Ep. 19 ดาราศาสตร์วิทยุ ต้นกำเนิด “นวัตกรรมการสื่อสาร” และ เครือข่ายไร้สาย “WiFi” แห่งยุคปัจจุบัน

19 01

เครื่องมือ อุปกรณ์ และวิธีประมวลผลข้อมูลจำนวนมากในแวดวงการสื่อสารปัจจุบันมีที่มาจากดาราศาสตร์วิทยุ อันที่จริงแล้ว บริษัทด้านการสื่อสารที่ประสบความสำเร็จหลายแห่งก็มีผู้ก่อตั้งเป็นนักดาราศาสตร์วิทยุ

 

ยุคการสื่อสารผ่านดาวเทียมมีจุดเริ่มต้นจากบริการโทรศัพท์ ก่อนจะขยายไปสู่โทรทัศน์ วิทยุ และการรับส่งข้อมูล ปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการสื่อสารผ่านดาวเทียมขึ้นได้คือการคิดค้นและก่อสร้างสายอากาศชนิดจานสะท้อนแบบพาราโบลา (parabolic reflector antenna) ขนาดใหญ่ นักดาราศาสตร์วิทยุใช้รับคลื่นวิทยุที่แผ่มาจากวัตถุท้องฟ้าต่างๆ เช่น ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ ทางช้างเผือก และแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุจากนอกกาแล็กซีทางช้างเผือกอื่น ๆ เนื่องจากคลื่นวิทยุที่มาจากวัตถุทางดาราศาสตร์มีความเข้มของสัญญานอ่อนมาก จำเป็นต้องใช้จานสะท้อนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ถึง 25-75 เมตร นักดาราศาสตร์วิทยุและภาคอุตสาหกรรมจึงร่วมกันพัฒนาตัวสะท้อนลักษณะนี้ขึ้น เวลาต่อมา บริษัทหลายแห่งทั่วโลกได้นำวิทยาการใหม่นี้ไปใช้เพื่อประกอบธุรกิจสถานีดาวเทียมสื่อสารภาคพื้นดิน 

 

ปัจจุบันมีการใยแก้วนำแสงคุณภาพสูง จานรับสัญญาณสื่อสาร ขนาด 30 เมตร ที่เคยใช้งานด้านโทรคมนาคมจึงถูกนำมาปรับปรุงใหม่เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายการแทรกสอดระยะไกลแอฟริกา (African Very Long Baseline Interferometry Network) ในทำนองเดียวกัน นักดาราศาสตร์วิทยุได้คิดค้นระบบรับคลื่นไมโครเวฟที่มีความไวสูงขึ้น เช่น เครื่องขยายสัญญาณพาราเมตริก (parametric amplifier) สิ่งประดิษฐ์นี้ทำให้เกิดบริษัทที่ก่อตั้งขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นจำนวนมาก พัฒนาการในลักษณะนี้ยังคงเกิดขึ้นอยู่ในปัจจุบันเนื่องมาจากการพัฒนาอุปกรณ์ตรวจจับและขยายสัญญาณในย่านความยาวคลื่นระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรและย่านอินฟราเรด (submillimeter and infrared wavelengths) ที่สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้หลากหลายประเภท เช่น จุดตรวจความปลอดภัยในสนามบินและระบบหลีกเลี่ยงการชนในอากาศยาน

---

ดาราศาสตร์วิทยุนอกจากจะเป็นศาสตร์ต้นกำเนิดเครื่องมือ อุปกรณ์ และวิธีการประมวลหลายอย่างแล้ว ยังเป็นศาสตร์ที่มีส่วนสำคัญในการประดิษฐ์คิดค้น “WiFi” หรือ Wireless Fidelity  อีกด้วย

 

ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่องค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมแห่งเครือจักรภพ หรือ ซีเอสไออาร์โอ (Commonwealth Scientific  and  Industrial  Research  Organization หรือ CSIRO) ในออสเตรเลีย ได้คิดค้นเทคนิคใหม่ในการส่งข้อมูลแบบไร้สายโดยใช้เทคนิคที่พัฒนาขึ้นเพื่อวิเคราะห์คลื่นวิทยุจากหลุมดำ นักวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้ได้ประดิษฐ์ไมโครชิปชนิดหนึ่งขึ้น ทำให้เราสามารถใช้คลื่นวิทยุในสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะซับซ้อน ซึ่งทำให้เกิดสัญญาณสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ และอาจรบกวนการถ่ายโอนข้อมูลได้

นวัตกรรมดังกล่าวได้รับสิทธิบัตรและช่วยปูทางให้บริษัททั่วโลกสามารถเริ่มใช้ WiFi แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครือข่ายกับอุปกรณ์พกพา ชีวิตมนุษย์ในปัจจุบันพึ่งพากระแสข้อมูลอย่างมาก วิทยาศาสตร์สาขาต่างๆ รวมถึงดาราศาสตร์วิทยุเอง ก็จะยังคงสร้างเทคโนโลยีที่เป็นประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติต่อไป

ข้อมูล : อนุสาร From Medicine to Wi-Fi โดย สหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ หรือ IAU

 

ภาพ : กล้องโทรทรรศน์วิทยุอัลมา (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array หรือ ALMA) เป็นอาเรย์ที่ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุจำนวน 66 ตัว ตั้งอยู่ในทะเลทรายอาตากามาทางตอนเหนือของชิลี  (เครดิต: ESO/C. Malin)