หากเราพูดถึงเรื่องการออกแบบ แน่นอนว่า..หลายคนต้องนึกถึงเรื่องของการสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆ หรือปรับปรุงดัดแปลงสิ่งที่มีอยู่ให้ดีขึ้น หรือมีรูปแบบที่เปลี่ยนไปจากเดิม การถ่ายทอดรูปแบบจากความคิดออกมาเป็นผลงานที่ผู้อื่นสามารถมองเห็น รับรู้ และสัมผัสได้ ที่กล่าวมาทั้งหมดคือการออกแบบทางวัตถุทั่วไป ซึ่งหากเป็นในเรื่องของการออกแบบการสร้างระบบควบคุมดาวเทียมนั้นจะมีอะไรที่ค่อนข้างสลับซับซ้อนกว่านี้มาก และที่สำคัญ..ตอนนี้คนไทยทำได้เองแล้ว 

ดร.ปกรณ์ อาภาพันธุ์ ผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) หรือ GISTDA ภายใต้กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม หรือ อว. เล่าให้ฟังว่า ทุกวันนี้เรื่องของอวกาศไม่ได้ไกลเกินเอื้อมสำหรับคนไทยอีกต่อไป หลายประเทศทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศแม้แต่ประเทศไทยเองก็ตาม

GISTDA ในฐานะองค์กรด้านอวกาศของประเทศ กำลังเร่งเครื่องเต็มสูบ เดินหน้าเต็มกำลัง เพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านอวกาศ บุคลากร เทคโนโลยี ตลอดจนความร่วมมือกับหน่วยงานภาครัฐ ภาคเอกชน และสถาบันการศึกษา เพื่อร่วมกันสร้างนวัตกรรมจากอวกาศโดยฝีมือคนไทย เพื่อคนไทย ลดการพึ่งพาจากต่างชาติ ตามแผนงานระดับชาติของการวิจัยขั้นแนวหน้าระบบโลกและอวกาศ หรือEarth Space System Frontier research (ESS) ของประเทศไทย โดยสำนักงานสภานโยบายการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรมแห่งชาติ (สอวช.) และ นักวิจัย ESS เป็นผู้กำหนดเป้าหมายการวิจัยพัฒนาองค์ความรู้และเทคโนโลยีของประเทศไทยร่วมกัน

ทุกวันนี้ คนไทยสามารถสร้างต้นแบบซอฟต์แวร์ควบคุมดาวเทียม (On-board Flight Software) ที่เปรียบเสมือนเป็นสมองดาวเทียม ซึ่งต้องทำงานได้มีประสิทธิภาพและเสถียรภาพสูง สาเหตุที่ต้องทำให้มีประสิทธิภาพสูงสุดและมีความอัจฉริยะนั้น เนื่องจากหากมีปัญหาระหว่างปฏิบัติภารกิจ การซ่อมบำรุงจะค่อนข้างยากลำบากและมีค่าใช้จ่ายที่สูงมากเลยทีเดียว

ดังนั้น ดาวเทียมทุกดวงจึงต้องมีสมองสั่งการได้อย่างมีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และแก้ปัญหาได้ เมื่อเกิดความผิดพลาดในระหว่างปฏิบัติภารกิจ ซึ่งขณะนี้ GISTDA กำลังดำเนินการวิจัยพัฒนาระบบควบคุมดาวเทียมที่ผ่านการเรียนรู้และปฏิบัติจริงจากการวิจัยพัฒนาระบบควบคุมดาวเทียมภาคพื้นดิน โดยทีมนักวิจัยและวิศวกรของ GISTDA ภายใต้ AstroLab ซึ่งเป็นแลปสำหรับการวิจัยด้านกลศาสตร์วงโคจรในอวกาศ สามารถสร้างและพัฒนาระบบควบคุมดาวเทียมหรือสมองดาวเทียมได้ด้วยตนเองแล้ว ช่วยลดการพึ่งพาเทคโนโลยีต่างชาติ และสร้างองค์ความรู้เทคโนโลยีอวกาศของประเทศไทย โดยมีเป้าหมายในอนาคตอันใกล้คือ คนไทยสร้างดาวเทียมได้เอง 100 เปอร์เซ็นต์ทั้งระบบ และมีการถ่ายทอดองค์ความรู้นี้ต่อไปเพื่อส่งเสริมและสนับสนุนอุตสาหกรรมอวกาศของประเทศไทยจากรุ่นสู่รุ่น

ผู้อำนวยการ GISTDA กล่าวอีกว่า ดาวเทียมแต่ละดวง จะมีภารกิจแตกต่างกันออกไป GISTDA ควบคุมดาวเทียมสำรวจโลก โดยใช้โปรแกรมที่ใช้ควบคุมก็จะมีไว้เพื่อสั่งให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ของดาวเทียมทำงานและส่งข้อมูลกลับมายังสถานีควบคุมดาวเทียมภาคพื้นดิน อาทิ การถ่ายภาพ การตรวจวัดอุณหภูมิ การติดตามสภาพอากาศ เป็นต้น แต่ละภารกิจก็จะมีรายละเอียดปลีกย่อยที่สถานีควบคุมฯ จะต้องสั่งการด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ตามที่ได้ออกแบบ และส่งให้ดาวเทียม

โดยระบบควบคุมดาวเทียม (On-board Flight Software) จะถูกนำไปควบคุมดาวเทียมให้ปฏิบัติตามโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ได้รับมา เช่น เมื่อต้องการถ่ายภาพผลกระทบจากพายุที่เกิดขึ้นในทะเลจีนใต้ ขณะที่ดาวเทียมอยู่ค่อนมาทางประเทศไทย ก็จะต้องสั่งการให้ดาวเทียมเอียงตัวให้ได้องศาที่ถูกต้อง เพื่อให้ได้ภาพที่ต้องการนั่นเอง ความผิดพลาดแม้แต่เพียงเล็กน้อยอาจทำให้ภารกิจของดาวเทียมไม่สำเร็จ และอาจต้องรออีกหลายชั่วโมงกว่าดาวเทียมจะโคจรกลับมาในตำแหน่งที่เหมาะแก่การถ่ายภาพได้ ถือเป็นความท้าทายอย่างมากและนี่จึงเป็นหน้าที่ของระบบควบคุมดาวเทียม (Onboard flight software)

ดังนั้น การเขียนโปรแกรมควบคุมดาวเทียมจึงเป็นเรื่องซับซ้อนและต้องการความเชี่ยวชาญเฉพาะทางอย่างมาก และวันนี้ทีมวิศวกร GISTDA สามารถเขียนโปรแกรมดังกล่าวได้สำเร็จแล้ว ซึ่งจากการวิจัยและพัฒนานี้ ทำให้เราสามารถทำการออกแบบภารกิจสำคัญอื่นๆ นอกเหนือจากภารกิจการถ่ายภาพได้แล้วจริงๆ และทำได้ดีด้วย

สำหรับการซ่อมบำรุงนั้น ในเมื่อเราตามขึ้นไปซ่อมบำรุงในอวกาศไม่ได้ สมองของดาวเทียมจำเป็นต้องถูกออกแบบให้สามารถแก้ไขสถานการณ์เฉพาะหน้า สมองของดาวเทียมยังสามารถตรวจสอบการทำงานของอุปกรณ์ทุกชิ้นอยู่ตลอดเวลา ด้วยเหตุผลตามที่กล่าวมา ระบบดาวเทียมถูกออกแบบให้มีระบบ 2 ชุดที่เหมือนกัน เนื่องมาจากหากตรวจพบว่าอุปกรณ์ชิ้นใดทำงานไม่เป็นปกติ สมองของดาวเทียมจะสั่งให้อุปกรณ์สำรองสลับไปใช้งานระบบอีกชุดทันที

และอีก 1 ขั้นตอนสำคัญของการประกอบดาวเทียม ก็คือการตรวจสอบระบบควบคุมดาวเทียมซ้ำแล้วซ้ำเล่าก่อนนำส่งอวกาศ และการทดสอบความทนทานและการทำงานของดาวเทียมด้วยเครื่องมือจำลองสภาวะอวกาศ เนื่องจากตั้งแต่เริ่มส่งดาวเทียมไปปฏิบัติภารกิจในอวกาศ จะต้องเจอการสั่นสะเทือนที่รุนแรงระหว่างนำส่ง อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และอนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ การทดสอบจึงจำเป็นต้องละเอียดและรอบคอบ และจะละเลยขั้นตอนใดไปไม่ได้เลย  เพื่อให้แน่ใจว่าดาวเทียมที่ออกแบบมา สามารถปฏิบัติภารกิจได้ลุล่วงตามที่กำหนดไว้ ในเร็วๆนี้ GISTDA จะร่วมมือกับสถาบันการศึกษาและหน่วยงานภายในประเทศเพื่อร่วมกันออกแบบการศึกษาวิจัยพัฒนาองค์ความรู้และวิศวกรรมขั้นสูงด้านอวกาศอย่างต่อเนื่องเพื่อเป้าหมายสูงสุดตามที่แผนงานระดับชาติของการวิจัยขั้นแนวหน้าระบบโลกและอวกาศได้วางไว้ ผู้อำนวยการ GISTDA กล่าว