30 June 2016

nasa

การเปลี่ยนแปลงของโลกที่เทคโนโลยีต่างๆ เข้ามามีบทบาทมากขึ้น สิ่งที่เคยคิดว่าไกลตัวก็ใกล้เข้ามาจนเกือบเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตที่ใครๆ ก็สัมผัสได้ เช่น เมื่ออุตสาหกรรมเข้าสู่ยุค Industrial 4.0 หุ่นยนต์ก็จะเข้ามามีบทบาทในกระบวนการผลิตมากขึ้น หรือแม้แต่เรื่องราวระหว่างมนุษย์และดาวอังคารเป็นเรื่องที่น่าสนใจไม่น้อย หากเป็นเมื่อก่อนหลายๆ คนอาจรู้สึกว่าเทคโนโลยีล้ำสมัยเหล่านี้เป็นเรื่องไกลตัว แต่คุณรู้หรือไม่ว่าเทคโนโลยีนาซ่าที่อยู่ในภาพยนตร์ชื่อดังอย่าง ‘The Martian’ นั้น มาจากชีวิตจริง!

เมื่อ 50 ปีที่ผ่านมาภาพแรกของดาวอังคารจากยานอวกาศแสดงให้เห็นบรรยากาศหมอกบนดาวอังคาร ทำให้มีนักเขียนนิยายเกี่ยวกับนาซ่า (NASA) และดาวอังคารมากมาย รวมถึงการนำมาสร้างเป็นภาพยนตร์ “The Martian” ภาพยนตร์เรื่องล่าสุดที่ออกฉายเมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมา ซึ่งเป็นเรื่องราวของนักบินอวกาศกลุ่มหนึ่งจากนาซ่าที่จะบุกเบิกดาวอังคารเป็นครั้งแรก แต่ลูกเรือต้องประสบกับสภาพอากาศอันเลวร้าย ทำให้นักบินคนหนึ่งต้องติดค้างอยู่บนดาวอังคารเพียงคนเดียว โดยเพื่อนๆ คิดว่าเขาตายไปแล้ว ขณะเดียวกันเขาต้องใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในการเอาตัวรอดให้ได้ เว็บไซต์ nasa.gov ได้เขียนถึง 9 เทคโนโลยีของนาซ่าที่มีอยู่จริงในปัจจุบันที่สอดแทรกอยู่ในภาพยนตร์เรื่องนี้ ได้แก่

  • ที่อยู่อาศัย (Habitat)

หากเราต้องการตั้งรกรากอยู่บนดาวอังคารจริง สิ่งที่ขาดไม่ได้คือที่อยู่อาศัยหรือเราอาจเรียกว่าบ้านก็ได้ ศูนย์อวกาศจอห์นสัน (Johnson Space Center) ได้วิจัยเกี่ยวกับการอยู่อาศัยเป็นระยะเวลานานในภารกิจอวกาศ หนึ่งในนั้นก็คือการอาศัยบนดาวอังคาร โดยมีภารกิจเฉพาะที่เรียกว่า Human Exploration Research Analog(HERA) เป็นสภาพแวดล้อมที่ตนเองอยู่อาศัยบนดาวอังคารที่อยู่อาศัยสร้างสองชั้นเป็นที่สมบูรณ์แบบด้วยห้องนั่งเล่น พื้นที่ทำงาน รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวก มีการทดสอบการทำงาน ภารกิจที่ต้องทำและการอยู่ร่วมกันเป็นเวลา 14 วัน (เร็ว ๆ นี้วางแผนที่จะเพิ่มขึ้นถึง 60 วัน)

  • ฟาร์มสำหรับปลูกพืช (Plant Farm)

ก่อนหน้านี้ได้มีข่าวนักบินอวกาศนานาชาติ ISS สามารถปลูกพืชบนอวกาศได้แล้ว โดยมีการส่งสัมภาระเมล็ดพันธ์ต่างๆ จากจรวดขนส่งขึ้นไปยังอวกาศ แต่ถ้าหากมนุษย์ต้องการอาศัยอยู่บนดาวอังคารจริงๆ การใช้จรวดขนส่งเป็นสิ่งที่ยุ่งยากและเสียค่าใช้จ่ายสูงเพราะต้องใช้ระยะเวลการเดินทางจากโลกไปดาวอังคารนานถึง 9 เดือน ดังนั้นการปลูกพืชผักบนดาวอังคารจะต้องการทำการเพาะปลูกอย่างต่อเนื่อง สำหรับในหนัง The Martian จะทำการปลูกมะเขือเทศ แต่พืชที่นักบินอวกาศบน ISS ปลูกจะเป็นพืชตระกูลผักกาด

  • ระบบการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ (Water Recovery)

บนดาวอังคารไม่มีทะเลสาบ แม่น้ำหรือมหาสมุทร การส่งน้ำไปดาวอังคารต้องใช้เวลา 9 เดือน ปัญหาเรื่องการอุปโภคบริโภคน้ำ เป็นเรื่องที่สำคัญอย่างมาก ในหนังThe Martian กัปตัน Watney จำเป็นต้องหาวิธีการเอาตัวรอดบนดาวอังคารที่ไม่มีแหล่งน้ำใดๆ เลย สำหรับความเป็นจริงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) มีการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่จากทุกกิจวัตร ไม่ว่าจะเป็นปัสสาวะ น้ำล้างมือ น้ำบ้วนปาก และอื่นๆ โดยผ่านระบบที่เรียกว่า Water Recovery System (WRS) ซึ่งจะมีการเปลี่ยนสภาพและกรองน้ำให้กลับมาใช้ใหม่ได้ ซึ่งถือเป็นเรื่องปกติสำหรับนักบินอวกาศจนมีคำกล่าวว่า “กาแฟที่ดื่มเมื่อวานจะเปลี่ยนเป็นกาแฟของวันพรุ่งนี้” (Yesterday’s coffee turn into tomorrow’s coffee) สำหรับกระบวนการ WRS มีจุดยากอยู่ที่จะแยกแก๊สที่ปะปนในน้ำออกจากกัน หากเป็นบนโลกแรงโน้มถ่วงจะทำให้แก๊สกับของเหลวแยกออกจากกันโดยง่าย สำหรับสภาพไร้น้ำหนักต้องใช้เครื่องมือที่เรียกว่า Centrifuge

  • เครื่องสร้างออกซิเจน (Oxygen Generation)

อาหาร น้ำ และที่อยู่อาศัย  3 ปัจจัยนี้เป็นสิ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิต แต่ปัจจัยที่ 4 ที่มักจะไม่คิดถึงมันเพราะมันมีอยู่ทุกที่ในโลกคือ อ๊อกซิเจน แต่สำหรับดาวอังคารนั้นเราไม่สามารถเดินออกไปนอกที่อยู่อาศัยแล้วสูดอากาศหายใจได้ปกติเหมือนอยู่บนโลกได้ สำหรับในหนังนั้นจะมีการผลิตอ๊อกซิเจนจากแก๊สคาร์บอนไดอ๊อกไซค์ที่เกิดจากการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ยานพาหนะที่เรียกว่า Mars Ascent Vehicle : MAV) สำหรับบนสถานีอวกาศนานาชาติ นักบินอวกาศจะใช้ระบบสร้างอ๊อกซิเจน (Oxygen Generation System) โดยใช้หลักการ Electrolysis คือการใช้ไฟฟฟ้าในการแยกน้ำออกเป็นอ๊อกซิเจนกับไฮโดรเจน ออกซิเจนจะถูกปล่อยออกไปในสถานี  ส่วนแก๊สไฮโดรเจนจะถูกกำจัดทิ้งภายนอกสถานี หรือไม่ก็นำมาใช้ในกระบวนการสร้างน้ำต่อไป

  • ชุดนักบินอวกาศสำหรับใส่บนดาวอังคาร (Mars Spacesuit)

พื้นผิวบนดาวอังคารไม่เหมาะแก่การดำรงชีวิตของมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นอากาศที่หนาวเย็น มีอากาศที่เหมาะแก่การหายใจน้อยมาก หากนักบินอวกาศต้องการอยู่รอดหรืออาศัยบนดาวอังคารได้ จะต้องมีชุดนักบินอวกาศ (Spacesuit) สวมใส่และระบบอำนวยความสะดวกต่างๆ ร่วมด้วย สำหรับชุดที่นาซ่าออกแบบขึ้นจริงนั้นได้ใช้ข้อมูลจากสภาพแวดล้อมของดาวอังคาร ชุดที่ออกแบบนั้นมีชื่อว่า Z-2 ซึ่งเป็นชุดตัวอย่างที่ได้รับการแก้ปัญหาต่างๆ มามากมาย และยกระดับเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้าไปด้วย รวมทั้งออกแบบให้มีความทนทานและยืดหยุ่นในตัวเดียวกัน

  • รถโรเวอร์ (Rover)

หากมนุษย์ต้องการจะอยู่บนดาวอังคารจริงๆ และอาจจะต้องอาศัยอยู่มากกว่า 1 ปี จะต้องมีการเดินทางอย่างแน่นอน ซึ่งวิธีการเดินทางได้สะดวกที่สุดคือการใช้รถ Rover ที่เป็นทั้งบ้านและห้องแลป สำหรับ Rover ที่นาซ่าออกแบบเพื่อใช้ในการสำรวจบนดาวต่างๆ นั้นตามภารกิจ Multi-Mission Exploration Vehicle (MMSEV) มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการสำรวจที่ๆ ยังไม่มีใครเข้าถึงมาก่อน และได้ส่งเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่มีความหลากหลายพอที่จะสนับสนุนภารกิจอื่นๆ ในอนาคตเช่น การสำรวจดาวเคราะห์น้อย ดาวอังคาร ดวงจันทร์ และภารกิจอื่นๆ เป็นต้น

  • จรวดขับเคลื่อนไอออน (Ion Propulsion)

ในหนัง The Martian ลูกเรือใช้ยานอวกาศ Hermes เดินทางไม่กี่เดือนก็ถึงดาวอังคาร  โดยใช้ระบบ Ion Propulsion กล่าวคือเป็นไอพ่นที่พ่นไอออนอะตอมของแก๊สความเร็วสูงออกมา ส่งประสิทธิภาพในการสร้างแรงขับดันมากกว่าเชื้อเพลิงแข็งและเชื้อเพลิงเหลวที่เคยใช้ก่อนหน้านี้ สามารถทำให้เดินทางในอวกาศได้ยาวนานเกินกว่า 280 ล้านไมล์ โดยแรงขับดันที่เกิดขึ้นเกิดจากการเร่งประจุของแก๊สจำพวกอาร์กอน และซีนอน แล้วผลักออกไปด้วยสนามแม่เหล็ก โดยให้ความเร็วสูงถึง 200,000 ไมล์ต่อชั่วโมง  ซึ่งเทคโนโลยีนี้มีอยู่จริงแล้วในโครงการ NASA’s Dawn ซึ่งยานอวกาศ Dawn ใช้ระบบ Ion Propulsion มามากกว่า 5 ปีแล้วเชื้อเพลิงยังไม่หมด เพราะเป็นระบบที่ใช้เชื้อเพลิงน้อยมาก โดยให้ความเร็วสูง 25,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งเคลื่อนที่เร็วกว่ายานอวกาศใด ๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้นมา โดยมีภารกิจในการสำรวจดาว Ceres และดาว Vesta

  • แผงพลังงานโซลาร์ (Solar Panels)

บนดาวอังคารนั้นไม่มีแหล่งพลังงานใดๆ เลย แม้กระทั่งลม ดังนั้นพลังงานที่ได้มาเพียงแหล่งเดียวคือพลังงานแสงอาทิตย์ ในปัจจุบันบนสถานีอวกาศนานาชาติ มีแผงโซล่าร์ถึง 4 ชุดด้วยกัน ซึ่งสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ 84-120 กิโลวัตต์ ซึ่งสามารถใช้ได้กับบ้านเรือน 40 หลัง

  • Radioisotape Thermoeletric Generator (RGTs)

นานกว่า 40 ปีที่นาซ่าใช้ระบบดังกล่าวในการผลิตไฟฟ้า ซึ่งใช้ในภารกิจต่างๆ เช่นภารกิจ Apollo ในการพิชิตดวงจันทร์ หรือ ยานเคียวริออวิตี้บนดาวอังคาร  ซึ่งระบบ RTGs เป็นการใช้ธาตุกัมมันตรังสีที่เป็นธาตุไอโซโทป เมื่อมันมีการแผ่รังสีก็ใช้พลังงานจาการแผ่รังสีเป็นพลังงานไฟฟ้า

ที่มา: http://www.nasa.gov/feature/nine-real-nasa-technologies-in-the-martian




Writer

ชาญชัย พรศิริรุ่ง

ผู้เชี่ยวชาญ ส่วนบริหารการผลิต ฝ่ายปรึกษาแนะนำ สถาบันเพิ่มผลผลิตแห่งชาติ
ประสบการณ์ให้คำปรึกษาแนะนำและฝึกอบรม อาทิ Strategic Destination for Sustainable Business ,เกณฑ์รางวัลคุณภาพแห่งชาติ (TQA) , Productivity Improvement, Total Quality Management , Total Productive Maintenance: TPM , OEE, Problem Solving and Decision Making Techniques
ประสบการณ์การทำงาน อาทิ อดีตหัวหน้าแผนกวิศวกรรมการผลิต บริษัท เดลต้า อิเลคโทรนิค จำกัด, วิศวกรอาวุโส บริษัท รีท-ไรท์ (ประเทศไทย ) เป็นต้น