การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอวกาศ และเทคนิคการถ่ายทอดองค์ความรู้ ด้านกิจการอวกาศ

1. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอวกาศ และเทคนิคการถ่ายทอดองค์ความรู้ด้านกิจการอวกาศ รองศาสตราจารย์ ดร. อธิคม ฤกษบุตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร โครงการอบรมแกนนำเครือข่ายองค์ความรู้ด้านกิจการอวกาศ ครั้งที่ 2 23 เมษายน 2552

2. รู้จัก ... วิทยากร • วศ.บ. (Electronics), สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง • MSEE (Optoelectronics), Florida Institute of Technology, USA • PhD (Optical Communications), University of New South Wales, Australia • คณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร • รองอธิการบดี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร • ประธานจัดประชุมวิชาการทางออปติกส์และการประยุกต์ใช้งานแห่งชาติ (National Conference on Optics and Applications – NCOA) • ประธาน IEEE-LEOS Thailand Chapter, กรรมการ OSA & SPIE Thailand Chapters • ประธานกรรมการวิชาการ มาตรฐานเคเบิลเส้นใยนำแสง สมอ. กระทรวงอุตสาหกรรม • ประธานสภาคณบดีคณะวิศวกรรมศาสตร์แห่งประเทศไทย (2551-2552) ฯลฯ ...

3. Space Movie : จินตนาการเริ่มที่นี่ • ALIANS เป็นหนังอวกาศยอดนิยมตลอดกาลอันดับหนึ่ง (www.space.com) • STAR WARS IV อันดับสอง • Star Wars V: The Empire Strikes Back อันดับสาม

4. Welcome to SPACE ! These are the voyager of the star ship “Enterprise” It’s 5 years mission to explore strength new world To seek out new life and new civilization To boldly go where no man has gone before! Space The Final frontier

5. จากความฝัน(จินตนาการ) ... สู่ความจริง ?!?

6. โลกแห่งความเป็นจริง • อวกาศกับการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี • remote sensing, rocket, space shuttle, satellite, etc. • อวกาศกับการพัฒนาด้าน การสื่อสารโทรคมนาคม

7. Warp speed ! Special Relativity Theory

8. ตอนที่ 1 อวกาศกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระบบสุริยะ - Solar System

9. การใช้ประโยชน์จากอวกาศ - มองภาพมุมกว้าง Remote Sensing-การสำรวจระยะไกล : Geographical Information System (GIS) Disaster Monitoring (Prevention ?) Technology Optical sensor Radar

10. GIS - ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ • GIS -Geographical Information System • ระบบข้อมูลตามสภาพภูมิประเทศ

11. ยานอวกาศ Satellite Space Rocket Space shuttle

12. กล้องโทรทรรศน์ - The Hubble Space Telescope The Hubble Space Telescope is a 2.4-meter reflecting telescope which was deployed in low-Earth orbit (600 kilometers) by the crew of the space shuttle Discovery (STS-31) on 25 April 1990.

13. ยานสำรวจดวงจันทร์

14. ยานสำรวจ Voyager 1 • Voyager 1,2 ถูกส่งขึ้นไปเมื่อวันที่สิงหาคม/กันยายน พ.ศ. 2520 เพื่อเดินทางไปสำรวจ ดาวพฤหัส (Jupiter)ดาวเสาร์ (Saturn) ดาวอื่น ๆ ในระบบสุริยะ และ อื่น ๆ ไกลออกไป • การติดต่อสื่อสารและควบคุมยาน กระทำผ่านระบบ Deep Space Network (DSN) • สัญญาณ uplink ใช้คลื่นวิทยุย่าน S-band ที่อัตราข้อมูล 16 บิตต่อวินาที (bps) • สัญญาณ downlink ใช้ความถี่ย่าน X-band ที่อัตราข้อมูล 160 bps และสามารถเพิ่มได้เป็น 1.4 kbps สำหรับข้อมูลที่มีความละเอียดสูง • สายอากาศที่ตัวยานใช้จานขนาด 3.7 เมตร ที่มีกำลังขยายสูง (high-gain antenna - HGA) • เมื่อ 4 เมษายน พ.ศ. 2550 อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 15,180 ล้านกิโลเมตร (~ 0.0017 ปีแสง) Voyager 1 ดาวเสาร์ ถ่ายโดย Voyager 2 ภาพขยายกลุ่มเมฆวงแหวนดาวเสาร์ ถ่ายเมื่อ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2520

15. Deep space unmanned spacecraft Galileo mission

16. สถานีอวกาศ – Space Station International Space Station Launch Dates 1999-2004. International Space Station is a project involving contributions from 16 nations. It is the largest and most complex international scientific project ever undertaken.

17. SPACE ELEVATORS (จินตนาการ)

18. Space Food • From space to earth ! • No refrigeration required • Cooking with air

19. Space Toilet • The international space station's toilet relies on vacuum equipment and air flow to carry waste away in zero-G. 2009 model from Russia

20. เทคโนโลยีชุดอวกาศ Light, camera Keeping cool Staying warm Increased mobility/range of motion Radiation protection Longer excursions Increased glove flexibility Lighter suit Extended life time Higher pressure Field servicing/Repair Dust repellant Compact stowage Durability Next generation instrumentation

21. These Boots are Made for Walking

22. ROBOT • Canada's two-armed robot, named Dextre for its nimble capabilities, should give astronauts a break from basic repair and maintenance tasks outside of the growing space station. หุ่นยนต์ในหนังอวกาศยุคแรกเรื่อง Lost in Space

23. How close to the real ? • It’s all well and good for sci-fi but how close are we to developing a real world force field? A lot closer than you think! Welcome to “Cold Plasma”.

24. ตอนที่ 2 - อวกาศกับการสื่อสาร (Space & Telecom) ? wireless radio wave light !!

25. ยุคของการสื่อสาร - สื่อสารอะไร ?? • เสียง (Telephony) • Point-to-point, node-to-node • Broadcast เช่น วิทยุ AM, FM • ภาพ (Images, Video) • Broadcast เช่น TV • เคเบิลทีวี (CaTV) • ขัอมูลดิจิตอล (Data) • Data communication • Internet First Era 1E Second Era 2E Third Era 3E (Convergence)

26. ประวัติการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุในอวกาศประวัติการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุในอวกาศ • Sputnikเป็นดาวเทียม(รัสเซีย)ดวงแรกของโลก • ถูกส่งไปนอกโลกเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 (92 วัน) • ติดตั้งอุปกรณ์สื่อสารด้วยคลื่นวิทยุ • Project Scoreเป็นดาวเทียมอเมริกันดวงแรก ปี พ.ศ. 2501 • ใช้ระบบอัดเสียง เก็บไว้ในดาวเทียมแล้วส่ง(store & forward) กลับมายังโลก เพื่ออวยพรวันคริสต์มาส จาก ประธานาธิบดี Eisenhower • ในปี พ.ศ. 2503 NASA ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร • Echo Satelliteติดตั้งบอลลูนขนาด 100 ฟุต เพื่อใช้สะท้อนคลื่นวิทยุ • Courier 1Bเป็นดาวเทียมดวงแรกที่ถูกออกแบบสำหรับใช้งานเป็นสถานีทวนสัญญาณ (repeater)

27. ประวัติการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุในอวกาศประวัติการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุในอวกาศ • Telstarเป็นดาวเทียมสื่อสารดวงแรกของโลก • เกิดจากความร่วมมือระหว่าง AT&T,Bell Telephone Lab, NASA, British General Post Office,และFrench National PTT (Post Office) • ส่งโดย NASA เมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม พ.ศ. 2505 • โคจรรอบโลก 1 รอบ ใช้เวลา 2 ชั่วโมง 37 นาที • Syncom 3(ของบริษัท Hughes) เป็นดาวเทียมสื่อสัญญาณภาพ (TV) ดวงแรกที่โคจรในวงโคจรค้างฟ้า (Geostationary orbit) • ส่งขึ้นเมื่อ 19 สิงหาคม พ.ศ. 2507 • ใช้เชื่อมโยงสัญญาณโทรทัศน์ระหว่าง โตเกียว กับ สหรัฐอมเริกา (ข้ามมหาวมุทรแปซิฟิก) ในการแข่งขันโอลิมปิคฤดูร้อน 1964 • IntelSat Iเป็นดาวเทียมสื่อสารข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกดวงแรก • ส่งขึ้นเมื่อ 6 เมษายน พ.ศ. 2508

28. HOW ?? • ดาวเทียม หรือ ยานอวกาศ ที่อยู่นอกโลก ในอวกาศ อันกว้างใหญ่ไพศาล สื่อสารกับสถานีบนโลกได้อย่างไร • วงโคจรค้างฟ้า • โคจรรอบโลก • ยานสำรวจ !

29. Deep Space Network - DSN • DSN เป็นเครือข่ายสากลของ NASA ที่ประกอบด้วยสถานีภาคพื้นดินมากมายหลายจุดบนพื้นโลก ที่มีสายอากาศขนาดใหญ่ สำหรับติดต่อสื่อสารกับยานอวกาศ • Goldstone ในทะเลทรายแคลิฟอร์เนีย • ใกล้เมืองแมดริด ประเทศสเปน • ใกล้เมืองแคนเบอร่า ออสเตรเลีย • สัญญาณติดต่อสื่อสารกับดาวเทียม เรียกว่า DS1 (Digital Signal 1) หรือ T1 (สื่อสารในบ้านเราใช้ E1) 34m, 70m diameter antennas ! Large dish  arrays of small ant

30. Deep Space Network - DSN

31. ดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งานดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งาน • การกระจายสัญญาณวิทยุ-โทรทัศน์ (Radio and television Broadcasting) • ระบบโทรศัพท์ (Telephony) • การให้บริการด้านข้อมูล (Data) • อินเตอร์เน็ต (Internet) • การให้บริการด้าน Multimedia • อื่นๆ

32. ดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งานดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งาน • การกระจายสัญญาณวิทยุ-โทรทัศน์ (Radio and television Broadcasting) • การแพร่ภาพและเสียง (Broadcasting) • ระบบโทรศัพท์ (Telephony) • ระบบสื่อสารข้อมูล (Data) • อินเตอร์เน็ต (Internet) • การให้บริการด้าน Multimedia • อื่นๆ

33. การแพร่ภาพและเสียง - Broadcasting • วงโคจรค้างฟ้า (Stationary orbit) • มี footprint ครอบคลุมพื้นที่แน่นอน

34. การแพร่ภาพและเสียง - Broadcasting • ระบบออกอากาศโดยตรงสู่บ้านเรือน (Direct-To-Home:DTH) • ผู้รับชมสามารถรับสัญญาณโดยตรงจากดาวเทียม • อดีตเป็น analog ปัจจุบันเป็น digital • ตัวอย่างเช่น • ระบบ UBC • HDTV Set-top Box

35. การแพร่ภาพและเสียง - Broadcasting • ระบบออกอากาศแบบทวนสัญญาณ (TV distribution, Relay Broadcasting) • เป็นการแพร่ภาพจากสถานีแม่ข่าย ผ่านดาวเทียม ไปยังสถานีข่ายในเขตภูมิภาค • สถานีข่ายในเขตภูมิภาคจะส่งสัญญาณเป็นคลื่นวิทยุย่านความถี่ VHF หรือ UFH ไปสู่บ้านเรือนของผู้รับชม • ข้อดี • รับชมได้ทั่วพื้นที่ ด้วยคุณภาพสัญญาณที่ควบคุมได้แต่ละข่าย • ช่วยลดต้นทุนในการสร้างสถานีลูกข่ายเพื่อออกอากาศซ้ำ

36. ระบบทวนสัญญาณ (Relay Broadcasting)

37. Loop Hole !! Set-top Box allowed Internet ISP Tx not allowed

38. ดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งานดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งาน • การกระจายสัญญาณวิทยุ-โทรทัศน์ (Radio and television Broadcasting) • การแพร่ภาพและเสียง (Broadcasting) • ระบบโทรศัพท์ (Telephony) • ระบบสื่อสารข้อมูล (Data) • อินเตอร์เน็ต (Internet) • การให้บริการด้าน Multimedia • อื่นๆ

39. ระบบโทรศัพท์ (Telephony) – Repeater (1) ใช้ดาวเทียมเป็นตัวกลางในการส่งสัญญาณมือถือระหว่างสถานีฐาน (Base station) เช่น โทรศัพท์มือถือระบบ GSM

40. ระบบโทรศัพท์ (Telephony) – Repeater (2) ใช้สำหรับโทรศัพท์ชนบทหรือ USO (Universal Service Obligation)

41. Mobile VSAT Vehicle (MVV) • จานรับสัญญาณจะปรับทิศทางไปยังดาวเทียมอัตโนมัติ โดยใช้ GPS เป็นตัวระบุตำแหน่ง • ใช้อุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบา • เหมาะสำหรับสนับสนุนการติดต่อ สื่อสารเมื่อมีภัยพิบัติต่างๆ ที่เป็นเหตุให้ขาดการติดต่อสื่อสาร

42. ระบบโทรศัพท์ (Telephony) - GMPCS • การสื่อสารเคลื่อนที่ผ่านดาวเทียม (Global Mobile Personal Communications by Satellite – GMPCS) • ดาวเทียมในระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ • ประกอบด้วย BEAM หลายๆ BEAM ร่วมกันเป็นหนึ่ง Footprint Beams and Channels

43. การเปลี่ยนโอนสัญญาณระหว่างดาวเทียม (Handoff)

44. GMPCS ต้องใช้ดาวเทียมหลายดวง

45. ORBIT GEO MEO LEO ระดับความสูงของดาวเทียม 36,000 กม. 10,000 กม. 800 กม. จำนวนดาวเทียมที่ใช้เป็นอย่างต่ำ 3 10-15 66 อายุการใช้งานของดาวเทียม 13-15 ปี 10-12 ปี 3-7 ปี กำลังส่งที่ต้องการ สู ง ปานกลาง ต่ำ การ Delay ของสั ญญาณ พอรู้สึกได้ ไม่รู้สึ ก ไม่รู้สึก ความเสี่ยงของเทคโนโลยี ต่ำ ปานกลาง สูง ความสามารถในการเจาะทะลวง ไม่ได้เลย ต่ำ ต่ำ การโอนสัญญาณ Handover ไม่มี น้อยครั้ง บ่อย เปรียบเทียบระบบดาวเทียมสื่อสารเคลื่อนที่

46. ระบบ ICO Iridium Globalstar ระดับความสูงของดาวเทียม 10,350 กม. 780 กม. 1410 กม. อายุการใช้งานของดาวเทียม 12 ปี 5 ปี 7.5 ปี จำนวนดาวเทียมที่ใช้เป็นอย่างต่ำ 10+2 66+6 48+8 สัดส่วนของจำนวนดาวเทียมสำรอง 5:1 11:1 6:1 การติดต่อกับดาวเทียม ณ เวลาหนึ่งๆ 80%อย่าง น้อย 2 ดวง ส่วนใหญ่ 1 ดวง ยกเว้นที่ขั้วโลก 2 ดวงใน +70ํ Long การโอนสัญญาณ Handover ทุก 1 ชม. ทุก 8 นาที ทุก 6 นาที การ Delay ของสั ญญาณ (msec) 190-220 100-120 100-120 ตารางเปรียบเทียบระบบ GMPCS

47. ดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งานดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งาน • การกระจายสัญญาณวิทยุ-โทรทัศน์ (Radio and television Broadcasting) • การแพร่ภาพและเสียง (Broadcasting) • ระบบโทรศัพท์ (Telephony) • ระบบสื่อสารข้อมูล (Data) • อินเตอร์เน็ต (Internet) • การให้บริการด้าน Multimedia • อื่นๆ

48. ใช้ดาวเทียมเป็น Repeater ในระบบอินเตอเน็ต การเชื่อมต่อข้อมูลของบริษัทแม่ผ่านดาวเทียม ไปยังบริษัทลูกในบริเวณที่ห่างไกล ต่างประเทศ เช่น ระบบอินทราเน็ต VPN – Virtual Private Network

49. ดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งานดาวเทียมสื่อสารและการประยุกต์ใช้งาน • การกระจายสัญญาณวิทยุ-โทรทัศน์ (Radio and television Broadcasting) • การแพร่ภาพและเสียง (Broadcasting) • ระบบโทรศัพท์ (Telephony) • ระบบสื่อสารข้อมูล (Data) • อินเตอร์เน็ต (Internet) • การให้บริการด้าน Multimedia • อื่นๆ - สื่อสารข้อมูลภาพ • ???

50. ดาวเทียมถ่ายภาพ • ภาพถ่ายสนามกีฬา Reliant Stadium ในเมืองฮุสตัน รัฐเทกซัส • ขนาดความละเอียดจุด (resolution)1 เมตร • ถ่ายโดยดาวเทียม IKONOS เมื่อวันที่ 19 มกราคม พ.ศ. 2547 • IKONOS โคจรเหนือผิวโลก 423 ไมล์ ด้วยความเร็ว 17,500 ไมล์ต่อชั่วโมง