EP. 5  เครื่องเคลือบกระจกเครื่องแรกของไทยสู่โครงการวิทยาศาสตร์ระดับโลก : พัฒนาเป็นเครื่องเคลือบกระจกฟิล์มบาง  สำหรับเคลือบกระจกกว่า 6,000 บาน  ในโครงการหมู่กล้องรังสีเชเรนคอฟ (Cherenkov Telescope Array หรือ CTA)

05 01

ปี พ.ศ. 2553  NARIT และสถาบันวิจัยแสงซินโครตอน (องค์การมหาชน) ร่วมกันออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบกระจกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร เครื่องแรกของประเทศไทย สำหรับเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติ โดยใช้เทคนิคการเคลือบแบบสปัตเตอริง (Sputtering) แทนการใช้เทคนิคอีวาโปเรชัน (Evaporation) เป็นเทคโนโลยีการเคลือบกระจกที่ทันสมัยและมีคุณภาพดีทัดเทียมกับการนำเข้าจากต่างประเทศ สามารถควบคุมความหนาของฟิล์มบางได้ในระดับนาโนเมตร มีความเรียบสม่ำเสมอ เพื่อให้มีสมบัติการสะท้อนแสงดีเยี่ยมตามหลักทัศนศาสตร์  เครื่องเคลือบกระจกดังกล่าว ถูกนำมาติดตั้ง ณ อุทยานดาราศาสตร์สิรินธร จังหวัดเชียงใหม่ และทดสอบเป็นผลสำเร็จในปี พ.ศ. 2558 ใช้งบประมาณการผลิตน้อยกว่าการนำเข้าจากต่างประเทศถึง 2-3 เท่า และในขณะเดียวกันยังก่อให้เกิดประสบการณ์และองค์ความรู้ทางวิศวกรรมมากมายจากโครงการดังกล่าว

จากเครื่องเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติ นำไปสู่การออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบกระจกให้กับโครงการหมู่กล้องโทรทรรศน์รังสีเชเรนคอฟ (Cherenkov Telescope Array หรือ CTA) เพื่อเคลือบกระจกในโครงการดังกล่าว มากกว่า 6,000 บาน  แต่ละบานมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.2 เมตร  เนื่องจากกล้องโทรทรรน์ทั้งหมดในโครงการฯ ดังกล่าว จะตั้งอยู่กลางแจ้ง ทำให้กระจกเกิดการสึกกร่อนและสูญเสียความสามารถในการสะท้อนแสง จนต้องเคลือบใหม่ทุกๆ ประมาณ 6 ปี

ประเทศไทยได้รับการยอมรับให้เข้าร่วมโครงการ CTA ดังกล่าวภายใต้ความร่วมมือระหว่าง สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี รับผิดชอบออกแบบระบบ และผลิตเครื่องเคลือบกระจกสำหรับกล้องโทรทรรศน์ทั้งหมดในโครงการ พร้อมนำไปติดตั้ง ณ ประเทศชิลี  รวมถึงการส่งวิศวกรซอฟต์แวร์ร่วมพัฒนาระบบควบคุมและเก็บข้อมูลรังสีเชเรนคอฟจากกล้องโทรทรรศน์ทั้งหมด

>> โครงการหมู่กล้องโทรทรรศน์รังสีเชเรนคอฟ (Cherenkov Telescope Array หรือ CTA) - เป็นโครงการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์เพื่อตรวจวัดรังสีแกมมา ระดับ 20 Gev - 300 TeV จากแหล่งกำเนิดพลังงานนอกโลก ซึ่งเป็นอนุภาคคอสมิกพลังงานสูง เมื่อผ่านเข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกจะชนกับอนุภาคของโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ จากนั้นจะแตกตัวเป็นอนุภาคอื่น ต่อกันเป็นทอดๆ ส่วนใหญ่จะเกิดเป็นอิเล็กตรอนและโพซิตรอน จากนั้นจะแผ่รังสีพลังงานสูงออกมา เรียกว่า "แสงเชเรนคอฟ” ซึ่งเป็นแสงสีฟ้า เรียกว่า “แสงเชเรนคอฟ” (Cherenkov Light) พลังงานระดับดังกล่าวไม่สามารถสร้างขึ้นจากเครื่องเร่งอนุภาคบนโลก เช่น เครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider ขององค์กรวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (CERN) มีขีดจำกัดอยู่ที่ 13 TeV เท่านั้น

โครงการ CTA เป็นโครงการความร่วมมือระหว่าง 212 สถาบัน ใน 32 ประเทศทั่วโลก สถาบันเดซี สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี (DESY: Deutsches Elektronen-Synchrotron) เป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งโครงการ มีแผนสร้าง  หอดูดาวหมู่กล้องโทรทรรศน์รังสีเชเรนคอฟ 2 แห่ง ณ เกาะลาปาลมา ประเทศสเปน 19 กล้อง และบริเวณทะเลทราย ใกล้หอดูดาวปารานัล ประเทศชิลี 99 กล้อง เพื่อให้ครอบคลุมการสังเกตการณ์ท้องฟ้าทั้งซีกฟ้าเหนือและซีกฟ้าใต้ ภายใต้งบประมาณทั้งสิ้น 400 ล้านยูโร คาดว่าหมู่กล้องทั้งหมดจะแล้วเสร็จในปี 2568 โครงการหมู่กล้องโทรทรรศน์รังสีเชเรนคอฟ จะเป็นหอสังเกตการณ์ใหม่ของโลก ที่จะเปิดประตูสู่การค้นหาธรรมชาติของแหล่งกำเนิดรังสีระดับพลังงานสูงในจักรวาล อาทิ หลุมดำ ซูเปอร์โนวา หรือความลับทางฟิสิกส์ที่ยังไม่เป็นที่รู้จักและอาจเป็นกุญแจสู่การค้นพบที่สำคัญที่สุดของมนุษยชาติในชั่วชีวิตของเรา

>> ประสิทธิภาพของเครื่องเคลือบกระจกในโครงการCTA

- เพิ่มอัตราการสะท้อนแสงของกล้องโทรทรรศน์

- สามารถเลือกความยาวคลื่นแสงตามความหนาของฟิล์ม ซึ่งกล้องโทรทรรศน์รังสีเชเรนคอฟในโครงการ CTA ต้องการความยาวคลื่นในการสะท้อนแสงช่วง 350-500 นาโนเมตร

- สามารถเคลือบฟิล์มซิลิกอนไดออกไซด์ (protective layer) เพื่อยืดอายุการใช้งานกระจก เนื่องจากอาจถูกกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น ฝุ่น ลม พายุทะเลทราย ความชื้น เป็นต้น

>> สิ่งที่ประเทศไทยจะได้รับจากโครงการ

- ได้เข้าร่วมในโครงการวิจัยวิทยาศาสตร์ชั้นแนวหน้าด้านฟิสิกส์พลังงานสูง ที่จะนำไปสู่การค้นพบที่สำคัญยิ่งในรอบหลายสิบปี

- ขยายศักยภาพด้านการเคลือบกระจกและฟิล์มบางของไทย ไปสู่การตอบโจทย์อุตสาหกรรมในประเทศ

- พัฒนากำลังคน นักวิจัย นักศึกษา ด้วยโจทย์ที่ท้าทายที่สุดในจักรวาล ยกระดับศักยภาพการแข่งขันทางวิทยาศาสตร์ของชาติ

>> จากการพัฒนาเทคโนโลยีดาราศาสตร์ต่อยอดสู่กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์

จากการออกแบบและสร้างเครื่องเคลือบกระจกเพื่อสนับสนุนงานวิจัยดาราศาสตร์ ถือเป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถนำไปต่อยอดประยุกต์ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมได้หลากหลาย  ยกตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่อยู่ใกล้ตัว อาทิ จอโทรศัพท์มือถือ จอคอมพิวเตอร์ เลนส์กล้องถ่ายรูป แว่นตากันแดด กระจกอาคารประหยัดพลังงาน ฮาร์ดดิสก์ อุตสาหกรรมแม่พิมพ์ หรือแม้กระทั่งผ้าห่มฟอยล์ (Foil Blanket) ลักษณะเป็นแผ่นพลาสติกบางเคลือบฟอยล์ สามารถเก็บกักอุณหภูมิและสะท้อนแสง ให้ความอบอุ่นต่อร่างกาย