มก.รับมอบเพย์โหลดคืนจากองค์การ NASA พร้อมลุยโครงการวิจัยอวกาศอื่นๆ
วันทดลองผลึกเหลวสู่การวิจัยในอนาคตที่ 26 ตุลาคม 2569 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จัดงาน “Exposed to Space: TLC Payload Return and Our next ISS External Mission” ซึ่งบริษัท Voyager Technologies ที่ปรึกษาด้านอวกาศของโครงการ TLC ได้รับมอบเพย์โหลดคืนจากองค์การ NASA และมอบหมายให้ Mr. Scott Rodriguez, Vice President และ Mr. Marcello Caporicci, Mission Manager ของโครงการ TLC นำเพย์โหลดมาคืนแก่ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดยอธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ผศ.น.สพ.ดร.คงศักดิ์ เที่ยงธรรม เป็นผู้รับมอบ ณ ห้องประชุมสุมินทร์ สมุทรคุปต์ ชั้น 3 อาคารวิทยาศาสตร์กายภาพ 45 ปีคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
โครงการวิจัย Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) นำโดย รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ศึกษาฟิล์มบางผลึกเหลวภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งเริ่มโครงการเมื่อปีพ.ศ. 2564 ภายใต้บันทึกความเข้าใจระหว่างมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และองค์การ NASA ในการศึกษาผลึกเหลวภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วง
การทดลองผลึกเหลว (Liquid Crystal) ในอวกาศนั้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้มาซึ่งเทคโนโลยี Liquid Crystal Display (LCD) ขั้นสูงกว่าที่ใช้ในปัจจุบัน LCD ใช้เป็นหน้าจอโทรศัพท์มือถือที่ใช้อย่างแพร่หลายในประชากรของประเทศไทยทุกระดับชั้น อุตสาหกรรมผลิตจอภาพ LCD ปัจจุบันนี้มีมูลค่าประมาณ 1.5 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี และมีแนวโน้มโตถึง 1.4 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ.2572 ซึ่งนับเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประชากรโลกทุกระดับชั้น ในการทำการทดลองผลึกเหลวในอวกาศนั้นจะกำจัดผลของแรงโน้มถ่วงของโลกไปได้ ซึ่งจะลดปริมาณจุดบกพร่องภายในผลึกเหลวลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นผลึกเหลวในอวกาศจะตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าได้ดีกว่าบนพื้นโลก
โครงการ TLC ได้รับการสนับสนุนงบประมาณการวิจัยหลักในการสร้างและทดสอบเพย์โหลดจากหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการพัฒนากำลังคนและทุนด้านการพัฒนาสถาบันอุดมศึกษา การวิจัยและการสร้างนวัตกรรม (บพค.) ภายใต้สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) และงบประมาณเพิ่มเติมจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) และการนำเพย์โหลดขึ้นสู่อวกาศและทำการทดลองในอวกาศโดยนักบินอวกาศนาซานั้นได้รับการสนับสนุนงบประมาณการดำเนินการจาก U.S. ISS National Laboratory และองค์การนาซา เป็นมูลค่ากว่า 500 ล้านบาท
ผศ.น.สพ.ดร.คงศักดิ์ เที่ยงธรรม กล่าวถึงความสำเร็จของโครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) ว่า เป็นเรื่องที่สร้างความยินดีและความภาคภูมิใจแก่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เนื่องจากสะท้อนให้เห็นถึงศักยภาพของมหาวิทยาลัยในการสนับสนุนงานวิจัยที่มีความซับซ้อนและมีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยเฉพาะงานวิจัยด้านอวกาศ ซึ่งต้องอาศัยองค์ความรู้จากหลายสาขา การเตรียมความพร้อมอย่างรอบด้าน และความพยายามอย่างต่อเนื่องกว่าจะสามารถดำเนินการทดลองได้จริง
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ให้ความสำคัญกับการศึกษาค้นคว้าวิจัยทั้งในเชิงประยุกต์และการวิจัยพื้นฐาน เพราะงานวิจัยพื้นฐานเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมในระยะยาว ความสำเร็จของโครงการ TLC แสดงให้เห็นว่า องค์ความรู้และความเชี่ยวชาญที่มหาวิทยาลัยมีอยู่แล้ว สามารถนำมาพัฒนาต่อยอดสู่การวิจัยที่มีความท้าทายสูงได้ หากมีการศึกษาค้นคว้าอย่างเป็นระบบ มีความมุ่งมั่นในการแก้ไขปัญหา และสามารถนำความรู้จากศาสตร์ต่าง ๆ มาประยุกต์ใช้ร่วมกันจนเกิดผลการทดลองที่เป็นรูปธรรม
ความสำเร็จของโครงการไม่ได้เกิดจากมหาวิทยาลัยเพียงฝ่ายเดียว แต่เป็นผลจากความร่วมมือของหลายภาคส่วน รวมถึงหน่วยบริหารจัดการทุนด้านเทคโนโลยีและนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมแห่งอนาคต และพันธมิตรด้านเทคโนโลยีอวกาศที่ร่วมสนับสนุนการดำเนินงาน ความร่วมมือดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะช่วยให้นักวิจัยสามารถเข้าถึงองค์ความรู้ เทคโนโลยี ประสบการณ์ และเครือข่ายการทำงานที่จำเป็นต่อการดำเนินโครงการให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของภารกิจอวกาศ
ดร.ณิรวัฒน์ ธรรมจักร์ ผู้อำนวยการหน่วยบริหารจัดการทุนด้านเทคโนโลยีและนวัตกรรมเพื่ออุตสาหกรรมแห่งอนาคต (บพค.) กล่าวว่า ความสำเร็จครั้งนี้ไม่ได้มีความหมายเพียงการที่อุปกรณ์ทดลองได้กลับมายังประเทศไทยหลังปฏิบัติภารกิจเท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องยืนยันถึงศักยภาพของนักวิจัยและกลุ่มวิจัยของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ในการดำเนินงานวิจัยที่มีมาตรฐานระดับนานาชาติ เนื่องจากการนำอุปกรณ์ขึ้นไปทดลองในอวกาศต้องผ่านข้อกำหนดและมาตรฐานทางเทคนิคที่เข้มงวดกว่าการทดลองทั่วไป ทั้งด้านการออกแบบ ความปลอดภัย และความพร้อมของระบบต่าง ๆ อุปกรณ์ที่จะเข้าร่วมภารกิจจึงต้องได้รับการพัฒนาและตรวจสอบอย่างรอบคอบ เพื่อให้สามารถปฏิบัติงานได้ตามเงื่อนไขที่กำหนด
โครงการ TLC สะท้อนเป้าหมายสำคัญของ บพค. ทั้งในด้านการพัฒนากำลังคนสมรรถนะสูง การสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และการส่งเสริมความร่วมมือระหว่างประเทศ โดยเฉพาะการสร้างโอกาสให้นักวิจัยไทยได้ทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญและเข้าถึงเครือข่ายความรู้และเทคโนโลยีระดับโลก รวมถึงการทำความเข้าใจคุณค่าของงานวิจัยเชิงลึก ซึ่งอาจไม่สามารถสร้างผลิตภัณฑ์หรือผลตอบแทนที่จับต้องได้ในทันทีเมื่อเทียบกับงานวิจัยบางประเภท แต่มีความสำคัญต่อการสะสมองค์ความรู้และขีดความสามารถของประเทศในระยะยาว การทดลองในอวกาศเป็นตัวอย่างที่ชัดเจน เพราะการดำเนินงานต้องเตรียมความพร้อมของระบบตั้งแต่ต้นอย่างละเอียด เนื่องจากเมื่ออุปกรณ์ถูกส่งขึ้นไปแล้ว การเข้าถึงเพื่อแก้ไขปัญหาย่อมมีข้อจำกัด และหลายขั้นตอนต้องอาศัยการควบคุมจากระยะไกล ประสบการณ์ดังกล่าวทำให้ทีมวิจัยได้เรียนรู้ทั้งด้านวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม การควบคุมระบบ และการบริหารจัดการความเสี่ยง ซึ่งเป็นทักษะที่สามารถนำไปใช้กับการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้
รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม กล่าวถึงเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ของโครงการ TLC ว่า งานวิจัยมุ่งศึกษาพฤติกรรมของผลึกเหลวในสภาวะอวกาศ โดยเฉพาะข้อสังเกตเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของตำหนิหรือข้อบกพร่องในผลึกเหลว (Defect) ที่พบว่าเคลื่อนที่ช้าลงเมื่ออยู่ในสภาวะดังกล่าว ข้อมูลนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจคุณสมบัติของผลึกเหลว และเป็นพื้นฐานสำหรับศึกษาความเป็นไปได้ในการพัฒนากระบวนการผลิตจอแสดงผล LCD ในอวกาศ เนื่องจากพฤติกรรมของผลึกเหลวและการเกิดตำหนิเป็นปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของวัสดุและประสิทธิภาพของจอแสดงผล
แนวคิดการผลิตอุปกรณ์ในอวกาศ หรือ Manufacturing in Space เป็นแนวทางที่น่าสนใจ เพราะสภาวะในอวกาศอาจทำให้กระบวนการบางอย่างเกิดขึ้นแตกต่างจากบนโลก และอาจเปิดโอกาสให้พัฒนาวัสดุหรืออุปกรณ์ที่มีคุณภาพดีขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ประเด็นนี้ยังต้องอาศัยการศึกษาต่อยอดจากข้อมูลที่ได้ เพื่อทำความเข้าใจกลไกที่เกี่ยวข้องและประเมินความเป็นไปได้ในการนำไปใช้จริง ผลการทดลองจากโครงการ TLC จึงเป็นข้อมูลพื้นฐานสำคัญสำหรับการวิจัยต่อไป ไม่ใช่ข้อสรุปว่ามีการผลิตจอ LCD ในอวกาศในระดับอุตสาหกรรมแล้ว
นอกเหนือจากการศึกษาผลึกเหลวในโครงการ TLC ทีมวิจัยยังมีแนวทางพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศต่อไปผ่านโครงการกล้องถ่ายภาพสเปกตรัมความละเอียดสูง หรือ Hyperspectral Imager ซึ่งมีเป้าหมายพัฒนาอุปกรณ์ทางแสงที่สามารถเก็บข้อมูลสเปกตรัมของแสงจากอวกาศได้ โดยนำผลึกเหลวมาใช้ร่วมกับเทคโนโลยีชิปนาโนโฟโตนิก (Nano-photonic Chip) ซึ่งออกแบบโครงสร้างระดับนาโนจำนวนมากเพื่อทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมและจัดการแสง แทนการพึ่งพาองค์ประกอบทางแสงแบบดั้งเดิมที่มีน้ำหนักมากกว่า
จุดมุ่งหมายสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าวคือการลดน้ำหนักของกล้องถ่ายภาพสเปกตรัมจากประมาณ 10 กิโลกรัมให้เหลือประมาณ 1 กิโลกรัม เนื่องจากน้ำหนักเป็นข้อจำกัดสำคัญในการนำอุปกรณ์ขึ้นสู่อวกาศ โดยเฉพาะเมื่อมีเป้าหมายที่จะพัฒนาอุปกรณ์ให้สามารถนำไปใช้กับภารกิจที่เดินทางไกลขึ้นในอนาคต เช่น ภารกิจสำรวจดวงจันทร์ การใช้ผลึกเหลวซึ่งมีคุณสมบัติในการปรับเลือกช่วงความยาวคลื่นของแสง ร่วมกับชิปนาโนโฟโตนิก จึงเป็นแนวทางที่ทีมวิจัยคาดหวังว่าจะช่วยลดขนาดและน้ำหนักของระบบทางแสงได้อย่างมีนัยสำคัญ
ในด้านหลักการทำงาน ผลึกเหลวจะถูกนำมาใช้เป็นตัวกรองแสงที่สามารถปรับเปลี่ยนช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการได้ หรือ Liquid Crystal Tunable Filter เมื่อปรับตัวกรองแสง ก็จะสามารถเลือกให้แสงในช่วงที่กำหนดผ่านไปยังชิปนาโนโฟโตนิกที่ออกแบบให้ทำงานกับช่วงความยาวคลื่นนั้นโดยเฉพาะ แนวทางนี้เป็นการผสานคุณสมบัติของวัสดุผลึกเหลวเข้ากับเทคโนโลยีทางแสงรูปแบบใหม่ เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบากว่าอุปกรณ์แบบเดิม
สำหรับความก้าวหน้าของโครงการกล้องถ่ายภาพสเปกตรัม ทีมวิจัยได้ดำเนินการออกแบบและจำลองระบบแล้ว และอยู่ระหว่างการพัฒนารูปแบบโครงสร้างของชิปนาโนโฟโตนิก รวมถึงการเตรียมกระบวนการผลิต เนื่องจากเทคโนโลยีดังกล่าวมีความใหม่และต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทางที่ประเทศไทยยังมีข้อจำกัดด้านการลงทุน ทีมวิจัยจึงวางแผนหารือและสร้างความร่วมมือกับนักวิจัยต่างประเทศ
โครงการ TLC นับเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างองค์ความรู้จากการทดลองในสภาวะอวกาศ ซึ่งสามารถนำไปต่อยอดได้ทั้งในด้านวิทยาศาสตร์ผลึกเหลว เทคโนโลยีจอแสดงผล และการพัฒนาอุปกรณ์ทางแสงรูปแบบใหม่ ขณะเดียวกัน ประสบการณ์จากการออกแบบและทดสอบ Payload ยังช่วยให้ทีมวิจัยเข้าใจข้อกำหนดและข้อจำกัดของการทำงานวิจัยอวกาศมากขึ้น ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการพัฒนาโครงการวิจัยอวกาศอื่น ๆ ในอนาคต