การค้นคว้าวิจัยทางดาราศาสตร์ ท้องฟ้า ดวงดาว ไม่ใช่เรื่องในอวกาศเพียงเท่านั้น หากแต่ยังสามารถประยุกต์ใช้ ต่อยอดออกมาเป็นอุปกรณ์เทคโนโลยีมากมายอันเป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตของมนุษย์ในหลายมิติ

ดาราศาสตร์ เป็นหนึ่งในความกระหายใคร่รู้ของมนุษย์ที่มีต่อเรื่องราวบนท้องฟ้าอันไกลโพ้น ที่หากมองด้วยสายตาของคนทั่วไป ความเข้าใจในธรรมชาติของจักรวาลยังดูห่างไกลตัวเรามากพอ ๆ กับระยะทางของพื้นโลกและดาวสักดวงหนึ่ง

และด้วยขอบเขตอันกว้างขวางที่ทำให้ดาราศาสตร์เป็นศาสตร์ที่มีความท้าทายเฉพาะตัว การทำความเข้าใจในศาสตร์ดังกล่าวจำเป็นต้องใช้องค์ความรู้ทางวิทยาศาตร์หลากหลายแขนงมาประกอบรวมกัน ทำให้อีกด้านหนึ่งความพยายามเหล่านั้น ส่งผลให้เกิดงานวิจัยในเทคโนโลยีเชิงลึก (Deep Tech) ที่ในเวลาต่อมา ความพยายามในการศึกษาดาราศาสตร์ยังผลิดอกออกผลมาเป็นอุปกรณ์เครื่องไม้เครื่องมือใกล้ตัวที่เรารู้จักและใช้ประโยชน์กันในทุกวันนี้

ตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจและหลายคนน่าจะคุ้นเคยอย่าง ‘กล้องดิจิทัล’ ก็เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ถูกพัฒนาต่อยอดมาจากเครื่องคู่ควบประจุที่ใช้ถ่ายภาพดวงดาวในช่วงทศวรรษ 1970 เนื่องจากการใช้ฟิล์มในการถ่ายภาพ มีความไวแสงไม่เพียงพอที่จะบันทึกภาพดาวจาง ๆ ได้ หรืออย่างการพัฒนาระบบรับสัญญาณกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ให้ได้ภาพดาวที่มีความคมชัดมากขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 นั้น ก็ส่งผลให้เกิด ‘เทคโนโลยี Wi-Fi’ ที่เป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวันของเราทุกวันนี้

คำถามคือ นอกจากสองตัวอย่างนี้แล้ว Deep Tech ต่าง ๆ ยังช่วยเราในเรื่องอื่นอีกไหม ?

ระหว่างในกิจกรรม NARIT : The Next Big Leap ที่ NARIT จัดขึ้นเพื่อนำเสนอองค์ความรู้ทางดาราศาสตร์และการเชื่อมโยงองค์ความรู้ดังกล่าวมาแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นในสังคม ในช่วงของ ดร.วิภู รุโจปการ – รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) ยังได้ขยายความเกี่ยวกับเทคโนโลยีหลายอย่างที่เกิดขึ้นสืบเนื่องจากความพยายามในการศึกษาดาราศาสตร์และโจทย์ทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เอื้อต่อการบ่มเพาะนวัตกรรม ซึ่ง NARIT เองก็มีนโยบายในการตั้งห้องปฏิบัติการพัฒนาเทคโนโลยีชั้นสูง เพื่อผลักดันต้นแบบนวัตกรรมที่มีความพร้อมเชิงการตลาด ซึ่งจะส่งผลมาถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับความเป็นอยู่ของมนุษย์

วิจัยองค์ประกอบในฝุ่น PM2.5

ในอดีตที่ผ่านมา การวิจัย PM2.5 ในประเทศไทยคือการนับจํานวนอนุภาคของพื้นที่แต่ละลูกบาศก์เมตร ว่ามี PM2.5 หรือฝุ่นที่ขนาดเล็กกว่า 2.5 ไมครอนอยู่กี่มิลลิกรัม และแสดงข้อมูลออกมาเป็นหน่วย AQI

แต่น้อยมากที่เราจะได้รู้ว่าองค์ประกอบของฝุ่นเหล่านั้นมีอะไรปะปนอยู่บ้าง เพราะที่ผ่านมา หากต้องการรู้ถึงรายละเอียดที่ลึกกว่าเชิงปริมาณ จะต้องมีการวิจัยโดยสูบเอาอากาศที่บริเวณที่ต้องการตรวจสอบและส่งไปวิเคราะห์ในต่างประเทศ ซึ่งเป็นการวิเคราะห์ที่มีข้อจำกัด ตั้งแต่การสูบอากาศเข้ามาพักไว้ในหลอดทดลองและระยะเวลาในการส่งตัวอย่างอากาศไปยังต่างประเทศ ทั้งหมดเป็นข้อจำกัดของการวิจัยที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และการลบข้อจำกัดเหล่านั้นออกไปเพื่อผลลัพธ์ที่แม่นยำมากขึ้น ดร.วิภู ชี้ว่าประเทศไทยเราควรมีการวิเคราะห์ฝุ่น PM2.5 แบบ Real Time ซึ่งกำลังจะเกิดขึ้นในประเทศไทย ด้วยการใช้เทคนิค Mass Spectrometry ในการจำแนกโมเลกุลสารออกมาในรูปแบบสเปกตรัม ที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการศึกษาสเปกตรัมหรืออนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศ

ซึ่งเทคนิคดังกล่าวมีความเหมาะสมกับการใช้วิเคราะห์สารประกอบของฝุ่น PM2.5 โดยใช้ ‘เครื่อง ACSM (Aerosol Chemical Special Meter)’ ในการสูดอากาศเข้ามาและตรวจวัดด้วยเทคนิค Mass Spectrometry ว่าโมเลกุลของ PM2.5 นั้นมีองค์ประกอบของอะไรบ้าง เพื่อย้อนกลับไปดูว่าสารประกอบเหล่านั้น ถูกปล่อยออกมาจากกระบวนการใดในกิจกรรมของมนุษย์ และทราบถึงต้นตอที่แท้จริงของมลภาวะที่พวกเรากำลังเจอ

โดยเครื่อง ACSM ที่ว่านี้ มีกรณีตัวอย่างเป็นการวิจัยเพื่อหาคำตอบว่าแต่ละช่วงของปี ในเมืองมิลาน ประเทศอิตาลี ที่มีลักษณะเป็นเมืองอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่ในหุบเขา และมีประชากรหนาแน่น ซึ่งในกรณีของมิลานนั้นได้สัดส่วนของสารประกอบต่าง ๆ ออกมาอย่างชัดเจน ในขณะที่เมืองไทย เมื่อเดือนมีนาคม 2567 ช่วงที่ฝุ่นหนาทึบมาก องค์การอวกาศนาซา (NASA) ได้เข้ามาร่วมเก็บข้อมูลอากาศที่บริเวณจังหวัดเชียงใหม่ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์จาก NARIT ด้วยเครื่องบินที่ติดตั้งเครื่อง ACSM ได้ผลการวิจัยเบื้องต้นว่า เป็นฝุ่นที่เกิดจากการเผาไหม้อยู่ไม่ถึงครึ่ง

ดังนั้นการนำเทคโนโลยีดังกล่าวมาเก็บข้อมูลเพื่อรู้ว่าในฝุ่น PM2.5 ที่วนเวียนมาสร้างปัญหาให้เราเป็นประจำทุกปีนั้นประกอบด้วยสารประกอบใดบ้าง ก็จะสามารถวางแนวทางแก้ปัญหาได้อย่างตรงจุด

“เราอาจจะรู้อย่างแน่นอนแล้วว่าฝุ่นที่เห็นต้องมาจากการเผา จากยานพาหนะ จากโรงงานอุตสาหกรรม ทั้งหมดนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่คําถามคือ ในแต่ละพื้นที่ ในแต่ละฤดูกาล ในแต่ละเงื่อนไข เรากําลังพูดถึงองค์ประกอบใด (ในฝุ่น PM2.5) มีสัดส่วนเท่าไร เพื่อจะได้แก้ไขปัญหาอย่างตรงจุด และเป้าหมายในปีนี้ คือเราจะเริ่มนำเครื่องวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีดังกล่าวมาใช้กับเมืองไทยบ้าง” ดร.วิภู กล่าว

วัดการเคลื่อนที่เปลือกโลก เพื่อทำนายภัยพิบัติ

จากโครงสร้างพื้นฐานด้านดาราศาสตร์วิทยุ ระบุว่าการวัดการเคลื่อนที่ของโลกอย่างแม่นยำนั้นต้องใช้จุดอ้างอิงที่อยู่นิ่งไร้การเคลื่อนไหวอย่างหลุมดำที่อยู่ห่างจากโลกออกไปหลายพันล้านปีแสง ซึ่งเทคนิคดังกล่าวยังสามารถนำมาวัดการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกได้ด้วย

‘กล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบวีกอส (VLBI Global Observing System: VGOS)’ ที่ปัจจุบันมีการติดตั้งเอาไว้ที่หอสังเกตการณ์ที่เชียงใหม่และสงขลา ทำหน้าที่ในฐานะการเป็นเครื่องมือหลักสำหรับการศึกษาด้านภูมิมาตรศาสตร์ และด้วยลักษณะของการเป็นกล้องโทรทรรศน์ความถี่สูง ทำให้อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย รวมถึงการพัฒนาขีดความสามารถการสังเกตการณ์ เก็บข้อมูล ศึกษาการวางตัวของโลกในอวกาศ

ซึ่งความสามารถของอุปกรณ์ดังกล่าว ยังถูกใช้เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับทำนายการเกิดแผ่นดินไหว และศึกษาการเกิดภัยพิบัติอย่างเช่น สึนามิ ซึ่งหลายปีที่ผ่านมา นับจากโศกนาฏกรรมที่ชายฝั่งอันดามันทางภาคใต้ของประเทศไทย ดูเหมือนคลื่นยักษ์สึนามิจะเป็นเรื่องใกล้ตัวเรามาก ซึ่งนี่คือตัวอย่างที่ดาราศาสตร์จะถูกประยุกต์ใช้เป็นประโยชน์ในการศึกษาการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก ร่วมกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่มีอยู่

เครื่องช่วยหายใจ จากระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์

เทคนิค Cascaded Proportional-integral-derivative Controller ถูกพัฒนาขึ้นเป็นระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติ หากแต่เมื่อสถานการณ์โควิค-19 เมื่อไม่กี่ปีก่อน เทคโนโลยีดังกล่าวยังถูกประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาเป็นเครื่องมือทางการแพทย์อย่าง ‘เครื่องช่วยหายใจ’

โดยการนำ Kalman Filter มาใช้เป็นตัวช่วยในการกรองสัญญาณรบกวน (Noise) เพื่อสร้างเครื่องช่วยหายใจ ที่สามารถควบคุมตัวแปรอัตราการหายใจ การไหล และความดันอากาศได้ตามความต้องการของแพทย์ ซึ่งเครื่องต้นแบบจากการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอย่างที่กล่าวมานี้ เกิดขึ้นหลัง WHO ประกาศการระบาดร้ายแรงของโรคโควิด-19 ราว 8 สัปดาห์

ซึ่งหลังจากได้ต้นแบบเครื่องช่วยหายใจแบบปรับอัตราส่วน ยังมีการนำผลลัพธ์ที่ได้มาร่วมมือกับภาคเอกชน มาพัฒนาเป็น ‘เครื่องช่วยหายใจแบบ Flow Nasal Oxygen หรือ เครื่องควบคุมออกซิเจนอัตราการไหลสูง’ เพื่อนำไปพัฒนาในเชิงพาณิชย์ โดยใช้ความต้องการจริงของภาคธุรกิจมาเป็นโจทย์ของการทำงานร่วมกันของแต่ละภาคส่วน และในปัจจุบันนอกจากเครื่องช่วยหายใจดังกล่าว ก็ยังมีความพยายามในการต่อยอดองค์ความรู้ด้านวิศวกรรมเชิงลึกของไทย เพื่อเป็นปัจจัยในการประดิษฐ์และคิดค้นเครื่องมือทางการแพทย์ชนิดอื่น ๆ ด้วยความหวังในการลดการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศอย่างต่อเนื่อง

หลายตัวอย่างที่กล่าวไป ยังเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ที่ถูกต่อยอดมาจากการวิจัยทางดาราศาสตร์ที่ดูจะเป็นเรื่องไกลตัว แต่ความเป็นจริงในท้ายที่สุด แม้ดวงดาวระยิบระยับบนท้องฟ้าที่ตาเห็น จะอยู่ไกลเกินเอื้อม เรากลับพบว่าความใคร่รู้เหล่านั้นได้ทำให้มนุษย์ตัวเล็ก ๆ อย่างเรามีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นได้อีกด้วย และหากความกระหายใคร่รู้ยังไม่สิ้นสุด มนุษย์เราก็ยังเก็บเกี่ยวประโยชน์จากการศึกษาดาราศาสตร์ต่อไปได้อีกอย่างไม่สิ้นสุด อย่างใจความบางช่วงบางตอนที่ ดร.วิภู รุโจปการ ได้กล่าวทิ้งท้ายเอาไว้ 

“…เพราะฉะนั้นจากวันนี้ถึงทศวรรษหน้า NARIT จะมุ่งนําดาราศาสตร์มาปั้นเป็นความหวังที่จับต้องได้ เป็นของขวัญกับสังคมไทยครับ …”