ทำความรู้จัก “เซอร์คอน" นวัตกรรมอวกาศ เพื่อการจัดการจราจรอวกาศฝีมือคนไทย

ตลอดระยะเวลากว่าครึ่งศตวรรษนับตั้งแต่ดาวเทียม Sputnik ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกได้สำเร็จในปี พ.ศ. 2500 เป็นจุดเริ่มต้นยุคอวกาศ หลังจากนั้นนานาชาติได้มีการส่งดาวเทียมขึ้นไปปฏิบัติภารกิจต่างๆ เพิ่มมากขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากอวกาศอย่างมากมาย ปัจจุบันองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (National Aeronautics and Space Administration: NASA) เป็นองค์การอวกาศของประเทศสหรัฐอเมริกาสามารถตรวจจับวัตถุอวกาศ (ดาวเทียม, ขยะอวกาศ, อุกกาบาต และอื่นๆ) ประมาณการว่ามีวัตถุอวกาศที่มีขนาดระหว่าง 1 เซนติเมตร ถึง 10 เซนติเมตร มีจำนวนมากกว่า 550,000 ชิ้น ขนาดใหญ่กว่า 10 เซนติเมตร

ซึ่งมีจำนวนมากกว่า 21,000 ชิ้น และวัตถุอวกาศเหล่านี้มีแนวโน้มจะมีจำนวนมากขึ้น การโคจรด้วยความเร็วสูงของวัตถุอวกาศเป็นภัยคุกคามกับดาวเทียมหรือยานอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจ จะทำให้ดาวเทียมเกิดความเสียหายส่งผลให้ประสิทธิภาพการปฏิบัติภารกิจลดลงหรือไม่สามารถปฏิบัติภารกิจได้ต่อไป นอกเหนือจากนี้ เศษซากดาวเทียมจะกลายเป็นขยะอวกาศเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมาก ส่งผลให้เกิดความเสี่ยงของการชนกับดาวเทียมเพิ่มมากขึ้นจนเราไม่สามารถส่งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศได้อีกต่อไป เราเรียกวิกฤตการณ์นี้ว่า “kessler syndrome”

ประเทศไทยเป็นหนึ่งในประเทศที่มีดาวเทียมปฏิบัติการอยู่ในห้วงอวกาศ โดยเฉพาะดาวเทียมไทยโชตซึ่งเป็นดาวเทียมสำรวจที่มีความสำคัญต่อประเทศ การระแวดระวังดูแลไม่ให้เกิดความเสียหายใดๆ ในระหว่างปฏิบัติภารกิจถือเป็นสิ่งสำคัญที่ GISTDA จะต้องเฝ้าระวังอย่างใกล้ชิดเพื่อลดความเสี่ยงหรือเลี่ยงหลีกความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้ ที่ผ่านมา GISTDA ได้ใช้บริการข้อมูลจากหน่วยงาน Combined Space Operations Center (CSpOC) ของประเทศสหรัฐอเมริกา ในการแจ้งเตือน และวิเคราะห์โอกาสความเป็นไปได้ของการพุ่งชน โดย CSpOC จะส่งการแจ้งเตือนล่วงหน้าให้ GISTDA ก่อนล่วงหน้า 3 วัน เพื่อให้ผู้ปฏิบัติการดาวเทียมสามารถบริหารจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพและทันท่วงที  อย่างไรก็ดี การใช้บริการข้อมูลจากหน่วยงานต่างประเทศก็มีข้อจำกัดและมีความเสี่ยงในการที่ผู้ให้บริการไม่สามารถติดต่อได้ แจ้งล่าช้า หรือระงับการให้บริการ ซึ่งจะส่งผลต่อการติดตามการจราจรการชนของดาวเทียมไทยทุกดวง

GISTDA เล็งเห็นว่าระบบการจัดการจราจรอวกาศเพื่อติดตามและแจ้งเตือนการชนเพื่อลดและหลีกเลี่ยงความเสียหายที่อาจจะเกิดขึ้นกับดาวเทียมเป็นระบบที่มีความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอนาคตที่จะมีดาวเทียมอีก 2 ดวงเพื่อขึ้นจากโครงการ THEOS-2 ดังนั้น GISTDA โดยทีม AstroLab จึงพัฒนาระบบการจัดการจราจรอวกาศที่เรียกว่า ZIRCON (เซอร์คอน) เพื่อให้สามารถบริหารจัดการอวกาศได้ด้วยตนเองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดค่าใช้จ่ายในการขอใช้บริการจากต่างประเทศ และส่งเสริมให้เกิดการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศภายในประเทศตามนโยบาย National Roadmap ของการวิจัยขั้นแนวหน้าระบบโลกและอวกาศ หรือ Earth Space System Frontier Research : ESS เพื่อยกระดับขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีอวกาศของประเทศอีกด้วย

ปัจจุบัน GISTDA ประสบความสำเร็จในการวิจัยและพัฒนาระบบดังกล่าวจนสามารถนำมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดย ZIRCON สามารถแจ้งเตือนการพุ่งชนของวัตถุอวกาศกับดาวเทียมไทยโชตตามที่ CSpOC แจ้งเตือน ระบบถูกออกให้สามารถทราบล่วงหน้าได้ถึง 7 วัน และช่วยวิเคราะห์การเปลี่ยนวงโคจรได้อย่างดี (ประหยัดเชื้อเพลิง และ ลดความเสี่ยงได้อย่างมีนัยสำคัญ) และที่สำคัญระบบสามารถแจ้งเตือนได้อย่างอัตโนมัติในปี 2564 มี 2 เหตุการณ์ที่ดาวเทียมไทยโชตมีความเสี่ยงสูงที่จะชนกับวัตถุอวกาศ 

เหตุการณ์ที่ 1 เมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2564 เวลา 19.03 น. (ตามเวลาประเทศไทย) ZIRCON สามารถคำนวณความเป็นไปได้ที่วัตถุอวกาศ (Fengyun 1C DEB)  ซึ่งมี Satellite Catalog Number หรือ NORAD (North American Aerospace Defense) Catalog Number: 31199 จะมีโอกาสชนกับดาวเทียมไทยโชต (NORAD ID: 33396) โดยมีระยะใกล้ที่สุด 101 เมตร และจากการวิเคราะห์ทิศทางและระยะของวงโคจร รวมถึงองค์ประกอบอื่นๆ พบว่ามีความเสี่ยงสูงมากที่จะเกิดการชนกันของดาวเทียมไทยโชตและวัตถุอวกาศนั้น GISTDA ได้ทำการปรับวงโคจรของดาวเทียมไทยโชต โดยลดระดับความสูงของวงโคจรให้ต่ำลง 60 เมตร จนปลอดภัยในที่สุด

เหตุการณ์ที่ 2 เมื่อวันที่ 27 กรกฎาคม 2564 เวลา 14:13 น. (ตามเวลาประเทศไทย) ZIRCON สามารถคำนวณความเป็นไปได้ที่ขยะอวกาศ Fengyun 1C DEB ซึ่งมี NORAD ID: 29934 จะมีโอกาสชนกับดาวเทียมไทยโชต (NORAD:33396) อีกครั้ง ซึ่งครั้งนี้มีระยะใกล้มากที่สุด 25 เมตร ด้วยระยะนี้แสดงถึงความเสี่ยงสูงมากๆ ที่จะเกิดการชนกัน  GISTDA จึงได้ทำการปรับวงโคจรของดาวเทียมไทยโชต โดยปรับระดับความสูงของวงโคจรให้สูงขึ้นอีก 50 เมตร ภายหลังการปรับวงโคจรของทั้ง 2 เหตุการณ์ พบว่าดาวเทียมสามารถทำงานได้ตามปกติ และเมื่อตรวจสอบข้อมูลความเสี่ยงต่างๆ ด้วย ZIRCON อีกครั้งพบว่าดาวเทียมอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัยและไม่เสี่ยงต่อการชนกับวัตถุอวกาศ และสามารถปฏิบัติงานได้ตามปกติ

นอกจากนี้ ZIRCON ยังใช้คาดการณ์การกลับสู่พื้นโลกของวัตถุอวกาศ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของจรวด Long March 5B ที่ถูกยิงขึ้นสู่อวกาศเพื่อนำส่ง Module แรกของสถานีอวกาศจีนที่มีชื่อว่า “เทียนเฮอ” (Tianhe) เมื่อวันพฤหัสบดีที่ 29 เมษายน 2564  และได้กลับสู่พื้นโลกเมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม 2564 โดยชิ้นส่วนหลักของจรวดนี้มีน้ำหนักมากถึง 20 ตัน หากตกสู่พื้นโลกจะสร้างความเสียหายทั้งชีวิตและทรัพย์สิน ซึ่ง ระหว่างนั้น ZIRCON ได้จับตาวัตถุอวกาศชิ้นนี้อย่างใกล้ชิด และพบว่าวัตถุอวกาศดังกล่าวมีเส้นทางการโคจรผ่านประเทศไทยเป็นประจำทุกวัน เมื่อระบบทำการวิเคราะห์ความเสี่ยง ก็พบว่า ประเทศไทยมีโอกาสเพียง 0.18% ซึ่งถือว่าน้อยมาก และสุดท้ายวัตถุอวกาศดังกล่าวก็ตกลงในมหาสมุทรอินเดีย และไม่ได้ก่อให้เกิดความเสียหายแต่อย่างใด

ปัจจุบัน GISTDA ยังมุ่งมั่นวิจัยและพัฒนา ZIRCON ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น ตาม National Roadmap ของ ESS เพื่อพร้อมรองรับการบริหารจัดการดาวเทียมให้กับการปฏิบัติการของดาวเทียมสัญชาติไทยและดาวเทียมเครือข่ายพันธมิตร รวมไปถึงการแจ้งเตือนภัยจากอวกาศให้กับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องและพี่น้องประชาชน เพื่อป้องกัน และบรรเทาความปลอดภัยในชีวิตและทรัพย์สิน ซึ่งไม่ใช่แค่ผู้ใช้แต่เรายังคือผู้พัฒนาและผลิตนวัตกรรมอวกาศเพื่อประเทศไทยอีกด้วย