ทำความรู้จัก “กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ” จานแรกของไทย

คาดว่าอีก 4 ปี “กล้องโทรทรรศน์วิทยุ” ขนาด 40 เมตรจานแรกของไทยจะได้เริ่มใช้งาน และจะเป็นเครื่องมือดาราศาสตร์วิทยุที่ช่วยเฝ้าระวังภัยพิบัติที่อาจส่งผลกระทบต่อโลก รวมทั้งเป็นเครื่องมือเพื่อสร้างกำลังคนและการสร้างเทคโนโลยีใหม่ๆ ด้วยโจทย์ทางดาราศาสตร์

ใหญ่สุดในอาเซียน

กล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาด 40 เมตร จานแรกที่จะติดตั้งในอนาคตนั้น เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างพื้นฐานในโครงการพัฒนาเครือข่ายดาราศาสตร์วิทยุและยีออเดซี่ ของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) โดยมีวัตถุประสงค์ของโครงการเพื่อขยายศักยภาพการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ

“กล้องโทรทรรศน์วิทยุดังกล่าวจะเป็นโครงสร้างพื้นฐานหลักทางดาราศาสตร์ที่สำคัญอีกแห่งหนึ่งของประเทศ นอกเหนือจากหอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา ที่ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2.4 เมตร ณ อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียงใหม่” รศ.บุญรักษา สุนทรธรรม ผู้อำนวยการ สดร.กล่าว

ทั้งนี้ สดร.เพิ่งลงนามกับ บริษัท เอ็มทีเมคคาทรอนิกส์ (MT Mechatronics GmbH) สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี เพื่อจัดซื้อกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ เส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตรจานแรกของไทย เมื่อ 17 มี.ค.60 ที่ผ่านมา ณ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งกล้องดังกล่าวจะเป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ใหญ่ที่สุดในอาเซียนด้วย

ผู้อำนวยการ สดร.ระบุอีกว่า โครงการฯ ดังกล่าวจะก่อให้เกิดความร่วมมือกับเครือข่ายดาราศาสตร์วิทยุทั่วโลก เพื่อการพัฒนางานวิจัยทางด้านดาราศาสตร์วิทยุและทางด้านธรณีวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาผลการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเปลือกโลกซึ่งอาจมีผลกระทบต่อการเกิดภัยพิบัติบนพื้นโลก เช่น การเกิดแผ่นดินไหว หรือ สึนามิ

“ดาราศาสตร์วิทยุ” โจทย์ท้าทายสู่เทคโนโลยีขั้นสูง

การศึกษาดาราศาสตร์ด้วยคลื่นวิทยุนั้นมีความจำเป็น เพราะเทหวัตถุในเอกภพไม่ได้แผ่แค่คลื่นแสงที่ตามองเห็น แต่ยังแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นอื่นๆ เช่น คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ คลื่นอินฟราเรด รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา

สำหรับคลื่นวิทยุนั้น สามารถใช้ศึกษาเทหวัตถุในเอกภพและปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์มากมายที่เกี่ยวข้อง เช่น ดาวเคราะห์และดาวหางในระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ อีกทั้งการศึกษาดาวนิวตรอนในช่วงคลื่นวิทยุยังนำไปสู่ผลการยืนยันความถูกต้องของทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอนสไตน์

นอกจากนี้จำนวนรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับดาราศาสตร์วิทยุยังมีมากถึง 5 ใน 7 รางวัล จากบรรดางานวิจัยดาราศาสตร์แขนงอื่นๆ นับตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน

ด้าน ดร.ศรัณย์ โปษยะจินดา รองผู้อำนวยการ สดร.ยังได้ยกตัวอย่างถึงผลพลอยได้จากงานวิจัยทางด้านดาราศาสตร์ว่า ต้นกำเนิดของระบบไวไฟ (Wi-Fi) ที่นิยมใช้ในปัจจุบันนั้น เกิดจากการคิดค้นวิธีรับสัญญาณจากวัตถุท้องฟ้ากลับมายังโลก โดยไม่ต้องใช้สายสัญญาณเชื่อมต่อ โดยใช้คลื่นวิทยุเป็นช่องทางรับส่งข้อมูลผ่านอากาศ

รองผู้อำนวยการ สดร.กล่าวว่า การวิจัยด้านดาราศาสตร์วิทยุ ต้องใช้เทคโนโลยีวิศวกรรมขั้นสูงในหลายสาขา ซึ่งปัจจุบันงานวิจัยทางด้านวิศวกรรมมีข้อจำกัดตรงที่ไม่มีโจทย์ที่ท้าทายและไม่มีเวทีสำหรับนำไปใช้จริง แต่กล้องโทรทรรศน์วิทยุจะเปิดโอกาสให้คนไทยจากหลายสาขา เช่น วิศวกรรม โทรคมนาคม อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ ได้ร่วมกันพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง และเกิดความร่วมมือทางด้านเทคนิคขั้นสูงระหว่างหลายหน่วยงาน

เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุยิ่งเยอะ ยิ่งดี

นอกจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาด 40 เมตรแล้ว สดร.ยังมีแผนติดตั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 13 เมตรในอนาคต และขยายเครือข่ายสถานีเชื่อมสัญญาณไปอีก 3 จังหวัด ได้แก่ อุบลราชธานี กาญจนบุรี และสงขลา

ทั้งนี้ กล้องโทรทรรศน์วิทยุมีหลักการทำงานเช่นเดียวกับสถานีรับ-ส่งสัญญาณดาวเทียม แต่สามารถตรวจวัดสัญญาณที่มีความเข้มต่ำมาก และมีระบบขับเคลื่อนแม่นยำสูง สามารถติดตามเทหวัตถุท้องฟ้าอย่างต่อเนื่องหลายชั่วโมง ซึ่งการเพิ่มขนาดจานรับสัญญาณจะเพิ่มประสิทธิภาพของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ

ทว่าด้วยข้อจำกัดด้านโครงสร้างและน้ำหนัก จึงต้องอาศัยการทำงานพร้อมๆ กันของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ณ ตำแหน่งต่างๆ บนพื้นโลก เรียกว่า เครือข่ายการแทรกสอดระยะไกล (Very Long Baseline Interferometer: VLBI) ส่งผลให้มีประสิทธิภาพเสมือนกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ครอบคลุมพื้นที่ติดตั้งกล้องโทรทัศน์วิทยุทั้งหมด

สำหรับกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทยนั้นจะเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายการแทรกสอดระยะไกล (VLBI) ในแถบภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก เนื่องจากตั้งอยู่กึ่งกลางระหว่างเครือข่าย VLBI ของกลุ่มประเทศเอเชียตะวันออก ทวีปออสเตรเลีย และยุโรป อีกทั้งปัจจุบันยังไม่มีกล้องโทรทรรศน์วิทยุสำหรับใช้งานวิจัยดาราศาสตร์ ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ทั้งๆ ที่มีสภาพภูมิศาสตร์ที่เหมาะสม

“ห้วยฮ่องไคร้” จุดเหมาะตั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติ

สำหรับต้นแบบของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติของไทยคือ กล้องโทรทรรศน์วิทยุเยเบส (Yebes Radio Telescope) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร ของหอดูดาวเยเบสราชอาณาจักรสเปน ซึ่งสร้างโดยบริษัท เอ็มทีเมคคาทรอนิกส์ เช่นเดียวกัน

กล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาติขนาด 40 เมตร ที่ สดร.เพิ่งลงนามจัดซื้อด้วยมูลค่าประมาณ 400 ล้านบาทนั้น ประกอบด้วย กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 เมตร จำนวน 1 ชุด ประกอบด้วย จานรับสัญญาณชนิดโพราโบลอยด์ ระบบควบคุมเพื่อรับและรวมคลื่นวิทยุไปยังระบบรับสัญญาณวิทยุ หน่วยสะท้อนสัญญาณ และห้องรับสัญญาณ พร้อมซอฟท์แวร์ควบคุมการทำงาน

ส่วนที่ตั้งของกล้องโทรทรรศน์วิทยุแห่งชาตินี้ อยู่ภายในศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อ.ดอยสะเก็ด จ.เชียงใหม่ ซึ่งอยู่ห่างตัวเมืองเชียงใหม่ออกไปประมาณ 30 กิโลเมตร และห่างไกลจากแหล่งกำเนิดสัญญาณวิทยุรบกวน

นอกจากนี้ สดร.และ ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้ฯ ยังมีวางแผนจัดตั้ง “อุทยานเรียนรู้ดาราศาสตร์และพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติที่มีชีวิต” เพื่อเป็นศูนย์เรียนรู้ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีร่วมกับการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติตามแนวพระราชดำริฯ ด้วย