นาซ่ากำหนดปล่อย “SWOT” ดาวเทียมสำรวจแหล่งน้ำ ภายในสิ้นปีนี้

Updated on Sep 04, 2023

หลัง 10 ปีแห่งการวางแผนและสร้างดาวเทียม “SWOT” หรือดาวเทียมสำรวจแหล่งน้ำผิวดินและมหาสมุทร (Surface Water and Ocean Topography) ในที่สุดนาซ่าก็ได้กำหนดการปล่อย SWOT ขึ้นโคจร และจะเริ่มปฏิบัติการภายในสิ้นปีนี้

SWOT: ดาวเทียมสำรวจน้ำพื้นผิวโลก เป็นโครงการที่น่าจับตามองอย่างยิ่ง เพราะเป็นความร่วมมือระดับนานาชาติครั้งแรกของโลกระหว่าง NASA and CNES องค์การอวกาศฝรั่งเศส มีภารกิจสำรวจและรวบรวมข้อมูลของแหล่งน้ำทั่วโลกเพื่อศึกษาในเชิงลึกถึงการเปลี่ยนแปลงของแหล่งน้ำผิวโลก รวมไปถึงศึกษาภูมิประเทศของผืนมหาสมุทร ข้อมูลเหล่านี้นับว่าสำคัญมากๆ เพราะสามารถนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ได้หลายแขนง ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาแบบจำลองกระแสน้ำมหาสมุทร การพยากรณ์สภาพอากาศและภัยพิบัติ การเฝ้าระวังผลกระทบของคลื่นต่อกิจกรรมชายฝั่ง และที่สำคัญคือการศึกษาและวางแผนการบริหารทรัพยากรน้ำจืด อันเป็นปัจจัยสำคัญต่อชีวิตมนุษย์

ดาวเทียม SWOT สามารถสำรวจแหล่งน้ำบนพื้นผิวดิน, มหาสมุทร และจัดเก็บเป็นข้อมูลที่มีความละเอียดสูงอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ข้อมูล SWOT มีความสำคัญอย่างมากต่อการวิเคราะห์แหล่งน้ำบนผิวดิน ติดตามการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเล ศึกษาการเปลี่ยนแปลงแนวชายฝั่ง และศึกษาวงจรการหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทร นอกจากนี้ดาวเทียม SWOT ยังสามารถตรวจวัดระดับความลึกของแหล่งน้ำ ไม่ว่าจะเป็นในทะเลสาบ แม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ และมหาสมุทรได้อย่างแม่นยำ

เครื่องตรวจจับคลื่น “KaRIn” (Ka-band Radar Interferometer) ซึ่งเป็นอุปกรณ์พิเศษที่จะถูกนำขึ้นไปโคจรเป็นครั้งแรกร่วมกับดาวเทียม SWOT

KaRIn ถูกติดตั้งอยู่ตรงกลางระหว่างเสาอากาศทั้งสองฝั่งที่มีลักษณะคล้ายรูปตัว T ของดาวเทียม SWOT โดยใช้การสะท้อนของสัญญาณเข้าที่เสาอากาศสองฝั่งของดาวเทียม เกิดเป็นแถบข้อมูลสองแถบ กว้างฝั่งละ 60 กิโลเมตร รวมแล้วได้แถบข้อมูลที่กว้างถึง 120 กิโลเมตร ทำให้ข้อมูลที่ได้นั้นมีความละเอียดสูง และสามารถครอบคลุมพื้นที่ผิวโลกได้มากขึ้นในระยะเวลาอันสั้น อีกทั้งยังมีความแม่นยำสูง จึงทำให้ ดาวเทียม SWOT ใช้เวลาเพียง 21 วันในการเก็บข้อมูลครอบคลุมพื้นที่ผิวโลกทั้งโลก ข้อมูลที่ได้ก็จะช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาลงลึกเกี่ยวกับทรัพยากรน้ำของโลกเราได้ดีขึ้นกว่าเดิม

อุปกรณ์ Radar Interferometer ที่ติดตั้งไปกับ SWOT นี้ เป็นการประยุกต์ใช้ SAR: Synthetic Aperture Radar หรือ เรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ หนึ่งในเทคนิคสำคัญของการรับรู้ระยะไกล (Remote Sensing) หลักการของมันคือการส่งคลื่นไมโครเวฟลงไปกระทบยังพื้นผิวโลกและรับสัญญาณที่สะท้อนกลับมา เพื่อนำมาใช้สร้างภาพสองมิติ หรือแม้แต่สามมิติของภูมิประเทศนั้นๆ เทคนิคนี้ได้รับการทดสอบมาก่อนแล้วในภารกิจ AirSWOT ภารกิจนี้เป็นอีกส่วนสำคัญหนึ่งในขั้นออกแบบและวางแผนดาวเทียม SWOT ซึ่งเป้าหมายหลักของ AirSWOT ก็เพื่อทดสอบและพัฒนาความเข้าใจในข้อมูลที่ตรวจจับได้ โดยทำการทดสอบกับเครื่องบินเสียก่อน เมื่อได้ผลสำเร็จจึงนำมาติดตั้งกับดาวเทียม SWOT

หนึ่งในการประยุกต์ใช้เทคนิค SAR ที่สำคัญต่อภารกิจ SWOT นี้ก็คือ การตรวจวัดระดับความสูงของพื้นผิว โดย KaRIn จะทำการส่งคลื่นไมโครเวฟลงสู่พื้นโลก คลื่นจะสะท้อนกลับมายังสองเสาอากาศของดาวเทียม SWOT ที่ห่างกัน 10 เมตร ทั้งสองเสาก็จะทำการเก็บข้อมูลคลื่นสะท้อนกลับนี้พร้อมๆกัน โดยคลื่นที่สะท้อนกลับที่มาถึงสองเสาอากาศจะมีเฟสที่เหลื่อมกันอยู่เล็กน้อย ด้วยเพราะระยะทางที่คลื่นเดินทางจากพื้นโลกมายังแต่ละเสานั้นต่างกันอยู่

ค่าความต่างของเฟสคลื่นที่วัดได้ ประกอบกับค่าอื่นๆที่เรารู้อย่างระยะห่างระหว่างเสาอากาศ และความยาวคลื่นที่ส่งไป จะช่วยให้เราสามารถบอกถึงตำแหน่งที่คลื่นตกกระทบและสะท้อนกลับ รวมถึงค่าความสูงของพื้นผิวแต่ละพิกเซลในแถบแนวสำรวจ (Swath) แถบ Swath นี้ก็จะครอบคลุมพื้นที่ผิวโลกที่ดาวเทียมได้โคจรผ่าน จากนั้น เราสามารถประมวลผลความสูงพื้นผิวโดยรวม เมื่อนำภาพ Swath จากสองเสาอากาศมารวมกัน แล้วสร้างเป็น Interferogram ที่แสดงระดับความสูงในแต่ละตำแหน่งผ่านสีต่างๆ

เมื่อดาวเทียมโคจรครอบคลุมพื้นผิวโลกได้ครบ ก็สามารถนำข้อมูลทั้งหมดมารวมเป็นแผนที่โลก แสดงภูมิประเทศผิวน้ำทั่วโลกตามที่เราต้องการ

นอกจาก KaRIn ยังมีเพย์โหลดอื่นๆที่ติดตั้งไปด้วย อย่างเช่น Altimeter ระหว่างสองเสาอากาศ ทำหน้าที่ส่ง-รับสัญญาณสะท้อนกลับ และจับเวลาระหว่างแต่ละเที่ยวการเดินทางของสัญญาณที่ส่งไปจนสะท้อนกลับมา เพื่อคำนวณระดับความสูงวงโคจร และข้างๆกันนั้นก็มี Microwave Radiometer ทำหน้าที่ตรวจวัดประมาณไอน้ำระหว่างดาวเทียมและผิวโลก ยิ่งมีไอน้ำมากก็แปลว่าสัญญาณเดินช้าลงมากเท่านั้น และที่ขาดไม่ได้ก็คือตัวรับ GPS สำหรับช่วยระบุตำแหน่งการโคจรของดาวเทียมเพื่อติดตามและควบคุม

เทคโนโลยีดาวเทียมที่สุดล้ำนี้จะช่วยทำให้มนุษย์เราสามารถเข้าถึงข้อมูลเพื่อช่วยในการเตรียมพร้อม และวางแผนรับมือสถานการณ์อันเกี่ยวกับแหล่งน้ำได้อย่างรวดเร็วในอนาคตอันใกล้ หากต้องไม่ลืมว่า แม้การสำรวจอวกาศจะกว้างไกลไปแค่ไหน สิ่งใกล้ตัวเราก็สำคัญไม่แพ้กัน เป้าหมายหลักของ SWOT จึงครอบคลุมการศึกษาคุณสมบัติรวมไปถึงกลไกใหม่ๆของมหาสมุทร และประมวลผลแหล่งทรัพยากรน้ำจืดบนโลก เพื่อเปิดกว้างให้สามารถประยุกต์ใช้ข้อมูลร่วมกับสาขาอื่นๆ SWOT ถูกวางแผนไว้ว่าจะถูกส่งขึ้นไปโคจรไม่เกินสิ้นปี 2565 นี้ เตรียมนับถอยหลังรอติดตามกันได้เลย และก็นี่คือหนึ่งในคุณประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศต่อมนุษยชาติที่เป็นจริงแล้วบนโลกใบนี้ แล้วเราจะมาอัพเดทให้ทราบกันอีก

ที่มา swot.jpl.nasa.gov