Blockdit Logo (Mobile)
Spaceth.co
•
4 พ.ค. 2021 เวลา 14:26 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
Thai National Radio Telescope พาชมกล้องโทรทรรศน์วิทยุของคนไทย 40 เมตร เจาะลึกการทำงาน - ตอนที่ 2
ห้องควบคุม
พอขึ้นไปด้านบน เราก็จะเจอกับห้องควบคุม ซึ่งห้องนี้หลาย ๆ คนก็จะคุ้น ๆ ตากัน โดยเฉพาะคนที่ดู Contact มา มันคือห้องทำงานของนางเอกนั่นเอง ซึ่งห้องนี้ ณ ปัจจุบันยังเป็นห้องโล่ง ๆ อยู่ไม่มีอะไร แต่พอเริ่มทำงานเราก็จะเห็นจอคอมพิวเตอร์เต็มไปหมด แล้วก็ห้องนี้จะเป็นห้องสำหรับเก็บอุปกรณ์ต่าง ๆ เพราะขึ้นไปจากตรงนี้จะเป็นส่วนที่ต้องขึ้นบันไดวนไปยังชั้น Cabin แล้ว
ข้อสังเกตอีกอย่างหนึ่งก็คือ ชั้นนี้จะมีคอมพิวเตอร์ทำงานอยู่เต็มไปหมด รวมถึงอุปกรณ์ส่วนตัวของนักดาราศาสตร์ iPhone, iPad อะไรอีกมากมาย ดังนั้นห้องนี้จึงต้องออกแบบให้เป็น Faraday Cage เช่นเดียวกัน โดยถ้าเราสังเกตที่หน้าต่างจะมีการติดตั้ง Faraday Cage เอาไว้เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณในห้องขึ้่นไปรบกวนจาน
Faraday Cage บริเวณหน้าต่างของห้องควบคุม
Cabin ส่วนสำหรับการทำ Optical Research และติดตั้งอุปกรณ์
สุดท้ายเราก็จะขึ้นบันไดวนมาจนถึงชั้นที่เรียกว่า Cabin เป็นส่วนของจานที่อยู่เหนือ Motor หมุน ซึ่งเรียกว่า Azimut Motor (AZ Motor) จะเป็นแกนที่จานหมุนไปในทิศต่าง ๆ แนวราบ ซึ่งด้านข้างของห้องนี้ก็จะมี Motor อีกตัวเรียกว่า Elevation Motor ซึ่งเป็น Motor ที่หมุนในแนวองศาแหงนขึ้นลงเพื่อให้ตัวจานสามารถเงยและก้มได้ (ตอนนี้จานอยู่ในมุม 90 องศากับพื้นโลกพอดี เพราะยังไม่ได้ยึดจาน ถ้าหมุนจานแม่งจะถล่มลงมาฉิบหายได้ นอกจากยึดจานแล้วก็ต้องมีการถ่วงน้ำหนักอีกฝั่งหนึ่ง เหมือนเรื่องคานและรอกในวิชาฟิสิกส์ด้วย ไม่งั้นมอเตอร์ไฟดับทีจานก็จะพังลงมาฉิบหายเช่นกัน)
แกนหมุนในแนวมุมเงย หรือ Elevation Motor
สาย Fiber Optic ที่รับสัญญาณลงมาที่ห้อง Data Center ด้านล่าง
ในบริเวณนี้จะเป็นบริเวณที่นักดาราศาสตร์จะทำงานติดตั้งอุปกรณ์ที่ทำงานในโหมด Nasmyth ซึ่งพี่ ๆ ทีม Engineer ของ NARIT ก็ได้ชี้ให้เราดูว่าสัญญาณจะลงมาจากช่องด้านบนที่เรียกว่า Feed Horn ลงมาที่กระจกจากนั้นเราจะปรับมุมของกระจกเพื่อสะท้อนสัญญาณเข้ามาที่อุปกรณ์ Optic ที่เราออกแบบไว้ จะเอาอะไรติดตั้งก็สามารถขนมาติดตั้งได้
พี่ปิ๊ง ณัฏฐพร ทูลแสงงาม วิศวกร กำลังชี้ให้เราดูช่อง Feed Horn
รูด้านบนในภาพคือ Feed Horn จะเป็นจุดที่สัญญาณจะสะท้อนลงมาจากกระจกที่อยู่ที่ Primary Focus ลงมาที่กระจกที่จะถูกนำมาติดตั้งอยู่ตรงแท่นตรงกลางที่เหมือนแท่นบูชา
พอสัญญาณลงมาที่จานสะท้อนตัวนี้แล้ว มันก็จะสะท้อนต่อไปยัง Optic Table ที่เราจะติดตั้ง Detector, Receiver อะไรก็ได้ ซึ่ง NARIT เองนับว่ามีความเชี่ยวชาญด้าน Optic มาก ๆ ทำอุปกรณ์ Optic อะไรต่าง ๆ เอง ซึ่งเราก็เคยพาไปคุยกับอาจารย์ Christophe Buisset แห่ง Lab Optic ของ NARIT กันมาหลายครั้งแล้วเช่นกัน
ให้เราลองนึกภาพตามก็คือ สัญญาณจากฟากฟ้าวิ่งเข้ามาผ่านตัว Receiver ของเรา ไม่ว่าจะเป็นตัว L-Band ในโหมด Cassgrain หรือ K-Band ในโหมด Nasmytt ก็จะได้รับการแปลงเป็นสัญญาณ Digital หรือ Digitizers เป็น Biniry แล้ววิ่งลง Fiber Optic ไปทำ Packetizers (ใครเรียน Com Sci มันคือ Package นั่นแหละ) ไปทำ Filtering อะไรต่าง ๆ นานา ตามอัลกอริทึมที่เขียนมา ซึ่งจะมีตัว GPU ของ HPC ในห้อง HPC มาช่วยกันทำ แล้วส่งไปเก็บใน Data Center
ระบบสำรองไฟ และ Facility เพื่อ Support จาน
ทั้งระบบหล่อเย็น ทั้ง Data Center ถ้าทั้งหมดนี้ไฟดับ ไฟกระชาก ไฟตก ก็ฉิบหายได้ NARIT จึงได้ออกแบบระบบสำรองไฟขนาด 400 kVA ซึ่งมากพอที่จะสำรองไฟให้ 3 โรงพยาบาลพร้อม ๆ กันได้ (นับว่าเป็นกำลังไฟมหาศาลมาก) สำรองไฟได้ประมาณ 20 ชั่วโมงซึ่งก็เยอะมากพอที่จะทำให้ทำคิวงานต่าง ๆ ให้เสร็จก่อนจะปิดระบบ หากเกิดกรณีไฟดับนานกว่า 20 ชั่วโมงก็จะสามารถนำรถมาส่งเชื้อเพลิงปั่นไฟได้ กำลัง 800kVA อีก
นอกจากนี้ ยังจะมีการนำจานขนาดเล็ก 4.5 เมตร มาติดตั้งเพื่อช่วยในการทำงานดาราศาสตร์ เนื่องจากตัวกล้องใหญ่นั้นมีข้อจำกัดในเรื่องความเร็วการหมุน (เพราะมันใหญ่) แต่จานเล็ก 4.5 เมตร หมุนได้เร็วมากจึงเข้ามาช่วยในตรงนี้
การทำ VLBI, โครงการ RANGD และโอกาสในการใช้จานติดต่อกับยานอวกาศ Thai Space Consortium
หลายคนน่าจะรู้กันอยู่แล้วว่ากล้องพวกนี้อยู่เดี่ยว ๆ ไปก็ไร้พลัง เราจึงต้องมีศูนย์รวมจิตใจให้กับกล้องนั่นคือการทำ VLBI หรือ Very Long Baseline Interferometry ซึ่งเป็นการใช้หลักการของ Interferometry ในการนำกล้องแต่จะจุดที่อยู่แต่ละมุมโลกมาทำงานร่วมกัน ซึ่งการทำงานของมันอธิบายไปแล้วใน https://spaceth.co/telescope-array/ เราจะไม่อธิบายซ้ำอีก
NARIT ก็มีแผนที่จะนำกล้อง TNRO เข้า VLBI กับเขาด้วยเช่นกัน ซึ่งใกล้ ๆ เราก็มี จานยักษ์ของพี่จีน FAST กับจานเล็ก ๆ อีกหลาย ๆ ตัวในจีนแล้วก็ที่ไต้หวัน ญี่ปุ่น เกาหลี ต่าง ๆ ทำให้จาน TNRO ของเราเป็นจานเดียวใน South-East Asia (น่าภูมิใจยิ่งนัก) เราเรียกโครงข่ายกล้องกลุ่มนี้ว่า East-Asian VLBI Network
ซึ่งความฉลาดของ NARIT ก็คือ NARIT ได้ทำการ Host งาน Workshop ด้านดาราศาสตร์วิทยุ เพื่อเป็นการเตรียมความพร้อมคนและงานก่อนที่ TNRO จะเปิดใช้งานจริง ๆ
นอกจากการทำ VLBI แล้ว ยังมีอีกหนึ่งโครงการ อันนี้ไม่ได้สำรวจวัตถุท้องฟ้าแต่เป็นการสำรวจการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก เรียกว่าโครงการ Geodetic VLBI อธิบายหลักการของมันง่าย ๆ ก็คือ ถ้ามองท้องฟ้าแล้วเห็นวัตถุเป็นจุดจุดเดียวกัน (วัตถุไกลโพ้นในเอกภพมันไม่ได้เคลื่อนไปไหน หรือถ้าเคลื่อนก็ไม่ได้อยู่ในเสกลที่เราสัมผัสได้ใน Timeline ของเรา) เราสามารถเอาสิ่งนี้มาวัดว่ากล้องแต่ละจุดบนโลกเคลื่อนที่ไปที่ไหน แต่กล้องมันไม่ได้มีล้อเคลื่อนไปได้นิ เราจะวัดทำไม คำตอบก็คือเราเอาไว้วัดดูการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก โดยอาศัยการทำงานร่วมกับระหว่างตัวจานนี้กับระบบดาวเทียมนำหน ซึ่งเราใช้ GNSS ถ้าเราไปดูที่ TNRO รอบ ๆ มันจะมีแท่งหมุด GNSS เต็มไปหมด เอาไว้ใช้กับการทำ Geodetic VLBI ที่ NARIT มีชื่อโครงการของตัวเองว่า RANGD หรือ Radio Astronomical Network and Geodesy for Development
อีกอันนึงที่ NARIT ไม่ได้เขียนไว้ที่ไหนเลย แต่อาจารย์ศรัณย์ (ศรัณย์ โปยศยจินดา) ผู้อำนวยการ NARIT บอกเรามาก็คือ จาน TNRO นี้สามารถใช้งานในการเป็นจาน Communication ในระดับ Deep Space ได้ คล้าย ๆ กับระบบ Deep Space Network ของ NASA (อ่าน – https://spaceth.co/deep-space-network/) ซึ่งเราสามารถใช้จาน TNRO เป็นตัว Uplink และรับ Downlink สัญญาณจากยานอวกาศได้ด้วย (แต่ต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์ Transmitter เพิ่มเข้าไป) ซึ่งถ้าโครงการ TSC ของเรา ทำยานไปดวงจันทร์ ซึ่งต้องอาศัยจานรับสัญญาณขนาดใหญ่ในการส่งสัญญาณเราก็สามารถใช้ TNRO Uplink/Downlink TSC ได้
สรุป จาน TNRO คือโอกาสของการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในไทยหลายมิติมาก
ถ้าอ่านมาหมดนี้ เราจะเริ่มเห็นความเชื่อมโยงว่า สิ่งต่าง ๆ ที่ NARIT ทำ ไม่ได้ทำมั่ว ๆ ไม่ได้นึกจะสร้างอะไรก็สร้าง แต่มีการวางแผนมาหมดแล้ว ในเรื่องการสร้าง Facility ต่าง ๆ ไว้รองรับเทคโนโลยี คน งาน และ Demand ทำให้มันกลายมาเป็น Ecosystem ของมันเอง ถ้า NARIT ไม่ได้ทำสื่อ เด็กก็คงไม่ได้สนใจดาราศาสตร์ ถ้าเด็กไม่สนใจดาราศาสตร์คนก็จะไม่เรียนดาราศาสตร์ แต่ถ้าคนเรียนดาราศาสตร์แต่จบมาไม่มีงานทำ หรือไปทำงานนอกหมดก็เท่านั้น เราก็เลยต้องมี Facility ทางดาราศาสตร์ของเราเอง ก็เริ่มจากหอดูดาว ทำง่าย ๆ สร้างแม่งเยอะ ๆ พอสร้างเยอะ ๆ การลด Cost ก็คือการทำอะไรได้เอง เคลือบกระจกเอง พอทำอะไรได้เองก็ไปทำอย่างอื่นที่ยังทำไม่ได้ มาทำกล้องโทรทรรศวิทยุ ซึ่งก็ใช้ความรู้ Optic ถ้าไม่มี Lab Optic ที่ทำ Instrument หอดูดาว คนก็จะทำ Instrument กล้องวิทยุไม่เป็น พอทำกล้องวิทยุก็ปูทางสู่การสำรวจอื่น ๆ โครงการ VLBI ในอนาคตสมมติมีโครงการแนว ๆ Event Horizon คนไทยเราก็จะมีชื่อใน Paper มันก็จะเท่ พอเท่เด็กก็จะให้ความสนใจ ก็มาเรียนดาราศาสตร์เยอะ ๆ เป็น Ecosystem วนไปเรื่อย ๆ ทุกอย่างมีผลต่อกันและกัน ไม่ได้ทำงานมั่ว ๆ
นี่ก็เรียกได้ว่าเป็นไอเดียสำคัญของ NARIT ที่จะช่วยทำให้ประเทศไทยกลายเป็นประเทศที่ขับเคลื่อนด้วยวิทยาศาสตร์ และเราพูดได้เลยว่า เรากำลังอยู่ในจุดเริ่มต้นของความยิ่งใหญ่อะไรบางอย่าง ซึ่งเราเองก็ขนลุกเช่นกัน มารอดูกัน
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา