม เดินหน้าขอทุนต่อไป พานักศึกษาไปเสนอขอทุนจากที่ต่างๆ หลายปี แต่ก็ไม่มีที่ไหนสนใจ    จนในปี 2558  โครงการ KNACKSAT โครงการออกแบบและจัดส่งดาวเทียมขนาดเล็กเพื่อการศึกษา มจพ. ได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ (กสทช.) ประมาณ 9.6 ล้านบาท”

               อาจารย์ปอม บอกว่า เมื่อได้งบประมาณมาก้อนหนึ่ง ถึงเวลาต้องเดินหน้าต่อ พอมาวางแผนการเงินตลอดทั้งโครงการ ค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการส่งก็เกือบครึ่งหนึ่งของทั้งหมด หมายความว่าเหลือเงินไม่มากนักในการสร้างดาวเทียม 1 ดวง เพื่อส่งไปในอวกาศ แม้ขณะนั้นจะมีอุปกรณ์และระบบในการทสร้างดาวเทียมวางขายพร้อมใช้งานอยู่แล้ว เพราะ CubeSat ไม่ใช่เรื่องใหม่  ซึ่งหากมีงบประมาณพอที่จะซื้ออุปกรณ์หรือระบบเหล่านั้นแล้วนำมาสร้าง CubeSat โอกาสที่จะประสบความสำเร็จก็มีความเป็นไปได้สูง

               “ ปัญหาสำคัญคือ เรามีงบประมาณไม่พอที่เราจะซื้ออุปกรณ์ที่มีคุณภาพต่างๆ มาประกอบเป็น CubeSat    ประกอบกับในปีนั้นค่าส่งดาวเทียมขึ้นราคาจาก 1 ล้าน เป็น 2-3 ล้านบาท มากกว่าที่คาดการณ์ไว้ 2-3 เท่า ถ้าเราซื้อเราคงไม่มีเงินเหลือพอที่จะทำส่วนอื่น ใจผมก็ไม่อยากทำเองทั้งดวง เพราะไม่มีที่ไหนเค้าทำเองหมด เพราะมีความเสี่ยงที่จะเกิดความผิดพลาดสูงมาก ควรค่อยๆ พัฒนาทีละระบบ ซื้อบ้าง ทำเองบ้าง ค่อยๆ พัฒนาเป็นขั้นเป็นตอน แต่เมื่อไม่มีทางเลือกอื่นใดที่ดีกว่านี้ คำตอบสุดท้ายที่ผมเลือกคือการจะทำเองทั้งหมด”  

                 ถึงเวลาลงมือทำจริง จากสิ่งที่ไม่เคยทำมาก่อน ลองผิด ลองถูก จากทีมวิศวกร ประมาณ 20 คน มีที่ปรึกษาจากมหาวิทยาลัยโตเกียว องค์การอวกาศญี่ปุ่น (JAXA)  โครงการเริ่มต้นจากศูนย์ เพราะในเมืองไทยไม่มีผู้ประกอบการที่ผลิตชิ้นส่วนที่เกี่ยวกับดาวเทียมโดยเฉพาะ  และที่สำคัญไม่มีที่ไหนจะลงทุนเพื่อผลิตชิ้นงานเพียง 1 ชิ้น ดังนั้นเป็นหน้าที่ของทีมวิศวกรที่ต้องทำเองทั้งหมด  

               “ในปี พ.ศ. 2561 เราทำ KNACKSAT (แนคแซท) สำเร็จ และผ่านการทดสอบตามมาตรฐานของ NASA วันที่จะปิดกล่องดาวเทียมเพื่อเตรียมเดินทางไปสหรัฐอเมริกา  ผมกับทีมวิศวกรใช้เวลาทบทวนระบบทั้งหมดอย่างถี่ถ้วน ประมาณ 1 อาทิตย์    เพื่อให้มั่นใจว่าดาวเทียมที่เราส่งขึ้นไปมันจะสามารถทำงานได้ในอวกาศ นี่คือความยากของดาวเทียม เพราะหากทดสอบแล้วว่ามันทำงานได้บนโลก ไม่ได้หมายความว่ามันจะทำงานได้ในอวกาศ  พอเราส่งออกไปในอวกาศ ปรากฏว่ามีคนบนโลกรับสัญญานจากมันได้ แต่เราไม่สามารถส่งสัญญานควบคุมมันได้ แถมสัญญานที่ส่งมายังโลกก็อ่อนมากๆ อีกด้วย  เราใช้เวลาประมาณ 1 ปี เพื่อศึกษาทบทวนหาจุดบกพร่องที่เกิดขึ้น แล้วในที่สุดเราก็พบสาเหตุของความผิดพลาดนั้นๆ ผมบอกกับลูกทีมว่า  ดาวเทียมดวงต่อไปของเราจะต้องไม่เกิดข้อผิดพลาดเช่นนี้อีกแล้ว”

               สำหรับ  KNACKSAT เป็นดาวเทียม 1-Unit CubeSat ขนาด 10 x 10  x 11.4 ซม. น้ำหนักประมาณ 1 กิโลกรัม ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 4 ธันวาคม 2561 เวลา 01:34 น. (ตามเวลาในประเทศไทย) จากฐานทัพอากาศ Vandenberg สหรัฐอเมริกา ภายใต้มิชชั่น SSO-A ด้วยจรวด SpaceX Falcon 9 และถูกปล่อยออกจากอุปกรณ์ปล่อยดาวเทียมเข้าสู่วงโคจรประเภท Sun-Synchronous Orbit ที่ระดับความสูง 575 กิโลเมตร  สัญญาณแรกจากดาวเทียมแนคแซทถูกตรวจจับได้โดยนักวิทยุสมัครเล่นชื่อ Mike Rupprecht (dk3wn) ในวันที่ 4 ธันวาคม 2561 เวลา 09:04 UTC (ตรงกับเวลา 14:04 น. ตามเวลาในประเทศไทย) เป็นการยืนยันว่าดาวเทียมได้เริ่มทำงานในอวกาศแล้ว สัญญาณจากดาวเทียมแนคแซทถูกรับได้อีกในวันที่ 5 และ 7 ธันวาคม 2561 โดยนักวิทยุสมัครเล่นชื่อ Fatc Mubin  ดาวเทียมยังคงโคจรต่อไปอีกไม่น้อยกว่า 6 ปี โดยระดับความสูงของวงโคจรจะลดลงอย่างช้าๆ และเมื่อเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ดาวเทียมจะเสียดสีและเผาไหม้จนหมดไปในที่สุด

               ทั้งนี้ในระหว่างการศึกษาหาจุดบกพร่องของดาวเทียมแนคแซท   อาจารย์จากโรงเรียนกรุงเทพคริสเตียน ได้ขอให้ทีมพัฒนาดาวเทียมของมจพ. เป็นที่ปรึกษาในโครงการ BCC Space Program ที่จัดขึ้น เพื่อกระตุ้นให้นักเรียนมีความสนใจด้านเทคโนโลยีอวกาศ และสามารถสร้างสรรค์ผลงานที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี และมีเป้าหมายสร้างดาวเทียม BCCSAT-1 ที่เป็นฝีมือของนักเรียน

                “แรกๆ ผมปฏิเสธไปเนื่องจากเห็นว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ เพราะสอนนักศึกษาก็ว่ายากแล้ว การจะให้ไปสอนเด็กมัธยมน่าจะยากมากๆ สุดท้ายอาจารย์ที่ปรึกษาชาวญี่ปุ่นของผมก็แนะนำให้ผมรับสอนในโปรแกรมนี้ โดยแนะนำให้ปรับเปลี่ยนวิธีการสอนให้นักเรียนออกแบบ แต่ไม่ต้องสร้าง แล้วไปหาผู้เชี่ยวชาญ หรือผู้ประกอบการมาผลิตให้   จากการสอนเด็กมัธยมศึกษาปีที่ 4  จากผู้ที่ไม่มีความรู้ด้านการสร้างดาวเทียมและเทคโนโลยีอวกาศ สู่การออกแบบภารกิจการถ่ายภาพหลายช่วงคลื่น  จากดาวเทียม KNACKSAT ที่มีกล้องถ่ายภาพกล้องเดียว มาสู่ BCCSAT-1 ที่มีกล้อง 4 ตัว ถ่ายภาพแล้วนำมาสร้างเป็นภาพใหม่   เด็กๆ บอกว่าอยากถ่ายภาพคลอโรฟิลล์จากอวกาศ  เพื่อนำมาใช้ประโยชน์ด้านการวัดดัชนีพืชพรรณ   นอกจากนี้เด็กๆ ยัง ค้นคว้าข้อมูลต่างๆ และยังออกแบบระบบทัศนศาสตร์ของกล้องอีกด้วย ปัจจุบัน น้องๆ ในทีมบางคนไปเรียนต่อมหาวิทยาลัยระดับโลก”

                ปัจจุบัน BCCSAT-1 เป็นดาวเทียม CubeSat ขนาด 1U ดวงแรกของโลกที่สามารถทำภารกิจประเภทนี้ได้ ทำให้ทุกคนต่างพากันประหลาดใจกับความคิดของนักเรียนที่เพิ่งเข้าศึกษาต่อในชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย และยิ่งไปกว่านั้นการออกแบบ การทดสอบ รวมถึงการประมวลผลข้อมูลทั้งหมด ถูกพัฒนาโดยทีมนักเรียนทั้งสิ้น

               หลังจากดาวเทียม BCCSAT-1 ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่องภายใน 2 ปี และประสบการณ์แก้ไขปัญหาทั้งหมดที่เกิดขึ้นกับดาวเทียม KNACKSAT ทำให้ดาวเทียม BCCSAT-1 พร้อมทะยานขึ้นสู่อวกาศ เพื่อทำภารกิจที่ตั้งใจไว้ ในวันที่ 22 มีนาคม พ.ศ. 2564 เป็นวันที่ประวัติศาสตร์ของวงการเทคโนโลยีของประเทศไทยต้องจารึกไว้อีกครั้ง ว่าดาวเทียมฝีมือนักเรียนชั้นมัธยมตอนปลายได้ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจร และกลายเป็นสัญญาณที่สำคัญแสดงให้เห็นว่าประเทศไทยมีความพร้อมในการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศตั้งแต่ในระดับเตรียมอุดมศึกษา

               และในวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2564 เวลา 8.19 น. ตามเวลาประเทศไทย สิ่งที่ทุกคนเฝ้ารอก็มาถึง สัญญาณแรกจากดาวเทียม BCCSAT-1 ถูกตรวจจับเสียงแรก (First Voice) ผ่าน Twitter ของ SatNOGS นักวิทยุสมัครเล่นชื่อ Fredy Damkalis ในวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2564 เวลา 8.19 น. ตามเวลาประเทศไทย ทำให้ทีมผู้พัฒนาทุกคนต่างพากันยินดีกับความสำเร็จในเบื้องต้นและพร้อมที่จะทำภารกิจต่อไป

               … อีกไม่นานเราคงได้ภาพถ่ายจากอวกาศจากดาวเทียมดวงนี้เป็นรูปแรก…                       

               “ถ้าเราไม่มีความล้มเหลวอันเกิดจาก KNACKSAT ในวันนั้น จะไม่มี BCCSAT-1 ในวันนี้ แล้วผมกล้าบอกกับทุกคนว่า ผมขอขอบคุณ กสทช. มาก ที่ให้ทุนเราทำดาวเทียมดวงแรกคือ KNACKSAT แล้วขอบคุณที่มีปัญหาเมื่อสองปีก่อน เพราะจากนี้ไปดาวเทียมที่ผมสร้างจะไม่เกิดปัญหานี้อีกต่อไป เพราะเรารู้ว่ามันมีปัญหาเพราะอะไร และตอนนี้ มจพ.กำลังทำ  KNACKSAT-2 ซึ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิม และอีกโครงการหนึ่งภายใต้ภาคีความร่วมมืออวกาศไทย ที่เรากำลังจะสร้างดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ด้วยฝีมือของวิศวกรไทย”

                สำหรับดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ ภายใต้โครงการภาคีความร่วมมืออวกาศไทย Thai Space Consortium (TSC) ได้วางแผนว่าใน 7 ปีแรก (พ.ศ. 2564-2570) กำหนดสร้างไม่ต่ำกว่า 5 ดวง ทั้งดาวเทียมสำรวจทรัพยากร ดาวเทียมสำหรับภารกิจถ่ายภาพหลายช่วงคลื่น ดาวเทียมสำหรับทดสอบเทคโนโลยีต่างๆ และดาวเทียมที่จะส่งไปโคจรรอบดวงจันทร์ และหลังจากปี พ.ศ. 2570 จะมีการกำหนดภารกิจอื่นๆ ต่อไป

               ปัจจุบัน อาจารย์ปอมรับหน้าที่เป็นผู้จัดการโครงการดาวเทียมวิจัยวิทยาศาสตร์ TSC-1 ซึ่งเป็นดาวเทียมวงโคจรต่ำ ที่จะส่งออกไปโคจรรอบโลก ขนาดประมาณ 100 กิโลกรัม มีอุปกรณ์ Payload หลักเป็นกล้องถ่ายภาพหลายช่วงคลื่น   และ Payload รองสำหรับศึกษาสภาพอากาศในอวกาศ  ดาวเทียมแต่ละดวงประกอบด้วยระบบต่างๆ อาทิ ระบบสื่อสาร ระบบความร้อน ระบบไฟฟ้า ระบบรับสัญญาน ฯลฯ

               อาจารย์ปอม บอกอีกว่า ประสบการณ์จาก KNACKSAT และ BCCSAT-1 สอนให้รู้ว่าเราไม่จำเป็นต้องทำชิ้นส่วนเองทั้งดวง เนื่องจากอะไรที่ไม่เคยทำ แล้วทำเองทั้งหมด คือความเสี่ยง ชิ้นส่วนบางอย่างไม่จำเป็นต้องทำเอง เราอาจทำเองเพียง 30 % และค่อยๆ ขยับขึ้นไปเรื่อยๆ จนถึง 100 % เราต้องเรียนรู้และบริหารความเสี่ยงที่จะเกิดขึ้นให้ได้

                “จากปัญหาของ KNACKSAT ถูกนำมาแก้ไขใน BCCSAT-1 เป็นบทเรียนล้ำค่า ซึ่งวิธีสร้างประสบการณ์และลดความเสี่ยงได้ดีที่สุดคือทำเยอะๆ  ผมอยากให้โครงการ Space Program แบบนี้มีในประเทศไทยเยอะๆ โรงเรียนไหนอยากให้ทีมเราไปสอน เรายินดีไปถ่ายทอดให้เต็มที่ เทคโนโลยีต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นในประเทศไทย เด็กไทยที่มีความสามารถก็จะมีจำนวนมากขึ้น   ไม่มีใครทำอะไรสำเร็จได้โดยไม่ผ่านความล้มเหลวมาก่อน  และไม่มีเหตุผลอะไรที่ประเทศไทยไม่เคยทำเลย ทำแล้วจะไม่ล้มเหลว  ประสบการณ์จะสร้างการเรียนรู้ หนทางยาวไกล ไม่มีทางลัด สิ่งที่ดีที่สุดคือต้องลงมือทำ เรียนรู้ และพัฒนาขึ้นเรื่อยๆ   “ยิ่งผ่านความล้มเหลวมามากเท่าไหร่ ก็ยิ่งเข้าใกล้ความสำเร็จมากเท่านั้น”