ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย ดร.สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 ต่อ 2218 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


บทนำ
เมื่อภารกิจสำรวจดวงจันทร์ในทศวรรษที่ 1960 ส่งข้อมูลภาพการปรากฏของโลกที่ขอบฟ้าของดวงจันทร์ (Earth rise) กลับมายังสถานีภาคพื้นดิน นับเป็นโอกาสแรกของมนุษยชาติที่ได้เห็นโลกของพวกเขาในมุมมองใหม่อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน การคิดค้นดาวเทียมในช่วงปี 1950 และการพัฒนาเทคโนโลยีด้านอวกาศและสถานีภาคพื้นดินอย่างต่อเนื่องในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมา ช่วยทำให้การวัดปริมาณทางกายภาพและเฝ้าสังเกต การเปลี่ยนแปลงของชั้นบรรยากาศ มหาสมุทร และพื้นผิวโลก หรือการรับรู้จากระยะไกลในระดับทั่วทั้งโลกเป็นสิ่งที่กระทำได้จากนอกโลกโดยใช้ดาวเทียม

รูปที่ 1 ดาวเคราะห์โลกในมุมมองใหม่ของมนุษยชาติ
ถ่ายเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม 1968 ระหว่างภารกิจสำรวจดวงจันทร์ โดย Apollo 8
ที่มา http://apod.nasa.gov/apod/ap020127.html

สำหรับประเทศไทยความตื่นตัวในการใช้งานดาวเทียมสำหรับการรับรู้จากระยะไกลได้เริ่มต้นขึ้นพร้อมๆกับภารกิจสำรวจโลกของสหรัฐอเมริกา โดยการติดตั้งสถานีภาคพื้นดินแห่งแรกในประเทศที่เขตลาดกระบังในปี พ.ศ.2524 และเริ่มรับสัญญาณจากดาวเทียมชุด Landsat เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน เพื่อใช้ประโยชน์ภาพถ่ายจากดาวเทียมในหลายด้าน จนกระทั่งวันที่ 10 กรกฎาคม พ.ศ.2541 ดาวเทียมขนาดเล็กสัญชาติไทยดวงแรกชื่อ ดาวเทียม TMSat ซึ่งต่อมาได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ พระราชทาน ชื่อว่า ดาวเทียมไทพัฒ เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ.2541 ใช้ประโยชน์ในการศึกษาด้านการรับรู้จากระยะไกลและการสื่อสารของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานครเข้าสู่วงโคจร และส่งภาพถ่ายกลับมายังโลก และในปี พ.ศ.2547 โครงการพัฒนาดาวเทียมสำรวจทรัพยากรของรัฐบาลไทยภายใต้ชื่อ ดาวเทียม THEOS (Thailand Earth observation satellite) ได้เริ่มต้นขึ้นและพัฒนาจนดาวเทียมเสร็จสมบูรณ์ แต่ติดขัดเรื่องข้อตกลงในการยิงเข้าสู่วงโคจรจนทำให้ต้องเลื่อนกำหนดการยิงหลายครั้ง จนกระทั่งในวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ.2551 ดาวเทียม THEOS ได้ทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าเป็นผลสำเร็จ โดยส่งภาพถ่ายจังหวัดภูเก็ตในวันที่ 3 ตุลาคมปีเดียวกันเป็นภาพแรกกลับมายังสถานีภาคพื้นดิน และเข้าสู่วงโคจรที่เหมาะสมในอีกหลายสัปดาห์ถัดมา

รูปที่ 2 ภาพถ่ายจากอุปกรณ์รับรู้เชิงแสงดาวเทียมไทพัฒ
ที่มา ศูนย์วิจัยดาวเทียมไทพัฒ http://www.mut.ac.th/

รูปที่ 3 ภาพถ่ายจากอุปกรณ์รับรู้เชิงแสง ดาวเทียม THEOS
ที่มา สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ (องค์การมหาชน) http://www.gistda.or.th/

การรับรู้จากระยะไกลด้วยดาวเทียม
Lillesand et al. 2004 ได้กล่าวไว้ว่า การรับรู้จากระยะไกล (Remote Sensing) เป็นปฏิบัติการในการได้มาซึ่งสารสนเทศของวัตถุ พื้นผิว หรือปรากฏการณ์ต่างๆ ผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมได้จากเครื่องมือที่ไม่ได้สัมผัสกับวัตถุ พื้นผิว หรือปรากฏการณ์ที่อยู่ในความสนใจ ในขณะที่คุณกำลังอ่านข้อความนี้อยู่ คุณก็กำลังใช้การรับรู้จากระยะไกล ดวงตาของคุณก็เปรียบเป็นอุปกรณ์รับรู้ที่ตอบสนองต่อแสงที่สะท้อนจากหน้ากระดาษนี้ ข้อมูลที่ดวงตาได้รับนั้นมาจากการตอบสนองต่อแสงที่ถูกสะท้อนจากพื้นที่สว่างและมืดจากหน้ากระดาษ ข้อมูลเหล่านี้ถูกวิเคราะห์และแปลความหมายด้วยสมอง โดยคุณสามารถอธิบายพื้นที่มืดหรือสีดำบนหน้ากระดาษเป็นชุดของตัวอักษรที่ประกอบเป็นคำ จนทำให้คุณจำได้ว่าคำเหล่านั้นอยู่ในรูปแบบที่เป็นประโยค และคุณแปลความหมายหรือ สารสนเทศที่ประโยคเหล่านั้นสื่อถึงได้ในที่สุด

การรับรู้จากระยะไกลอาจเปรียบได้กับขั้นตอนของการอ่านหนังสืออย่างที่กล่าวมา ด้วยอุปกรณ์รับรู้ที่เหมาะสม เราสามารถเก็บรวบรวมข้อมูลจากระยะไกล แล้วนำมาวิเคราะห์เพื่อให้ได้สารสนเทศเกี่ยวกับวัตถุ พื้นที่ และปรากฏการณ์ที่อยู่ในความสนใจ ข้อมูลที่รวบรวมได้จากระยะไกลอาจอยู่ในรูปแบบต่างๆ อาทิเช่น การเปลี่ยนแปลงกระจายตัวของแรงที่กระทำต่อวัตถุ การแพร่กระจายของคลื่นเสียง หรือการแผ่รังสีของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ เครื่องวัดความโน้มถ่วง ที่รวบรวมข้อมูลที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงของแรงเนื่องจากสนามโน้มถ่วงที่กระทำกับวัตถุ เครื่องโซนาร์ (Sound navigation and ranging, sonar) ที่มีหลักการคล้ายคลึงกับการนำทางของค้างคาว อาศัยข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของการแพร่กระจายของคลื่นเสียง และดวงตามนุษย์ ที่แปลข้อมูลการแปรเปลี่ยนการแผ่รังสีของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ตามลำดับ

ในบทความนี้จะได้กล่าวถึงอุปกรณ์รับรู้การแผ่รังสีของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกนำมาใช้และติดตั้งกับดาวเทียมในระบบการรับรู้จากระยะไกล เพื่อช่วยให้เราสามารถนำข้อมูลและสารสนเทศที่ได้ไปใช้ประโยชน์ด้านต่างๆอาทิเช่น การวางแผนการใช้ประโยชน์ที่ดิน การทำแผนที่ การตรวจติดตามทรัพยากรธรรมชาติ และการเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลงของโลก อุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลเก็บรวมรวมข้อมูลแตกต่างตามลักษณะการปลดปล่อยและสะท้อนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าของพื้นผิว และข้อมูลถูกนำไปวิเคราะห์เพื่อให้ได้สารสนเทศเกี่ยวกับทรัพยากรที่กำลังเป็นที่สนใจ โดยจะเริ่มจากอธิบายเรื่องของแหล่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากับชั้นบรรยากาศ หน้าต่างบรรยากาศ วงโคจรของดาวเทียมสำรวจ แล้วจึงนำเสนอการรับรู้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากระยะไกลโดยใช้อุปกรณ์ในช่วงคลื่นต่างๆ กล่าวคืออุปกรณ์รับรู้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นแสง ช่วงคลื่นความร้อน และช่วงคลื่นไมโครเวฟ ตามลำดับ

แหล่งพลังงานของโลก
รูปที่ 4 การแผ่ของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบของคลื่น
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ 2550

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานของโลกเรา ที่ให้พลังงานทั้งมวลแก่สิ่งมีชีวิตและพืชพรรณต่างๆ ใช้ในการเผาผลาญอาหาร สร้างความอบอุ่น และการมองเห็น พลังงานจากดวงอาทิตย์มาถึงโลกของเราในรูปของการแผ่รังสีของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแสงเป็นหนึ่งในบรรดาพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าหลากหลายรูปแบบที่มาจากดวงอาทิตย์ ตั้งแต่คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ ความร้อน รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ ไปจนถึงรังสีแกมมาและคอสมิก เราสามารถอธิบายพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้านี้ได้ด้วยทฤษฎีคลื่นพื้นฐาน พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกไปในรูปคลื่นไซน์ (sinusoidal wave) ด้วยอัตราเร็วแสง (c = 3x108 m/s) โดยที่ระยะจากยอดคลื่นหนึ่งถึงอีกยอดคลื่นหนึ่งเรียกว่า ความยาวคลื่น (wavelength, λ) และจำนวนของยอดคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดใดๆในหนึ่งหน่วยเวลาคือความถี่ (frequency, ν ) ค่าเหล่านี้เป็นไปตามสมการทั่วไปของคลื่นคือ

c = ν λ
... (1)

เนื่องจากอัตราเร็วแสงมีค่าคงตัว ความถี่และความยาวคลื่นของคลื่นใดๆจะแปรผกผันต่อกัน (ดูสมการที่ 1) ในงานด้านการรับรู้จากระยะไกลนิยมที่จะกำหนดการแสดงลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงต่างๆ โดยใช้ค่าความยาวคลื่นในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic spectrum) หน่วยที่นิยมนำมาใช้ในการวัดความยาวคลื่นตามสเปกตรัมคือไมโครเมตร (µm) ซึ่ง 1 ไมโครเมตรเท่ากับ 1x10-6 เมตร

รูปที่ 5 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์
ดัดแปลงจาก http://ds9.ssl.berkeley.edu/LWS_GEMS/2/em.htm

มีการกำหนดช่วงของความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น อัลตราไวโอเลต หรือไมโครเวฟ แต่ไม่ได้มีการกำหนดขอบเขตอย่างละเอียด การจัดแบ่งสเปกตรัมเป็นไปตามวิธีการรับรู้ของอุปกรณ์ในแต่ละชนิดของการแผ่รังสี มากกว่าความแตกต่างของคุณลักษณะของพลังงานในช่วงคลื่นต่างๆ สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในงานรับรู้จากระยะไกลเป็นช่วงความยาวคลื่นที่ต่อเนื่องจากค่าที่น้อยมากหรือสั้นมากไปจนมีค่ามากหรือยาวมากๆ จึงนิยมแสดงสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยการกำหนดแกนค่าความยาวคลื่นด้วยมาตราส่วนเชิงลอการิทึม (Logarithmic scale) ช่วงคลื่นแสงเป็นช่วงเล็กๆ ได้แก่แสงที่ตามองเห็นได้ ตรงกับสเปกตรัมการตอบสนองของตามนุษย์ซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ประมาณ 0.4 µm ถึงประมาณ 0.7 µm แสงสีน้ำเงินจะอยู่ในช่วง 0.4 ถึง 0.5 µm สีเขียว 0.5 ถึง 0.6 µm และสีแดง 0.6 ถึง 0.7 µm คลื่นอัลตราไวโอเลต (ultraviolet, UV) อยู่ในช่วงประชิดกับขอบของสีน้ำเงินในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นคือน้อยกว่า 0.4 µm ช่วงที่ประชิดกับขอบของสีแดงคือส่วนของอินฟราเรด (infrared, IR) สามส่วน ซึ่งได้แก่ ส่วนอินฟราเรดใกล้ (Near-Infrared, 0.7 ถึง 1.3 µm) อินฟราเรดกลางหรืออินฟราเรดสะท้อน (Mid-Infrared, 1.3 ถึง 3 µm) และอินฟราเรดความร้อน (Thermal Infrared, 3 ถึง 14 µm) และช่วงคลื่นในรูปคลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นยาวมากๆในช่วง 1 มิลลิเมตร(mm) ถึง 1 เมตร เป็นสเปกตรัมของไมโครเวฟ

รูปที่ 6 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2550)

ระบบการรับรู้จากระยะไกลส่วนใหญ่ในภารกิจการเฝ้าตรวจติดตามการเปลี่ยนแปลงของโลก ทำงานในสเปกตรัมช่วงคลื่นแสง อินฟราเรด หรือไมโครเวฟ ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณทางกายภาพที่ต้องการตรวจวัดและข้อจำกัดของชั้นบรรยากาศซึ่งจะได้กล่าวถึงต่อไป อย่างไรก็ตามอุปกรณ์รับรู้ที่ตอบสนองในช่วงคลื่นอื่นก็มีการนำมาใช้ เช่น อุปกรณ์ที่ตอบสนองต่อรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้กับจันทรยานเพื่อการสำรวจอวกาศไกลโพ้น

ปฏิสัมพันธ์พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากับชั้นบรรยากาศ
การตรวจวัดการแผ่รังสีของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งที่สะท้อนหรือปลดปล่อยจากพื้นผิวโลกโดยใช้อุปกรณ์รับรู้จากระยะไกล จะต้องผ่านการเดินทางในชั้นบรรยากาศด้วยระยะทางหนึ่งเสมอ ทั้งนี้ขึ้นกับเงื่อนไขในการวัดหรือรับรู้ ตัวอย่างเช่น ในการถ่ายภาพพื้นผิวโลกจากอวกาศต้องอาศัยแสงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศของโลกถึงสองครั้ง เพื่อเดินทางจากแหล่งกำเนิด (ดวงอาทิตย์) ไปตกกระทบและสะท้อนจากพื้นผิวโลกไปยังอุปกรณ์รับรู้ ส่วนในการใช้อุปกรณ์รับรู้เชิงความร้อนติดตั้งไปกับอากาศยานเพื่อตรวจวัดพลังงานที่ปลดปล่อยโดยตรงจากวัตถุร้อนบนพื้นโลกผ่านระยะทางในชั้นบรรยากาศที่สั้นกว่ามากไปยังอุปกรณ์รับรู้ นอกจากนี้สภาพของชั้นบรรยากาศที่ต่างกัน (ขึ้นกับฝุ่น ควัน ไอน้ำ ละอองลอยต่างๆ ที่มีผลต่อขนาดและความยาวคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง) ก็เป็นตัวแปรสำคัญที่ทำให้ปริมาณของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัดได้จากอุปกรณ์รับรู้อาจมีค่าลดทอนลงหรือผิดไป ผลกระทบต่อพลังงานแม่เหล็ก ไฟฟ้าดังกล่าวเกิดจากปรากฏการณ์สองชนิดคือ การกระเจิงและการดูดกลืนในชั้นบรรยากาศ (atmospheric scattering and absorption)

รูปที่ 7 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2551)

การกระเจิง (Scattering)
การกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศทำให้แสงแพร่ไปในทิศทางที่ไม่อาจทำนายได้ เมื่อพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ไปกระทบกับอนุภาคขนาดต่างๆในชั้นบรรยากาศ การกระเจิงแบบเรลี (Rayleigh scattering) เกิดขึ้นเมื่อพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ไปมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลของบรรยากาศและอนุภาคอื่นๆที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าขนาดความยาวคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้านั้นมาก ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการกระเจิงแบบเรลีเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสี่ของความยาวคลื่น นั่นหมายถึงมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้ความยาวคลื่นสั้นมีการกระเจิงเกิดขึ้นในกระบวนการนี้มากกว่าในคลื่นที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

รูปที่ 8 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2550)

การที่ท้องฟ้ามีสีน้ำเงินหรือฟ้าเป็นผลจากการกระเจิงแบบเรลีนี้ ถ้าไม่มีการกระเจิงแบบนี้ท้องฟ้าคงจะดำมืด เมื่อแสงจากดวงอาทิตย์มีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศโลกแสงที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า (สีน้ำเงิน) จะกระเจิงไปในทิศทางอื่นมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับส่วนอื่นในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น เป็นผลให้ท้องฟ้ามีสีน้ำเงิน ส่วนในเวลาดวงอาทิตย์ขึ้นและตก รังสีจากดวงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศด้วยระยะทางที่มากกว่าช่วงกลางวัน พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวคลื่นสั้นกว่าจึงอาจกระเจิงออกไปหมดสิ้น เหลือเพียงแต่ความยาวคลื่นที่ยาวกกว่าคือแสงสีส้มหรือแดง

รูปที่ 9 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์และการกระเจิงในชั้นบรรยากาศ
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2550)

เมื่ออนุภาคในชั้นบรรยากาศมีขนาดเท่าๆกับความยาวคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า จะเกิดการกระเจิงแบบมี (Mie scattering) ไอน้ำและฝุ่นเป็นสาเหตุหลักของการกระเจิงแบบมี ซึ่งมีผลต่อพลังงานที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าเมื่อเทียบกับการกระเจิงแบบเรลี แม้ว่าการกระเจิงส่วนใหญ่ในบรรยากาศจะเป็นแบบเรลี แต่การกระเจิงแบบมีก็ส่งผลต่อพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงกว้างได้เช่นกัน

สิ่งที่รบกวนการรับรู้จากระยะไกลได้มากกว่าก็คือการกระเจิงแบบไม่เลือก (Non-selective scattering) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคในชั้นบรรยากาศมีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นของพลังงานที่ต้องการรับรู้ หยดน้ำ(ขนาดประมาณ 5 ถึง 100 µm) เป็นสาเหตุหลัก ซึ่งจะกระเจิงแสงทั้งหมดทั้งแสงที่ตามองเห็น คลื่นอินฟราเรดใกล้และกลาง ออกไปด้วยปริมาณที่เท่าๆกัน หรือกระเจิงแบบไม่เลือก ความยาวคลื่นในช่วงแสงที่ตามองเห็น ได้แก่แสงสีน้ำเงิน เขียวและแดง จะกระเจิงไปในปริมาณที่เท่ากัน ดังนั้นหมอกและเมฆ (ประกอบขึ้นจากหยดน้ำ) จึงปรากฏเป็นสีขาว

รูปที่ 10 การแผ่พลังงานจากดวงอาทิตย์
ดัดแปลงจาก: Lillesand et al 2004 และ http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/Intro/Part2_4.html

การดูดกลืน (Absorption)
การดูดกลืนมีความแตกต่างกับการกระเจิง การดูดกลืนในชั้นบรรยากาศยังผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าไปกับส่วนประกอบของชั้นบรรยากาศ โดยเป็นผลจากการดูดกลืนพลังงานที่ความยาวคลื่นต่างๆ ตัวดูดกลืนในชั้นบรรยากาศที่มีผลต่อการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์มากที่สุดได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ และโอโซน แก๊สเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดูดกลืนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่จำเพาะ ซึ่งจะส่งผลอย่างมากต่อพลังงานในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ที่วัดได้จากระบบการรับรู้จากระยะไกล ช่วงความยาวคลื่นที่ชั้นบรรยากาศยอมให้มีการส่งผ่านพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าได้ (มีการกระเจิงและดูดกลืนไปน้อย) เรียกว่า หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows)

หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows)
พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศที่มีส่วนประกอบของแก๊สชนิดต่างๆ จะถูกดูดกลืนไปตามสัดส่วนในช่วงความยาวคลื่นที่จำเพาะตามชนิดของแก๊สนั้นๆ เมื่อรวมรูปแบบการดูดกลืนของแก๊สหลักๆทั้งหมดในชั้นบรรยากาศเข้าไว้ด้วยกันจะได้รูปแบบการดูดกลืนของชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตามจากรูปแบบการดูดกลืนดังกล่าวจะเห็นว่าชั้นบรรยากาศยังเปิดให้หรือยินยอมให้ส่งผ่านพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าได้ในบางช่วง ดังหน้าต่างชั้นบรรยากาศตามรูปที่ 10

รูปที่ 11 หน้าต่างชั้นบรรยากาศ (Atmospheric windows) และอุปกรณ์รับรู้ในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ
ที่มา สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2551)

ชั้นบรรยากาศเปิดให้มีการส่งผ่านพลังงานแม่เหล็ก ไฟฟ้าได้ในสามช่วงหลักๆ ช่วงแรกความยาวคลื่นตรงกับช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็นถึงอินฟราเรดใกล้และกลาง ซึ่งสามารถใช้ตามนุษย์หรือกล้องถ่ายรูปเป็นอุปกรณ์รับรู้ได้ หรือใช้เครื่องกราดภาพแบบหลายช่วงคลื่น (Multispectral scanner, ตามรูป) ก็จะสามารถตอบสนองต่อพลังงานในช่วงแคบๆได้หลายช่วง ช่วงที่สองจะเป็นช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 3 ถึง 5µm และ 8 ถึง 14µm ซึ่งอยู่ในช่วงที่ใกล้เคียงกับการปลดปล่อยความร้อนของผิวโลก ทั้งนี้ต้องใช้เครื่องกราดภาพเชิงความร้อน (Thermal scanner) และสุดท้ายช่วงเปิดกว้างอีกช่วงคือประมาณ 1mm ถึง 1m ซึ่งตรงกับช่วงไมโครเวฟ และความถี่วิทยุ ซึ่งมีการนำมาใช้งานทางด้านการถ่ายภาพด้วยเรดาร์

จากความสัมพันธ์ระหว่างแหล่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและหน้าต่างชั้นบรรยากาศที่เปิดออกเพื่อให้พลังงานสามารถส่งผ่านไปยังและสะท้อนมาจากพื้นผิวโลก และการตอบสนองเชิงคลื่นของอุปกรณ์รับรู้ที่ใช้ในงานการรับรู้จากระยะไกล เราจึงต้องคำนึงถึง

1) การตอบสนองของอุปกรณ์รับรู้ที่มีให้เลือกใช้ได้
2) ช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการใช้ที่เหมาะสมกับหน้าต่างชั้นบรรยากาศ และ
3) แหล่งกำเนิด ขนาด และองค์ประกอบเชิงคลื่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม ทางเลือกของช่วงความยาวคลื่นของอุปกรณ์รับรู้จะขึ้นอยู่กับการตอบสนองจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับพื้นผิวที่สนใจ

กล่าวโดยสรุป เราสามารถใช้ระบบการรับรู้จากระยะไกลด้วยดาวเทียมในการสำรวจโลกผ่านชั้นบรรยากาศโลกที่เต็มไปด้วยแก๊สหลากหลายชนิด ได้จากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นเพียง 3 ช่วงหลักๆ ได้แก่ ช่วงคลื่นแสง (แสงที่ตามองเห็นได้ อินฟราเรดใกล้และกลาง) ช่วงคลื่นอินฟราเรดความร้อน และสุดท้ายช่วงคลื่นไมโครเวฟ การออกแบบอุปกรณ์รับรู้จากระยะไกลจึงขึ้นอยู่กับ 3 ช่วงนี้เป็นหลัก

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
    [1] Lillesand, T.M., Kiefer, R.W. and Chipman, J.W., (2004), "Remote Sensing and Image Interpretation", 5th edition, John Wiley and son.
    [2] สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2550), "ปฏิสัมพันธ์ของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากับชั้นบรรยากาศและพื้นโลก",เอกสารประกอบการสอนวิชา GIS Remote Sensing, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร
    [3] สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ (2551), เอกสารประกอบการบรรยาย "ระบบถ่ายภาพดาวเทียมและการประยุกต์ใช้ภาพถ่ายดาวเทียมเพื่อศึกษาภาวะโลกร้อน", โครงการอบรมแกนนำเครือข่ายองค์ความรู้ด้านกิจการอวกาศ รุ่นที่ 2, วันที่ 30 กันยายน 2551, กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารและสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

แก้ไขล่าสุด 16 ธันวาคม 2551

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]