เปิดเบื้องหลังการทดสอบอุปกรณ์วิจัยวิทยาศาสตร์ฝีมือคนไทย “CE-7 MATCH” ก่อนที่อุปกรณ์ชิ้นนี้จะได้รับการยอมรับให้ร่วมเดินทางไปกับยานโคจรรอบดวงจันทร์ (Orbiter) ในภารกิจฉางเอ๋อ 7 จะต้องผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวด โดยจำลองสภาพแวดล้อมและสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นจริงระหว่างปฏิบัติภารกิจในอวกาศ ทั้งอุณหภูมิร้อนจัดและเย็นจัด ภาวะสุญญากาศ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงปัจจัยแวดล้อมอื่น ๆ ที่อาจส่งผลต่อการทำงานของอุปกรณ์
โดยการทดสอบทุกขั้นตอนมีเป้าหมายเพื่อพิสูจน์ว่าอุปกรณ์มีความพร้อม ความทนทาน และความน่าเชื่อถือเพียงพอสำหรับการปฏิบัติภารกิจบนวงโคจรรอบดวงจันทร์ โดยต้องผ่านมาตรฐานที่ผู้พัฒนายานอวกาศกำหนด พร้อมทั้งยืนยันว่าอุปกรณ์จะสามารถทำงานร่วมกับระบบของยานได้อย่างปลอดภัย โดยไม่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อการทำงานของตัวยาน
NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) อธิบายในเรื่องนี้ว่า กระบวนการทดสอบทั้งหมดได้รับการวางแผนและดำเนินการอย่างเป็นระบบ ภายใต้มาตรฐานอันเข้มงวดของจีนโดยไม่มีข้อยกเว้น ทุกขั้นตอนต้องจัดทำรายงานการทดสอบ (Test Report) อย่างครบถ้วน เพื่อให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ในทุกกระบวนการ พร้อมยึดแนวคิดสำคัญคือ “การรักษาความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ตัวจริง (Flight Model) ให้ได้รับความบอบช้ำน้อยที่สุด” เนื่องจากในอุตสาหกรรมอวกาศไม่มีโอกาสแก้ตัวเป็นครั้งที่สอง หากอุปกรณ์เกิดความเสียหายหลังจากการปล่อยตัว ภารกิจทั้งหมดอาจไม่สามารถดำเนินต่อไปได้ ด้วยเหตุนี้ ทีมวิศวกรไทยและจีนจึง แบ่งระยะการทดสอบออกเป็น 3 ระยะสำคัญ เพื่อยืนยันว่าอุปกรณ์มีความพร้อมสำหรับการปฏิบัติงานบนวงโคจรรอบดวงจันทร์ ได้แก่
ระยะที่ 1 : ทดสอบรอบแรก ด้วย Structural Model และ Electrical Model
การทดสอบเริ่มต้นด้วยการค้นหาข้อบกพร่องและความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น โดยทีมวิศวกรเริ่มทดสอบ Structural Model เพื่อเช็กความแข็งแรงเชิงกล และ Electrical Model เพื่อเช็กระบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด เมื่อตรวจพบข้อบกพร่องหรือจุดที่ต้องพัฒนา ทีมวิศวกรจะนำข้อมูลเหล่านั้นมาปรับปรุงแก้ไขและอัปเกรดระบบให้สมบูรณ์แบบที่สุด เตรียมพร้อมก่อนจะก้าวเข้าสู่การพัฒนาโมเดลถัดไป
ระยะที่ 2 : ทดสอบรอบสอง ด้วย Qualification Model
เมื่อการทดสอบในรอบแรกไร้ที่ติทุกอย่างแล้ว ด่านทดสอบระดับโหดหินที่สุดทั้งหมดจะถูกทุ่มเทเคี่ยวกรำกับตัว Qualification Model หรือต้นแบบสำหรับผ่านการรับรองมาตรฐานอวกาศ โมเดลนี้จะถูกจำลองสภาวะแวดล้อมเสมือนจริงในอวกาศ เพื่อให้รู้พฤติกรรมของหัววัดอย่างละเอียด ดังนี้
- ทดสอบแรงสั่นสะเทือน (Vibration Test)
ในนาทีที่จรวดขับดันทะยานขึ้นสู่อวกาศ อุปกรณ์จะต้องเจอกับแรงสั่นสะเทือนเชิงกลและแรงกระแทกมหาศาล โดยทีมวิศวกรจะทำการทดสอบเพื่อหาความถี่มูลฐาน (Fundamental Frequency) ของตัวอุปกรณ์ก่อน จากนั้นจึงทดสอบด้วยโหมดต่าง ๆ ทั้งการสั่นสะเทือนแบบไซน์ (Sine) แบบสุ่ม (Random) ไปจนถึงแรงกระแทกสูงสุดถึง 14G (หรือมากกว่าแรงโน้มถ่วงปกติบนโลกถึง 14 เท่า) และเมื่อทดสอบเสร็จสิ้น ต้องนำอุปกรณ์มาวิเคราะห์ความถี่มูลฐานซ้ำอีกครั้ง เพื่อเปรียบเทียบและยืนยันว่าโครงสร้างของหัววัดไม่มีการบิดตัว หลวม หรือความเสียหายใด ๆ เมื่อติดตั้งไปกับยานโคจรรอบดวงจันทร์
- ทดสอบสภาวะอวกาศจำลอง (Thermal Vacuum Test: TVAC)
อวกาศรอบดวงจันทร์มีสภาพเป็นสุญญากาศ และมีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงตั้งแต่ร้อนจัดไปจนถึงเย็นจัด โดยไม่มีอากาศช่วยระบายความร้อน ดังนั้น Qualification Model จึงต้องผ่านการทดสอบภายในตู้สุญญากาศยาวนานกว่า 30 วัน โดยจะมีการปรับเปลี่ยนอุณหภูมิร้อนจัด-เย็นจัดสลับไปมาตามเส้นทางและวงโคจรจริงที่ยานฉางเอ๋อ 7 ต้องเจอ ในระหว่างการทดสอบ ทีมวิศวกรจะทำการจ่ายไฟและควบคุมหัววัดเพื่อทดสอบฟังก์ชันการทำงานจริงตามที่ออกแบบไว้ ตรวจสอบว่าระบบยังทำงานได้ปกติและมีอัตราการกินกระแสไฟฟ้าที่เป็นไปตามเกณฑ์มาตรฐาน รวมถึงทดสอบระบบทำความร้อน (Heater) ว่าสามารถเปิดใช้งานเพื่อสร้างความร้อนได้อย่างถูกต้องและเป็นปกติ ในขณะที่หัววัดต้องโคจรเข้าสู่สภาวะเย็นจัดบริเวณด้านหลังหรือด้านมืดของดวงจันทร์
- ทดสอบสายไฟเชื่อมต่อ (Harness)
นอกจากตัวอุปกรณ์หลักแล้ว สายไฟเชื่อมต่อ (Harness) ซึ่งทำหน้าที่ส่งผ่านข้อมูลและพลังงานระหว่างตัวยานกับอุปกรณ์ ก็ต้องผ่านการทดสอบในสภาวะสุญญากาศที่อุณหภูมิสูงต่อเนื่องนาน 3 วัน เพื่อประเมินการยืดหดตัวและการเปลี่ยนแปลงของวัสดุภายใต้สภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงกับการปฏิบัติงานจริงในอวกาศ
- ทดสอบปรับเทียบมาตรฐาน (Calibration Test)
นี่คือขั้นตอนสำคัญที่กำหนดความแม่นยำของอุปกรณ์ ทีมวิศวกรนำหัววัดไปทดสอบกับเครื่องเร่งอนุภาค (Tandem Accelerator) ที่สามารถกำหนดปริมาณรังสีที่สร้างจากเครื่องได้อย่างแม่นยำ แล้วยิงรังสีใส่หัววัด เพื่อนำมาเทียบเปรียบเทียบระหว่างค่ารังสีจริงที่ปล่อยออกมา กับค่ารังสีที่อ่านได้จากหัววัด จากนั้นจึงนำข้อมูลที่ได้ไปปรับตั้งค่า (Calibration) เพื่อให้ช่วงที่ปฏิบัติภารกิจจริงอุปกรณ์จะสามารถอ่านค่า สแกนรังสีคอสมิก และส่งข้อมูลกลับโลกได้อย่างแม่นยำที่สุดโดยไม่มีผิดเพี้ยน
- ทดสอบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC/EMI Test)
เพื่อยืนยันว่าอุปกรณ์สามารถทำงานร่วมกับระบบอื่นบนยานได้โดยไม่ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวน โดยเฉพาะระบบนำทางและระบบสื่อสารของยาน อีกทั้งยังต้องสามารถทนต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนจากอุปกรณ์อื่นได้อย่างมีเสถียรภาพ เพื่อให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมจริงของอวกาศ การทดสอบแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก ได้แก่ ทดสอบการแผ่คลื่น (Emission Test) เพื่อตรวจวัดว่าอุปกรณ์ไม่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกินค่ามาตรฐานจนรบกวนระบบอื่นบนยาน และ ทดสอบความทนทานต่อคลื่นรบกวน (Susceptibility/Immunity Test) เพื่อยืนยันว่าอุปกรณ์ยังคงทำงานได้อย่างถูกต้องแม้ได้รับผลกระทบจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณรบกวนจากระบบต่าง ๆ บนยาน
ระยะที่ 3 : ตรวจสอบ Flight Model
หลังจากตัว Qualification Model ผ่านการรับรองมาตรฐานอวกาศในทุกด่านจนมั่นใจแล้ว ส่วน Flight Model ซึ่งเป็นอุปกรณ์ตัวจริงที่จะใช้เดินทางสู่ดวงจันทร์ ทีมวิศวกรจะเน้นการทดสอบเฉพาะจุดที่จำเป็น (Acceptance Testing) เพื่อถนอมโครงสร้างและระบบเซนเซอร์ภายในให้บอบช้ำน้อยที่สุด แต่ยังคงต้องผ่าน 2 ด่านสำคัญขั้นเด็ดขาด ได้แก่
- ทดสอบระบบและการใช้พลังงานไฟฟ้า
เพื่อรีเช็กว่าการกินกระแสไฟและการบริหารจัดการพลังงานของอุปกรณ์ตัวจริง เป็นไปตามสเปกที่ออกแบบไว้และเข้ากันได้กับระบบจ่ายไฟของยานแม่ 100%
- ทดสอบสภาวะอวกาศจำลอง (Thermal Vacuum Test: TVAC)
ตัว Flight Model จะถูกนำเข้าสู่การทดสอบในตู้สุญญากาศ ภายใต้สภาวะร้อน-เย็นสลับกันอีกครั้ง เป็นระยะเวลาประมาณ 10 วัน แม้จะไม่ยาวนานเท่าการทดสอบใน Qualification Model แต่ยังคงมีความสำคัญในการยืนยันความพร้อมของระบบ และตรวจสอบการทำงานของระบบในสภาวะอวกาศจำลองเป็นครั้งสุดท้าย เพื่อการันตีว่าอุปกรณ์ตัวจริงที่จะถูกส่งไปปฏิบัติภารกิจบนวงโคจรรอบดวงจันทร์อยู่ในสภาพสมบูรณ์ พร้อมทำงานได้อย่างแม่นยำ ไร้ข้อผิดพลาด
ทุกความละเอียดอ่อนในห้องแล็บทดสอบ คือสิ่งยืนยันว่านักวิทยาศาสตร์และวิศวกรไทยได้เรียนรู้องค์ความรู้อวกาศระดับสากลครบวงจร (End-to-End Space Engineering) อย่างแท้จริง ปัจจุบันอุปกรณ์วิจัยวิทยาศาสตร์ฝีมือคนไทย CE-7 MATCH ได้ผ่านกระบวนการทดสอบทุกขั้นตอนและติดตั้งเข้ากับยานโคจรรอบดวงจันทร์ (Orbiter) ของภารกิจฉางเอ๋อ 7 เป็นที่เรียบร้อยแล้ว นับถอยหลัง 24 สิงหาคมนี้ ร่วมส่งแรงใจเชียร์ให้ CE-7 MATCH ทะยานสู่ห้วงอวกาศ และปฏิบัติภารกิจบนวงโคจรรอบดวงจันทร์ได้อย่างราบรื่น พร้อมบรรลุเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์อย่างสมบูรณ์ไปด้วยกัน
📌เกาะติดภารกิจ CE-7 MATCH ครั้งแรกของไทยสู่การโคจรรอบดวงจันทร์ ได้ที่ www.thaipbs.or.th/sciandtech/CE7MATCH
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.)
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
