ที่มา
กล้องโทรทรรศน์วิทยุโดยทั่วไปแล้วนั้นเป็นที่รู้จักกันดีในการใช้ศึกษาวิจัยทางด้านดาราศาสตร์วิทยุ แต่ในปัจจุบันนอกจากการใช้ศึกษาทางด้านดาราศาสตร์แล้ว กล้องโทรทรรศน์วิทยุยังสามารถนำมาศึกษาทางด้านภูมิศาสตร์ และธรณีวิทยา โดยวัดตำแหน่งผ่านอุปกรณ์รับสัญญาณย่านความถี่เอสและเอกซ์ (S-/X-band) ช่วงคลื่นความถี่ 2-14 GHz ควบคู่กับการสังเกตการณ์ด้วยเทคนิคแทรกสอดระยะไกล หรือ VLBI (Very Long Baseline Interferometry) โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุสองตัวขึ้นไปเก็บข้อมูลในเวลาเดียวกัน ทำให้ได้พิกัดที่แม่นยำถึงระดับ 3-5 มิลลิเมตร ซึ่งสามารถนำไปใช้ตรวจสอบการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกได้ (Tectonic Plate Motion) อีกทั้งยังสามารถประมวลผลลัพธ์ต่อจนได้ตัวแปรต่าง ๆ ที่บ่งบอกการวางตัวของโลกในอวกาศ (Earth Orientation Parametres) ไปจนถึงความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก (UT1)
NARIT มีแผนดำเนินการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบวีกอสในประเทศไทย ระยะแรก จำนวน 2 แห่ง ที่ จ. เชียงใหม่ และ จ. สงขลา ซึ่งมีระยะห่างกันประมาณ 1,300 กิโลเมตร และตั้งอยู่บนแผ่นเปลือกโลกคนละแผ่น
- แห่งแรก ติดตั้งบริเวณหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ ภายในศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้ อันเนื่องมาจากพระราชดำริ
อ. ดอยสะเก็ด จ. เชียงใหม่ ตั้งอยู่บน Eurasian plate - แห่งที่สอง ติดตั้ง ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา สงขลา จ.สงขลา ตั้งอยู่บน Sunda Plate
การก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุแบบวีกอสที่จังหวัดสงขลา ดำเนินการสร้างและพัฒนาภายใต้ความร่วมมือระหว่าง NARIT, Yebes Observatory และ the National Geographical Institute (IGN) ประเทศสเปน โดยชุดรับสัญญาณที่ออกแบบและพัฒนาขึ้นนี้ จะนำไปติดตั้งและใช้งานกับกล้องโทรทรรศนวิทยุดังกล่าว ซึ่งถือเป็นผลลัพธ์ที่มีค่ายิ่งของศาสตร์ด้านยีออเดซี และมีความสำคัญต่อวงการวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ กระทั่งการพัฒนาเพื่อความยั่งยืนของมนุษย์
วัตถุประสงค์
เพื่อออกแบบชุดรับสัญญาณวิทยุย่านความถี่เอสและเอกซ์ (S-/X-band) ช่วงคลื่นความถี่ 2-14 GHz ควบคู่กับการสังเกตการณ์ด้วยเทคนิคแทรกสอดระยะไกล (VLBI) และเพื่อนำไปใช้ศึกษาทางด้านภูมิศาสตร์ ด้านดาราศาสตร์ และด้านธรณีวิทยา
ลักษณะเฉพาะของผลงาน
วงจรรับสัญญาณของกล้องโทรทัศน์วิทยุวีกอส สำหรับรับสัญญาณย่านเอสและเอกซ์ (S-/X-band) ช่วงคลื่นความถี่ 2-14 GHz ประกอบด้วย 2 ส่วนหลัก ได้แก่
- ระบบรับสัญญาณส่วนหน้า (Front-end) ทำหน้าที่รับและประมวลผลสัญญาณวิทยุ ประกอบด้วยระบบย่อย ได้แก่
-
- ระบบรับสัญญาณภายใต้ระบบความเย็นยิ่งยวด (Dewar) เป็นระบบที่มี noise temperature ต่ำ ทำให้อุปกรณ์รับสัญญาณวิทยุส่วนแรกที่ติดตั้งอยู่ภายในมีความ sensitive สูง สำหรับนำไปรับสัญญาณจากวัตถุท้องฟ้าที่มีกำลังอ่อนมาก และเกิดการสูญหายของสัญญาณระหว่างเดินทางจากแหล่งกำเนิดในอวกาศมายังตัวรับสัญญาณบนพื้นโลก
- Pre-Amplifier Module ใช้ขยายสัญญาณที่อุณหภูมิห้องหลังจากผ่านโมดูลรับสัญญาณในระบบทำความเย็นยิ่งยวด เป็นระบบที่มีวงจรกรองสัญญาณเพื่อแบ่งความถี่ออกเป็นย่าน Low band ที่ความถี่ 2 – 5 GHz และ High band ที่ความถี่ 4 – 14 GHz ในแต่ละ polarization เนื่องจากเป็นการป้องกันให้กำลังของสัญญาณในแต่ละย่านความถี่มีค่าไม่สูงเกินไปจนลดประสิทธิภาพของระบบรับสัญญาณ
- โมดูล RF over Fiber สำหรับส่งสัญญาณจากระบบ Front-end ที่ติดตั้งอยู่ ณ ห้อง receiver room ลงไปยังห้องประมวลผลของระบบ Back-end room เป็นระบบที่ส่งสัญญาณได้ในระยะไกลโดยมีการสูญหายของสัญญาณต่ำ
- Post-Amplifier Module ติดตั้งอยู่ ณ ห้อง Back-end เพื่อขยายสัญญาณที่ได้รับจาก โมดูล RF over Fiber ก่อนนำไปประมวลผล รวมถึงทำหน้าที่ในการแบ่งสัญญาณออกเป็นช่วงความถี่ที่เหมาะสมตามที่ระบบประมวลผล Back-end ต้องการ
- ระบบ Noise-Cal และระบบ Phase-Cal ทำหน้าที่คาลิเบรทการเลื่อนเฟสของสัญญาณวิทยุเมื่อเคลื่อนที่ผ่านอุปกรณ์ต่างๆ ในระบบรับสัญญาณ เพื่อให้สามารถนำข้อมูลไปวิเคราะห์โดยใช้เทคนิค VLBI ได้อย่างแม่นยำ
 |
 |
 |
 |
 |
| Sig gen | Pre-Amp | RFoF | Post-Amp | Spectrum Analyzer |
2. ระบบประมวลผลส่วนหลัง (Back-end) ทำหน้าที่แปลงสัญญาณวิทยุแบบ Analog ให้เป็นสัญญาณ Digital ซึ่งกล้องโทรทรรศน์วิทยุวีกอส ประมวลผลสัญญาณดิจิทัลโดยใช้ DBBC3 จากนั้นทำการบันทึกข้อมูลลงบน Mark6 เพื่อส่งข้อมูลไปทำการวิเคราะห์และศึกษาโดยใช้เทคนิค VLBI ต่อไป
 |
 |
| DBBC 3 | Mark 6 |
บริบทในท้องตลาด
ปัจจุบันระบบรับสัญญาณด้านดาราศาสตร์วิทยุมีจุดประสงค์ในการพัฒนาเพื่อศึกษาวิจัยดาราศาสตร์
ในหลายพื้นที่ทั่วโลก ภายในระบบรับสัญญาณประกอบด้วยสองส่วนหลังได้แก่ Front-end และ Back-end ซึ่งไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด แต่พัฒนาขึ้นโดยความร่วมมือของหน่วยงานวิจัยต่างๆ
มูลค่าปัจจุบันในท้องตลาด
ประมาณ 10,000,000 บาท
ราคาต้นทุน
ประมาณ 5,000,000 บาท
การต่อยอดนวัตกรรม/ขยายผลเชิงพาณิชย์ และภาคอุตสาหกรรม
การต่อยอดความรู้จากกล้องโทรทัศน์วิทยุวีกอสจากการใช้เทคนิค VLBI ทำให้สามารถศึกษาการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกที่มีความแม่นยำสูงในระดับมิลลิเมตร การวางตัวของโลกในอวกาศ ไปจนถึงความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลก ซึ่งสามารถนำข้อมูลไปต่อยอดได้ในหลากหลายด้านทั้งด้านการศึกษาวิจัย การเก็บข้อมูลทางด้านธรณีวิทยา การพัฒนาเทคโนโลยีจากการอ้างอิงพิกัดที่มีความเเม่นยำสูง เป็นต้น
ทีมพัฒนาผลงาน
ทีมวิศวกร ศูนย์วิศวกรรมเทคโนโลยีดาราศาสตร์วิทยุ
ติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม
ศูนย์วิศวกรรมเทคโนโลยีดาราศาสตร์วิทยุ
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
โทร. 053 121 268 ต่อ 804