รู้จัก VLEO ดาวเทียมวงโคจรต่ำพิเศษ ที่กำลังเปลี่ยนอนาคตการสำรวจโลก

หลักการง่าย ๆ นี้กำลังกลายเป็นแรงผลักดันสำคัญของอุตสาหกรรมอวกาศในปัจจุบัน

ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา การพัฒนาดาวเทียมมุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพของกล้อง เซนเซอร์ และระบบประมวลผล เพื่อให้เก็บข้อมูลจากอวกาศได้แม่นยำและครอบคลุมยิ่งขึ้น แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แนวทางใหม่กำลังได้รับความสนใจอย่างรวดเร็ว นั่นคือ การลดระดับวงโคจรของดาวเทียมให้เข้าใกล้โลกมากกว่าเดิม

แม้ชื่อของ VLEO อาจยังไม่คุ้นหูสำหรับคนทั่วไป แต่ในแวดวงอวกาศ เทคโนโลยีนี้กำลังได้รับการจับตามองในฐานะอีกก้าวสำคัญของการสำรวจโลก (Earth Observation) เพราะการเข้าใกล้พื้นโลกมากขึ้น ช่วยให้ดาวเทียมสามารถเก็บข้อมูลที่มีรายละเอียดสูงขึ้น โดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มขนาดหรือความซับซ้อนของอุปกรณ์บนดาวเทียม

VLEO คืออะไร และแตกต่างจาก LEO อย่างไร?

ปัจจุบัน ดาวเทียมสำรวจโลกส่วนใหญ่ปฏิบัติภารกิจใน Low Earth Orbit (LEO) ซึ่งครอบคลุมระดับความสูงประมาณ 400-2,000 กิโลเมตร จากพื้นโลก

ส่วน VLEO (Very Low Earth Orbit) โดยทั่วไปหมายถึงวงโคจรที่ต่ำกว่า 450 กิโลเมตร และหลายโครงการวิจัยเลือกปฏิบัติภารกิจที่ระดับเพียง 150-300 กิโลเมตร

ภาพที่ 1 เปรียบเทียบระดับความสูงของวงโคจรดาวเทียม ตั้งแต่ GEO, MEO, LEO จนถึง VLEO (Very Low Earth Orbit)

แม้จะต่างกันเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร แต่สำหรับวิศวกรอวกาศ ความแตกต่างนี้ถือว่าสำคัญอย่างยิ่ง เพราะที่ระดับดังกล่าว ดาวเทียมไม่ได้โคจรอยู่ในสุญญากาศสมบูรณ์อีกต่อไป แต่ยังได้รับอิทธิพลจากชั้นบรรยากาศเบาบางของโลก ทำให้ต้องเผชิญกับแรงต้านอากาศ (Atmospheric Drag) และการกัดกร่อนจาก Atomic Oxygen มากกว่าดาวเทียมในวงโคจร LEO ทั่วไป

ทำไมโลกถึงกลับมาสนใจ VLEO ในวันนี้?

ความจริงแล้ว VLEO ไม่ใช่แนวคิดใหม่ นักวิจัยและหน่วยงานด้านอวกาศศึกษาวงโคจรระดับนี้มานานหลายทศวรรษ แต่ในอดีต ข้อจำกัดด้านระบบขับเคลื่อน วัสดุ และต้นทุนการปล่อยดาวเทียม ทำให้การใช้งานจริงยังไม่คุ้มค่า

แต่สิ่งที่เปลี่ยนไปในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไม่ใช่กฎของฟิสิกส์ หากแต่เป็นความก้าวหน้าของเทคโนโลยี ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า (Electric Propulsion) มีประสิทธิภาพสูงขึ้น วัสดุศาสตร์สามารถพัฒนาวัสดุที่ทนต่อสภาพแวดล้อมในวงโคจรได้ดีขึ้น ขณะที่ต้นทุนการปล่อยดาวเทียมก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง ทำให้วงโคจรที่เคยถูกมองว่า "ใช้งานยาก" เริ่มมีความเป็นไปได้ทั้งในเชิงปฏิบัติและเชิงธุรกิจ

อีกปัจจัยหนึ่งคือ ความต้องการข้อมูลจากอวกาศได้เปลี่ยนไป ในอดีต ภาพถ่ายจากดาวเทียมอาจเพียงพอสำหรับการจัดทำแผนที่หรือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ แต่ปัจจุบัน ผู้ใช้งานต้องการข้อมูลที่ละเอียดขึ้น อัปเดตได้บ่อยขึ้น และพร้อมนำไปใช้ตัดสินใจในสถานการณ์จริง ไม่ว่าจะเป็นการติดตามภัยพิบัติ การบริหารจัดการทรัพยากรธรรมชาติ การเกษตรแม่นยำ หรือการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน

การลดระดับวงโคจรจึงกลายเป็นอีกแนวทางหนึ่งในการยกระดับคุณภาพของข้อมูล โดยเฉพาะสำหรับภารกิจด้าน Earth Observation ที่ต้องการทั้งความละเอียดของภาพและความถี่ในการเก็บข้อมูลที่สูงขึ้น

จุดเด่นของ VLEO ไม่ใช่ "การโคจรต่ำ" แต่คือ "ข้อมูลที่ดีขึ้น"

การเข้าใกล้โลกมากขึ้น ทำให้เซนเซอร์สามารถมองเห็นรายละเอียดบนพื้นผิวโลกได้มากขึ้น หรือในอีกมุมหนึ่ง คือสามารถใช้กล้องที่มีขนาดเล็กลง แต่ยังให้คุณภาพข้อมูลใกล้เคียงกับกล้องขนาดใหญ่ที่ปฏิบัติภารกิจในวงโคจรสูงกว่า

ข้อได้เปรียบนี้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงภาพถ่ายแบบออปติคัลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซนเซอร์ประเภท Synthetic Aperture Radar (SAR), Hyperspectral และ Thermal Imaging ซึ่งล้วนเป็นเทคโนโลยีสำคัญของการสำรวจโลกยุคใหม่

หากสามารถพัฒนา VLEO ให้ใช้งานได้อย่างคุ้มค่า ก็อาจช่วยให้การติดตามการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่เกษตร ป่าไม้ เมือง โครงสร้างพื้นฐาน หรือภัยพิบัติต่าง ๆ มีทั้งความละเอียดและความถี่ในการเก็บข้อมูลที่สูงขึ้นกว่าปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม การเข้าใกล้โลกมากขึ้นไม่ได้มีแต่ข้อดี เพราะวงโคจรระดับนี้ถือเป็นหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายที่สุดสำหรับดาวเทียม แรงต้านจากชั้นบรรยากาศจะค่อย ๆ ดึงให้ดาวเทียมสูญเสียระดับวงโคจร ขณะเดียวกัน วัสดุภายนอกยังต้องเผชิญกับการกัดกร่อนจาก Atomic Oxygen ซึ่งเป็นปัญหาที่ดาวเทียมในวงโคจร LEO ทั่วไปได้รับผลกระทบน้อยกว่า

นั่นจึงเป็นเหตุผลว่า แม้ VLEO จะมีศักยภาพสูง แต่ก็ยังไม่ใช่วงโคจรที่เหมาะกับทุกภารกิจ การเลือกใช้งานยังต้องพิจารณาให้สอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของภารกิจและข้อจำกัดทางวิศวกรรมของดาวเทียมแต่ละประเภท

ภารกิจที่พิสูจน์ว่า VLEO เป็นไปได้

แม้ VLEO จะได้รับความสนใจมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่การทดลองใช้งานจริงเริ่มขึ้นมานานแล้ว หนึ่งในภารกิจสำคัญคือ GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency: ESA) ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศในปี 2009 เพื่อศึกษาสนามโน้มถ่วงของโลก โดยเลือกปฏิบัติภารกิจที่ระดับประมาณ 255 กิโลเมตร ซึ่งต่ำกว่าดาวเทียมสำรวจโลกทั่วไป

เพื่อรับมือกับแรงต้านอากาศ วิศวกรออกแบบตัวดาวเทียมให้มีรูปทรงเพรียวเพื่อลดแรงเสียดทาน และติดตั้ง Ion Propulsion System (ระบบขับดันไอออน คือ เครื่องยนต์สำหรับยานอวกาศที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเร่งอนุภาคแก๊สให้เป็นไอออน แล้วพ่นออกไปด้วยความเร็วสูงเพื่อสร้างแรงขับเคลื่อน) เพื่อชดเชยแรงต้านอากาศตลอดการปฏิบัติภารกิจ

ดาวเทียม GOCE สามารถปฏิบัติงานได้นานกว่า 4 ปี ก่อนสิ้นสุดภารกิจเมื่อเชื้อเพลิงหมด ถือเป็นหลักฐานสำคัญที่แสดงให้เห็นว่า การปฏิบัติภารกิจใน Very Low Earth Orbit (VLEO) สามารถเกิดขึ้นได้จริง หากมีการออกแบบระบบที่เหมาะสม

หลังจาก GOCE องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ได้พัฒนา SLATS (Super Low Altitude Test Satellite) หรือ TSUBAME เพื่อศึกษาการปฏิบัติภารกิจในวงโคจรที่ต่ำกว่าเดิม โดยสามารถรักษาวงโคจรที่ระดับประมาณ 167 กิโลเมตร ซึ่งนับเป็นหนึ่งในระดับวงโคจรที่ต่ำที่สุดสำหรับดาวเทียมที่ปฏิบัติภารกิจเป็นเวลานาน

ภารกิจนี้ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจผลกระทบของแรงต้านอากาศ ความหนาแน่นของบรรยากาศ และสภาพแวดล้อมใน VLEO มากขึ้น ข้อมูลที่ได้จึงกลายเป็นพื้นฐานสำคัญของการออกแบบดาวเทียมรุ่นใหม่

ภาพที่ 4 ดาวเทียม SLATS (Super Low Altitude Test Satellite) หรือ TSUBAME ขององค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) สามารถรักษาวงโคจรที่ระดับประมาณ 167 กิโลเมตร ซึ่งเป็นหนึ่งในระดับวงโคจรที่ต่ำที่สุดสำหรับดาวเทียมที่ปฏิบัติภารกิจเป็นเวลานาน ช่วยยืนยันศักยภาพของการปฏิบัติภารกิจใน Very Low Earth Orbit (VLEO) และเป็นพื้นฐานสำคัญของการพัฒนาดาวเทียมรุ่นใหม่

VLEO กำลังเข้าสู่ช่วงเปลี่ยนผ่าน

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเริ่มสะท้อนให้เห็นในภาคธุรกิจเช่นกัน รายงานล่าสุดของ Juniper Research คาดการณ์ว่า มูลค่าการลงทุนในตลาด VLEO จะเติบโตจากประมาณ 5.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 เป็น เกือบ 1 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2031

ตัวเลขดังกล่าวสะท้อนการเติบโตของการลงทุนในเทคโนโลยี VLEO ไม่ใช่มูลค่าตลาด Earth Observation ทั้งหมด โดยมีความต้องการข้อมูลด้านการสำรวจโลก และการพัฒนาระบบขับเคลื่อนรุ่นใหม่ เป็นปัจจัยสำคัญที่ผลักดันตลาด

ประเทศไทยกับโอกาสจาก VLEO

สำหรับประเทศไทย แม้ปัจจุบันจะมุ่งเน้นการใช้ประโยชน์จากข้อมูลดาวเทียมเป็นหลัก แต่การติดตามความก้าวหน้าของ Very Low Earth Orbit (VLEO) และการเตรียมความพร้อมของอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง จะช่วยเปิดโอกาสใหม่ทั้งด้านการใช้ประโยชน์จากข้อมูลดาวเทียม และการมีส่วนร่วมใน เศรษฐกิจอวกาศ (New Space Economy) ที่กำลังเติบโต

ในช่วงที่ผ่านมา ประเทศไทยได้เดินหน้าพัฒนานโยบายด้านอวกาศอย่างต่อเนื่อง ทั้งการผลักดัน ร่างแผนแม่บทอวกาศแห่งชาติ การสนับสนุนนโยบาย Landing Rights และความร่วมมือกับประเทศญี่ปุ่นในการศึกษาศักยภาพของ LEO Satellite Constellations ซึ่งสะท้อนทิศทางการยกระดับการใช้ประโยชน์จากดาวเทียมวงโคจรต่ำ การพัฒนาบุคลากร และการส่งเสริมอุตสาหกรรมอวกาศของประเทศในระยะยาว

แม้นโยบายของไทยในปัจจุบันจะมุ่งเน้น LEO Satellite Constellations เป็นหลัก แต่ความก้าวหน้าของ VLEO ซึ่งให้ข้อมูลที่มีความละเอียดสูงขึ้น เก็บข้อมูลได้ถี่ขึ้น และรองรับการใช้งานแบบ Near Real-time มีศักยภาพที่จะต่อยอดการพัฒนา Earth Observation และ Earth Intelligence ทั้งด้านการบริหารจัดการทรัพยากร การเฝ้าระวังภัยพิบัติ การติดตามโครงสร้างพื้นฐาน และการสนับสนุนการตัดสินใจจากข้อมูลเชิงพื้นที่

แหล่งอ้างอิง