ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 140 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


โดยทั่วไปแล้ว เมื่อหน่วยงานหนึ่งๆ มีความประสงค์ที่จะมีโครงการอวกาศเป็นของตัวเอง ไม่ว่าจะเป็นการจัดซื้อจัดหาจากบริษัทผู้สร้างดาวเทียม หรือจะดำเนินสร้างด้วยตนเอง สิ่งแรกที่ควรจะดำเนินการก็คือการวิเคราะห์และออกแบบโครงการอวกาศดังกล่าวในเบื้องต้น เพื่อรวบรวมวัตถุประสงค์และข้อจำกัดของโครงการ และแจกแจงรายละเอียดที่ได้จากการวิเคราะห์และออกแบบจนเป็นความต้องการของพันธกิจอวกาศ (requirements of space mission) นั้นๆ เพื่อผนวกกับส่วนอื่นจนเป็นข้อเสนอโครงการเพื่อดำเนินการสร้างต่อไป


ในบทความนี้ขอนำเสนอภาพรวมของกระบวนการวิเคราะห์พันธกิจอวกาศและออกแบบ (Space Mission Analysis and Design Process : SMDP) ที่ไม่ได้เจาะจงว่าเป็นโครงการอวกาศประเภทใด เพื่อเป็นแนวทางสำหรับผู้อ่านที่พอจะพื้นฐานความรู้ด้านกิจการอวกาศมาบ้าง ว่าการที่จะมีโครงการอวกาศสักหนึ่งโครงการนั้น มีขั้นตอนในเบื้องต้นอย่างไรบ้างก่อนที่จะดำเนินการต่อไปในขั้นตอนจัดซื้อจัดหาจากบริษัทผู้สร้างดาวเทียม หรือจะดำเนินสร้างด้วยตนเอง

กระบวนการวิเคราะห์พันธกิจอวกาศและออกแบบ SMDP เริ่มต้นด้วยหน่วยงานหนึ่งๆ ที่ต้องการจะมีโครงการอวกาศ ทำการรวบรวมวัตถุประสงค์ของพันธกิจ (mission objectives) ซึ่งอาจจะเป็นวัตถุประสงค์กว้างๆ (อาจจะมีเพียงหนึ่งวัตถุประสงค์หรือมากกว่าก็ได้) และ ข้อจำกัด (constraints) ซึ่งอาจจะมีเงื่อนไขบังคับหรือไม่บังคับก็ตาม

ต่อจากนั้นผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะทำการกำหนดระบบที่จะใช้ในงานในอวกาศตามวัตถุประสงค์และข้อจำกัดดังกล่าวด้วยงบประมาณที่น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ทั้งนี้ในเบื้องต้นนี้ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการพอจะกล่าวได้ว่า วัตถุประสงค์และข้อจำกัด เป็นกุญแจสำคัญของกระบวนการข้างต้น หลายท่านคงจะกล่าวเป็นเสียงเดียวกันว่า “ฟังดูแล้ว เหมือนไม่ยากเลย” คงจะต้องติดตามต่อไป ว่าจะเป็นอย่างไร


ทั้งนี้ที่ผ่านมามีหลายครั้งที่แผนการจัดซื้อจัดหาของโครงการอวกาศได้แทนวัตถุประสงค์ของพันธกิจด้วย ความต้องการเชิงตัวเลขอย่างละเอียด อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะได้มาซึ่งประสิทธิภาพสูงที่สุดสำหรับงบประมาณที่จ่ายไปนั้น ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรที่จะต้องกำหนดความต้องการในขอบเขตที่ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการสามารถประสบความสำเร็จได้อย่างมีเหตุผล ดังนั้นในขณะที่วัตถุประสงค์โดยรวมของพันธกิจยังไม่ได้ข้อสรุปที่ลงตัว นั่นก็คือ วัตถุประสงค์ต่างๆ ที่ประกอบกันอยู่นั้น (ที่ไม่ใช่วัตถุประสงค์โดยรวม) ก็จะยังคงค้างอยู่ และเมื่อมีพยายามใดๆที่จะดำเนินการต่อไป ผลที่ตามมาก็คือ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะบรรลุผลตามวัตถุประสงค์เหล่านั้นแตกต่างกันออกไปตามเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไป หรือตามปัญหาที่มีอยู่เกิดการเปลี่ยนแปลงไป หรือแม้กระทั่งตามความเข้าใจในกระบวนการ SMDP ของผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการที่มีวิวัฒนาการที่เปลี่ยนไป ซึ่งไม่ค่อยจะเป็นผลดีต่อการดำเนินโครงการ เนื่องจากวัตถุประสงค์โดยรวมของพันธกิจยังไม่ได้ข้อสรุปที่ลงตัว

โดยทั่วไปแล้วขอบเขตของพันธกิจอวกาศนั้นค่อนข้างกว้างมาก ซึ่งอาจจะพิจารณาได้ตั้งแต่ การสำรวจโลก(วงโคจรใกล้โลก) การสื่อสารโทรคมนาคม(วงโคจรค้างฟ้า) จนไปถึงการสำรวจดาวเคราะห์และระบบสุริยะจักรวาล และการฝังยานอวกาศไว้ในห้วงอวกาศที่ห่างไกลหลังจากเสร็จสิ้นพันธกิจแล้ว นอกจากนี้ยังรวมไปถึงข้อเสนอโครงการสำหรับการผลิตดาวเทียมหรือยานอวกาศ อย่างไรก็ตาม ที่ผ่านมาหน่วยงานต่างๆ ที่เป็นเจ้าของโครงการอวกาศ ก็จะกำหนดขอบเขตของพันธกิจของแต่ละโครงการไว้ชัดเจนตามพันธกิจของหน่วยงาน


ตารางที่ 1 แสดงแนวทางสำหรับกระบวนการ SMDP โดยในแต่ละขั้นตอนนั้น ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการอวกาศสามารถที่จะพิจารณาวิเคราะห์และออกแบบในลักษณะวนซ้ำอยู่ภายในขั้นตอนดังกล่าวได้ ก่อนที่จะดำเนินการไปยังขั้นตอนลำดับถัดไป ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจว่าผลลัพธ์ของแต่ละขั้นตอนได้ผ่านการวิเคราะห์และออกแบบมาเป็นอย่างดี อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์และออกแบบ ตามกระบวนการดังแสดงในตารางที่ 1 นั้น อาจจะมีการย้อนกลับไปพิจารณาในขั้นตอนก่อนหน้านี้อีกครั้งหนึ่งก็ได้ หากมีข้อมูลใหม่เข้ามาเกี่ยวข้องในส่วนของขั้นตอนดังกล่าวและขั้นตอนที่เรียงตามลำดับความสัมพันธ์ ทั้งนี้ลักษณะการย้อนกลับไปพิจารณาการวิเคราะห์และออกแบบในขั้นตอนก่อนหน้านี้ไม่ได้มีเกณฑ์ที่ตายตัวว่าจะต้องเป็นอย่างไร อย่างไรก็ตาม ข้อแนะนำประการสำคัญ ก็คือควรที่จะดำเนินการการวิเคราะห์และออกแบบให้ครบทุกขั้นตอนตามที่นำเสนอในตารางที่ 1 ทั้งนี้อาจจะสังเกตในเบื้องต้นได้ว่า ไม่มีกระบวนการใดๆ เพียงกระบวนเดียวที่จะครอบคลุมการพิจารณาทุกอย่างทุกประเด็นได้ทั้งหมด สำหรับกระบวนการ SMDP ที่นำเสนอตามตารางข้างต้นนั้น เป็นกระบวนการที่ได้มาจากการรวบรวมแนวทางในทางปฏิบัติที่ได้มีใช้งานและมีวิวัฒนาการมาร่วม 50 ปีตั้งแต่เริ่มมีการสำรวจอวกาศของมนุษยชาติ

หลายท่านอาจจะทราบมาก่อนแล้วว่า โครงการอวกาศเป็นโครงการที่ต้องใช้งบประมาณการลงทุนที่สูงมากทั้งในแง่ของส่วนที่อยู่ในอวกาศเพื่อปฏิบัตการตามพันธกิจที่ได้กำหนดไว้ สถานีภาคพื้นดินรวมไปถึงสิ่งอำนวยการต่างๆ และที่สำคัญก็คือการพัฒนาบุคลากรทางด้านกิจการอวกาศ ด้วยเหตุนี้จึงไม่น่าประหลาดใจว่างบประมาณค่าใช้จ่ายในโครงการอวกาศจึงเป็นข้อจำกัดพื้นฐานที่สำคัญของเกือบทุกพันธกิจอวกาศ และนับวันงบประมาณค่าใช้จ่ายดังกล่าวของแต่ละพันธกิจอวกาศมีแต่จะเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้น ดังนั้นตามแนวทางของกระบวนการ SMDP ที่แนะนำดังปรากฏตามตารางข้างต้นนั้น จะเป็นสิ่งที่สะท้อนและสามารถนำมาใช้ในการประเมินว่าแต่ละพันธกิจอวกาศเหล่านั้น ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการ จะทำอย่างไรหรือมีวิธีการใด ในการใช้งบประมาณให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่บรรลุผลตอบแทนที่คุ้มค่าจากการลงทุนในโครงการอวกาศนั้นๆ

ตารางที่ 1 กระบวนการวิเคราะห์พันธกิจอวกาศและออกแบบ (SMDP)

กลุ่มขั้นตอน
ขั้นตอนที่
ชื่อขั้นตอน
กำหนดวัตถุประสงค์
(define objectives)
1
กำหนดวัตถุประสงค์กว้างๆ และ ข้อจำกัด
(define board objectives and constraints)
2
ประมาณการพันธกิจที่จำเป็น และความต้องการ ในเชิงปริมาณ
(estimate quantitative mission needs and requirements)
บ่งชี้ลักษณะพันธกิจ
(characterise mission)
3
กำหนดกรอบความคิดพันธกิจ (define mission concepts)
4
กำหนดสถาปัตยกรรมพันธกิจ (define mission architectures)
5
ระบุ ไดรเวอร์ระบบของแต่ละภาคส่วน (identify system drivers for each)
6
บ่งชี้ลักษณะกรอบความคิดและสถาปัตยกรรมของพันธกิจ
(characterise mission concepts and architectures)
ประเมินผลพันธกิจ
(evaluate mission)
7
ระบุความต้องการวิกฤต (identify critical requirements)
8
ประเมินผลความมีประโยชน์ของพันธกิจ (evaluate mission utility)
9
กำหนดกรอบความคิดพันธกิจ (เบสไลน์) (define mission concept (baseline))
กำหนดความต้องการ
(define requirements)
10
กำหนดความต้องการของระบบ (define system requirements)
11
จัดสรรความต้องการให้กับองค์ประกอบของระบบ
(allocate requirements to system elements)

จากแนวทางที่แนะนำตามตารางข้างต้น การวิเคราะห์และออกแบบ SMDP จะเป็นกระบวนการที่มีลักษณะแบบวนซ้ำๆ โดยที่การวนแต่ละรอบจะค่อยๆ ปรับทั้งความต้องการและวิธีการที่จะทำให้บรรลุผลตามที่ต้องการ ทั้งนี้สำหรับแต่ละพันธกิจนั้น การวิเคราะห์และออกแบบจะวนซ้ำอยู่หลายรอบกว่าจะบรรลุผลตามที่ต้องการ โดยในช่วงแรกของกระบวนการ SMDP นั้นอาจจะใช้เวลาเป็นวัน และเมื่อการประเมินมีรายละเอียดที่เพิ่มมากขึ้น ระยะเวลาของการดำเนินการตามกระบวนการ SMDP ก็จะเพิ่มมากขึ้นตามไปด้วย

กระบวนการวนซ้ำอย่างต่อเนื่องตามตารางข้างต้น จะทำให้เกิดการนำไปสู่การเพิ่มเติมในรายละเอียด และ ส่งผลให้การกำหนดกรอบความคิดพันธกิจ (mission concepts) ดีขึ้นตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจำเป็นต้องย้อนกลับไปพิจารณาวัตถุประสงค์ของพันธกิจอย่างสม่ำเสมอ และค้นหาวิธีที่จะบรรลุผลตามวัตถุประสงค์ของพันธกิจด้วยต้นทุนหรืองบประมาณที่ต่ำที่สุด


ในการกำหนดและปรับแต่งตามแนวทางที่แนะนำนั้น ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรจะต้องรักษาความก้าวหน้าของการดำเนินการไว้อย่างมีระเบียบวินัย และควรจะต้องทบทวนการออกแบบพันธกิจอย่างสม่ำเสมอเพื่อที่จะค้นหาวิธีที่ดีกว่าในการบรรลุวัตถุประสงค์ของพันธกิจ อย่างไรก็ตาม ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรจะตระหนักอยู่เสมอว่าวิธีการที่ดำเนินการอยู่นั้นอาจจะมีการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากผลของการที่เทคโนโลยี ณ ปัจจุบันมีวิวัฒนาการที่รวดเร็วมาก โดยเมื่อเวลาผ่านไป เทคโนโลยี ณ เวลาปัจจุบัน มีเหมาะสมและสอดคล้องกับสิ่งที่โครงการกำลังดำเนินการอยู่ทั้งทางด้านเทคนิคและงบประมาณ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่เลือกไว้ก่อนหน้านี้ หรือเนื่องมาจากความเข้าใจใหม่ๆ ของทีมงานที่มีต่อปัญหาที่กำลังเผชิญอยู่ ซึ่งก็อาจจะส่งผลทำให้จำเป็นต้องเปลี่ยนวิธีการที่กำลังดำเนินการอยู่

ท้ายที่สุด ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรจัดทำเอกสารทางเทคนิคอย่างละเอียดที่อธิบายผลการดำเนินการที่ได้จากกระบวนการ SMDP ทั้งนี้เอกสารทางเทคนิคเหล่านี้ได้ผ่านการวิเคราะห์มาแล้วและมีส่วนสำคัญมากในแต่ละการตัดสินใจที่เกิดขึ้นในแต่ละส่วนของกระบวนการ SMDP ดังนั้นเมื่อเกิดกรณีที่จำเป็นที่ต้องย้อนกลับไปพิจารณาในขั้นตอนใดๆ ใหม่ และทบทวนการตัดสินใจอีกครั้งหนึ่ง เนื่องจากมีข้อมูลใหม่เข้ามาเกี่ยวข้องนั้น ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะต้องทำความเข้าใจในปัญหาดังกล่าวอย่างถ่องแท้อีกครั้ง พร้อมใช้ข้อมูลทางเทคนิคตามเอกสารที่เคยได้จัดทำขึ้นไว้ มาใช้ประกอบการพิจารณาร่วมกับข้อมูลใหม่สำหรับทบทวนการตัดสินใจอีกครั้งหนึ่ง และควรที่จะถ่ายทอดความเข้าใจและข้อมูลล่าสุด ให้แก่ทีมงานได้ทราบ รวมไปถึงเหตุผลของการตัดสินใจใหม่

กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 1 กำหนดวัตถุประสงค์กว้างๆ และข้อจำกัด
(define board objectives and constraints)


ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการทำการกำหนดว่าอะไรคือสิ่งที่พันธกิจต้องการบรรลุผล หรือต้องการประสบผลสำเร็จ อะไรคือสิ่งที่เป็นเป้าหมายเชิงปริมาณ และทำไมต้องมี ข้อมูลเหล่านี้ส่วนใหญ่ควรจะมาจากข้อความแถลงการพันธกิจ (mission statement) ทั้งนี้ทีมงานจำเป็นที่จะต้องย้อนกลับไปยังเป้าหมายกว้างๆ เริ่มต้นที่ได้ระบุไว้ก่อนหน้านี้ครั้งแล้วครั้งเล่า เพื่อที่จะพิจารณาและตั้งคำถามว่า วัตถุประสงค์และข้อจำกัดทั้งที่มีเงื่อนไขบังคับหรือไม่มีเงื่อนไขบังคับของพันธกิจนั้น ควรจะมีอะไรบ้าง


กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 2 ประมาณการพันธกิจที่จำเป็น และความต้องการ ในเชิงปริมาณ
(estimate quantitative mission needs and requirements)


ขั้นตอนที่ 2 จะมีนัยแตกต่างไปจากขั้นตอนที่ 1 โดยจะแสดงผลในเชิงปริมาณของวัตถุประสงค์ที่โครงการต้องการจะบรรลุ จากข้อมูลที่กำหนดไว้จากขั้นตอนที่ 1 อาทิ ความต้องการ เทคโนโลยีที่เหมาะสม และข้อจำกัดด้านงบประมาณ เป็นต้น ซึ่งความต้องการดังกล่าวจะเป็นหัวข้อในการพิจารณาไปโดยตลอดในขั้นตอนนี้ อนึ่งข้อผิดพลาดที่สำคัญของการจัดซื้อจัดหาของหลายโครงการอวกาศที่ผ่านมา ก็คือการกำหนดความต้องการที่ไม่ยืดหยุ่นตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของโครงการ ทั้งนี้การวิเคราะห์พันธกิจอวกาศและออกแบบจะให้ข้อมูลเชิงปริมาณที่จำเป็นสำหรับใช้สนับสนุนการตัดสินใจ

ขั้นตอนลำดับถัดไปจะเป็นการกำหนดและแสดงลักษณะพันธกิจอวกาศเพื่อตอบสนองวัตถุประสงค์ที่ได้กำหนดไว้ในขั้นตอนที่ 1

กลุ่มขั้นตอน บ่งชี้ลักษณะพันธกิจ (characterise mission)
 
ขั้นตอนที่ 3 กำหนดกรอบความคิดพันธกิจ (define mission concepts)


ขั้นตอนที่ 3 เริ่มต้นจากการพัฒนากรอบความคิดพันธกิจ ทั้งนี้กรอบความคิดพันธกิจ หรือกรอบความคิดของการปฏิบัติการ ก็คือข้อความแถลงการที่กล่าวว่า พันธกิจจะทำอะไรอย่างไรบ้างในทางปฏิบัติ นอกจากนี้ กรอบความคิดพันธกิจยังรวมไปถึงประเด็นต่างๆ อาทิ ข้อมูลจะถูกส่งให้กับผู้ใช้งานปลายทางได้อย่างไร หรือทำอย่างไรในการควบคุมพันธกิจ หรือระยะเวลาโดยรวมของพันธกิจควรจะเป็นเท่าไร เป็นต้น ทั้งนี้ทางเลือกของกรอบความคิดพันธกิจยังรวมไปถึง แนวทางที่แตกต่างกันในการเข้าถึงปัญหา อาทิ จะทำอย่างไรในการออกแบบและสร้างดาวเทียมสำรวจโลกด้วยต้นทุนที่ต่ำ ซึ่งการออกแบบดังกล่าวอาจจะมีแนวทางอื่นที่แตกต่างไปจากแนวทางปกติ ข้อควรพิจารณาในการเลือกวงโคจรสำหรับพันธกิจดังกล่าว หรือการเลือกย่านตอบสนองความยาวคลื่นสำหรับกล้องถ่ายภาพที่แตกต่างไปจากแนวทางเดิมๆ
กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 4 กำหนดสถาปัตยกรรมพันธกิจ (define mission architectures)


ขั้นตอนที่ 4 กำหนดทางเลือกของการรวมองค์ประกอบพันธกิจ (mission elements) หรือสถาปัตยกรรมของพันธกิจอวกาศ (space mission architecture) เพื่อตอบสนองความต้องการของกรอบความคิดพันธกิจที่ได้กำหนดไว้ตามขั้นตอนที่ 3 ทั้งนี้สถาปัตยกรรมของพันธกิจอวกาศ ก็คือกรอบความคิดพันธกิจบวกด้วยความหมายของแต่ละองค์ประกอบพันธกิจ ดังตัวอย่างแสดงในรูปด้านล่าง ทั้งนี้วิธีที่ดีในการทำความเข้าใจขั้นตอนที่ 4 ก็คือศึกษาองค์ประกอบพันธกิจที่แสดงในรูปดังกล่าว (บทความเรื่ององค์ประกอบพันธกิจอวกาศ) พร้อมกับพิจารณาทางเลือกของแต่ละองค์ประกอบมีอะไรบ้างเพื่อที่จะได้สิ่งที่ดีที่สุดและตรงกับวัตถุประสงค์ของพันธกิจ

องค์ประกอบของพันธกิจอวกาศ
ที่มาของภาพ W. Ley, K. Wittmann, W. Hallmann, Handbook of Space Technology, John Wiley & Sons, 2009

ในระบบการทำงานจริงนั้น มีหลายสิ่งที่มีอิทธิพลต่องบประมาณโดยรวม ประสิทธิภาพ หรือกระทั่งการออกแบบในรายละเอียดของอุปกรณ์ระบบ อย่างไรก็ตาม แต่กลับกลายเป็นว่าสิ่งที่มีอิทธิพลหลักต่องบประมาณโดยรวม ประสิทธิภาพ และการออกแบบในรายละเอียดของอุปกรณ์ระบบนั้น มีเพียงพารามิเตอร์ไม่กี่ตัวเท่านั้น ที่เรียกว่า ไดรเวอร์ (drivers) ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่า มีเพียงไดรเวอร์ของงบประมาณ ไดรเวอร์ของประสิทธิภาพ และ ไดรเวอร์ของระบบ ที่มีผลอย่างมากต่อการออกแบบระบบที่ปฏิบัติการในอวกาศ (ดาวเทียมหรือยานอวกาศ)
กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 5 ระบุไดรเวอร์ระบบของแต่ละภาคส่วน (identify system drivers for each)


ขั้นที่ 5 จะเป็นการระบุไดรเวอร์หลักของงบประมาณและประสิทธิภาพสำหรับแต่ละทางเลือกของกรอบความคิดพันธกิจที่ได้กำหนดไว้ สำหรับพันธกิจอวกาศส่วนใหญ่แล้ว ไดรเวอร์ระบบจะรวมถึงจำนวนของดาวเทียม ระดับความสูงของวงโคจร กำลังไฟฟ้าที่ต้องใช้ในดาวเทียมหรือยานอวกาศ ขนาดและน้ำหนักของเพย์โหลด ทั้งนี้การระบุไดรเวอร์ระบบอย่างชัดเจนจะส่งผลให้ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการสามารถโฟกัสไปที่พารามิเตอร์ตัวที่มีผลกระทบต่อการออกแบบ และต่องบประมาณของพันธกิจอวกาศได้มากที่สุด ซึ่งวิธีดังกล่าวจะช่วยเพิ่มโอกาสให้การออกแบบโครงการอวกาศนั้นๆ มีประสิทธิผลมากที่สุดภายใต้กรอบวงเงินงบประมาณที่มีอยู่
กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 6 บ่งชี้ลักษณะกรอบความคิดและสถาปัตยกรรมของพันธกิจ
(characterise mission concepts and architectures)


ขั้นตอนที่ 6 จะเป็นขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบพันธกิจมากที่สุด เนื่องจากในขั้นตอนนี้จะมีการกำหนดในรายละเอียดว่าระบบเป็นอะไร และทำหน้าที่อะไร ซึ่ง ณ ขั้นตอนนี้ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะกำหนดค่าประมาณการของกำลังไฟฟ้า น้ำหนัก การทรงตัวของดาวเทียม และอื่นๆ และตัดสินว่าส่วนใดจะถูกประมวลผลในอวกาศ และส่วนใดจะถูกประมวลผล ณ สถานีภาคพื้นดิน ทั้งนี้ค่าประมาณการดังกล่าวเป็นรายการค่าตัวเลขของพารามิเตอร์ที่ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการสนใจ อาทิ กำลังไฟฟ้า(power budget) น้ำหนัก การทรงตัว กำลังไฟฟ้าของระบบสื่อสาร(link budget) ซึ่งคำนวณขึ้นสำหรับแต่ละอุปกรณ์และนำมารวมเป็นค่ารวมสำหรับพารามิเตอร์ตัวนั้นๆ ตัวอย่างเช่น ค่าประมาณการน้ำหนักโดยรวมของดาวเทียม ซึ่งจะประกอบด้วยค่าน้ำหนักของแต่ละระบบย่อย รวมไปถึงอุปกรณ์เครื่องมือของเพย์โหลด เชื้อเพลิงของระบบขับเคลื่อนที่ต้องการ โดยจะเผื่อค่าไว้สำหรับการเปลี่ยนแปลง


การบ่งชี้ลักษณะพันธกิจจะเป็นขั้นตอนที่ใช้งบประมาณมากที่สุด เพราะจะต้องมีใช้ความชี่ยวชาญของคนจำนวนมาก ในส่วนของการพัฒนารายละเอียดนั้นจะช่วยให้การบริหารจัดการกระบวนการออกแบบส่วนต่างๆ ให้มีความสะดวกมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ตามที่ได้กล่าวมาแล้วในข้างต้น ในขณะทำการบ่งชี้ลักษณะพันธกิจ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรจะมุ่งความสนใจหลักให้อยู่ในกรอบของความต้องการของระบบ และระมัดระวังไม่ควรทำอะไรที่อยู่นอกเหนือจากรายละเอียดที่ได้กำหนดไว้ เพราะจะทำให้สิ้นเปลืองทรัพยากรทั้งในด้านงบประมาณและบุคลากร

ขั้นตอนลำดับถัดไป ก็คือ การประเมินระบบที่ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการได้กำหนดไว้

กลุ่มขั้นตอน ประเมินผลพันธกิจ (evaluate mission)
 
ขั้นตอนที่ 7 ระบุความต้องการวิกฤต (identify critical requirements)


ในการกำหนดและบ่งชี้ลักษณะทางเลือกของกรอบความคิดพันธกิจ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจำเป็นที่จะต้องกลับมาในขั้นตอนนี้ โดยเฉพาะความต้องการเริ่มต้น และทำการระบุว่าความต้องการใดบ้างที่เป็นความต้องการในสถานการณ์วิกฤต ซึ่งถือว่าเป็นความต้องการที่สำคัญที่รับผิดชอบต่อการกำหนดงบประมาณและความซับซ้อนของระบบ ทั้งนี้ ไดรเวอร์ระบบจะเป็นตัวกำหนดพารามิเตอร์ อาทิ กรณีโครงการอวกาศด้านการสำรวจโลก ซึ่งพารามิเตอร์ของระบบที่สำคัญ ได้แก่ ระดับความสูงของวงโคจร (altitude) และ ขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลดจำพวกกล้องถ่ายภาพ (payload aperture) ซึ่งพารามิเตอร์เหล่านี้มีผลอย่างมากต่องบประมาณ ประสิทธิภาพ และการออกแบบระบบ

ข้อควรระวัง โดยปกติแล้ว ไดรเวอร์ระบบไม่ใช่ความต้องการของระบบ อย่างไรก็ตาม ความต้องการวิกฤตสำหรับพื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม (coverage) หรือความละเอียดของเพย์โหลดจำพวกกล้องถ่ายภาพ (resolution) อาจจะส่งผลให้ระดับความสูงของวงโคจร และขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลด กลายเป็นไดรเวอร์ประสิทธิภาพ หรือไดรเวอร์ระบบ โดยความหมายของสิ่งเหล่านี้สำหรับการวิเคราะห์พันธกิจและการออกแบบ ก็คือ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างคำว่า ระดับความสูงของวงโคจร ขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลด พื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม และความละเอียดของเพย์โหลด เพื่อที่จะกำหนดทั้งสองอย่างได้อย่างเข้าใจและมีเหตุผล ซึ่งก็คือ ความต้องการ (พื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม และความละเอียดของเพย์โหลด) และพารามิเตอร์ระบบ (ระดับความสูงของวงโคจร และขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลด)


ทั้งนี้ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรจะให้ความสนใจกับความต้องการวิกฤตเหล่านี้ เพื่อประเมินว่าความต้องการวิกฤตดังกล่าวมีน้ำหนักมากน้อยเพียงใด? และดีพอสำหรับที่จะใช้มันหรือไม่? และถ้าต้องใช้ ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะต้องสิ้นเปลืองมากน้อยเพียงใดทั้งในแง่งบประมาณ เวลา และพละกำลังของทีมงาน เพื่อที่จะบรรลุตามวัตถุประสงค์ที่ได้กำหนดไว้ ซึ่งท้ายที่สุดผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการอาจจะได้ข้อสรุปว่า ความต้องการวิกฤตอาจจะแตกต่าง หรืออาจจะไม่แตกต่าง จากทางเลือกของกรอบความคิดพันธกิจก็ได้

กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 8 ประเมินผลความมีประโยชน์ของพันธกิจ (evaluate mission utility)


คำถามข้างต้นที่ปรากฏในส่วนท้ายของขั้นตอนที่ 7 จะถูกนำมาใช้เป็นรูปแบบพื้นฐานของการวิเคราะห์ความมีประโยชน์ของพันธกิจ ซึ่งผลของการวิเคราะห์และประเมินผลจะบ่งชี้ว่าสิ่งที่ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการดำเนินการมานั้นตอบสนองความต้องการและวัตถุประสงค์มากน้อยเพียงใด ทั้งในแง่ของงบประมาณ (ความคุ้มค่าต่อการลงทุน) ประสิทธิภาพของระบบที่ออกแบบไว้ ทั้งนี้เพื่อให้ผู้ตัดสินใจโครงการได้เห็นภาพรวมและดำเนินการตัดสินใจได้ง่ายขึ้น แผนภูมิหนึ่งแผ่นที่แสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพของระบบต่องบประมาณค่าใช้จ่าย จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการตัดสินใจว่าจะเลือกประสิทธิภาพของระบบในระดับใดได้บ้างสำหรับงบประมาณที่มีอยู่


อย่างไรก็ตาม ก็จะมีแต่ผู้ใช้งานและผู้พัฒนาระบบเท่านั้นที่สามารถกำหนดการวัดค่าประสิทธิภาพในรูปแบบของการคำนวณทางคณิตศาสตร์ อาทิ Measures of Effectiveness หรือ Figures of Merit เพราะฉะนั้นนิยามของพันธกิจ (mission definition) จะต้องนิยามที่เกิดจากกระบวนการทำงานร่วมกันระหว่างคนที่เข้าใจกระบวนการวิเคราะห์และออกแบบพันธกิจ กับคนที่ท้ายที่สุดแล้วเป็นคนใช้งานระบบหรือพิสูจน์มูลค่า(หรือความคุ้มค่า)ของระบบ

กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 9 กำหนดกรอบความคิดพันธกิจ (เบสไลน์) (define mission concept (baseline))


เมื่อมีการประเมินผลกระบวนการออกแบบและประเมินความมีประโยชน์ของพันธกิจในเบื้องต้นแล้ว ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะทำการเลือกแบบของระบบ (ที่ถูกออกแบบไว้) ขึ้นมาจำนวนหนึ่ง ซึ่งแบบแต่ละแบบเหล่านั้น จะมีลักษณะเป็น นิยามเดี่ยวๆที่สอดคล้องกันของระบบ (single consistent definition of the system) ซึ่งตรงตามวัตถุประสงค์ของพันธกิจโดยส่วนใหญ่หรือโดยทั้งหมด โดยแบบดังกล่าวจะถูกเรียกว่า เบสไลน์ ทั้งนี้นิยามที่สอดคล้องกันของระบบจะเป็นเซทของค่าต่างๆ สำหรับพารามิเตอร์ทั้งหมดของระบบซึ่งสอดคล้องกัน อาทิ ความละเอียดของเพย์โหลด (resolution) และ อัตราของพื้นที่ครอบคลุมของดาวเทียม (coverage rate) ซึ่งสอดคล้องกับระดับความสูงของวงโคจรที่กำหนดไว้ (assigned altitude) ขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลด (payload aperture) และน้ำหนักของดาวเทียมหรือยานอวกาศ

ในการออกแบบดาวเทียมหรือยานอวกาศ มีพารามิเตอร์จำนวนมากที่ถูกกำหนดและเปลี่ยนแปลงพร้อมๆกัน เบสไลน์จะช่วยหาช่องทางการวัดความก้าวหน้าของกระบวนการ SMDP โดยอนุโลมให้ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจำกัดจำนวนทางเลือกที่ซึ่งจะถูกประเมินผล เช่นตัวอย่างของดาวเทียมสำรวจโลกในวงโคจรใกล้โลก แทนที่จะมองหาการจัดหมู่ของความเป็นไปได้ทั้งหมดของพารามิเตอร์ต่างๆ อาทิ ระดับความสูงของวงโคจร ขนาดของช่องรับแสงของเพย์โหลด กำลังไฟฟ้า และย่านสเปกตรัมของการถ่ายภาพ แต่เบสไลน์จะมองไปที่ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ข้างต้นแต่ละตัวเมื่อเทียบกับอีกเบสไลน์หนึ่ง


ในขณะที่การออกแบบในแต่ละวงรอบมีความรอบครอบมากขึ้น เบสไลน์ก็จะมีความถูกต้องมากขึ้น จนท้ายที่สุดกลายมาเป็นแบบระบบ อย่างไรก็ตาม ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการควรรำลึกเสมอว่าเบสไลน์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของกระบวนการวนซ้ำ และไม่ควรที่จะพิจารณาเบสไลน์ว่าเป็นนิยามที่ตายตัวของพารามิเตอร์พันธกิจ

กลุ่มขั้นตอน กำหนดความต้องการ (define requirements)
 
ขั้นตอนที่ 10 กำหนดความต้องการของระบบ (define system requirements)


เนื่องจากบริษัทผู้สร้างดาวเทียมหรือยานอวกาศจะทำดำเนินงานตามความต้องการที่ผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการระบุไว้ ดังนั้นผู้ดำเนินการหรือผู้พัฒนาโครงการจะต้องแปลงวัตถุประสงค์และข้อจำกัดของพันธกิจให้เป็นความต้องการของระบบที่อยู่ในรูปแบบที่ชัดเจน (well-defined system requirements)

กลุ่มขั้นตอน กำหนดวัตถุประสงค์ (Define Objectives)
 
ขั้นตอนที่ 11 จัดสรรความต้องการให้กับองค์ประกอบของระบบ
(allocate requirements to system elements)


ในขั้นตอนที่ 11 จะเป็นการจัดสรรความต้องการไปสู่ส่วนประกอบต่างๆของพันธกิจในทิศทางเดียวกันกับงบประมาณที่จัดสรรไว้ในด้านต่างๆ อาทิ ด้านน้ำหนัก และกำลังไฟฟ้าของส่วนประกอบต่างๆ ทั้งนี้รายการสุดท้ายของรายละเอียดความต้องการจะสะท้อนถึงผลลัพธ์ของภารกิจที่ได้ดำเนินการวิเคราะห์ ออกแบบ และจัดสรร พันธกิจอวกาศ

เอกสารอ้างอิง
    [1] Wiley J. Larson (Editor), James R. Wertz (Editor), Space Mission Analysis and Design, 3rd edition (Space Technology Library), 3rd edition (October 1999), Microcosm, 9th printing 2007.
    [2] W. Ley, K. Wittmann, W. Hallmann, Handbook of Space Technology, John Wiley & Sons, 2009.

    แก้ไขล่าสุด 3 เมษายน 2556

    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]