ระบบควบคุม และนำร่องอวกาศยาน

ที่มา
ระบบควบคุม และนำร่องอวกาศยาน เป็นเครื่องมือสำหรับห้องปฏิบัติการด้านการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาปัจจัยของระบบควบคุม และนำร่องอวกาศยานภายใต้สภาพแวดล้อมอวกาศเสมือนของอวกาศยานแนววิถีวงโคจรต่ำ เพื่อใช้เป็นเวทีประลองสมมติฐาน เรียนรู้ข้อจำกัด ตลอดจนแก้ไขระเบียบวิธีการคำนวณเชิงคณิตศาสตร์ก่อนการนำส่งขึ้นสู่อวกาศ 

วัตถุประสงค์ 
เพื่อสร้างห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบ “ระบบควบคุม และนำร่องอวกาศยาน”   โดยใช้องค์ความรู้ด้านกลศาสตร์ฟิสิกส์วงโคจร คณิตศาสตร์ คอมพิวเตอร์ วิศวกรรมวัดคุม และระบบเมคาทรอนิกส์ ซึ่งล้วนเป็นความรู้ทางวิศวกรรมขั้นสูง มาศึกษาวิจัย และพัฒนาเชิงวิศวกรรม

ลักษณะเฉพาะของผลงาน
“ห้องปฏิบัติการเพื่อทดสอบระบบควบคุม และนำร่องอวกาศยาน” ประกอบด้วยส่วนโครงสร้างเชิงกล และซอฟต์แวร์ควบคุม ดังนี้
ส่วนโครงสร้างเชิงกล ประกอบด้วยวงล้อสร้างสนามแม่เหล็กจำนวน 6 วง วางประกอบในลักษณะขนาน เพื่อเสริม และหักล้างเส้นแรงสนามแม่เหล็กใน 3 แกนภายใต้ระบบพิกัดฉากสมบูรณ์ (Hemhlotz Coils) แต่ละวงมีขนาดประมาณ 2.4 ตารางเมตร สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มต่อหนึ่งแกน ประมาณ 100,000 นาโนเทสล่า (nT) ครอบคลุมค่าสนามแม่เหล็กของอวกาศยานได้ที่ระดับความสูงประมาณ 500 - 2,000 กิโลเมตรจากผิวโลก เหมาะสำหรับดาวเทียมวงโคจรต่ำ (Low Earth Orbit: LEO)
ผลจากการสร้างแบบจำลองโดยใช้ทฤษฎีกฏการกระจายตัวของสนามเหล็ก Biot savart law จะมีความเสถียรของเส้นแรงสนามแม่เหล็กที่รัศมี 50 เซนติเมตร จากจุดกึ่งกลาง โดยเพียงพอต่อการวิจัยและพัฒนาดาวเทียมขนาดเล็ก ตลอดจนสามารถควบคุมความเข้มสนามแม่เหล็กด้วยแรงดันไฟฟ้า และสร้างเส้นแรงสนามแม่เหล็กใน 3 แกนได้อย่างอิสระ
บริเวณจุดกึ่งกลางวงล้อสร้างสนามแม่เหล็กมีอุปกรณ์รองรับมวลแบบอากาศ เพื่อรองรับระบบย่อยของดาวเทียม อาทิ ตัวกระทำการชนิดวงล้อปฏิกิริยา (Three axis Reaction Wheels) ตัวกระทำการชนิดแกนแม่เหล็ก (Three axis Magneto Torquer) และอุปกรณ์ตรวจวัดการวางตัว (Three axis Attitude and Heading Sensor) ที่มีน้ำหนักไม่เกิน 20 กิโลกรัม ติดตั้งบนฐานทดสอบแผ่นสี่เหลี่ยมจุตรัส ขนาด 1.0 ตารางเมตร เพื่อทดสอบระเบียบวิธีการประมาณค่าตัวแปร
ในการทดสอบระเบียบวิธีควบคุมการหมุนของชุดอุปกรณ์ เพื่อสร้างแรงบิดที่ใช้ควบคุมพลวัตและ  การวางตัวของอวกาศยานภายใต้สภาวะไร้แรงโน้มถ่วงจำลอง ทำให้เกิดการหมุนของชุดอุปกรณ์เสมือนขณะโคจรในอวกาศ ใช้แรงบิดที่เกิดขึ้นจาก 2 ตัวกระทำการ ได้แก่ 1) แรงกระทำจากสนามแม่เหล็กโลกที่เกิดจาก Hemhlotz Coils และสนามแม่เหล็กบนดาวเทียมที่เกิดจาก Magneto Torquer 2) แรงบิดที่เกิดจากวงล้อปฏิกิริยา (Reaction Wheels)
ส่วนซอฟต์แวร์ เป็นการพัฒนาระบบควบคุม Helmholtz coils เพื่อจำลองสนามแม่เหล็กโลก ได้ออกแบบ “โปรแกรมควบคุมสนามแม่เหล็กระดับบน” โดยใช้สัณฐานโลกแบบ World Geodetic System 1984 (WGS-84) ผู้ใช้งานสามารถป้อนค่าข้อมูลตำแหน่งวงโคจรมาตรฐานตั้งต้นแบบ 2 บรรทัดของอวกาศยาน (Two-Line Element : TLE) และเวลาที่ต้องการจะจำลอง จากนั้นระบบจะประมาณค่าตำแหน่งของ     อวกาศยานด้วยแบบจำลองคณิตศาสตร์ Simplified perturbations models 4th : SGP-4 และแปลงค่าพิกัดผลลัพธ์เป็น ลองจิจูด ละติจูด และความสูงของอวกาศยาน ขณะที่อวกาศยานโคจรอยู่ตามเวลาจริง จากนั้นคำนวณเส้นแรงสนามแม่เหล็กโลกใน 3 แกนโดยใช้แบบจำลองคณิตศาสตร์ (International Geomagnetic Reference Field: IGRF) ที่คำนวณค่าสนามแม่เหล็ก ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กผ่านค่าตำแหน่งของอวกาศยาน

บริบทในท้องตลาด 
ไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด
      
มูลค่าปัจจุบันในท้องตลาด 
มากกว่า 10,000,000 บาท

ราคาต้นทุน  
2,500,000 บาท

การต่อยอดนวัตกรรม/ขยายผลเชิงพาณิชย์ และภาคอุตสาหกรรม
ระบบกลไกรักษาสมดุลของเรือเดินสมุทร
อุตสาหกรรมอวกาศ
องค์กรการศึกษาและพัฒนาบุคลากรด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ
ชิ้นส่วนและระบบย่อยอากาศยาน
อุตสาหกรรมด้านความมั่นคงของประเทศ

ทีมพัฒนาผลงาน

1. Project manager 
   Dr. Peerapong Torteeka 
   NARIT
2. System Engineer 
   Shariff Manuthasna 
   NARIT
3. Computer Engineer
   Pakawat Prasit
   NARIT
4. Computer Engineer
   Kritsada Palee
   NARIT
5. Control System Engineer
   Dr. Patcharin Kamsing
   KMITL
6. GNC Engineer 
   Thanayuth Panyalert 
   NARIT
7. Aerospace Engineer 
   Popefa Charoenvicha 
   NARIT
8. Aerospace Engineer 
   Tanawish Masri 
   NARIT
9. Mechatronics Engineer 
   Pakorn Khonsri 
   NARIT
10. Mechanical Engineer
    Samattachai Tanun
    NARIT
11. Mechanical Engineer
    Auychai Laoyang
    NARIT
12. Mechanical Engineer
    Teerawat Kuha
    NARIT
13. Mechanical Engineer
    Worawat Somboonchai
    NARIT
14. Mechanical Engineer
    Likhit Maimun
    NARIT
15. Mechanical Engineer
    Peeradon Ooktan
    NARIT
16. Aeronautics Engineer
    Thaweerath Phisannupawong
    KMITL
17. Aeronautics Engineer
    Warunyu Hematulin
    KMITL
18. Aerospace Engineer
    Kanatip Anuchit 
    Chalmers University of Technology, Sweden
19. Mechatronic Engineer
    Jormpon Chaisakulsurin
    KMITL
20. Internship Engineer
    Siriwimol Saetang
    PIM

ติดต่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม: 
ดร. พีรพงศ์ ต่อฑีฆะ     Project Manager
E-mail: [email protected] หรือ [email protected]