โครงการ TLC เป็นการศึกษาผลึกเหลว (Liquid Crystals) ภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station, ISS) ซึ่งโครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนหลักในการสร้างเพย์โหลดเพื่อส่งขึ้นไปทดลองในอวกาศจากหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการพัฒนากำลังคน และทุนด้านการพัฒนาสถาบันอุดมศึกษา การวิจัยและการสร้างนวัตกรรม (บพค.) ตั้งแต่ปี 2566 – 2568 และมีการประสานความร่วมมือด้านงานวิจัยในอวกาศระหว่างคณาจารย์ผู้เชี่ยวชาญ ในสังกัดคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ผู้เชี่ยวชาญจากสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) และผู้เชี่ยวชาญจากองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (องค์การนาซา, NASA) ประเทศสหรัฐอเมริกา และห้องปฏิบัติการแห่งชาติสหรัฐอเมริกาบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS U.S. National Laboratory)
รศ. ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม หัวหน้าโครงการ TLC และผู้ร่วมวิจัยหลัก ผศ. ดร.อภิชาติ พัฒนโภครัตนา นำเพย์โหลดของโครงการ TLC เข้าทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI Test) ที่ NASA Johnson Space Center เมืองฮูสตัน
โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) นี้มีที่มาจากบันทึกความเข้าใจ (MOU) ระหว่างองค์การ NASA โดย Dr. Meredith M. Mckay, Director of Human Exploration and Operations Division และอธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ดร.จงรัก วัชรินทร์รัตน์ ซึ่งได้มีการลงนามในบันทึกความเข้าใจนี้อย่างเป็นทางการ เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2564 เพื่อให้ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และสำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (GISTDA) นำโดย รศ. ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์เข้าร่วมในการศึกษาผลึกเหลวบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station, ISS) โดย MOU นี้เป็น MOU แรกระหว่าง NASA และประเทศในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้สำหรับการทดลองอวกาศ
การทดลองผลึกเหลว (Liquid Crystal) ในอวกาศนั้นมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้มาซึ่งเทคโนโลยี Liquid Crystal Display (LCD) ขั้นสูงกว่าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน LCD ใช้เป็นหน้าจอ โทรศัพท์มือถือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประชากรของประเทศไทยในทุกๆระดับชั้น อุตสาหกรรมผลิตจอภาพ LCD ในปัจจุบันนี้มีมูลค่าประมาณ 1.5 แสนล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี และมีแนวโน้มจะโตถึง 1.4 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ. 2572 ดัง ซึ่งนับเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประชากรโลกทุกระดับชั้น ในการทำการทดลองผลึกเหลวในอวกาศนั้นจะกำจัดผลของแรงโน้มถ่วงของโลกไปได้ ซึ่งจะลดปริมาณจุดบกพร่องภายในผลึกเหลวลงไปได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นผลึกเหลวในอวกาศจะตอบสนองต่อสนามไฟฟ้าได้ดี การพัฒนานี้จะทำให้ได้หน้าจอ LCD ที่มีความเร็วสูง ใช้ปริมาณไฟต่ำ และมีความคมชัดดีเยี่ยม ซึ่งสามารถพัฒนาต่อยอดให้สามารถสร้างบนพื้นโลกในสภาวะใกล้เคียงกับอวกาศได้ในอนาคต นอกจากนี้ NASA มีแผนที่จะนำเทคโนโลยี LCD นี้ไปใช้กับ helmet ของชุดนักบินอวกาศ และพัฒนาเทคโนโลยีนี้เป็นกระจกอัจฉริยะไปใช้กับหน้าต่างของกระสวยอวกาศที่สามารถทนความร้อนและรังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง
เพย์โหลดของโครงการ Thailand Liquid Crystals in Space ที่พร้อมขึ้นสู่อวกาศในวันที่15 กันยายน 2568 นี้ ที่แหลมคะเนอเวอรัล มลรัฐฟลอริดา
ในการสร้างอุปกรณ์อวกาศหรือเรียกว่าเพย์โหลดนี้ต้องผ่านกระบวนการทวนสอบโดยคณะกรรมการจากองค์การนาซ่าถึง 4 ครั้ง ซึ่งเรียกว่า Phase 0, Phase I, Phase II และ Phase III safety review จึงจะผ่านความเห็นชอบให้สามารถนำเพย์โหลดขึ้นสู่อวกาศได้ โดยการทวนสอบทั้งหมดจะทำที่ NASA Johnson Space Center เมืองฮูสตัน มลรัฐเท็กซัส โดยในการทวนสอบแต่ละครั้ง หัวหน้าโครงการวิจัย รศ. ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม และ ผู้ร่วมวิจัยหลัก ผศ. ดร. อภิชาต พัฒนโภครัตนา จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์จะต้องนำเพย์โหลด TLC ไปที่ฮูสตันเพื่อรับการทวนสอบด้วยทุกครั้ง โดยในการทวนสอบแต่ละครั้งจะมีรายละเอียดที่ต้องนำเสนอในรายงาน เช่น น๊อตทุกตัว แรงที่ใช้ในการขันน๊อตทุกตัว ความต้านทานไฟฟ้าทุกจุดของเพย์โหลด แม้กระทั่งที่ผิวของเพย์โหลด ถ้าความต้านทานผิดไป 0.1 โอห์มก็ต้องนำเพย์โหลดมาแก้ไขทั้งหมด ทำให้ ดร.ณัฐพรและ ดร.อภิชาติต้องเดินทางเพื่อนำเพย์โหลดไปทวนสอบที่ฮูสตันทุก 2 เดือน บางการทวนสอบก็ต้องทำถึง 2 ครั้งเพราะไม่ผ่านตามมาตรฐานอุปกรณ์อวกาศของ NASA และในแต่ละครั้งของการทวนสอบจะมีคณะกรรมการมากกว่า 10 ท่าน มาจากทั้งองค์การ NASA และบริษัทอวกาศที่ดูแลชิ้นส่วนของสถานีอวกาศนานาชาติ เช่น โบอิ้ง เป็นต้น เข้าร่วมในการทวนสอบ ดร.ณัฐพร ได้เล่าให้ฟังว่า การทวนสอบที่ยากมาก ๆ ก็จะมีเรื่อง ความดัน กับ การทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference หรือ EMI test) เพราะว่าในเพย์โหลดมีทั้งปั๊มน้ำและปั๊มอากาศทำให้เพย์โหลดถูกจัดอยู่ในระบบ pressure system ที่มีความเสี่ยงในการระเบิดได้จึงมีขั้นตอนการทดสอบที่ซับซ้อนมาก และภายในเพย์โหลดมีวงจรอิเล็กทรอนิกส์และระบบไมโครโพรเซสเซอร์ควบคุมการทำงานทั้งหมดทำให้ การทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ต้องทดสอบถึง 3 ครั้งด้วยกันจึงจะผ่าน ซึ่งเป็นความท้าทายที่ทีมวิจัยและนิสิตนักศึกษาในโครงการต้องทำงานอย่างหนักมากว่า 2 ปี เพย์โหลด TLC จึงสำเร็จลุล่วงได้รับการรับรองจากองค์การ NASA ให้ขึ้นสู่อวกาศได้
ในการดำเนินงานนั้นทางโครงการ TLC มีบริษัทที่ปรึกษาด้านอวกาศ Voyager Technologies จากประเทศสหรัฐอเมริกาที่ NASA ให้การรับรองเป็นผู้ประสานงานและกำกับดูแลการสร้างเพย์โหลดอย่างใกล้ชิด โดยทุกสัปดาห์ สัปดาห์ละ 2 ครั้ง เป็นเวลากว่า 2 ปี ทีมนักวิจัยและนิสิตนักศึกษาจะต้องประชุมออนไลน์ร่วมกับทีมวิศวกรจากบริษัทที่ปรึกษาและวิศวกรจาก NASA เพื่อดำเนินการสร้างเพย์โหลดให้ทันตามกำหนดส่งงานในแต่ละ phase ของการทวนสอบจากองค์การ NASA ทั้งนี้การนำเพย์โหลดขึ้นสู่อวกาศและทำการทดลองในอวกาศโดยนักบินอวกาศ NASA นั้นได้รับการสนับสนุนงบประมาณการดำเนินการจาก U.S. ISS National Laboratory และ NASA เป็นมูลค่ากว่า 500 ล้านบาท
จากซ้ายไปขวา ผู้ร่วมวิจัยหลัก ผศ.ดร.อภิชาติ พัฒนโภครัตนา รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม หัวหน้าโครงการ TLC และ mission manager ของโครงการ Mr. Marcello Caporicci จากบริษัท Voyager Technologies ร่วมกันยินดีกับเพย์โหลดของโครงการ TLC หลังจากผ่านการทวนสอบโดยคณะกรรมการจากองค์การนาซาครบทั้ง 4 เฟส
เพย์โหลดของโครงการ TLC จะขึ้นสู่อวกาศโดยถูกบรรจุในยาน Cygnas ของบริษัท Northrop Grumman เที่ยวบินที่ NG-23 ซึ่งอยู่ภายใต้ภารกิจ Commercial Resupply Service Mission (CRS) ของ NASA โดยยาน Cygnas จะถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยจรวด Falcon 9 ของบริษัท SpaceX ไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ในวันที่ 15 กันยายน 2568 นี้ ที่แหลมคะเนอเวอรัล มลรัฐฟลอริดา และดำเนินการทดลองในอวกาศเป็นเวลา 3 เดือน รวมจำนวนชั่วโมงทำการทดลอง 144 ชั่วโมง โดยภารกิจการทดลองจะดำเนินการโดยนักบินอวกาศ NASA ร่วมกับทีมนักวิจัยจากประเทศไทยและนิสิตจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ที่จะประจำการภาคพื้นดินที่ Payload Operation Control Center ของบริษัท Voyager Technologies ที่เมือง Houston มลรัฐเท็กซัส และที่ ISS Microscope Control Center ของบริษัท BioServe Space Technologies ที่เมือง Boulder มลรัฐโคโลราโด ซึ่งทั้งสองบริษัทเป็นบริษัทในความควบคุมดูแลของ NASA
ภายในเพย์โหลดของโครงการ Thailand Liquid Crystals in Space ประกอบไปด้วย control module มีหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้า น้ำ และอากาศให้กับ Image module ซึ่งเป็นส่วนที่สร้างฟิล์มบางผลึกเหลวและมีระบบฮีทเตอร์อยู่ภายใน โดย image module จะนำไปเชื่อมกับกล้องจุลทรรศน์บนสถานีอวกาศนานาชาติ
เพย์โหลดของโครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC) สำหรับทำการทดลองผลึกเหลวในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนสถานีอวกาศนานาชาตินั้นประกอบไปด้วย 2 ส่วนใหญ่ๆด้วยกัน คือ Control module และ Image module โดย Control module เป็นโมดูลสำหรับการควบคุมคือการจ่ายกระแสไฟฟ้า น้ำ และอากาศให้กับ Image module ซึ่ง control module นั้นมีน้ำหนักประมาณ 15.7 กิโลกรัม Control module นั้นมีรูปทรงลักษณะของกล่องสี่เหลี่ยมที่มีขนาดความกว้าง 330 มิลลิเมตร ความยาว 417 มิลลิเมตร และความสูง 190 มิลลิเมตร ซึ่งในขณะทำการทดลองจะถูกติดตั้งอยู่บนผนังประตูของกล้องจุลทรรศน์ KERMIT (Keyence Research Microscope Testbed) rack
รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม หัวหน้าโครงการ TLC และผู้ร่วมวิจัยหลัก ผศ.ดร.อภิชาติ พัฒนโภครัตนา กำกับการเขียนโปรแกรมควบคุม Raspberry Pi ซึ่งเป็นชิปประมวลผลกลางที่ควบคุมระบบเพย์โหลด และดูแลการประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในเพย์โหลด
ในส่วนของ Image module นั้นจะมีหน้าที่ในการจ่ายสารผลึกเหลว (liquid crystal) ให้กับเพลทที่ถูกเจาะรูสำหรับสร้างฟิล์มผลึกเหลว ทำหน้าที่สร้างฟิล์มของผลึกเหลวและลำเลียงไอน้ำและอากาศสำหรับการทำการทดลอง เพลทฐานของ Image Module ถูกออกแบบมาให้สามารถยึดติดกับฐานภายในกล้องจุลทรรศน์ KERMIT ใช้ตัวยึดโลหะ นอกจากนี้ ด้านฐานมีการติดตั้งฝาครอบโพลีคาร์บอเนตแบบใสไว้ภายนอกของเพลทฐานนี้ในระหว่างขนส่งเพื่อป้องกันความเสียหายแก่เพลทฐานของ Image module น้ำหนักของ Image Module จะอยู่ที่ประมาณ 4.0 กิโลกรัม และมีขนาดความกว้าง 165 มิลลิเมตร ความยาว 182.5 มิลลิเมตรและความสูง 48 มิลลิเมตร
ระบบเพย์โหลดทั้งสองชิ้นส่วนนั้นถูกออกแบบมาให้ใช้ระบบไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงของสถานีอวกาศที่ความดันไฟฟ้า 28 โวลต์ โดยทั้งสองชิ้นส่วนได้รับการอนุญาตจาก NASA ให้ใช้กำลังไฟฟ้าจากสถานีอวกาศนานาชาติได้สูงสุด 120 Watts โดยมีจำนวนเซสชั่นของการทดลองอย่างน้อย 48 เซสชั่นซึ่งมีระยะเวลาการทดลอง 3 ชั่วโมงในแต่ละเซสชั่น รวมเป็น 144 ชั่วโมงสำหรับการทดลอง ในระหว่างทำการทดลองนั้นสามารถบันทึกผลการทดลองและออกคำสั่งต่างๆสำหรับทำการทดลองจากสถานีควบคุมภาคพื้นดินไปยังบนสถานีอวกาศนานาชาติผ่านระบบเครือข่าย uplink และติดตามผลการทดลองบนสถานีอวกาศนานาชาติผ่านระบบ downlink ได้ตลอดเวลาการทำการทดลองในแต่ละเซสชั่น โดยข้อมูลผลการทดลองซึ่งแป็น high resolution video จะถูกส่งลงมากับ Hard Disk Drive SSD 6 TB
หัวหน้าโครงการและทีมวิจัย พร้อมกับนิสิตทดสอบเพย์โหลดการทดลองสร้างจุดพร่องในฟิล์มบาง liquid crystal บนกล้องจุลทรรศน์ Keyence microscope ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้บนสถานีอวกาศนานาชาติ
โดยเพย์โหลด TLC จะถูกส่งกลับมายังพื้นโลกโดยเที่ยวบิน SpaceX-33 ในเดือนมกราคม 2569 นี้ พร้อมกับข้อมูลการทดลองใน Hard Disk Drive SSD 6 TB และจะถูกนำส่งมายังประเทศไทยเพื่อให้ทีมวิจัยและนิสิตนักศึกษาได้วิเคราะห์ข้อมูลการทดลองต่อไป
การทำเพย์โหลดสำเร็จและพร้อมขึ้นสูอวกาศในครั้งนี้ “ทางทีมงานรู้สึกดีใจมาก หลังจากการทำงานอย่างหนักตลอดระยะเวลากว่า 2 ปี ทีมงานได้สร้างเพย์โหลดจนเสร็จสมบูรณ์อย่างภาคภูมิใจ ตอนนี้ทุกอย่างพร้อมเต็มที่สำหรับการเดินหน้าไปสู่ภารกิจครั้งสำคัญในการทะยานขึ้นสู่อวกาศพร้อมสัญลักษณ์ธงชาติไทยอย่างสง่างาม!”
โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space จะเกิดขึ้นไม่ได้ถ้าไม่ได้รับการสนับสนุนจากท่านผู้บริหารหลายท่านที่ร่วมช่วยผลักดันโครงการจนบรรลุเป้าหมาย ทีมงานขอขอบพระคุณ ดร.จงรัก วัชรินทร์รัตน์ อดีตอธิการบดีมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ผู้เห็นความตั้งใจของพวกเราและสนับสนุนพวกเราในทุก ๆ ทางอย่างเต็มกำลัง ขอขอบพระคุณท่านอดีตรองอธิการบดีฝ่ายวิชาการและการเรียนรู้ตลอดชีวิต รศ.ดร.อภิสิฏฐ์ ศงสะเสน ท่านเป็นอดีตคณบดีคณะวิทยาศาสตร์ผู้ล้มลุกคลุกคลานมากับพวกเราตั้งแต่วันแรกที่ริเริ่มคิดทำโครงการกับ NASA เมื่อปี 2561 ท่านช่วยเหลือทีมงานฝ่าฟันปัญหาและอุปสรรคมาโดยตลอดจนพวกเราสร้างเพย์โหลดสำเร็จเมื่อเดือนมิถุนายน 2568 ทีมงานขอขอบพระคุณ ศ.ดร. สมปอง คล้ายหนองสรวง ท่านเป็นผู้อำนวยการบพค. ในช่วงปี 2565-2568 และปัจจุบันท่านดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.) ท่านให้โอกาสและสนับสนุนงบประมาณให้พวกเราได้ทำโครงการกับ NASA ด้วยความเชื่อมั่นว่าพวกเราจะทำสำเร็จ และขอขอบพระคุณทีมบพค.และสกสว.ทุกท่านที่ทำงานอย่างหนักร่วมผลักดันพวกเราจนโครงการบรรลุเป้าหมายและพร้อมขึ้นสู่อวกาศในเดือนกันยายน 2568 นี้
สำหรับความคาดหวังในภารกิจอวกาศนี้ ประการแรกคือองค์ความรู้ใหม่ในการพยายามลดจุดพร่องในผลึกเหลวในอวกาศเพื่อเทคโนโลยีหน้าจอแอลซีดีที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น และยังมีเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ใช้ผลึกเหลวในอีกหลายรูปแบบที่จะได้ประโยชน์จากโครงการนี้ ประการที่สองคือการพัฒนาบุคลากรในประเทศตั้งแต่นิสิตนักศึกษาไปจนถึงอาจารย์ นักวิจัย ให้มีความสามารถทัดเทียมกับองค์กรอวกาศระดับโลก เพราะพวกเขาได้รับการถ่ายทอดองค์ความรู้การสร้างเพย์โหลดโดยตรงจากวิศวกรจากนาซา และยังได้ทำงานร่วมกับนักบินอวกาศนาซาในภารกิจนี้ต่ออีกเป็นเวลากว่า 3 เดือนในช่วงปฏิบัติการตั้งแต่เดือนกันยายน 2568 จนถึงเดือนธันวาคม 2568 โดยในอนาคตเรามีความหวังว่าเด็ก และเยาวชนรุ่นต่อ ๆ ไปจะสามารถสร้างเทคโนโลยีอวกาศและดีพเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้เองภายในประเทศ จรวดที่จะทะยานขึ้นสู่อวกาศโดยวิศวกรชาวไทยไม่น่าจะไกลเกินเอื้อม
ทีมวิจัยของโครงการ Thailand Liquid Crystals in Space จากซ้ายไปขวานายจาตุรงค์ จันเรีย นักวิจัย นายธีรทัศน์ ชมโชค นิสิตปริญญาเอก ผศ.ดร.อภิชาติ พัฒนโภครัตนา ผู้ร่วมวิจัยหลัก รศ.ดร.ณัฐพร ฉัตรแถม หัวหน้าโครงการ TLC น.ส.จุฑารัตน์ แก้วทอง นักวิจัย นายนพดล เสนีย์วงศ์ ณ อยุธยา นิสิตปริญญาโท และ นายวุฒิพันธ์ เสถียรไพศาล นิสิตปริญญาโท ที่ห้องปฏิบัติการผลึกเหลว ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
สิ่งที่อยากจะฝากถึงประชาชน น้อง ๆ เยาวชน “การส่งเพย์โหลดของประเทศไทยขึ้นสู่อวกาศร่วมกับองค์การนาซาในครั้งนี้เป็นก้าวสำคัญที่ยิ่งใหญ่ แสดงให้เห็นว่าความฝันและความพยายามสามารถพาเราไปไกลเกินกว่าขอบฟ้า อวกาศไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป แต่เป็นอนาคตที่ทุกคน โดยเฉพาะเยาวชนไทย สามารถมีส่วนร่วมและสร้างสรรค์ได้ การศึกษาเกี่ยวกับอวกาศจึงไม่ใช่เพียงแค่การมองดูดาว แต่คือการเปิดประตูสู่โอกาส ความรู้ และแรงบันดาลใจ ที่จะพาประเทศไทยก้าวไปสู่โลกอนาคตอย่างมั่นคง”
ข้อมูลและภาพประกอบ:
โครงการ Thailand Liquid Crystals in Space (TLC)
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
