เมื่อพูดถึงคำว่า ‘อวกาศ’ เราอาจจะนึกภาพในหัวแตกต่างกันไป ไม่ว่าจะดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ นักบินอวกาศ ยานอวกาศ ภาพยนตร์ไซไฟ ฯลฯ
ทำไมมนุษย์ถึงได้กระตือรือร้นอยากเดินทางไปยังดินแดนที่อันตราย อาจเสียชีวิตได้อย่างปุปปับและง่ายดายจากสารพัดสาเหตุ แทนที่จะมีความสุขอยู่กับโลกแสนสวยงามที่คุ้นเคย อบอุ่นสบาย อาหารการกินอุดมสมบูรณ์ และปลอดภัย?
คำตอบอาจจะมีได้หลากหลาย ตั้งแต่ตอบสนองสัญชาตญาณความเป็นนักผจญภัย นักสำรวจ ไปจนถึงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ดังตัวอย่าง องค์การ NASA ที่ได้รับเงินงบประมาณสนับสนุนในปี 2020 เป็นเงิน 2.26 หมื่นล้านดอลลาร์ (ราว 7.5 แสนล้านบาท) หรือคิดเป็น 0.48% ของงบประมาณทั้งหมดของรัฐบาลสหรัฐอเมริกา [1] ซึ่งต้องถือว่ามหาศาลทีเดียว
ในขณะเดียวกัน NASA ยังตีพิมพ์รายงานการประเมินทางเศรษฐกิจว่า ผลงานของพวกเขามีผลทางเศรษฐกิจสูงถึง 6.43 หมื่นล้านดอลลาร์ (หรือ 2.1 ล้านล้านบาท) [2] หรือคิดเป็น 2.8 เท่าของเงินที่ลงทุนไป เพื่อการเปรียบเทียบให้เห็นปริมาณความมาก-น้อย ขอยกตัวอย่างว่า งบประมาณแผ่นดินของไทยในปีเดียวกันอยู่ที่ 3.3 ล้านล้านบาท [3]
กล่าวอีกอย่างว่า ขณะที่ NASA ได้งบราว 22% ของงบประมาณแผ่นดินของไทย กลับสร้างผลทางเศรษฐกิจคิดเป็น 64% ทีเดียว นอกจากนี้ NASA ยังทำให้เกิดตำแหน่งงานใหม่เพิ่มขึ้นราว 312,000 ตำแหน่ง และทำให้สหรัฐฯ ได้ภาษีเพิ่มราว 7,000 ล้านดอลลาร์
ดูแค่ผลทางเศรษฐกิจอย่างเดียวก็…คุ้มยิ่งกว่าคุ้มแล้วนะครับ!
แต่ยังมีความคุ้มค่าด้านอื่นๆ อีกมากมาย เพราะการสำรวจอวกาศสร้างแรงบันดาลใจ ทำให้เกิดฮีโร่จำนวนมาก ทั้งนักบินอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ และวิศวกร ฯลฯ ที่สู้เพื่อความฝัน ความหวังของมนุษยชาติ รวมทั้งเกิดสิ่งประดิษฐ์และนวัตกรรมมากมายที่เราคาดไม่ถึงว่า ต้นกำเนิดหรือการมุ่งมั่นพัฒนาเพื่อนำมาใช้โดย NASA จะส่งผลเปลี่ยนแปลงชีวิตเราอย่างคาดไม่ถึง
ในที่นี้จะขอยกตัวอย่างจำนวนหนึ่งนะครับ โดยข้อมูลส่วนใหญ่มาจากบทความในนิตยสาร How It Works [4]
ทุกวันนี้ในร้านสะดวกซื้อ เราสามารถหาผักผลไม้บางอย่างในรูปแบบ ‘ฟรีซดรายอิ้ง (Freeze-dring)’ ได้ไม่ยาก ผลิตภัณฑ์พวกนี้ผ่านกระบวนการดึงน้ำออก โดยลดอุณหภูมิให้ต่ำถึงจุดเยือกแข็งก่อนทำให้อยู่ในสภาวะสุญญากาศ และเพิ่มอุณหภูมิเล็กน้อยเพื่อทำให้แห้ง
วิธีการแบบนี้ทำให้สูญเสียคุณค่าทางอาหารน้อยมาก มีแต่น้ำที่ระเหยไป แต่กลับมีน้ำหนักน้อยเหมาะจะใช้ขนส่งไปนอกโลก และยังช่วยให้เก็บรักษาได้นานถึง 25 ปี!
แม้คนคิดค้นวิธีการจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 แต่การศึกษาเพื่อนำมาใช้งานอย่างจริงจัง ทำโดย NASA ในช่วงทศวรรษ 1970 เพื่อผลิตอาหารสำหรับนักบินอวกาศที่ต้องมีคุณค่าอาหารครบ แต่มีน้ำหนักเบาเนื่องจากต้นทุนค่าใช้จ่ายส่งไปยังอวกาศแพงมากๆ ต่อมาจึงทำให้วิธีการแบบนี้เป็นที่รู้จักและนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารทั่วไปในที่สุด
อาหารอีกอย่างที่คนส่วนใหญ่น่าจะคาดไม่ถึงก็คือ อาหารสำหรับทารกครับ
ยุคนี้ทุกคนคงผ่านตาโฆษณาสารอาหารชื่อแปลกๆ กันเยอะแยะนะครับ สารท็อปฮิตตัวหนึ่งคือ ดีเอชเอ (DHA) ซึ่งตั้งต้นมาจากการที่ NASA พยายามหาทางเติมสารอาหารให้กับนักบินอวกาศ เพื่อให้ยังคงมีสุขภาพดี ทำภารกิจได้เต็มที่
ทศวรรษ 1980 NASA ร่วมกับบริษัทมาร์เทคไบโอไซแอนซ์คอร์ปอเรชัน (Martek Bioscience Corporation) วิจัยจนพบว่า สาหร่ายสามารถผลิต DHA ซึ่งเป็นสารจำพวกโอเมก้า-3 ชนิดหนึ่งได้มาก เหตุที่นึกถึงสาหร่ายเพราะเป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกๆ ในบัญชีที่เหมาะจะใช้เป็นแหล่งอาหารในภารกิจสำรวจอวกาศ ด้วยความที่ดูแลง่ายและมีคุณค่าอาหารสูง
ปัจจัยสูตรอาหารสำหรับทารกมากกว่า 90% ที่ขายกันอยู่ จึงได้เติมดีเอชเอเข้าไปด้วย เพราะมีข้อมูลว่าช่วยพัฒนาสมอง ตา และหัวใจของทารกได้
น้ำและอากาศบริสุทธิ์เป็นของมีค่ามากและหายากในอวกาศ ระบบรีไซเคิลน้ำและอากาศจึงได้รับการพัฒนาเป็นอย่างมาก ศูนย์วิจัยอวกาศจอห์นสัน (Johnson Space Center) ของ NASA จึงคิดค้นอุปกรณ์ทำน้ำบริสุทธิ์ขนาดพกพาติดตัวได้ โดยหัวใจของมันคือ การใช้ไอออนของเงินในการฆ่าแบคทีเรียในน้ำ โดยคุณสมบัติของไอออนของเงินจะไปทำลายพันธะดีเอ็นเอและโปรตีนในเซลล์ของแบคทีเรีย หรือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอื่นๆ เช่น สาหร่าย
วิธีดังกล่าวเดิมตั้งใจจะนำไปใช้ในอวกาศ แต่กลายเป็นว่าปัจจุบันเป็นวิธีการหนึ่งที่ใช้ในการทำน้ำบริสุทธิ์บนโลกด้วยเช่นกัน และหลายคนอาจจะเคยเห็นโฆษณาเครื่องซักผ้าที่ไม่ต้องใช้ผงซักฟอกกันบ้างแล้ว เครื่องจักรพวกนี้สร้างไอออนของโลหะเงินได้ จึงฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เสื้อผ้าสกปรกและมีกลิ่นได้ และเพียงแค่ล้างน้ำก็ทำให้เสื้อผ้าสะอาดได้แล้ว!
จากอุปกรณ์ทำน้ำให้บริสุทธิ์ ต่อไปเรามาดูอุปกรณ์ทำอากาศให้บริสุทธิ์กันครับ
เรื่องมีอยู่ว่า หากต้องการจะปลูกพืชในอวกาศ จำเป็นต้องมีระบบกำจัดสารเอทิลีน (ethylene) ที่พืชปล่อยออกมาด้วย เพราะแม้ก๊าซดังกล่าวจะไม่มีพิษภัยหากอยู่บนโลก แต่ในยานอวกาศปิดนั้น การได้รับปริมาณมากเป็นเวลานานๆ อาจทำให้นักบินอวกาศป่วยได้
ช่วงทศวรรษ 1990 จึงมีการทำวิจัยกันเป็นการใหญ่ จนได้สิ่งประดิษฐ์ที่สามารถเปลี่ยนก๊าซเอทิลีนให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ซึ่งนำกลับมาใช้ทำให้พืชเติบโตต่อได้อีก โดยอาศัยความจริงที่ว่าหากเก็บอากาศที่มีเอทิลีนมาฉายด้วยแสงยูวี ก่อนจะนำไปผ่านท่อที่ฉาบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ มันก็จะแตกตัวให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ
เทคโนโลยีดังกล่าวปัจจุบันนำมาประยุกต์ใช้ในเครื่องฟอกอากาศที่ใช้บนโลกนี่แหละครับ
นอกจากนี้ ยังมีวัสดุฉลาดหรือวัสดุมหัศจรรย์หลายชนิดที่ค้นพบ หรือสร้างขึ้นระหว่างโครงการอวกาศโครงการต่างๆ ยกตัวอย่าง ‘เมโมรีโฟม (memory foam)’ ที่ปัจจุบันพบได้ในส่วนพื้นของรองเท้าหลายๆ รุ่น เดิมเกิดจากความพยายามจะออกแบบตัวกันกระแทกของเบาะที่นั่งนักบินอวกาศในโครงการ Apollo ในปี 1962
ต่อมายังได้นำมาใช้ในที่นั่งบนเครื่องบินต่างๆ เพื่อกันกระแทก ใช้ในโรงพยาบาล และใส่ไว้ในหมวกของนักอเมริกันฟุตบอลด้วย!
วัสดุแจ่มแจ๋วอีกชิ้นหนึ่งที่น่าสนใจ หลายคนที่ชอบดูซีรีส์อาจจะเคยเห็นในจอมาแล้ว เวลามีอุบัติเหตุจะเห็นว่าหน่วยกู้ภัยหรือเจ้าหน้าที่ประจำรถฉุกเฉินทางการแพทย์จะเอาผ้าห่มสีเงินมาห่มให้กับผู้ประสบภัย บางทีก็เห็นตามเส้นชัยการแข่งมาราธอนหรือเจอในอุปกรณ์แคมปิ้งด้วย
‘ผ้าห่มอวกาศ’ เป็นชื่อเล่นของวัสดุนี้ ซึ่งมีที่มาจากความพยายามจะปกป้องห้องปฏิบัติการอวกาศที่ชื่อ ‘สกายแล็บ (Skylab)’ ในปี 1972 สกายแล็บเป็นสถานีอวกาศเวอร์ชั่นแรกของอเมริกา ก่อนจะสร้างสถานีอวกาศนานาชาติขึ้น แต่สกายแล็บเจอปัญหาโล่ป้องกันแสงอาทิตย์ชิ้นหนึ่งหลุดออก ทำให้ตัวสถานีเริ่มร้อนขึ้นเรื่อยๆ จนถึงราว 54 องศาเซลเซียส และขืนเป็นอย่างนี้ต่อไป ทุกอย่างในสถานีคงพังพินาศหมดแน่
NASA หาวิธีการจัดการปัญหานี้อย่างง่ายที่สุด และเลือกใช้แผ่นโลหะบางๆ เป็นตัวสะท้อนความร้อนออกจากตัวสถานี ช่วยให้รอดไปได้อย่างหวุดหวิด การที่ผ้าห่มอวกาศใช้งานได้ดีมาก ทำให้ถือเป็นมาตรฐานและมีการติดตั้งมันไว้ในยานอวกาศและดาวเทียมรุ่นหลังๆ ด้วย
แม้ว่าจุดประสงค์แรกสุดคือ ใช้สะท้อนความร้อน แต่ต่อมาพบว่าหากนำมาห่มร่างกาย มันก็ช่วยให้เก็บรักษาความร้อนของร่างกายได้มากถึง 90% ไม่ให้สูญหายไปเปล่าๆ ไปในสิ่งแวดล้อม จึงมีการนำมาใช้งานดังที่เล่าไว้ข้างต้น
วัสดุวิเศษชิ้นสุดท้ายที่จะเล่าให้ฟังมาจากกระบวนการพัฒนาชุดนักบินอวกาศของ NASA ให้มีความปลอดภัยและมีน้ำหนักเบา ปรากฏว่าช่วงต้นทศวรรษ 1970 นักผจญเพลิงมีคำขอมาให้ NASA ช่วยปรับปรุงชุดกันไฟของพวกเขาที่ขณะนั้นมีน้ำหนักถึง 14 กิโลกรัม
วิศวกร NASA ใช้เวลา 4 ปี และใช้ความรู้เรื่องการออกแบบชุดนักบินอวกาศมาปรับปรุงจนน้ำหนักของชุดนักผจญเพลิงลดลงจนเหลือแค่ 1 ส่วน 3 ของชุดเดิม วิธีการดังกล่าวเรียกว่า การทำแม่พิมพ์ด้วยยางเป่า (blow rubber moulding) ที่อาศัยการเป่าลมร้อนเข้าไปในยางหรือพลาสติก
วิธีการนี้จะทำให้ได้ชิ้นงานที่กลวงพรุนข้างใน และหากเลือกใช้วัสดุที่กันกระแทกได้ดี ผลก็จะได้เป็นอุปกรณ์กันกระแทกที่มีน้ำหนักเบา
ปัจจุบันหากต้องการได้สิ่งนี้ก็ไม่จำเป็นต้องไปซื้อหาถึง NASA ก็ได้ แต่หาได้จากร้านอุปกรณ์กีฬาทั่วไปในชื่อ Nike Air …
ใช่แล้วครับ มันคือโครงสร้างแอร์พรุนๆ ทรงแปลกตาของรองเท้าวิ่งไนกี้รุ่นดังกล่าวนั่นเอง
มันคือสิ่งประดิษฐ์สำหรับใช้ในอวกาศที่คุณใช้มันได้บนโลก!
เอกสารอ้างอิง
[1] https://www.planetary.org/space-policy/nasas-fy-2020-budget [2] https://www.nasa.gov/specials/value-of-nasa/ [3] https://th.wikipedia.org/wiki/งบประมาณแผ่นดินของไทย_พ.ศ._2564 [4] How Space Tech Benefits Earth, Scott Dutfield, How It Works, Jan 2021, issue 147, 104–109
