ตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ มีมนุษย์เพียงแค่ 676 คนเท่านั้นที่เคยได้สัมผัสสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำบนอวกาศด้วยตนเอง โดยปัจจุบันยังไม่มีนักบินอวกาศสัญชาติไทยเป็นหนึ่งในนั้น
อย่างไรก็ตาม ยังมีการทดลองที่มาจากไอเดียของเด็กไทย ซึ่งได้รับเลือกจากองค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น หรือ JAXA กับสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ หรือ สวทช. เพื่อส่งให้นักบินอวกาศที่ประจำการอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาตินำไปทดลองจริงในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ
ในช่วงต้นปี 2024 ที่กำลังมาถึง มีแนวคิดการทดลองจากตัวแทนนักเรียนระดับมัธยมศึกษาชาวไทย 3 ไอเดียที่ได้รับเลือกเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Asian Try Zero-G 2023 เพื่อให้นักบินอวกาศ ซาโตชิ ฟุรุคาวะ ของ JAXA ได้ทดลอง พร้อมกับพูดคุยสื่อสารกับนักเรียนผู้เสนอไอเดียในระหว่างการถ่ายทอดสดผลลัพธ์จากโมดูล ‘คิโบะ’ บนสถานีอวกาศฯ ลงมาบนโลก
นอกจากต้องเป็นไอเดียการทดลองที่น่าสนใจภายใต้หัวข้อที่ผู้จัดงานกำหนดมาคือ การทดลองทางฟิสิกส์ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำและแนวคิดการออกกำลังกายบนสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำแล้ว ดร.นำชัย ชีววิวรรธน์ ผู้อำนวยการฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช. ได้ให้ข้อมูลว่า การทดลองที่ได้รับเลือกต้องไม่เคยทดลองในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำมาก่อน สามารถดำเนินการให้แล้วเสร็จได้ในระยะเวลา 10 นาที มีขั้นตอนการทดลองที่เรียบง่าย พร้อมกับต้องทำได้โดยใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ
ทั้งนี้ มีไอเดียที่เสนอโดยนักเรียนไทยทั้งสิ้น 152 เรื่อง ก่อนจะคัดเลือกเหลือ 3 แนวคิด เพื่อส่งให้นักบินอวกาศไปทดลองจริง
THE STANDARD ได้พูดคุยกับนักเรียนตัวแทนของทั้ง 3 แนวคิด ถึงเรื่องราวเบื้องหลังไอเดียการทดลองของพวกเขาที่ประกอบด้วยการทดลองก้อนน้ำทรงกลมกับแรงไฟฟ้า, การศึกษาการเคลื่อนที่แบบวงกลมของลูกบอลสองลูกบนเส้นเชือก และการออกกำลังกายท่าดาวทะเล บนสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำของสถานีอวกาศนานาชาติ โดยสามารถติดตามรายละเอียดของแต่ละการทดลองได้ในบทความนี้
การทดลองที่ 1: ก้อนน้ำทรงกลมกับแรงไฟฟ้า
การทดลองแรกเป็นแนวคิดที่เสนอโดย ชญานิน เลิศอุดมศักดิ์ หรือฟุง นักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนสวนกุหลาบวิทยาลัย ที่ต้องการศึกษาเรื่อง ‘ก้อนน้ำทรงกลมกับแรงไฟฟ้า’ หรือ Water Spheres and Electrostatic Force ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ
“การทดลองผมจะเป็นการศึกษาว่าแรงที่มาจากไฟฟ้าสถิตจะมีอิทธิพลอย่างไรต่อก้อนน้ำทรงกลมที่อยู่ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำบนอวกาศครับ โดยจะใช้ก้อนน้ำ 2 ขนาด แบ่งเป็นขนาดเล็ก มีรัศมีประมาณ 1 เซนติเมตร และขนาดใหญ่มีรัศมีประมาณ 4 เซนติเมตร”
ชญานินอธิบายว่า การทดลองนี้จะสร้างไฟฟ้าสถิตผ่านปรากฏการณ์ไทรโบอิเล็กทริก (Triboelectric) ให้เกิดการสะสมของประจุไฟฟ้า ด้วยการเสียดสีไม้บรรทัดพลาสติกกับผ้า ก่อนนำไม้บรรทัดมาเข้าใกล้กับก้อนน้ำ เพื่อดูว่าจะมีอิทธิพลอย่างไรต่อก้อนน้ำทั้งสองขนาด
เจ้าตัวได้เล่าถึงสมมติฐานของการทดลองบนสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำว่า “สำหรับสมมติฐานของผม ก้อนน้ำทรงกลมขนาดเล็กจะถูกกระทำโดยแรงไฟฟ้าไปทั้งก้อน แต่ว่าก้อนที่มีขนาดใหญ่กว่ามันอาจไม่เคลื่อนที่ไปทั้งหมด แต่ตัวพื้นผิวของก้อนน้ำอาจมีปูดออกมาตามแรงทางไฟฟ้าที่กระทำ”
การทดลองที่ 2: การศึกษาการเคลื่อนที่แบบวงกลมของลูกบอลสองลูกบนเส้นเชือก
การทดลองถัดมาเป็นแนวคิดจากคณะนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนยุพราชวิทยาลัย ได้แก่ ณัฐภูมิ กูลเรือน (เฟรม), จิรทีปต์ มะจันทร์ (ต้นกล้า), ฟ้าใหม่ คงกฤตยานุกุล (เพียว) และ ภูมิพัฒน์ รัตนวัฒน์ (ต้นน้ำ) ที่ต้องการศึกษาการเคลื่อนที่แบบวงกลมของลูกบอลสองลูกบนเส้นเชือกในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือ Stranger Things Two Ball on String
ณัฐภูมิอธิบายการทดลองของทีมเขาว่า “จะมีลูกบอลสองลูกที่ผูกไว้กับเชือก โดยตอนแรกเราจะให้จับลูกบอลเป็นเส้นตรงก่อนครับ (นักบินอวกาศถือปลายเชือกไว้มือหนึ่ง ก่อนจับลูกบอลที่อยู่ด้านล่างไว้ด้วยมืออีกข้าง) แล้วก็ออกแรงหมุนให้ลูกบอลตรงกลางหมุนไปก่อน จากนั้นค่อยปล่อยลูกบอลอีกลูกให้หมุนตามไปในทิศตรงกันข้าม” ซึ่งลูกบอลทั้งสองจะเคลื่อนที่เป็นลักษณะเพนดูลัมทรงกรวย ในระนาบที่ขนานกันด้วยแรงเข้าสู่ศูนย์กลางของแต่ละลูก แรงดึงเชือก และแรงโน้มถ่วง
เนื่องจากสถานีอวกาศนานาชาติอยู่ในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ทำให้คณะนักเรียนจากยุพราชวิทยาลัยสนใจว่าลูกบอลทั้งสองลูกจะเคลื่อนที่แตกต่างจากบนพื้นโลกไปอย่างไร โดยณัฐภูมิเล่าถึงสมมติฐานของพวกเขาว่า “เราคิดว่าในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงมาดึงให้มันสมดุล แรงดึงเชือกจะทำให้ทั้งระบบ (ลูกบอลทั้งสอง) ค่อยๆ สูงขึ้นไปจนอยู่ในระนาบเดียวกัน”
การทดลองที่ 3: การออกกำลังกายท่าดาวทะเล
การทดลองที่ 3 เป็นแนวคิดของ วรรณวลี จันทร์งาม (มุก) และ พุทธิมา ประกอบชาติ (เอม) นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนระยองวิทยาคม ซึ่งต้องการศึกษาการออกกำลังกายท่าดาวทะเลภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ หรือ Starfish Exercise for Microgravity
วรรณวลีได้เล่าถึงการทดลองของเธอว่า “เป็นประเภทการทดลองที่แตกต่างจากน้องๆ ทั้งสองทีมก่อนหน้า โดยเป็นหัวข้อเรื่องการออกกำลังกายในอวกาศ ซึ่งมาจากที่เราสองคนได้คุยกันว่าปัญหาที่เกิดกับนักบินอวกาศมีอะไรบ้าง และเราพบว่าเมื่อพวกเขากลับมาจากอวกาศจะมีปัญหาเรื่องการสูญเสียกล้ามเนื้อเกิดขึ้น
“เราเลยเสนอไอเดียการออกกำลังกายท่าดาวทะเล ซึ่งเป็นแบบ Bodyweight ที่เน้นการใช้กล้ามเนื้อ แต่ว่าขีดจำกัดของเรื่องนี้คือเราไม่สามารถใช้น้ำหนักตัวมาเป็นแรงต้านได้เมื่ออยู่ในอวกาศ เราจึงเลือกใช้แผ่นยางยืดออกกำลัง (Resistance Band) เป็นอุปกรณ์เพิ่มแรงต้าน ซึ่งส่วนนี้จะทำให้นักบินอวกาศใช้กล้ามเนื้อหลายส่วน เช่น กล้ามเนื้อแกนกลาง ตรงซี่โครง และกล้ามเนื้อน่องและแขนส่วนต้น”
ทั้งสองได้อธิบายเพิ่มเติมว่า การออกกำลังแบบนี้จะช่วยส่งเสริมบุคลิกภาพที่ดีให้แก่นักบินอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจในสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลายาวนานได้ ซึ่งปกตินักบินอวกาศจะมีช่วงเวลาอย่างน้อย 2 ชั่วโมงต่อวันที่ต้องใช้ไปกับการออกกำลังกาย เพื่อลดการสูญเสียมวลกล้ามเนื้อจากการอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลายาวนาน
3 ไอเดียการทดลองข้างต้นจะนำขึ้นไปปฏิบัติจริงบนสถานีอวกาศนานาชาติในช่วงต้นปี 2024 ที่กำลังมาถึง ถือเป็นอีกหนึ่งความร่วมมือระหว่าง JAXA กับ สวทช. ในการส่งเสริมและสนับสนุนงานด้านอวกาศให้แก่เยาวชนไทย นอกเหนือจากโครงการ Kibo Robot Programming Challenge และ Asian Herb in Space
