ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 ต่อ 2101 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


เราอาจจะเคยชมภาพวิดีโอที่นักบินอวกาศเคลื่อนตัวลอยไปมาอย่างนุ่มนวลบนสถานีอวกาศนานาชาติ ดูคล้ายกับปลาที่แวกว่ายไปมาในตู้ปลาขนาดใหญ่ ซึ่งดูแล้วชั่งเป็นท่าทีที่ผ่อนคลายสุดๆ

นักบินอวกาศกำลังลอยผ่านประตูภายในสถานีอวกาศนานาชาติ
ที่มา: http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/station/crew-15/html/iss015e36006.html

หลังจากปฏิบัติภารกิจในอวกาศเป็นเป็นเวลานาน เมื่อนักบินอวกาศได้เดินทางกลับมายังโลกแล้ว คุณหมอเบนจามิน เลวิน ที่ทำงานให้กับศูนย์การแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสเซาท์เวสเทิร์น กล่าวว่า ไม่เพียงแต่นักบินอวกาศจะสับสนในระบบการทรงตัวของตนเองเท่านั้น ระบบประสาทสัมผัสภายในที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวก็แทบจะโยนทิ้งไปได้เลย นอกจากนี้ กระดูกและกล้ามเนื้อของนักบินอวกาศเหล่านี้ก็มีสภาพเสื่อมลง

ภาพแสดงการทำงานของนักบินอวกาศบนสถายนีอวกาศนานาชาติ
ที่มา: http://1.bp.blogspot.com/_MTE3roZy35A/R1FNgvyThbI/AAAAAAAABiE/prZrS6oR7Ec/s1600-R/ESA+ISS+Columbus+500.jpg

นักบินอวกาศเกนเนดี้ พอลออลคา กำลังตรวจอัลตราซาวด์ให้กับนักบินอวกาศไมค์ ฟินค์เค
ที่มา: http://science.nasa.gov/headlines/y2005/images/ultrasound/figure1.jpg

ไม่ว่าจะอยู่ในอวกาศหรือแม้แต่บนโลกของเรานี้ มีคำที่สามารถใช้ร่วมกันได้คือ "จะใช้มันหรือจะสูญเสียมัน" ทั้งนี้ร่างกายของมนุษย์และอวัยวะต่างๆ จำเป็นที่จะต้องทำงานและเคลื่อนไหวเพื่อให้มีความกระปรี้กระเปร่า กระดูกก็ต้องรองรับน้ำหนักเพื่อรักษาความหนาแน่นและความแข็งแรงของมันเอง กล้ามเนื้อเองก็จำเป็นต้องมีการยืดและหดต่อแรงต้านเพื่อที่ตัวมันเองจะคงรูปอยู่ ถ้าเราไม่ได้กายบริหารแล้วละก็ เราจะสูญเสียมันไป

นักบินอวกาศออกกำลังกายบนสถานีอวกาศนานาชาติ
ที่มา: http://www.nasa.gov/mission_pages/station/expeditions/expedition18/magnus_troops.html
http://static.howstuffworks.com/gif/exercise-in-space-1.jpg

บางคนอาจจะมีคำถามตามมาว่า "แล้วมันเป็นจริงกับกล้ามเนื้อที่สำคัญที่สุดของเราด้วยไหม (หัวใจ) ?" เพื่อประเด็นนี้ นาซาได้เริ่มทำการศึกษาวิจัยใหม่ ที่เรียกว่า ระบบไหลเวียนโลหิตแบบบูรณาการ (Integrated Cardiovascular)

ทั้งนี้ จูเลีย โรบินสัน นักวิทยาศาสตร์ของโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ ณ ศูนย์อวกาศจอห์นสัน กล่าวว่า เราทราบว่าหัวใจของนักบินอวกาศจะสูญเสียน้ำหนักและขีดความสามารถในการออกกำลังกายเมื่อพวกเขาต้องอยู่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงเป็นเวลายาวนาน เราสังสัยว่าสิ่งเหล่านี้จะนำไปสู่ภาวะที่เรียกว่า "ทำให้ฟังก์ชันการทำงานของหัวใจเสียไป" ซึ่งจะส่งผลให้เกิดสภาวะความดันต่ำและหน้ามืดเป็นลม เมื่อนักบินอวกาศกลับมาอยู่ในสภาวะภายใต้แรงโน้มถ่วง อย่างไรก็ตาม เราต้องการข้อมูลในรายละเอียดมากกว่านี้เพื่อทำการวิจัยและวิเคราะห์

จูเลีย โรบินสัน นักวิทยาศาสตร์ของโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ ณ ศูนย์อวกาศจอห์นสัน
ที่มา: http://www.jsc.nasa.gov/jscfeatures/images/hires/jsc2006e03489-EarthKAM.jpg

ในอนาคต นักบินอวกาศจะต้องใช้เวลาอย่างยาวนานมากๆในอวกาศ ในกรณีที่ต้องทำงานและอาศัยอยู่บนดวงจันทร์และดาวอังคาร เราต้องการที่จะทราบให้แน่ชัดว่าเป็นระยะเวลานานเท่าใดที่พวกเขาอาศัยอยู่ในอวกาศและมันส่งผลต่อหัวใจและฟังก์ชันการทำงานของหัวใจของพวกเขา

ทั้งนี้คุณหมอเลวินเป็นหัวหน้างานวิจัยร่วมกับคุณหมดไมเคิล บันโกแห่งศูนย์วิทยาศาสตร์สุขภาพแห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสในฮู้ดตัน โดยทั้งคู่จะขอความร่วมมือกับผู้เชี่ยวชาญจำนวนมากด้านระบบไหลเวียนโลหิตเพื่องานวิจัยนี้โดยเฉพาะ ซึ่งถือได้ว่าเป็นงานวิจัยที่ต้องการการศึกษาอย่างรอบด้านและศึกษาอย่างก้าวหน้าที่สุด

พื่อให้เห็นภาพ คุณหมดเลวินกล่าวโดยย่อว่า เป้าหมายของงานวิจัยก็คือ เราต้องการทราบว่า อาการเสียฟังก์ชันการทำงานของหัวใจของนักบินอวกาศนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร อาการที่เกิดขึ้นนั้นมากน้อยเพียงใด และระยะเวลาการเสียฟังก์ชันดังกล่าวจะเกิดขึ้นเร็วเพียงใดในระหว่างที่นักบินอวกาศต้องเดินทางหรืออาศัยอยู่ในอวกาศ

แผนภาพของระบบไหลเวียนโลหิตแบบบูรณาการที่ติดตั้งบนสถานีอวกาศนานาชาติ
ที่มา: http://science.nasa.gov/headlines/y2009/images/cardio/icv_setup.jpg

ณ ปัจจุบันจำนวนนักบินอวกาศที่ประจำการอยู่บนสถานีอวกาศนั้นมีถึง 6 คน ซึ่งจะช่วยให้เลวินและทีมงานของเขาในการค้นหาคำตอบโดยการตรวจที่ใช้เครื่องระบบไหลเวียนโลหิตแบบบูรณาการ ที่ติดตั้งบนสถานีอวกาศนานาชาติ การทดลองนี้จะใช้เวลามากกว่า 2 ปี ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ยาวนานเพียงพอที่จะได้ข้อมูลจากนักบินอวกาศ 12 คน ที่ปฏิบัติภารกิจบนสถานีอวกาศนานาชาติ รวมไปถึงทั้งก่อนหน้าและหลังทำงานในอวกาศ

เราจะใช้เครื่องไม้เครื่องมือที่ทันสมัยเท่าที่เคยมีใช้ในการทดลองเรื่องหัวใจและลิ้นหัวใจ รวมไปถึงเทคโนโลยีล่าสุดที่ใช้เทคนิคที่เรียกว่า เอคโค-ดอปเปลอร์ เพื่อทำการติดตามโครงสร้างและฟังก์ชันการทำงานของหัวใจในระหว่างที่ต้องทำงานในอวกาศเป็นระยะเวลาที่ยาวนาน รวมไปถึงเราจะใช้เครื่อง MRI (magnetic resonance imaging) รุ่นที่ทันสมัยที่สุดในการตรวจการทำงานของหัวใจเพื่อยืนยันผลการทดลอง

ทั้งนี้เราจะใช้ เครื่องตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงสะท้อนความถี่สูง (echocardiogram) ทำการตรวจว่ากล้ามเนื้อหัวใจหดตัวได้อย่างไร และเราจะใช้ MRI ยืนยันผลของการหดตัว รวมไปถึงการตรวจหาร่องรอยที่เป็นแผล หรือการแทรกซึมเข้าไปโดยไขมัน

เครื่องตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงสะท้อนความถี่สูงจะตรวจจับคลื่นที่สะท้อนมาจากส่วนต่างของหัวใจ และเครื่องจะทำการแปลงคลื่นสะท้อนเป็นภาพที่เคลื่อนไหว เพื่อให้นักวิจัยได้ชมภาพการเคลื่อนไหวของหัวใจในขณะที่โลหิตไหลเวียนผ่านหัวใจ โดยการสังเกตภาพดังกล่าว ทั้งก่อนเดินทางสู่อวกาศ ขณะทำงานในอวกาศ และหลังจากเดินทางกลับมายังโลกแล้ว ทีมวิจัยสามารถวิเคราะห์กลไกการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นในหัวใจของนักบินอวกาศ ทั้งนี้ผลจาก MRI จะช่วยให้ทีมวิจัยเห็นรายละเอียดของเนื้อเยื่อหัวใจเพื่อที่จะระบุได้ชัดเจนว่าการหดตัวแบบใดที่เกิดขึ้น

นักบินอวกาศ แคดี้ โคลแมน กำลังทดลองเป็นผู้ทำการตรวจหัวใจให้กับผู้ชายที่สมมุติว่าเป็นนักบินอวกาศที่เข้ารับการตรวจหัวใจ
ที่มา: http://science.nasa.gov/headlines/y2009/images/cardio/ccoleman.jpg

เรากำลังตอบคำถามในทำนองว่า การเสื่อมของหัวใจนั้นบอกเป็นขนาดได้ไหม หรือว่า กล้ามเนื้อของอาโนด์ ชวาเซเนกเกอร์จะสูญเสียไหมถ้าเขาหยุดยกน้ำหนัก หรือ หัวใจจะมีบาดแผลไหม หรือ เซลล์ของหัวใจจะตายไหม

นอกจากนี้ ทีมวิจัยจะศึกษาผลของการหดตัวของหัวใจต่อขีดความสามารถในการออกกำลังกายของนักบินอวกาศ และพัฒนาการของการเต้นที่ผิดปกติของหัวใจของนักบินอวกาศในระหว่างการทำงานบนสถานีอวกาศนานาชาติและหลังจากเดินทางกลับมายังโลก นอกจากนี้นักวิจัยจะพิจารณาระบบไหลเวียนโลหิตอื่นๆ อาทิ การตอบสนองของความดันโลหิตของนักบินอวกาศต่อระดับแรงโน้มถ่วงบนโลก ดวงจันทร์ และดาวอังคาร

ภาพวาดยานสำรวจพร้อมนักบินอวกาศเดินทางไปยังดาวอังคาร
ที่มา: http://www.starships.com/SF-Gallery/image/journey_to_mars.jpg

โดยผลลัพธ์ทั้งหมดจะช่วยให้เราปรับรูปแบบการออกกำลังกายของนักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งนี้เราจะเรียนรู้ว่าจะต้องตรวจหัวใจของนักบินอวกาศก่อนที่จะส่งพวกเขาสู่ดาวอังคาร โดยเราจะระบุปัจจัยเสี่ยงซึ่งจะช่วยศัลยแพทย์ทางด้านการบินในการคัดเลือกนักบินอวกาศที่มีสุขภาพดีที่สุดสำหรับพันธกิจที่ต้องเดินทางยาวนานในอวกาศ

อย่างไรก็ตาม เราอาจจะแสดงได้แค่ว่าสภาพหัวใจของนักบินอวกาศก็ปกติดีในอวกาศ และอาจจะได้ผลลัพธ์เป็นแผนการที่เหมาะสมสำหรับทำให้นักบินอวกาศอยู่ในสภาพที่ดีเพื่อให้หัวใจทำงานได้ตามปกติและมีสุขภาพที่ดี

ที่สำคัญ ผลจากงานวิจัยศึกษานี้ จะช่วยให้นักวิจัยพัฒนาการป้องกันและข้อกำหนดสำหรับประชาชนบนโลกได้อีกด้วย นอกจากนี้ ผลที่จะได้จากการทดลองจะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้ป่วยที่ต้องนอนพักฟื้นเป็นระยะเวลาที่ยาวนานบนเตียงคนไข้ หรือผู้ป่วยที่มีข้อจำกัดในการออกกำลังกาย รวมไปถึงผู้ป่วยที่มีภาวะหัวใจล้มเหลว

วิศวกรทางการบิน บ๊อบ เทิดซ์ กำลังทดสอบระบบไหลเวียนโลหิตแบบบูรณาการ
ที่ติดตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการโคลัมบัสของสถานีอวกาศนานาชาติ
ที่มา: http://spacefellowship.com/wp-content/uploads/2009/07/160328main_station_070609.jpg

ล่าสุดเมื่อเดือนกรกฎาคม 2009 บ๊อบ เทิดซ์และแฟรงค์ เดอ ไวนน์ ได้ร่วมกันทดสอบการทดลองกับเครื่องระบบไหลเวียนโลหิตแบบบูรณาการ (ICV : Integrated Cardiovascular) ที่ติดตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการโคลัมบัสของสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งนี้เครื่อง ICV จะทำการตรวจหัวใจของนักบินอวกาศ เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อมูลไปวิเคราะห์หาและระบุถึงกลไกที่ทำให้กล้ามเนื้อหัวใจของนักบินอวกาศที่ทำงานอยู่ในอวกาศอย่างยาวนานมีการหดตัว

ข้อมูลเพิ่มเติม
(1) บนสถานีอวกาศนานาชาติที่โคจรรอบโลก ตามความจริง ถ้าคุณไม่ได้ผูกตัวคุณเองยึดไว้กับบางสิ่งบางอย่างในขณะที่คุณนอน คุณอาจพบว่าตัวคุณเองแทรกอยู่ในช่องระบายอากาศ ก็เนื่องจากบนสถานีอวกาศนั้น นักบินอวกาศจะอยู่ในภาวะที่ลอย หรือที่เรียกว่า ตกอย่างอิสระ (freefall) ซึ่งหมายความว่าแรงหลักที่กระทำต่อนักบินอวกาศจะมาจากแรงโน้มถ่วง ทั้งนี้บนสถานีอวกาศนานาชาตินั้น แรงโน้มถ่วงจะมาจากโลกซึ่งเป็นวัตถุที่ใหญ่และอยู่ใกล้สถานีอวกาศมากที่สุด โดยตัวสถานีอวกาศอยู่ในสภาวะตกอย่างอิสระในขณะที่มันโคจรรอบโลก ถ้าไม่มีแรงกระทำต่อสถานีอวกาศแล้ว มันเองคงจะเคลื่อนที่จากโลกเป็นเส้นตรง แต่เพราะโลกของเราคอยดึงสถานีอวกาศไว้กับโลก และสถานีอวกาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงถึง 7900 เมตรต่อวินาที ในทิศทางขนานกับพื้นผิวโลกและโคจรรอบโลกเป็นวงกลม ทั้งนี้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อทั้งนักบินอวกาศบนสถานีอวกาศและตัวสถานีอวกาศเองนั้นจะมีค่าประมาณ 0.9 เท่าเมื่อเทียบกับแรงกระทำบนพื้นโลก

สภาวะการตกอย่างอิสระ (freefall)
ที่มา: http://dvice.com/pics/zero_g_flight.jpg

ทำไมคุณคิดว่านักบินอวกาศบนสถานีอวกาศจึงมีความรู้สึกว่าไร้น้ำหนัก? คุณจะรู้สึกถึงน้ำหนักเมื่อมีบางสิ่งผลักคุณ แต่สำหรับสถานีอวกาศนั้น มันไม่สามารถผลักนักบินอวกาศได้เนื่องจากทั้งตัวสถานีอวกาศและนักบินอวกาศอยู่ในสภาวะตกอย่างอิสระอัตราที่เท่ากัน (ทั้งคู่เดินทางในอัตราความเร็วเดียวกันและเคลื่อนไปในทิศทางเดียวกัน)

(2) การทดลองนี้ได้รับการสนับสนุนทั้งหมดจากงบประมาณของนาซาที่ให้ทุนกับศูนย์การแพทย์แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสเซาท์เวสเทิร์นและศูนย์วิทยาศาสตร์สุขภาพแห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสในฮู้ดตัน และฝ่ายสนับสนุน ณ ศูนย์อวกาศจอห์สัน

การศึกษานี้มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า Cardiac Atrophy and Diastolic Dysfunction During and After Long Duration Spaceflight: Functional Consequences for Orthostatic Intolerance, Exercise Capability and Risk for Cardiac Arrhythmias (Integrated Cardiovascular)

(3) MRI (Magnetic resonance imaging) และ การตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงสะท้อนความถี่สูง (echocardiography) จะถูกใช้ในการตรวจหัวใจนักบินอวกาศทั้งก่อนเดินทางและหลังจากเดินทางกลับจากอวกาศ สำหรับการตรวจในขณะที่นักบินอวกาศอยู่ในอวกาศนั้น เราจะใช้การตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงสะท้อนความถี่สูงเท่านั้น โดยจะวัดอัตราการเต้นของหัวใจ ความดันโลหิต แ ละการไหลเวียนโลหิต

ทั้งนี้เทคนิคการสร้างภาพแบบพิเศษที่เรียกว่า magnetic resonance spectroscopy จะถูกนำมาใช้ในการหาปริมาณไขมันในหัวใจ

ในส่วนของหัวข้อของการออกกำลังกายเพื่อคลายความเครียดนั้น นักบินอวกาศจะถูกทดสอบทั้งก่อนเดินทางและหลังจากเดินทางกลับจากอวกาศ ทั้งนี้การทดสอบจะทำในขณะที่นักบินอวกาศกำลังออกกำลังกาย โดยจะมีการเก็บข้อมูลอัตราการเต้นของหัวใจ ความดันโลหิต แ ละการไหลเวียนโลหิต

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

แก้ไขล่าสุด 31 กรกฎาคม 2552

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]