|
อีกหนึ่งงานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ คือการศึกษาชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ GJ3470b นำโดย ดร.ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์ ทำการสังเกตการณ์การผ่านหน้าของดาวเคราะห์ GJ3470b ด้วยกล้องโทรทรรศน์ 2.4 เมตร ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบพระชนมพรรษา และกล้องโทรทรรศน์ทางไกลอัตโนมัติซีกฟ้าใต้ ผลการศึกษาพบว่าชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ GJ3470b มีสีฟ้า และมีธาตุมีเทนเจือปนในชั้นบรรยากาศ นับเป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่ค้นพบธาตุมีเทนในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบดังกล่าว งานวิจัยนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society มี Impact factor 4.961 นอกจากนี้ผลของงานวิจัยนี้ ร่วมกับงานวิจัยอื่นด้านดาวเคราะห์นอกระบบในระหว่างศึกษาระดับปริญญาเอก ของ ดร.ศุภชัย อาวิพันธุ์ ได้รับการคัดเลือกให้ตีพิมพ์เป็นหนังสือในโครงการ Springer Theses ของสำนักพิมพ์ Springer<br />
== '''การพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง - การใช้ดาราศาสตร์เป็นโจทย์ยากในการพัฒนาเทคโนโลยี และพัฒนาคน''' ==
โจทย์ดาราศาสตร์นับเป็นโจทย์ยากที่เป็นความท้าทายความสามารถของมนุษย์ในหลากหลายสาขา ตัวอย่างเช่น หากจะส่งยานไปสำรวจอวกาศสักลำหนึ่ง จำเป็นต้องมีการออกแบบยานสำรวจ ออกแบบและคำนวณการใช้พลังงาน ออกแบบเส้นทางการโคจรของยาน ออกแบบแผนการสำรวจ วางแผนคำนวณรับส่งข้อมูลและการติดต่อสื่อสาร ฯลฯ เหล่านี้จำเป็นต้องใช้ความรู้จากวิทยาศาสตร์หลากหลายสาขามาแก้ปัญหาต่าง ๆ การพัฒนาเทคโนโลยีจึงเป็นสิ่งที่มีความสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับโจทย์ยากทางดาราศาสตร์ นอกจากเราจะได้ผลลัพธ์เป็นเทคโนโลยีใหม่ ๆ แล้ว ยังผลักดันให้เกิดการพัฒนากำลังคนหรือผู้เชี่ยวชาญขั้นสูงทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอีกด้วย
การศึกษาวิจัยทางดาราศาสตร์ในปัจจุบันและในอนาคตต้องใช้เครื่องมืออุปกรณ์ที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพสูง สดร. ให้ความสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง เพื่อยกระดับงานวิจัยและวิศวกรรม ลดการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ ก่อให้เกิดการสร้างกำลังคนด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และวิศวกรรรมขั้นสูงในหลายสาขา ความรู้และความเชี่ยวชาญที่เกิดขึ้นไม่ได้จำกัดอยู่เฉพาะงานดาราศาสตร์เท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปต่อยอดประยุกต์สำหรับสาขาวิชาอื่นๆ และภาคอุตสาหกรรมต่อไปในอนาคต สดร. จึงพัฒนาเครื่องมืออุปกรณ์โดยใช้เทคโนโลยีดาราศาสตร์ชั้นสูง ผ่านการดำเนินของห้องปฏิบัติการ 5 lab ดังนี้
=== '''1) ห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์''' ===
ห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์ มีหน้าที่หลักในการพัฒนาเทคโนโลยีทางทัศนศาสตร์ ประกอบด้วย การพัฒนาเครื่องมือและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยและการพัฒนาอุปกรณ์ทางทัศนศาสตร์ขั้นสูง อาทิ การออกแบบกล้องโทรทรรศน์ ระบบกล้องโทรทรรศน์ถ่ายภาพที่มีกำลังการแยกภาพสูง รวมถึงการพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟที่ใช้ศึกษาสเปกตรัมของวัตถุท้องฟ้า สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับห้องปฏิบัติการณ์ทางทัศนศาสตร์ประกอบไปด้วย ซอฟต์แวร์สำหรับการคำนวณและสร้างแบบจำลอง และห้องปฏิบัติการณ์สำหรับทำการทดลอง โครงการที่อยู่ระหว่างกำลังดำเนินการคือ การออกแบบและสร้างกล้องโทรทรรศน์ขนาดกลาง การพัฒนาอุปกรณ์ลดระยะโฟกัสสำหรับกล้องดูดาวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร การพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟ และการวิจัยเรื่องโคโรนากราฟ อีกทั้งยังมีการจัดกิจกรรมฝึกอบรมการออกแบบเชิงทัศนศาสตร์ สำหรับนักเรียนนักศึกษา นักวิจัย และวิศวกร ผ่านการจัดกิจกรรมฝึกอบรมนานาชาติเป็นประจำทุกปี โครงการสำคัญๆ ของห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์ ได้แก่ อะแดปทีฟออปติกส์และโคโรนากราฟ (Adaptive Optics and Coronagraph) การพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟ การพัฒนาอุปกรณ์ลดระยะโฟกัส (Focal Reducer) การออกแบบและการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ขนาดกลาง
==== '''อะแดปทีฟออปติกส์และโคโรนากราฟ (Adaptive Optics and Coronagraph)''' ====
[[ไฟล์:Evanescent_Wave_Coronagraph.jpg|thumb|Evanescent Wave Coronagraph]]
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์อยู่ในระหว่างการพัฒนาโคโรนากราฟในรูปแบบใหม่ที่เรียกว่า Evanescent Wave Coronagraph สำหรับการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์ในช่วงอินฟราเรดใกล้และช่วงแสงที่ตามองเห็น ใช้สำหรับการสังเกตการณ์ทั้งบนพื้นโลกและในอวกาศ อุปกรณ์นี้มีศักยภาพมากพอสำหรับการศึกษา การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ดาวฤกษ์ที่อยู่ติดกัน รวมไปถึงการสังเกตการณ์ของควาซาร์และใจกลางของกาแล็กซี
โคโรนากราฟนี้ ประกอบด้วยตัวบดบังรูปแบบใหม่สำหรับบดบังแสงของดาวฤกษ์ และระบบทัศนอุปกรณ์อะแดปทีฟออปติกส์สำหรับการแก้ไขผลกระทบจากการแปรปรวนของชั้นบรรยากาศโลก เพื่อให้ได้ภาพที่คมชัด ถูกจำกัดจากการเลี้ยวเบนของแสงเท่านั้น (Diffraction Limit) และข้อดีของระบบนี้คือ จะเกิดความคลาดสีเพียงบางส่วน และการรับแสงของดาวฤกษ์จะใช้อุปกรณ์วัดหน้าคลื่น (Wavefront) เพื่อปรับแก้หน้าคลื่นด้วยกระจกสะท้อนที่เปลี่ยนรูปร่างได้ที่ความถี่สูง
ปัจจุบันห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์ประสบความสำเร็จในการแยกแสง ที่มีความแตกต่างระหว่างความสว่างของดาวฤกษ์กับวัตถุที่ต้องการสังเกตการณ์อยู่ที่ประมาณ 10<sup>-6</sup> เท่า (หนึ่งในล้านเท่า) ในช่วงระยะ 10-20 รัศมีแอรี (Airy radius) สำหรับแสงความยาวคลื่นเดียว ในช่วงอินฟราเรด ที่ไม่โพลาไรซ์ ขั้นต่อไปจะเป็นการติดตั้งอุปกรณ์อะแดปทีฟออปติกส์กับโคโรนากราฟ และทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อวัดประสิทธิภาพในการใช้ศึกษาสิ่งแวดล้อมของดวงดาว คาดการณ์ว่าจะสามารถใช้งานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ของหอดูดาวแห่งชาติได้ภายในระยะเวลา 5 ปีข้างหน้า หลังจากนั้นจะมีการพัฒนาและติดตั้งระบบโคโรนากราฟในรุ่นต่อไปสำหรับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ (ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6-8 เมตร) ร่วมกับองค์กรในต่างประเทศ
การพัฒนาทัศนอุปกรณ์อะแดปทีฟออปติกส์และโคโรนากราฟนั้นเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีเฉพาะทางบางอย่าง อาทิ กระจกที่สามารถเปลี่ยนการโค้งงอได้ ตัวรับหน้าคลื่น และเครื่องคำนวณแบบเรียลไทม์ นอกจากนี้เทคโนโลยีเหล่านี้ยังสามารถใช้ประยุกต์ในด้านเทคโนโลยีเลเซอร์ เทคโนโลยีทางทหาร วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการมองเห็น และการแยกภาพของกล้องจุลทรรศน์ได้อีกด้วย
==== '''การพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟ''' ====
[[ไฟล์:สเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมสูง.png|thumb|สเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมสูง]]
ห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมต่ำ (Low Resolution Spectrograph) และเครื่องสเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมสูง (High Resolution Spectrograph) สำหรับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร และ กล้องโทรทรรศน์หลักของหอดูดาวภูมิภาคทุกแห่ง รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อัตโนมัติควบคุมระยะไกลในต่างประเทศ การใช้งานของเครื่องมือนี้คือการวัดสเปกตรัมของวัตถุท้องฟ้า เพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น องค์ประกอบทางเคมี และการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์กับผู้สังเกต เป็นต้น ประโยชน์ของเครื่องวัดสเปกตรัมนี้ไม่เพียงแต่ใช้ในด้านดาราศาสตร์เท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปใช้อย่างแพร่หลายในสาขาเคมี ชีววิทยา ระบบการป้องกันและการรักษาความปลอดภัย การเกษตร และการควบคุมทางไกล ฯลฯ
เครื่องสเปกโตรกราฟตัวแรกที่ได้รับการพัฒนาในห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์ เป็นเครื่องสเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมต่ำสำหรับกล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวแห่งชาติและหอดูดาวภูมิภาค โดย ศาสตราจารย์ จอห์น มีเบิร์น เป็นผู้ออกแบบ ส่วนประกอบเป็นโครเมียมสลิต และมีคอลิเมเตอร์ กริซึม และระบบโฟกัส อุปกรณ์ชุดนี้ได้ออกแบบเพื่อติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวแห่งชาติที่ระนาบโฟกัส สำหรับสเปกตรัมจากมุมมองภาพ 3 ลิปดา และมีกำลังการแยกสเปกตรัมอยู่ที่ 1000 ในช่วงความยาวคลื่น 400-800 นาโนเมตร ได้ทำการประกอบและจัดเรียงอุปกรณ์สำหรับเครื่องสเปกโตรกราฟต้นแบบร่วมกับนักศึกษาปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หลังจากนั้นได้วัดและตรวจสอบอุปกรณ์นี้ เพื่อยืนยันว่าไม่เกิดภาพซ้อนขึ้นที่ระนาบโฟกัส ขั้นต่อไปคือการพัฒนาชุดติดตั้งนี้กับระบบกลไกและโปรแกรมสำหรับการควบคุมและประมวลผลข้อมูล โครงการนี้ได้ดำเนินการร่วมกับนักศึกษาปริญญาโท สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง โดยมีเป้าหมายในการติดตั้งใช้งานร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.7 เมตร ณ หอดูดาวภูมิภาคฉะเชิงเทรา ภายในปี 2561-2562
นอกจากนั้น ยังมีการพัฒนาเครื่องสเปกโตรกราฟแบบฟูเรียทรานสฟอร์ม (Fourier Transform Spectrograph) ร่วมกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี สำหรับใช้ศึกษาวัตถุท้องฟ้า เครื่องมือนี้มีกำลังการแยกสเปกตรัมสูงในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นและย่านอินฟราเรดใกล้ สำหรับศักยภาพในการประยุกต์เชิงดาราศาสตร์นั้น สามารถวัดผลข้อมูลแบบสามมิติสำหรับวัตถุที่มีการขยายตัว รวมทั้งศึกษาดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์ที่มีการหดขยายตัวได้ ขอบเขตการทำงานของนักศึกษาที่ร่วมพัฒนาอุปกรณ์นั้นคือการทดสอบความสามารถในการวัดสเปกตรัมของแหล่งกำเนิด ขั้นต่อไปจะเป็นการพัฒนาเครื่องต้นแบบเพื่อติดตั้งที่กล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.7 เมตรของหอดูดาวภูมิภาคนครราชสีมา และได้วางแผนทดสอบระบบกับวัตถุท้องฟ้าภายในปี 2560-2562
สำหรับความร่วมมือกับต่างประเทศในการพัฒนาเทคโนโลยีทัศนศาสตร์ สดร. ได้ร่วมมือกับ “Centre for Astrophysics Research” จากมหาวิทยาลัย Hertfordshire ในการพัฒนาครื่องสเปกโตรกราฟแบบกำลังการแยกสเปกตรัมสูงแบบใหม่ เครื่องมือนี้มีศักยภาพเพียงพอที่จะตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ไกลจากดาวฤกษ์ได้โดยใช้วิธีการวัดความเร็วเชิงรัศมี และได้วางแผนการทดลองเครื่องต้นแบบกับกล้องโทรทรรศน์เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.7 เมตร ณ อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร จังหวัดเชียงใหม่ ภายในปี 2561 ซึ่งจะมีการพัฒนาระบบต่อเนื่องจนเสร็จภายในปี 2563
===== '''การพัฒนาอุปกรณ์ลดระยะโฟกัส (Focal Reducer)''' =====
โครงการนี้เป็นการพัฒนาอุปกรณ์ลดระยะโฟกัสสำหรับกล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวแห่งชาติ เพื่อให้ได้มุมมองภาพอย่างเต็มประสิทธิภาพโดยใช้งานร่วมกับกล้องถ่ายภาพซีซีดีแบบ 4K อุปกรณ์นี้จะสามารถใช้ถ่ายภาพด้วยลำแสงที่ไม่ถูกบดบังที่มุมมองภาพ 15 ลิปดา (จากเดิมใช้ได้เพียง 7 ลิปดา) เมื่อใช้ร่วมกับกล้อง 4K ที่มีขนาด image scale 0.42 ฟิลิปดาต่อพิกเซล ทำให้มีกำลังการแยกภาพละเอียดอยู่ที่ 1.2 ฟิลิปดา ในช่วงความยาวคลื่น 400-800 นาโนเมตร ระบบนี้ประกอบด้วย ชุดเลนส์คู่ที่ติดตั้งบนรางไฟฟ้า อยู่บริเวณส่วนกลางของกล้องโทรทรรศน์ และชุดเลนส์สามชิ้นติดตั้งบริเวณส่วนหน้าของกล้อง 4K ห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์ได้ออกแบบระบบแสง ออกแบบโครงสร้าง รวมถึงการผลิตอุปกรณ์โครงสร้าง ผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างของอุปกรณ์ลดระยะโฟกัส
==== '''การออกแบบและการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ขนาดกลาง''' ====
สดร. อยู่ระหว่างการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ขนาดกลาง (ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1 เมตร) เพื่อใช้สำหรับการสังเกตการณ์ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ในการประยุกต์ใช้ในทางวิทยาศาสต์ เราต้องการกล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังการแยกภาพเชิงมุมสูง ที่ความยาวคลื่นช่วงปานกลางและต่ำ นักศึกษาในระดับปริญญาตรีและปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ร่วมออกแบบกล้องโทรทรรศน์ การออกแบบทางทัศนศาสตร์ เน้นการออกแบบระบบที่มีการบดบังบริเวณกึ่งกลาง (Central Obscuration) ที่เล็กมาก (น้อยกว่า 20%) และออกแบบร่วมกับอุปกรณ์อะแดปทีฟออปติกส์ เพื่อที่จะมั่นใจได้ว่าภาพที่ได้จะไม่มีความคลาดทางทัศนศาสตร์ขณะทำการสังเกตการณ์
ขั้นตอนการออกแบบ ได้ใช้โปรแกรม ZEMAX ซึ่งมีการจำลองการทดสอบประสิทธิภาพของระบบทัศนศาสตร์ต่อการเปลี่ยนแปลงของตัวแปรต่างๆ โดยคำนึงถึงขั้นตอนการประกอบ การจัดวางชิ้นส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ และความเสถียรของโครงสร้างกล้องโทรทรรศน์ระหว่างการใช้งานซึ่งอาจมีผลต่อความคมชัดของภาพ ขั้นต่อไปเป็นการจัดซื้อชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับการประกอบขึ้นเป็นกล้องโทรทรรศน์ และคาดการณ์ว่าจะสามารถใช้งานได้ในปี 2563
วิธีการ ขั้นตอน และความรู้ที่ได้รับจากการทำงานนี้สามารถนำมาใช้ในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ติดตั้งบนดาวเทียม หรือประยุกต์ใช้กับอุปกรณ์อื่นๆ สำหรับสังเกตการณ์บนพื้นโลกได้ จากงานวิจัยนี้ ยังต้องคำนึงถึงความปลอดภัย การสังเกตการณ์ระยะไกล รวมทั้งคลื่นในบรรยากาศจากการสำรวจแบบ LIDAR อีกด้วย<br />
=== 2) ห้องปฏิบัติการเมคาทรอนิกส์ ===
เป็นการบูรณาการร่วมกันระหว่างเทคโนโลยีด้านวิศวกรรมเมคาทรอนิกส์และหุ่นยนต์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ ดาราศาสตร์และทัศนศาสตร์ มีผลงานเด่น ดังนี้
==== โครงการพัฒนาเครื่องช่วยหายใจต้นแบบ ====
[[ไฟล์:NARIT_Ventilator_V3.jpg|thumb|ต้นแบบเครื่องช่วยหายใจ แบบควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูง]]
จากวิกฤตการณ์โรค COVID-19 ที่แพร่กระจายและทวีความรุนแรงไปทั่วโลก ตั้งแต่ต้นปี 2563 เป็นต้นมา และเกิดภาวะแพร่ระบาดรุนแรงในประเทศไทยตั้งแต่เดือนมีนาคม 2563 NARIT จึงมีแนวคิดสร้างและพัฒนาเครื่องช่วยหายใจอย่างง่ายที่สามารถสร้างได้อย่างรวดเร็ว ใช้วัสดุอุปกรณ์ต้นทุนต่ำ แบบ AmbuBag ต่อมาพบว่าเครื่องช่วยหายใจในรูปแบบดังกล่าว พบปัญหาคือไม่สามารถแสดงผลการตอบสนองของผู้ป่วยได้ รวมถึงไม่สามารถควบคุมตัวแปรอื่น ๆ เช่น ความดัน ปริมาตร และอัตราการไหลของอากาศได้โดยง่าย จึงปรับเปลี่ยนและพัฒนาเครื่องช่วยหายใจสู่รูปแบบที่ 2 ใช้หลักการไหลของอากาศแรงดันสูง มีวาล์วควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศ พร้อมออกแบบอัลกอริทึมควบคุมการทำงานของระบบเครื่องช่วยหายใจดังกล่าว
ปัจจุบัน ได้พัฒนาเครื่องช่วยหายใจแบบควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูง สามารถควบคุมปริมาตรอากาศในปอดให้ได้ค่าตามที่ต้องการ ใช้งานร่วมกับการให้ออกซิเจนจากระบบท่อ โดยออกแบบให้ควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศโดยใช้
Propotional valve เพื่อควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศให้ดียิ่งขึ้น รวมถึงการควบคุมตัวแปรต่าง ๆ ได้เทียบเท่ากับเครื่องที่ใช้อยู่ รพ. เพื่อให้สามารถใช้งานได้จริงในทางการแพทย์ ภายใต้คำแนะนำอย่างใกล้ชิดจากทีมแพทย์โรงพยาบาลมหาราชนครเชียงใหม่
เป้าหมายของ NARIT ในการสร้างเครื่องช่วยหายใจต้นแบบ ไม่ได้หยุดเพียงแค่แก้ปัญหาภาวะการระบาดของโรคโควิด-19 เท่านั้น แต่ยังเป็นการพัฒนาขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีของบุคลากรและสามารถต่อยอดไปสู่เชิงพาณิชย์ต่อไปได้ในอนาคต
โครงการพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ เป็นโครงการความร่วมมือระหว่าง NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ภายใต้คำแนะนำของทีมแพทย์ และบุคลากรจากโรงพยาบาลมหาราช นครเชียงใหม่ โรงพยาบาลนครพิงค์ และศูนย์สนับสนุนการบริการสุขภาพเขตที่ 1 กรมส่งเสริมสุขภาพ กระทรวงสาธารณสุข
==== '''การพัฒนาระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์แบบใหม่ (Development of Next Generation Telescope Control System)''' ====
[[ไฟล์:NARIT_Telescope_Control_System.jpg|thumb|ระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์แบบใหม่|alt=]]
ปัจจุบันกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 2.4 เมตร ของประเทศไทย ให้บริการแก่นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศแต่ละปีไม่น้อยกว่า 215 คืน มีอายุการใช้งานมาแล้วเกือบ 4 ปี ส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์บางอย่างหมดอายุจนไม่สามารถทำงานอย่างปกติ เช่น บอร์ดควบคุมมอเตอร์ บอร์ดควบคุมการสื่อสารแบบ CAN bus เป็นต้น การแก้ไขปัญหาดังกล่าวเบื้องต้น ใช้วิธีจัดซื้อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์นำไปทดแทนของเดิม เพื่อให้กล้องโทรทรรศน์สามารถใช้งานได้เป็นปกติ แต่เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์ เป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเฉพาะและมีความซับซ้อน บางอุปกรณ์หาซื้อได้ยากในปัจจุบันบางชิ้นส่วนได้ยกเลิกการผลิตไปแล้ว เป็นปัญหาและความเสี่ยงที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่ออายุการใช้งานกล้องโทรทรรศน์
ดังนั้น การพัฒนาและยกระดับระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติ จึงมีความจำเป็นในการยืดอายุการใช้งานกล้องโทรทรรศน์ให้ใช้งานได้มากกว่า 30 ปี เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ทั่วโลก นอกจากนี้ยังทำให้กล้องโทรทรรศน์มีความทันสมัยยิ่งขึ้นทั้งในด้านฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์
นอกจากนี้ ยังมีความร่วมมือกับประเทศอังกฤษภายใต้การสนับสนุนจากกองทุน Newton และสถาบันไทย-เยอรมัน มาร่วมกันศึกษา ออกแบบ และพัฒนาระบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของกล้องโทรทรรศน์
==== ระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์ทางไกลอัตโนมัติ และระบบสังเกตการณ์วัตถุอวกาศ ====
NARIT ดำเนินโครงการเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ควบคุมระยะไกลอัตโนมัติ (Thai Robotic Telescope Network : TRT) สามารถควบคุมการทำงานจากระยะไกลผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ตทั่วโลก ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของวัตถุท้องฟ้าได้ตลอดเวลาทั้งซีกฟ้าเหนือและซีกฟ้าใต้ เปิดโอกาสให้ครู อาจารย์ และนักเรียนเข้าใช้งาน สนับสนุนการทำโครงงานวิจัยดาราศาสตร์ระดับโรงเรียน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการสร้างครุวิจัย และยุววิจัย
[[ไฟล์:ระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์ทางไกลอัตโนมัติ_และระบบสังเกตการณ์วัตถุอวกาศ.jpg|thumb|ระบบควบคุมกล้องโทรทรรศน์ทางไกลอัตโนมัติ และระบบสังเกตการณ์วัตถุอวกาศ]]
เพื่อรองรับการใช้งานนี้ NARIT จึงพัฒนาและออกแบบระบบให้เครือข่ายสามารถใช้งานได้จากภายนอก พัฒนาระบบการรายงานผล เก็บข้อมูล และแสดงผลสถิติการใช้งานกล้องทั้งหมด เพื่อติดตามการใช้งาน จัดสรรการขอเข้าใช้งาน ทั้งยังตรวจเช็คข้อมูลย้อนหลังผ่านทางเว็บเบราว์เซอร์ รวมถึงออกแบบระบบแสดงผลเป็นแผนภาพ และยังสามารถตรวจสอบสถานะของงานวิจัยได้อีกด้วย
นอกจากนี้ NARIT ยังดำเนินโครงการวิจัยและพัฒนาระบบสังเกตการณ์วัตถุอวกาศ (Thai National Space-objects Observation: TNSO) โดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.7 เมตร ในโครงการเฝ้าระวังวัตถุใกล้โลกและวัตถุอวกาศของหอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ บริเวณสถานีรายงานดอยอินทนนท์ อำเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่ เป็นต้นแบบพัฒนาเชิงโครงสร้างของซอฟต์แวร์ระบบควบคุม เพื่อให้กล้องโทรทรรศน์สามารถประมวลผลข้อมูลการวัดทางดาราศาสตร์ และนำมาใช้เป็นฟังก์ชันพื้นฐานต่อยอดไปสู่เทคนิคการประมาณค่าพิกัดดาวเทียม ขยะอวกาศ รวมถึงวัตถุอวกาศใกล้โลก
ปัจจุบัน ระบบดังกล่าวสามารถสังเกตการณ์วัตถุอวกาศครอบคลุมทุกระยะวงโคจร อาทิ วงโคจรใกล้โลก วงโคจรระดับกลาง และวงโคจรสถิต ในฟังก์ชันติดตามแบบเวลาจริงเพื่อเพิ่มศักยภาพของระบบ จึงมีแผนพัฒนาระบบการประมวลผลภาพดิจิทัล การประมาณค่าตัวแปร ตัวควบคุมแบบเหมาะสม และเทคนิคการประมวลสัญญาณผ่านทฤษฎีทัศนศาสตร์ และนำข้อมูลมาบูรณาการร่วมกับระบบจัดการจราจรทางอวกาศ เพื่อต่อยอดไปสู่การพัฒนาระบบแจ้งเตือนดาวเทียมที่เป็นทรัพยากรของชาติต่อไป
==== การพัฒนาระบบวัดค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า ====
[[ไฟล์:NARIT_Weather_Station.jpg|thumb|ระบบวัดค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า]]
สดร. ได้พัฒนาอุปกรณ์และติดตั้งระบบวัดค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า สำหรับสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา หรือหอดูดาวแห่งชาติ บนดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียงใหม่ โดยใช้วิธี Differential Image Motion Monitor (DIMM)
ค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า (seeing) เป็นค่าที่บอกสภาพของท้องฟ้า ได้จากการวัดค่าความแปรปรวนของมวลอากาศในชั้นบรรยากาศ มีหน่วยเป็น อาร์ควินาที (arc second, “ ) สภาพท้องฟ้าที่ดีต้องมีค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าต่ำ เช่น ค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า 0.5 อาร์ควินาที จะมีสภาพท้องฟ้าดีกว่า 1.0 อาร์ควินาที เป็นต้น
Differential Image Motion Monitor หรือ DIMM เป็นวิธีการวัดค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าที่มีความแม่นยำสูง ใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าที่มีค่าความสว่างปรากฏ (แมกนิจูด) ประมาณ 1- 3 บริเวณกลางฟ้า หากมองผ่านกล้องโทรทรรศน์จะเห็นเพียงดวงเดียว จากนั้นใช้กาก Hartmann mask ที่มีสองรูครอบหน้ากล้องโทรทรรศน์ ค่าแสงดาวที่ปรากฏบนอุปกรณ์รับภาพจะแยกออกเป็นสองดวง ซอฟต์แวร์จะนำมาคำนวณค่าทัศนวิสัยท้องฟ้า
สำหรับอุปกรณ์และระบบที่พัฒนาขึ้นนั้น ใช้วิธีการ DIMM ในการวัดค่าทัศนวิสัยท้องฟ้าบริเวณกลางฟ้า (สูงจากขอบฟ้าประมาณ 60-90 องศา) ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 นิ้ว ใช้วิธีการปรับอุปกรณ์รับภาพให้อยู่นอกระยะโฟกัสเล็กน้อย (defocus) เพื่อแยกดาวออกเป็นสองดวง เมื่อเปิดระบบ ซอฟต์แวร์จะควบคุมการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ตลอดทั้งคืน
<br />
=== 3) ห้องปฏิบัติการขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง ===
[[ไฟล์:การขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง.jpg|thumb|การขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง]]
ปัจจุบันเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง เช่น ดาราศาสตร์ การแพทย์ และวิศวกรรม ฯลฯ ถูกพัฒนาให้มีความแม่นยำในระดับสูงมาก ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่สนับสนุนให้เครื่องมือเหล่านั้นมีความแม่นยำสูง ได้แก่ ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการออกแบบและขึ้นรูปชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงในระดับไมครอน ซึ่งนับเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการผลักดันประเทศให้มีความสามารถในการแข่งขันทางวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และวิศวกรรม
สดร. ได้ให้ความสำคัญอย่างยิ่ง ในการพัฒนาและสร้างเครื่องมือและอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ด้วยตัวเอง เพื่อยกระดับความสามารถด้านงานวิจัยและวิศวกรรม ปรับเปลี่ยนจากการเป็นผู้ซื้อและพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ ให้เป็นผู้ออกแบบและสร้างอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ระดับสูง ผลักดันให้งานวิจัยดาราศาสตร์ของ สดร. ได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติ
ห้องปฏิบัติการขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง เป็นแหล่งสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ ที่นำมาประดิษฐ์อุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ที่มีความซับซ้อนและมีความแม่นยำสูง ทั้งนี้ขีดความสามารถห้องปฏิบัติการดังกล่าวมีดังนี้
· สามารถขึ้นรูปชิ้นงานโดยมีความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 35 ไมครอน (เป้าหมายในอีก 2 ปีข้างหน้าจะสามารถลดความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 30 ไมครอน)
[[ไฟล์:ต้นแบบชิ้นส่วนโครงสร้างข้อสะโพกขาเทียม.jpg|thumb|ต้นแบบชิ้นส่วนโครงสร้างข้อสะโพกขาเทียม]]
· สามารถออกแบบและวิเคราะห์ความแข็งแรงทางวิศวกรรมของชิ้นงาน (Part or Assembly) เพื่อช่วยในการประเมินคุณภาพของชิ้นงาน ช่วยปรับปรุงคุณภาพชิ้นงาน ก่อนการผลิตจริง
· มีเครื่อง CMM (Coordinate Measuring Machine) สำหรับใช้วัดชิ้นงานและตรวจสอบคุณภาพของชิ้นงาน
· มีระบบการจัดการเอกสารของชิ้นงาน เช่น part number, drawing number
· สามารถทำการ finishing ชิ้นงานได้หลายเทคนิค เช่น aluminum anodizing, power coating เป็นต้น
'''ผลงานเด่น : การขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูงสู่การผลิต “ชิ้นส่วนโครงสร้างขาเทียม”'''
ทีมวิศวกรจากห้องปฏิบัติการขึ้นรูปชิ้นงานความละเอียดสูง ได้วิจัยพัฒนา และออกแบบโครงสร้างชิ้นส่วนขาเทียม ให้มีความแข็งแรงคงทน มีน้ำหนักลดลง ปรับองศาให้เคลื่อนไหวได้อิสระ ตอบสนองการเดินของผู้ป่วยและผู้พิการได้ทุกรูปแบบ ลดปัญหาแรงกดจากการใช้งานจริง มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น<br />
=== 4) ห้องปฏิบัติการ'''เคลือบกระจก''' ===
กล้องโทรทรรศน์ที่ติดตั้ง ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา หรือ หอดูดาวแห่งชาติ เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระจก 2.4 เมตร ใหญ่ที่สุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ผิวกระจกเคลือบด้วยฟิล์มบางอะลูมิเนียม มีคุณสมบัติในการสะท้อนแสงได้ดี สามารถบันทึกภาพวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ในระยะไกลมากๆ และมีความสว่างน้อยได้ดี เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งฟิล์มบางอะลูมิเนียมที่เคลือบอยู่บริเวณผิวกระจกจะค่อยๆ เสื่อมสภาพลง ทำให้ประสิทธิภาพการสะท้อนแสงของกระจกลดลง ส่งผลให้ภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์มีคุณภาพลดลงไปด้วย จำเป็นต้องมีกระบวนการลอกฟิล์มอะลูมิเนียมเก่าออกและทำการเคลือบใหม่ (Re-Aluminization) อย่างน้อยทุกๆ 2 ปี เพื่อให้คงประสิทธิภาพในการสะท้อนแสงได้ดี
แต่เนื่องจากในประเทศไทยไม่มีเครื่องเคลือบกระจกที่จะสามารถรองรับกระจกขนาดใหญ่ถึง 2.4 เมตร ทางสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) และสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) จึงร่วมกันออกแบบและพัฒนาระบบเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์สำหรับหอดูดาวแห่งชาติขึ้น เพื่อผลิตเครื่องเคลือบกระจกขนาดใหญ่ที่มีเทคโนโลยีการเคลือบกระจกที่ทันสมัยใช้ระบบสูญญากาศที่ใช้เทคนิค Sputtering ในการเคลือบผิว สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบาง ให้มีความเรียบสม่ำเสมอ มีความหนาระดับนาโนเมตร ถึงไมโครเมตร มีค่าความเรียบในระดับดีมาก สามารถนำไปประยุกต์ในการเคลือบโลหะอื่นๆ ในงานอุตสาหกรรมได้ มีคุณภาพดีทัดเทียมกับการนำเข้าจากต่างประเทศ และเป็นเครื่องเคลือบกระจกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ นอกจะใช้เคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์หอดูดาวแห่งชาติแล้ว ยังสามารถนำมาให้บริการเคลือบกระจกสะท้อนแสงของกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดเล็กกว่า 2.4 เมตร ที่มีอยู่สถาบันการศึกษาและหน่วยงานต่าง ๆ ได้ด้วย
[[ไฟล์:Mirror_Coating_Machine.jpg|thumb|เครื่องเคลือบกระจก]]
เครื่องเคลือบกระจกดังกล่าว สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบางได้ในระดับนาโนเมตร-ไมโครเมตร โดยมีความเรียบสม่ำเสมอ เพื่อให้มีสมบัติการสะท้อนแสงที่ดีตามหลักทัศนศาสตร์ (การสะท้อนแสงของฟิล์มบางอะลูมิเนียมเท่ากับ 90 เปอร์เซนต์)
==== '''ลักษณะของเครื่องเคลือบกระจก''' ====
· เป็นเครื่องเคลือบกระจกระบบสูญญากาศที่ใช้เทคนิค Sputtering ซึ่งเป็นเทคโนโลยีในการเคลือบผิววัตถุ สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบางและมีความเรียบสม่ำเสมอ ความหนาของฟิล์มบางสามารถควบคุมได้ในระดับนาโนเมตร ถึงระดับไมโครเมตร มีค่าความเรียบในระดับดีมาก
· สามารถนำไปประยุกต์ในการเคลือบโลหะอื่นๆ ในงานอุตสาหกรรมได้ เช่น การเคลือบทองคำ ทองแดง สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น
· ความเร็วในการเคลือบครบ 1 กระบวนการ ใช้เวลาเพียง 3 ชั่วโมง ถึงแม้ว่าห้องเคลือบจะมีขนาดใหญ่มากก็ตาม
==== '''งบประมาณ''' ====
ผลิตขึ้นเองด้วยงบประมาณ 14 ล้านบาท หากนำเข้าราคาจะมีราคาสูงถึง 35 ล้านบาท
<br />
=== '''5) ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูง (High Performance Computing)''' ===
สดร. พัฒนาระบบคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงสำหรับใช้ในงานวิจัยฟิสิกส์ดาราศาสตร์ จักรวาลวิทยา และสภาพอวกาศ เพื่อรองรับความต้องการของนักวิจัยในประเทศไทยโดยเฉพาะโครงการวิจัยขั้นสูงในปัจจุบันและอนาคตที่ดำเนินการร่วมกับหน่วยงานทั้งภายในและต่างประเทศ ได้แก่ กล้อง Gravitational-wave Optic Transient Observer (GOTO), Cherenkov Telescope Array (CTA), Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์วิทยุ, Radio Very Long Baseline Interferometry (VLBI) และ Square Kilometer Array (SKA)
ปัจจุบัน สดร. มีทรัพยากรเพื่อการคำนวณในงานวิจัยปี 2559 จำนวน 496 cores ประมวลผล (ขีดความสามารถ Rpeak รวมประมาณ 22 เทอระฟล็อปส์) หน่วยความจำหลัก 2 เทอระไบต์ ความเร็วระบบสื่อสารภายในคลัสเตอร์อยู่ที่ 56 จิกะบิตต่อวินาที มีหน่วยจัดเก็บข้อมูลระบบ Lustre filesystem ขนาดความจุประมาณ 90 เทอระไบต์ ซึ่งมีการใช้ในงานวิจัยภายในสถาบันฯ และรองรับการใช้งานของนักศึกษาทั้งระดับบัณฑิตศึกษาและปริญญาตรีที่ดำเนินงานวิจัยภายใต้ นักวิจัยของ สดร. นอกจากนี้ สดร. ยังมีแผนที่จะเปิดให้นักวิจัยภายนอกและอาจารย์มหาวิทยาลัยสามารถเข้าใช้ ระบบคอมพิวเตอร์ประมวลผลสมรรถนะสูงของ สดร. เพื่อดำเนินงานวิจัยดาราศาสตร์และสาขาที่เกี่ยวข้อง รวมถึงงานวิจัยด้าน Data science และ computational science อื่น ๆ เป็นต้น<br />
== '''การเข้าร่วมโครงการวิทยาศาสตร์ระดับโลก''' ==
สดร. ได้รับการยอมรับให้เข้าร่วมโครงการวิทยาศาสตร์ระดับโลกหลายโครงการ แสดงถึงการยอมรับและศักยภาพด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของไทยในเวทีโลก เข้าร่วมโครงการขนาดใหญ่นี้ของประเทศไทย เป็นการเปิดโอกาสให้คนไทยได้พัฒนาศักยภาพ และสามารถศึกษาวิจัยวิทยาศาสตร์ระดับแนวหน้าได้ทัดเทียมกับประเทศที่มีความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ระดับโลก และมีโอกาสพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงที่ยังไม่เคยมีในประเทศไทย
| 