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]


จากการอธิบายภาพรวมของกระบวนการวิเคราะห์พันธกิจอวกาศและออกแบบ SMDP (Overview of Space Mission Analysis and Design Process) ในบทความก่อนหน้านี้ ซึ่งประกอบด้วยขั้นตอนการดำเนินการ 11 ขั้นตอนที่มีลักษณะการดำเนินการแบบวนซ้ำๆ โดยที่การวนแต่ละรอบจะค่อยๆ ปรับทั้งความต้องการและวิธีการที่จะทำให้พันธกิจอวกาศที่ได้ตั้งวัตถุประสงค์และออกแบบไว้บรรลุผลตามที่ต้องการ


ที่มาของภาพ http://www.nasa.gov/images/content/605410main_tdrsPlus.jpg

ทั้งนี้ ดังปรากฎในขั้นตอนที่ 4 ของกระบวนการ SMDP ที่จะต้องมีการกำหนดทางเลือกของการรวมองค์ประกอบพันธกิจ (mission elements) หรือสถาปัตยกรรมของพันธกิจอวกาศ (space mission architecture) เพื่อตอบสนองความต้องการของกรอบความคิดพันธกิจที่ได้กำหนดไว้ตามขั้นตอนที่ 3 ของกระบวนการ SMDP ทั้งนี้สถาปัตยกรรมของพันธกิจอวกาศ ก็คือกรอบความคิดพันธกิจบวกด้วยความหมายของแต่ละองค์ประกอบพันธกิจ ดังตัวอย่างแสดงในรูปด้านล่าง ทั้งนี้วิธีที่ดีในการทำความเข้าใจขั้นตอนที่ 4 ของกระบวนการ SMDP นั้นก็คือการศึกษาองค์ประกอบพันธกิจพร้อมกับพิจารณาทางเลือกของแต่ละองค์ประกอบมีอะไรบ้างเพื่อที่จะได้สิ่งที่ดีที่สุดและตรงกับวัตถุประสงค์ของพันธกิจ

ในบทความนี้ เราจะศึกษาและพิจารณาถึงองค์ประกอบของพันธกิจอวกาศว่าประกอบด้วยอะไรบ้าง ทั้งนี้เพื่อให้สะดวกต่อการพัฒนากรอบความคิดพันธกิจ เราสามารถพิจารณาแบ่งพันธกิจอวกาศหนึ่งๆ ออกเป็นองค์ประกอบย่อยๆ ดังแสดงในรูป


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

5. ส่วนที่อยู่ในอวกาศ (Space Element)

ส่วนที่อยู่ในอวกาศเป็นแพลทฟอร์มที่ถูกใช้งานสำหรับปฏิบัติภารกิจตามพันธกิจในอวกาศที่ได้กำหนดไว้ ซึ่งแพลทฟอร์มดังกล่าวก็คือ ดาวเทียม (หรือ กลุ่มดาวเทียม ยานอวกาศ สถานีอวกาศนานาชาติ รวมไปถึงยานแคปซูลสำหรับการเดินทางกลับมายังโลก) ทั้งนี้แพลทฟอร์มจะถูกพิจารณาว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญที่มีผลต่อความสำเร็จของโครงการหรือพันธกิจ

ตามศาสตร์ด้านวิศกรรมดาวเทียม ดาวเทียมประกอบด้วยบัสและเพย์โหลด โดยที่บัสประกอบด้วยระบบย่อยทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับสนับสนุนการทำงานของเพย์โหลดและตัวของบัสเอง

บัส (Bus)
บัส เป็นระบบที่จำเป็นต้องมีในดาวเทียมดวงหนึ่งๆ เพื่อให้ดาวเทียมสามารถทำงานได้ตามฟังก์ชันพื้นฐาน เช่น การสื่อสารติดต่อกับสถานีภาคพื้นดิน การควบคุมการวางตัวและวงโคจรของดาวเทียม การโทรมาตรและคำสั่ง การควบคุมอุณหภูมิภายในดาวเทียม การจัดการข้อมูลที่รับส่งเชื่อมโยงกับระบบย่อยต่างๆ ภายในดาวเทียม เป็นต้น นอกจากนี้ บัสจะต้องสนับสนุนการทำงานให้กับอุปกรณ์หรือระบบที่เป็นเพย์โหลด
เพย์โหลด (Payload)
เพย์โหลด เป็นอุปกรณ์หรือระบบย่อยที่ติดตั้งบนดาวเทียม เพื่อทำงานตามพันธกิจของโครงการดาวเทียมนั้นๆ เช่น ระบบถ่ายภาพของดาวเทียมสำรวจโลกหรือดาวเทียมจารกรรม ระบบสื่อสารความถี่สูงของดาวเทียมสื่อสาร ชุดเครื่องมือการวัดทางวิทยาศาสตร์ของดาวเทียมวิทยาศาสตร์หรือดาราศาสตร์ ซึ่งอาจกล่าวอีกนัยหนึ่งว่า เพย์โหลดเป็นส่วนที่เพิ่มมูลค่าให้กับดาวเทียมดวงนั้นๆ เพราะถ้าไม่มีอุปกรณ์เพย์โหลด ดาวเทียมดวงนั้นก็ไม่ได้ถูกใช้ทำประโยชน์ใดๆ ให้กับผู้ส่งหรือเจ้าของโครงการ

ทั้งนี้บัสจะต้องสนับสนุนให้การทำงานของเพย์โหลดเป็นไปอย่างมีเสถียรภาพ รวมไปถึงการปรับวงโคจร หรือปรับการทรงตัวของดาวเทียมเพื่อให้อุปกรณ์เพย์โหลด (กล้องถ่ายภาพ หรือ สายอากาศของระบบสื่อสาร) ชี้ไปในทิศทางการทำงานตามพันธกิจที่ได้กำหนดไว้ นอกจากนี้ บัสต้องทำงานร่วมกับโมดุลระบบคอมพิวเตอร์บนดาวเทียม เพื่อสนับสนุนการทำงานโดยรวมของดาวเทียมให้เป็นไปตามที่ได้กำหนดไว้ เช่น การควบคุมการทรงตัวของดาวเทียม ควบคุมอุณหภูมิของดาวเทียม รับและถอดรหัสข้อมูลหรือคำสั่งที่ส่งมาจากสถานีภาคพื้นดิน ดำเนินการสั่งการตามคำสั่ง บันทึกข้อมูลรับส่งระหว่างระบบย่อยต่างๆ และเพย์โหลด พร้อมกับจัดเก็บข้อมูลจากเพย์โหลด


ที่มาของภาพ http://www.nafii.com/wp-content/uploads/2011/09/satellite-views.jpg


องค์ประกอบของดาวเทียม : บัสและเพย์โหลด
ที่มาของภาพ สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์

6. สถาปัตยกรรมการสื่อสาร (Communication Architecture)

สถาปัตยกรรมการสื่อสารอธิบายถึงโครงสร้างรูปแบบของการสื่อสารระหว่างส่วนที่อยู่ในอวกาศและส่วนที่อยู่บนพื้นโลก รวมไปถึงแผนผังการไหลของข้อมูลหลัก อาทิ คำสั่ง ข้อมูลโทรมาตร และข้อมูลของเพย์โหลด ทั้งนี้จากหลักการพื้นฐานด้านการกระจายข้อมูล สถาปัตยกรรมการสื่อสารดาวเทียมสามารถจำแนกออกได้เป็น การสื่อสารแบบจุดต่อจุด หรือ การสื่อสารแบบแพร่ออกอากาศ

การสื่อสารแบบจุดต่อจุด (point-to-point) เป็นการสื่อสารโดยตรงระหว่างดาวเทียม(หรือยานอวกาศ)และสถานีภาคพื้นดินหนึ่งสถานี เพื่อรับส่งข้อมูลหลัก อาทิ คำสั่ง ข้อมูลโทรมาตร และข้อมูลของเพย์โหลด

การสื่อสารแบบแพร่ออกอากาศ (broadcast) เป็นการสื่อสารระหว่างสถานีส่งหนึ่งสถานี (ดาวเทียมหรือสถานีภาคพื้นดิน) และสถานีรับมากกว่าหนึ่งสถานี (ดาวเทียมหรือสถานีภาคพื้นดิน) เพื่อรับส่งข้อมูลหลัก อาทิ คำสั่ง ข้อมูลโทรมาตร และข้อมูลของเพย์โหลด

สถาปัตยกรรมการสื่อสารทั้งสองแบบในข้างต้นเป็นการจัดหมวดหมู่แบบหยาบๆ อย่างไรก็ตาม เราสามารถที่จะจัดหมวดแยกย่อยลงไปในรายละเอียดได้มากขึ้นตามฟังก์ชันที่เฉพาะเจาะจง ทั้งนี้ตามการอ้างอิงกับการจัดหมวดสถาปัตยกรรมหลัก เราสามารถจำแนกแยกย่อยได้ดังนี้

การสื่อสารแบบเก็บและส่งต่อ (store-and-forward)

การสื่อสารแบบนี้ ดาวเทียมจะรับข้อมูลหรือข้อความที่ถูกส่งมาจากสถานีภาคพื้นดินหนึ่งหรือหลายสถานี พร้อมกับเก็บข้อมูลหรือข้อความดังกล่าวไว้บนดาวเทียมเป็นระยะเวลาหนึ่ง (ช่วงเวลาสั้นๆ) จากนั้นเมื่อครบระยะเวลาดังกล่าว ดาวเทียมจะทำการส่งข้อมูลหรือข้อความนั้นๆ ไปยังสถานีภาคพื้นดินที่เป็นเป้าหมายสำหรับการรับข้อมูลหรือข้อความดังกล่าว โดยการสื่อสารดังกล่าวอาจจะเป็นแบบจุดต่อจุด หรือการแพร่ออกอากาศก็ได้


การสื่อสารแบบเก็บและส่งต่อ (store-and-forward)
ที่มาของภาพ http://www.stevenswater.com/telemetry_com/images/leo_info_clip2.jpg

การสื่อสารสำหรับโทรมาตรและคำสั่ง (telemetry and telecommand)

ฟังก์ชันโทรมาตร (telemetry) จะทำหน้าตรวจสอบสถานะการทำงานของระบบย่อยต่างๆ ภายในดาวเทียม รวมไปถึงการตรวจวัดแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าของแต่ละระบบย่อย นอกจากนี้ ฟังก์ชันโทรมาตรยังถูกใช้ในการตรวจสอบการทำงานของโปรแกรมที่ทำงานอยูในระบบคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง อาทิ โปรแกรมควบคุมการทรงตัวของดาวเทียม โดยทั่วไปข้อมูลโทรมาตรเป็นข้อมูลที่บ่งบอกสุขภาพของระบบย่อยต่างๆของดาวเทียม ทั้งนี้ระบบคอมพิวเตอร์ส่วนกลางบนดาวเทียมจะทำหน้าคอยตรวจสอบและเก็บข้อมูลดังกล่าวไว้เป็นล็อคไฟล์ตามช่วงระยะเวลาที่พันธกิจกำหนดไว้ อาทิ ทุก 10 วินาที หรือ ทุก 1 นาที หรือ ทุก 1 ชั่วโมง โดยไม่มีกฎเกณฑ์ตายตัวว่าจะเป็นระยะเวลาเท่าใด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันและความสำคัญของแต่ละระบบย่อยที่อาจจะแตกต่างกัน เมื่อสถานีภาคพื้นดินส่งคำสั่งไปยังดาวเทียมเพื่อขอข้อมูลโทรมาตร ล็อคไฟล์ข้อมูลดังกล่าวจะถูกส่งมายังสถานีภาคพื้นดินต่อไป


ที่มาของภาพ http://img.docstoccdn.com/thumb/orig/113690798.png

สำหรับฟังก์ชันคำสั่ง (telecommand) ทำหน้าที่สั่งการและควบคุมการทำงานของระบบย่อยต่างๆ ของทั้งดาวเทียม รวมไปถึงการสั่งการให้สวิตซ์กำลังต่างๆ (power switch) บนดาวเทียมให้ทำงานตามความต้องการของผู้ดูแลควบคุมดาวเทียม ณ สถานีภาคพื้นดิน ซึ่งทำหน้าที่ดูแลและตรวจสอบให้เป็นไปตามพันธกิจ

สถาปัตยกรรมการเก็บข้อมูล (data collection architecture)

สำหรับพันธกิจของโครงการสำรวจโลกหรืออวกาศ เพย์โหลดทางวิทยาศาสตร์ (ที่มีอุปกรณ์บันทึกภาพ หรืออุปกรณ์ตรวจวัดวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์) หรือเพย์โหลดระบบสื่อสารที่อยู่ในรูปแบบของข้อมูล (ภาพและข้อความ) โดยพันธกิจเหล่านี้จำเป็นต้องเก็บข้อมูลดังกล่าวไว้บนดาวเทียมหรือยานอวกาศไว้ก่อน จากนั้นถึงจะทำการส่งข้อมูลมายังสถานีภาคพื้นดินเพื่อดำเนินการตามพันธกิจต่อไป โดยอาจจะใช้การสื่อสารแบบจุดต่อจุด หรือ แบบแพร่ออกอากาศ

สถาปัตยกรรมการถ่ายทอดข้อมูล (data relay architecture)

ในกรณีนี้ส่วนที่อยู่ในอวกาศจะทำหน้าที่ทวนสัญญาณการสื่อสาร หรือถ่ายทอดสัญญาณการสื่อสาร ไปยังจุดหมายปลายทาง ซึ่งอาจจะเป็นสถานีภาคพื้นดิน หรือดาวเทียม หรือผู้คนที่มีเครื่องรับสัญญาณสื่อสาร


ที่มาของภาพ http://sharaku.eorc.jaxa.jp/ADEOS2/library/20030221/image/drts.new.jpg

7. สถานีภาคพื้นดิน (Ground Station)

โดยทั่วไป ระบบของสถานีภาคพื้นดินสำหรับการสื่อสารกับดาวเทียมประกอบด้วย (1) ระบบสื่อสารสำหรับโทรมาตรและคำสั่ง (telemetry and telecommand) เพื่อใช้สำหรับควบคุมสั่งการการทำงานของดาวเทียม และ (2) ระบบสื่อสารสำหรับข้อมูลเพย์โหลด (payload data) เพื่อใช้สำหรับรับข้อมูลเพย์โหลด โดยปกติแล้วทั้งสองระบบจะแยกจากกัน และใช้ย่านความถี่สื่อสารที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบหลักของระบบทั้งสองแทบจะไม่แตกต่างกัน โดยมีอุปกรณ์หลักดังนี้


ที่มาของภาพ http://www.ndsatcom.com/gfx/image/page_images/PROD_D_Fixed_Ground_
Station_11m_X-Band_Kastellaun_2004_WEB.jpg

สายอากาศที่สามารถปรับทิศทางการควบคุมได้ (controllable antenna)

โดยทั่วไปแล้ว สายอากาศของภาครับสัญญาณและส่งสัญญาณจะเป็นชุดเดียวกัน โดยจะมีตัวแยกสัญญาณสำหรับภาครับ รับสัญญาณและภาคส่ง รับสัญญาณ โดยสายอากาศดังกล่าวสามารถถูกควบคุมให้ปรับทิศทางการรับและส่งสัญญาณได้


สายอากาศแบบที่สามารถปรับทิศทางการควบคุมได้
ที่มาของภาพ http://en.mercopress.com/data/cache/noticias/38884/0x0/antena.jpg

ระบบควบคุมสายอากาศ (antenna control system)

ระบบควบคุมสายอากาศทำหน้าที่ควบคุมทิศทางและการชี้ของสายอากาศ เพื่อให้สายอากาศชี้ไปยังทิศทางของสัญญาณดาวเทียมที่แพร่ออกมา พร้อมกับปรับทิศทางการหมุนของสายอากาศให้เคลื่อนอย่างสม่ำเสมอและสอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของดาวเทียม เพื่อให้สายอากาศของสถานีภาคพื้นดินสามารถติดตามสัญญาณดาวเทียมได้ตลอดช่วงเวลาของการมองเห็นดาวเทียม

โดยทั่วไป ระบบควบคุมสายอากาศ มี 2 แบบ ได้แก่ การควบคุมโดยใช้โปรแกรมติดตามดาวเทียม และ การควบคุมโดยใช้ค่ากำลังไฟฟ้าของสัญญาณที่รับได้

ทั้งนี้การควบคุมแบบแรกเป็นแบบในลักษณะ software tracking ซึ่งอาศัยความแม่นยำของโปรแกรมติดตามดาวเทียมเป็นหลัก ซึ่งอาจจะมีความคลาดเคลื่อนที่ไม่สอดคล้องกับความเป็นจริง อีกทั้งการควบคุมแบบแรกเป็นแบบวงเปิด (open loop) และไม่มีการป้อนกลับ ซึ่งไม่เหมาะกับการสื่อสารที่ย่านความถี่สูง หรือการสื่อสารกับดาวเทียมวงโคจรต่ำที่มีอัตราการรับส่งข้อมูลที่สูง เนื่องจากดาวเทียมวงโคจรต่ำเคลื่อนที่เร็ว ประมาณ 7-10 กิโลเมตรต่อวินาที ผนวกกับการรับส่งข้อมูลที่อัตราสูงนั้น การติดตามสัญญาณดาวเทียมจำเป็นต้องใช้การชี้ทิศทางของสายอากาศที่แม่นยำ อย่างไรก็ตาม การควบคุมแบบแรก ยังเหมาะสมสำหรับการติดตามดาวเทียมวงโคจรต่ำ ที่ใช้ความถี่ของสัญญาณ (อาทิ ย่าน VHF UHF) และอัตราการรับส่งข้อมูลที่ไม่สูงมากนัก (ประมาณ 19k2 บิทต่อวินาที) นอกจากนี้ข้อดีของการควบคุมแบบแรกนี้ คือ มีความซับซ้อนน้อย และใช้งบประมาณไม่มากเมื่อเทียบกับแบบที่สอง


โปรแกรมออบิทตรอน สำหรับการติดตามวัตถุอวกาศที่จดทะเบียนแล้ว ในภาพแสดงการติดตามสถานีอวกาศนานาชาติ
ที่มาของภาพ http://www.astrosurf.com/luxorion/Radio/soft-orbitron-prediction-iss.jpg

การควบคุมสายอากาศโดยใช้ค่ากำลังไฟฟ้าของสัญญาณที่รับได้นั้นเป็นการควบคุมในลักษณะ signal tracking โดยใช้ค่ากำลังไฟฟ้าของสัญญาณที่รับได้เป็นตัวป้อนให้กับชุดควบคุม ซึ่งจะมีความแม่นยำสูงในการติดตามสัญญาณดาวเทียม อย่างไรก็ตาม การควบคุมแบบนี้ต้องใช้งบประมาณสูงสำหรับจัดหาอุปกรณ์ที่จะนำมาใช้งาน


ระบบควบคุมสายอากาศ
ที่มาของภาพ http://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S1569190X10002376-gr1.jpg

ชุดป้อนสัญญาณของสายอากาศ (antenna feed)

ชุดป้อนสัญญาณของสายอากาศ ทำหน้าที่ป้อนสัญญาณวิทยุที่รับได้จากสายอากาศไปยังภาครับ หรือป้อนสัญญาณวิทยุที่จะส่งออกจากภาคส่งไปยังสายอากาศ ทั้งนี้ชุดป้อนสัญญาณสำหรับภาครับและภาคส่งจะแยกกัน โดยชุดป้อนสัญญาณสำหรับภาครับ จะมีอุปกรณ์ขยายสัญญาณแบบสัญญาณรบกวนต่ำ (LNA : low-noise amplifier) ทำหน้าขยายสัญญาณที่รับได้จากสายอากาศ จากนั้นสัญญาณความถี่สูงที่ถูกขยายสัญญาณแล้วจะถูกแปลงให้เป็นความถี่ต่ำ (IF : intermediate frequency) โดยอุปกรณ์ตัวแปลงสัญญาณความถี่ที่เรียกว่า ดาวน์คอนเวอร์เตอร์ (downconverter) จากนั้นสัญญาณความถี่ต่ำ (ที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ) จะถูกป้อนให้กับอุปกรณ์ภาครับที่อยู่ภายในสถานีภาคพื้นดินเพื่อประมวลสัญญาณต่อไป สำหรับชุดป้อนสัญญาณภาคส่งนั้นจะเป็นสายสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วชุดขยายสัญญาณภาคส่งและชุดมอดูเลทสัญญาณความถี่สูงจะอยู่ภายในอุปกรณ์ภาคส่งของสถานีภาคพื้นดิน

เครื่องรับสัญญาณวิทยุ (radio receiver) และ เครื่องส่งสัญญาณวิทยุ (radio transmitter)

การทำงานของเครื่องรับหรือเครื่องส่งสัญญาณวิทยุในปัจจุบันเป็นแบบดิจิทัล โดยมีหน่วยประมวลผลกลางเป็นไมโครโปรเซสเซอร์ หรือดีเอสพี (DSP : digital signal processing) ทำหน้าที่ประมวลสัญญาณ สำหรับเครื่องรับจะมีภาครับสัญญาณวิทยุส่วนหน้า (RF front end) เป็นแอนะล็อก และมีชุดแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็น ดิจิทัล พร้อมด้วยชุดถอดรหัสสัญญาณ (demodulator) ในส่วนของเครื่องส่ง จะมีชุดขยายสัญญาณภาคส่งและชุดมอดูเลทสัญญาณความถี่สูง ทั้งนี้เครื่องรับ หรือ เครื่องส่ง อาจจะเป็นอุปกรณ์คนละเครื่องที่แยกจากกัน หรืออาจจะเครื่องเดียวกันที่เรียกว่า ทรานซีฟเวอร์ (transceiver)

ในกรณีที่มีการใช้งานสถานีภาคพื้นดินมากกว่าหนึ่งแห่งสำหรับพันธกิจหนึ่งๆ สถานีหลัก (primary ground station) จะทำหน้าควบคุมดาวเทียมหรือยานอวกาศ ส่วนสถานีรอง (secondary ground stations) จะทำหน้าที่รับข้อมูลโทรมาตรและข้อมูลเพย์โหลด แล้วส่งต่อไปให้สถานีหลักผ่านระบบเครือข่ายสื่อสาร ซึ่งอาจจะเป็นอินเทอร์เน็ต หรือระบบเครือข่ายเฉพาะที่สร้างขึ้นเอง

นอกจากสถาปัตยกรรมของการสื่อสารที่กล่าวในข้างต้นแล้ว ระบบสื่อสารระหว่างสถานีภาคพื้นดินและดาวเทียม(หรือยานอวกาศ) ยังต้องมีข้อพิจารณาหลักอีกหลายประการ อาทิ อัตราการรับส่งข้อมูลและรูปแบบการมอดูเลทข้อมูลกับสัญญาณความถี่สูง (modulation scheme) การออกแบบค่าประมาณการเชื่อมต่อสื่อสาร (link budget design) การปรับขนาดของเพย์โหลดสื่อสาร

8. ศูนย์ควบคุมพันธกิจ และการปฏิบัติการตามพันธกิจ
(Mission Control Centre and Mission Operations)


ศูนย์ควบคุมพันธกิจหรืออาจจะเรียกว่าศูนย์ควบคุมการบินอวกาศ ทำหน้าเป็นศูนย์กลางของการวางแผนและการปฏิบัติการตามพันธกิจที่กำหนดไว้ โดยเฝ้าตรวจและควบคุมการทำงานของดาวเทียมหรือยานอวกาศ (รวมไปถึงบัสและเพย์โหลด) ดูแลรับผิดชอบระบบสื่อสารที่ใช้สำหรับสั่งการและควบคุมให้สามารถทำงานได้ตามปกติภายใต้สถานการณ์ต่างๆ รวมไปถึงระบบเครือข่ายสื่อสารต่างๆ ที่สนับสนุนการปฏิบัติการตามพันธกิจ


ศูนย์ควบคุมพันธกิจ และการปฏิบัติการตามพันธกิจ
ที่มาของภาพ http://www.nasa.gov/images/content/650936main_201205170007hq_wp_946-710.jpg

ส่วนประกอบสำคัญของศูนย์ควบคุมพันธกิจ มีดังนี้

  • ระบบสั่งการ (command system)
    ระบบสั่งการเป็นระบบฐานข้อมูลที่มีชุดคำสั่งการและพารามิเตอร์สั่งการทั้งหมดไว้สำหรับให้ผู้ควบคุมดูแลศูนย์ควบคุมพันธกิจใช้ในการควบคุมและสั่งการดาวเทียมและเพย์โหลด
  • ระบบโทรมาตร (telemetry system)
    ระบบโทรมาตรเป็นระบบฐานข้อมูลที่มีข้อมูลโทรมาตรและการตรวจสอบแบบอัตโนมัติ รวมไปถึงลิมิตของการควบคุมทั้งหมดไว้สำหรับให้ผู้ควบคุมดูแลศูนย์ควบคุมพันธกิจใช้ในการตรวจสอบบัสและเพย์โหลด
  • ระบบเอกสารสำคัญ (archive system)
    ระบบเอกสารสำคัญมีไว้สำหรับจัดเก็บข้อมูลโทรมาตรทั้งหมดที่รับมาจากดาวเทียมและข้อมูลสั่งการทั้งหมดที่ได้สั่งการให้ดาวเทียมปฏิบัติการตามพันธกิจ
  • ระบบการวิเคราะห์แบบออฟไลน์ (off-line analysis system)
    ระบบการวิเคราะห์แบบออฟไลน์ได้ถูกออกแบบไว้สำหรับการประเมินและวิเคราะห์ข้อมูลโทรมาตรในอดีตที่ผ่านมาตามเงื่อนไขและเกณฑ์ที่ได้เลือกและกำหนดไว้ก่อน เพื่อที่จะได้นำผลการวิเคราะห์ดังกล่าวมาพิจารณาหาแนวโน้มที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของอุปกรณ์ในระบบย่อยต่างๆ และเพย์โหลด
  • ระบบส่งผ่านข้อมูล (data transmission system)
    ระบบส่งผ่านข้อมูลทำหน้าที่เชื่อมต่อการสื่อสารระหว่างส่วนต่างๆของภาคพื้นดินทั้งหมดให้ทำงานตามปกติ
  • ระบบการวางแผนพันธกิจ (mission planning system)
    ระบบการวางแผนพันธกิจเป็นส่วนที่รวบรวมความต้องการด้านการปฏิบัติการของผู้ใช้งาน (operation requirements) และข้อจำกัด (constraint) เพื่อนำมาใช้ในการวางแผนการปฏิบัติการของพันธกิจ ทั้งนี้ตัวอย่างความต้องการ อาทิ สภาพการมองเห็นของตัวตรวจวัดทางแสง (กล้องถ่ายภาพ) พารามิเตอร์ของเส้นทางการเข้าสู่วงโคจรที่กำหนดไว้ ค่าประเมินการใช้พลังงานของระบบต่างๆ ของดาวเทียม (power budget) ปริมาณของข้อมูลเพย์โหลดในการปฏิบัติการตามพันธกิจ ขีดความสามารถและความจุของชุดจัดเก็บข้อมูลเพย์โหลดบนดาวเทียม ย่านความถี่ของระบบสื่อสารและข้อจำกัด อัตราการรับส่งข้อมูลและรูปแบบการมอดูเลทข้อมูลกับสัญญาณความถี่สูง (modulation scheme) ค่าประมาณการเชื่อมต่อสื่อสารระหว่างดาวเทียมและสถานีภาคพื้นดิน (link budget) ที่เหมาะสม เป็นต้น


  • ศูนย์การปฏิบัติการเพย์โหลดสำหรับสถานีอวกาศนานาชาติ
    ที่มาของภาพ http://www.tbe.com/index.php/space/space-science-operations/mission-planning-and
    -control-center-operations

    ในการปฏิบัติการตามพันธกิจที่ดำเนินการโดยศูนย์ควบคุมพันธกิจนั้น จะประกอบด้วยภารกิจต่อไปนี้
    • การวางแผนพันธกิจ (mission planning)   จะพิจารณากิจกรรมทั้งหมดที่รวบรวมจากความต้องการของผู้ใช้ เพื่อสร้างกำหนดการหรือตารางสำหรับการปฏิบัติการของสถานีภาคพื้นดิน สร้างไฟล์ชุดคำสั่ง สนับสนุนความต้องการพิเศษของผู้ใช้งานหรือผู้ดูแลระบบ คำนวนข้อมูลองค์ประกอบวงโคจรที่จำเป็นต่อการระบุตำแหน่งและนำร่อง เป็นต้น
    • การปฏิบัติการตามพันธกิจ (mission operation)   สำหรับส่วนที่อยู่ในอวกาศ (ดาวเทียมหรือยานอวกาศ) จะเป็นการสั่งการจากสถานีภาคพื้นดิน เพื่อตรวจสอบสภาวะและสุขภาพของระบบบัสต่างๆ บนดาวเทียม รวมไปถึงการควบคุมการทำงานของเพย์โหลด และที่สำคัญจะต้องมีแผนการตอบสนองในกรณีที่ดาวเทียมอยู่ในสภาวะการทำงานที่ผิดปกติ
    • การสอนและฝึกอบรมของทีมที่ปฏิบัติการ (instruction and training of the operations team)   รวมไปถึงการพัฒาหลักสูตรการฝึกอบรม และการฝึกอบรมกับเครื่องซิมมูเลเตอร์
    • การสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (scientific and technological support)   ให้กับทีมวิศวกรทั้งในช่วงระหว่างขั้นตอนการออกแบบ การสร้าง การประกอบ และการทดสอบ รวมไปถึงการวางแผนการปรับวงโคจร การจัดการบัสต่างๆ และเพย์โหลด การจัดการกำลังไฟฟ้าบนดาวเทียม แผนการดำเนินการถ้าดาวเทียมทำงานผิดปกติ การให้คำปรึกษาด้านซอฟแวร์ที่ใช้จริงบนดาวเทียม การรักษาสภาพฐานข้อมูลของสถานีภาคพื้นดินและศูนย์ควบคุมพันธกิจ และการวิเคราะห์แนวโน้มของดาวเทียม

    9. การประมวลข้อมูล จัดเก็บข้อมูล และกระจายข้อมูล
    (Data Processing, Archiving and Distribution)


    เนื่องจากข้อมูลของพันธกิจอวกาศหนึ่งๆ มีเป็นจำนวนมาก อาทิ ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ ข้อมูลการปฏิบัติการ หรือข้อมูลทางด้านการบริหารจัดการ ทำให้จำเป็นที่จะต้องมีสิ่งอำนวยการทางด้านเทคนิคเข้ามาจัดการและประมวลผลอย่างเป็นระบบ พร้อมจัดเก็บข้อมูลดังกล่าว โดย ณ ปัจจุบันมีระบบที่เรียกว่า PAF (data processing and archiving facilities) อย่างไรก็ตาม การกระจายข้อมูลก็เป็นอีกประเด็นที่ต้องนำมาพิจารณา ทั้งนี้ผู้ใช้งานสามารถรับข้อมูลจากศูนย์ประมวลข้อมูลหลังจากที่ข้อมูลดังกล่าวผ่านการประมวลผลในระดับมาตรฐานแล้ว

    10. ผู้ใช้งาน (Users)

    ผู้ใช้งานพันธกิจอวกาศจะเป็นผู้กำหนดความต้องการ การออกแบบ และการสร้าง รวมไปถึงงบประมาณ อย่างไรก็ตาม เราสามารถจำแนกประเภทของผู้ใช้งานได้ดังนี้ ผู้ใช้งานด้านวิทยาศาสตร์ ผู้ใช้งานด้านการพาณิชย์ (อาทิ บริษัทสื่อสารโทรคมนาคม) ผู้ใช้งานด้านการปฏิบัติการ (อาทิ หน่วยงานให้บริการทางด้านพยากรณ์อากาศ) ผู้ใช้งานที่เป็นหน่วยงานรัฐวิสาหกิจ ผู้ใช้งานที่เป็นหน่วยงานรัฐบาล ผู้ใช้งานที่เป็นหน่วยงานด้านความมั่นคงและทางทหาร ผู้ใช้งานที่เป็นภาคเอกชนและอุตสาหกรรม และ ผู้ใช้งานที่เป็นสถาบันการศึกษา

    เอกสารอ้างอิง

    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]