ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

เล็กลงและดีขึ้น เครื่องวัดสนามแม่เหล็กจาก “เทคโนโลยีควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์” ของ NASA

17 ส.ค. 675 นาที17 ส.ค. 67

“เทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ” คือหนึ่งใน “เทคโนโลยี” ที่ปฏิวัติโลก ซึ่งทุกวันเราสามารถพบ “สารกึ่งตัวนำ” (Semiconductor) ได้ในแทบทุกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กของ “ยานอวกาศ”

ขนาดตัวอักษร

“เทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ” คือหนึ่งใน “เทคโนโลยี” ที่ปฏิวัติโลก ซึ่งทุกวันเราสามารถพบ “สารกึ่งตัวนำ” (Semiconductor) ได้ในแทบทุกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กของ “ยานอวกาศ” คืออีกหนึ่งในเครื่องมือที่กำลังถูกปฏิวัติโดยเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำ ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ตรวจวัดนี้เล็กลงและแม่นยำมากขึ้น พร้อมสำหรับภารกิจใหม่ ๆ ในอนาคต

สนามแม่เหล็กสามารถพบได้ในทุกพื้นที่และเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ใช้ในการทำความเข้าใจดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ต่าง ๆ เครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กจึงถูกติดตั้งบนยานอวกาศแทบทุกลำที่ออกเดินทางไปสำรวจดาวเคราะห์และดวงจันทร์ดวงต่าง ๆ เพื่อศึกษาพลวัตของดาวเคราะห์ การตรวจวัดความเค็มของน้ำทะเลบนโลก จนไปถึงศึกษามหาสมุทรใต้ดวงจันทร์น้ำแข็ง

ภาพถ่ายชิป SiCMag ที่มีขนาดเล็กจิ๋ว เทียบกับบรรจุภัณฑ์ที่พันด้วยขดลวดทองแดงและขนาดของเหรียญหนึ่งเพนนี

ฟลักซ์เกต (Fluxgate) คือเครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กที่ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับยานสำรวจอวกาศ เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพสูง เชื่อถือได้ อย่างไรก็ตามน้ำหนัก ขนาด รูปทรง และพลังงานไฟฟ้าที่มันต้องใช้ อาจจะไม่เหมาะสมกับแพลตฟอร์มของยานหรือดาวเทียมขนาดเล็กอย่าง CubeSat นอกจากนี้จำนวนของอุปกรณ์ตรวจวัด (Sensor) และระบบไฟฟ้าภายในยานก็ส่งผลต่อผลลัพธ์ของข้อมูลที่ได้จากเครื่องมือ ยานอวกาศที่ออกไปสำรวจอวกาศลึกหลาย ๆ ลำจึงมีการติดตั้งฟลักซ์เกตบนเสาที่ยื่นออกไปห่างจากตัวยานที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อป้องกันสัญญาณสนามแม่เหล็กที่รบกวนจากสายไฟฟ้าและอุปกรณ์ตรวจวัดของยานอวกาศ เช่น ยานวอยเอเจอร์ (Voyager) มีแขนที่ติดตั้งเครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กที่ยื่นออกห่างจากตัวยานถึง 13 เมตร อีกทั้งข้อมูลที่ได้จากฟลักซ์เกตยังไม่ใช่ค่าสัมบูรณ์ นั่นแปลว่าจะต้องมีการเปรียบเทียบค่าที่ได้กับพื้นที่โดยรอบเพื่อให้ได้ค่าที่สัมบูรณ์ของพื้นที่นั้น ๆ ซึ่งใช้ระยะเวลาและทรัพยากรสำหรับการเทียบค่าเหล่านี้เป็นอย่างมาก

ทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการเครื่องยนต์ไอพ่น (Jet Propulsion Laboratory หรือ JPL) และศูนย์วิจัยเกลนน์ (Glenn Research Center) ของ NASA ได้สร้างต้นแบบเครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กชนิดใหม่ที่เรียกว่า เครื่องวัดสนามแม่เหล็กที่ทำมาจากซิลิคอนคาร์ไบด์ หรือ Silicon Carbide Magnetometer (SiCMag) ซึ่งอาจปฏิวัติวิธีการวัดสนามแม่เหล็กสำหรับยานอวกาศในอนาคต

SiCMag ใช้อุปกรณ์ตรวจวัดประเภทซอลิดสเตต (Solid State) ที่ทำมาซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ภายในของชิ้นอุปกรณ์ตรวจวัดมีการทำให้เกิดข้อบกพร่องในระดับควอนตัมที่ก่อให้เกิดปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงสภาพความต้านทานไฟฟ้าเมื่อสารนั้นอยู่ภายใต้สนามแม่เหล็ก (Magnetoresistance) หมายถึงว่า ความเข้มและทิศทางของสนามแม่เหล็กจะทำให้ตัวตรวจวัดมีค่าความต้านทานไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไป การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงระดับกระแสไฟฟ้าภายในตัวตรวจวัดจึงสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงความเข้มและทิศทางของสนามแม่เหล็กภายนอกตัวอุปกรณ์ได้

เทคโนโลยีใหม่นี้มีศักยภาพที่จะตรวจวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงในระดับที่เล็กและละเอียดอ่อนมาก ๆ ได้ และยังทนทานต่อพื้นที่ที่มีสนามแม่เหล็กที่เข้มข้นและรุนแรงได้อีกด้วย ด้วยขนาดที่เล็กลงแต่สามารถทำงานในพื้นที่ที่ทนทานได้นั้น มันหมายถึงความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายได้ดียิ่งขึ้น เช่น การติดตั้งไว้บนหุ่นยนต์สำรวจพื้นผิวดาวศุกร์ที่มีอุณหภูมิร้อนจัดถึง 460 องศาเซลเซียส

ภาพถ่าย SiCMag เครื่องมือวัดความเข้มสนามแม่เหล็กขนาดเล็กที่ถูกพัฒนาโดย NASA ซึ่งมีขนาดที่เล็กกว่าเหรียญหนึ่งเพนนี

SiCMag มีขนาดที่เล็กมาก มันมีขนาดเพียงแค่ 0.1 x 0.1 มิลลิเมตร และเมื่อนำมาติดตั้งบนบรรจุภัณฑ์ที่สร้างขึ้นเพื่อต่อต้านสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจากภายในยาน มันก็ยังมีขนาดที่เล็กมากกว่าขนาดของเหรียญหนึ่งเพนนีของสหรัฐอเมริกาเสียอีก ดังนั้นเราจึงสามารถติดตั้งเซนเซอร์ตัวนี้ในยานอวกาศเป็นจำนวนมากเพื่อเป็นการเทียบค่าสนามแม่เหล็กที่ปลดปล่อยออกมาจากตัวยาน แทนการติดตั้งไว้ให้ห่างจากตัวยานเหมือนดังเดิม

SiCMag มีข้อดีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์วัดสนามแม่เหล็กแบบเดิม ๆ มันสามารถติดตั้งไว้บน CubeSat ได้ นั่นหมายถึงอาจจะมีภารกิจที่ออกแบบใช้ CubeSat หลายดวงมาสำรวจสนามแม่เหล็กของโลกหรือดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ต่างพื้นที่ในเวลาที่พร้อมเพรียงกันได้อย่างง่ายดาย แตกต่างจากการใช้ยานอวกาศขนาดใหญ่เพียงลำเดียวที่ไม่สามารถเก็บข้อมูลครอบคลุมทุกพื้นที่ในแต่ละช่วงเวลา

อีกทั้งตัว SiCMag ก็สามารถที่จะตรวจจับสนามแม่เหล็กและมอบค่าสัมบูรณ์ของความเข้มสนามแม่เหล็กได้อีกด้วย นั่นทำให้ SiCMag เป็นอีกหนึ่งเครื่องมือตรวจวัดสนามแม่เหล็กที่ใช้คุณสมบัติสปินของอิเล็กตรอนที่เป็นสมบัติด้านควอนตัมมาร่วมกับเทคโนโลยีสารกึ่งตัวนำทำให้เกิดเครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์และสามารถนำมาทำงานกับยานอวกาศในการสำรวจอวกาศลึกได้อีกด้วย นับว่าเป็นอีกหนึ่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ของวงการอวกาศที่สำคัญอย่างยิ่ง

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์


🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech 

เขียนโดย

🌎 "รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก" ไปกับ Thai PBS Sci & Tech • วิทยาศาสตร์ • เทคโนโลยี นวัตกรรม • ดาราศาสตร์ • Media Literacy • Cyber Security • Tips & Tricks • Trends

บทความที่เกี่ยวข้อง

นายกฯ ประกาศตั้งบอร์ดเซมิคอนดักเตอร์ ปี 2050 ชิป Made in Thailand เป็นไปได้มากน้อยแค่ไหนเทคโนโลยี

นายกฯ ประกาศตั้งบอร์ดเซมิคอนดักเตอร์ ปี 2050 ชิป Made in Thailand เป็นไปได้มากน้อยแค่ไหน

ด้วยเทรนด์การพัฒนา AI ที่กำลังเติบโตอย่างต่อเนื่องในปัจจุบันทั้งจากภาครัฐและเอกชน ได้ส่งผลให้ราคาของชิปเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นของหัวใจหลักของการพัฒนา AI

03 ก.ค. 69|03 ก.ค. 69
อ่านต่อ →
เกาหลีใต้เตือน! วิกฤตอิหร่านอาจกระทบวัตถุดิบผลิตชิป เสี่ยงดันต้นทุนพลังงานเทคโนโลยี

เกาหลีใต้เตือน! วิกฤตอิหร่านอาจกระทบวัตถุดิบผลิตชิป เสี่ยงดันต้นทุนพลังงาน

สำนักข่าวรอยเตอร์สรายงานเมื่อวันที่ 5 มี.ค. ระบุว่า วิกฤตความขัดแย้งระหว่างสหรัฐฯ และอิสราเอลกับอิหร่าน อาจส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานของวัสดุสำคัญสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

05 มี.ค. 69|05 มี.ค. 69
อ่านต่อ →
เปิดโลกควอนตัม ครบ 100 ปี เราค้นพบอะไรมาบ้าง และอะไรรอเราอยู่ในอนาคตเทคโนโลยี

เปิดโลกควอนตัม ครบ 100 ปี เราค้นพบอะไรมาบ้าง และอะไรรอเราอยู่ในอนาคต

ในทุกวันนี้ คำว่า ‘ควอนตัม’ แทบจะแทรกซึมอยู่รอบตัวเราอย่างแยกไม่ออก ไม่ว่าจะเป็นการเรียนในห้องเรียน กระแสบนโซเชียลมีเดีย สื่อบันเทิง

18 ก.พ. 69|18 ก.พ. 69
อ่านต่อ →
อุตสาหกรรม AI คือกำลังสำคัญ! ช่วยดันเศรษฐกิจโลกโต 3%AI

อุตสาหกรรม AI คือกำลังสำคัญ! ช่วยดันเศรษฐกิจโลกโต 3%

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
พีก ธ.ค. นี้! ปรากฏการณ์เอลนีโญมีแนวโน้มรุนแรงขึ้น และจะอยู่จนถึง ก.พ. ปีหน้าสิ่งแวดล้อม

พีก ธ.ค. นี้! ปรากฏการณ์เอลนีโญมีแนวโน้มรุนแรงขึ้น และจะอยู่จนถึง ก.พ. ปีหน้า

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคตเทคโนโลยี

หมอตัวจิ๋วในร่างกาย ส่องการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋ว สู่การรักษาโรคร้ายในอนาคต

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศวิทยาศาสตร์

กรองอากาศด้วยแสง! แผ่นกรองซักได้ ดักอนุภาค 0.3 ไมครอน ช่วยลดขยะจากไส้กรองอากาศ

12 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ลูกเรือ Crew-12 กลับถึงโลกปลอดภัย! ปิดฉากภารกิจในอวกาศ 237 วันอวกาศ

ลูกเรือ Crew-12 กลับถึงโลกปลอดภัย! ปิดฉากภารกิจในอวกาศ 237 วัน

09 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
รู้จัก 2 ภาพจาก Google Doodle ต้อนรับสัปดาห์อวกาศโลก 2026อวกาศ

รู้จัก 2 ภาพจาก Google Doodle ต้อนรับสัปดาห์อวกาศโลก 2026

08 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
อวกาศอาจเป็นทางออก ! เมื่อพลังงานจากโลกไม่พอใช้ จนหลายชาติเล็งผลิตไฟฟ้านอกโลกอวกาศ

อวกาศอาจเป็นทางออก ! เมื่อพลังงานจากโลกไม่พอใช้ จนหลายชาติเล็งผลิตไฟฟ้านอกโลก

07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
นาซาพบหลุมอุกกาบาตเกิดใหม่บนดวงจันทร์ ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยบันทึกได้อวกาศ

นาซาพบหลุมอุกกาบาตเกิดใหม่บนดวงจันทร์ ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยบันทึกได้

06 ต.ค. 69
อ่านต่อ →