โครงการพัฒนาอัจฉริยภาพทางวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กและเยาวชน หรือ JSTP (Junior Science Talent Project) เป็นโครงการที่ริเริ่มโดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ตั้งแต่ปี 2540 เพื่อส่งเสริมและพัฒนาเด็กและเยาวชนผู้มีความสามารถพิเศษทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมุ่งหวังที่จะค้นหาและสนับสนุนผู้ที่มีศักยภาพในการเป็นนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัย ผ่านกิจกรรมต่าง ๆ เช่น ค่ายวิทยาศาสตร์ การทำโครงงานวิทยาศาสตร์ และการมีนักวิทยาศาสตร์พี่เลี้ยงเพื่อเสริมสร้างทักษะและประสบการณ์ที่จำเป็นในการพัฒนาไปสู่อาชีพในด้านนี้ต่อไป ศึกษาเพิ่มเติม
เพราะการเข้าร่วมโครงการ JSTP เป็นโอกาสสำคัญสำหรับผมในการพัฒนาทักษะทางเทคนิคและรับคำแนะนำจากผู้ใหญ่และผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิศวกรรมที่มีประสบการณ์ การเรียนรู้จากประสบการณ์ของพวกท่านจะช่วยเสริมสร้างประสิทธิภาพของโปรเจคที่ผมทำอยู่ รวมถึงสร้างความมั่นใจในการทดลองและพัฒนาแนวคิดใหม่ๆ ผมเชื่อว่าการมีผู้ใหญ่ที่คอยสนับสนุนจะทำให้ประสบการณ์ในโครงการนี้มีคุณค่า และสร้างพื้นฐานที่แข็งแกร่งสำหรับอนาคตของผม
โครงงานของผมเองทำเกี่ยวกับการประกอบ แขนกลสำหรับติดตามดาวเทียมกิจการวิทยุสมัครเล่น ที่จะทำหน้าที่ติดตามดาวเทียม ที่โคจรเข้ามาในน่านฟ้าประเทศไทย รวมถึงการทดสอบประสิทธิภาพของแขนกลดังกล่าว ให้อยู่ในเกณฑ์ที่จะสามารถนำไปใช้งานได้จริงต่อไปในอนาคต
ในปัจจุบัน เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการติดตามดาวเทียมสำหรับวิทยุสมัครเล่นยังคงเป็นสิ่งที่ไม่ค่อยได้รับความนิยมในประเทศไทยอย่างแพร่หลาย ซึ่งหนึ่งในปัญหาหลักคือราคาที่สูงของแขนกลที่ถูกออกแบบมาเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ ทำให้นักวิทยุสมัครเล่นที่ต้องการติดต่อกับดาวเทียมต้องถือสายอากาศทิศทางที่มีน้ำหนักมาก และต้องชี้สายอากาศไปยังดาวเทียมด้วยตนเอง ซึ่งทำให้การติดต่อกับดาวเทียมวงโคจรต่ำมีความยากลำบาก เนื่องจากดาวเทียมมีความเร็วสูงเมื่อเปรียบเทียบกับดาวเทียมในวงโคจรสูง ทำให้การติดตามดาวเทียมด้วยมือมีความแม่นยำต่ำ
เพื่อแก้ไขปัญหาที่กล่าวมาข้างต้น ผมมีความตั้งใจที่จะพัฒนาโครงงานที่เกี่ยวข้องกับการติดตามดาวเทียมในรูปแบบที่สามารถประกอบขึ้นได้เองที่บ้าน โดยใช้วัสดุและอุปกรณ์ที่มีต้นทุนต่ำ ลดการนำเข้าอุปกรณ์จากต่างประเทศ สามารถพกพาได้สะดวก และเพิ่มประสิทธิภาพให้มีประสิทธิภาพตรงตามเกณฑ์ที่ตั้งไว้ เพื่อให้นำไปใช้งานได้จริงต่อไปในอนาคต
โครงงานนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในกิจการด้านอื่นๆได้อีก ที่ต้องการความแม่นยำในการติดตาม เช่น การติดตามเครื่องบิน ทั้งเครื่องบินพาณิชย์ เรือเดินสมุทร หรือ พัฒนาไปในระบบที่ใหญ่ขึ้นเช่นทางด้านความปลอดภัยของประเทศ เช่น ติดตามเครื่องบินรบ เป็นพื้นฐานที่สำคัญในการสร้างปืนต่อสู้อากาศยาน, การติดต่อสื่อสารทางไกล ที่แม่นยำและรวดเร็ว, ข้อมูลทางด้านภูมิศาสตร์และสภาพอากาศที่นำมาปรับใช้กับการเพาะปลูกและการเกษตรกรรม รวมไปถึงการติดตามอากาศยานไร้คนขับสำหรับฉีดปุ๋ย ยาฆ่าแมลง หรืองานสำรวจพืชผลทางการเกษตร หรืองานอื่นๆที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ ซึ่งสามารถประยุกต์แขนกล และระบบนี้ทดแทนแรงงานจากมนุษย์ได้เช่นกัน
ตัวอย่างที่เด่นชัดคือระบบ Iron Dome ของอิสราเอล ซึ่งเป็นระบบป้องกันภัยทางอากาศที่สามารถตรวจจับและตอบสนองต่อการโจมตีจากขีปนาวุธได้อย่างรวดเร็ว ระบบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยปกป้องประชาชนจากภัยคุกคาม แต่ยังแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการติดตามและการควบคุมที่แม่นยำในยุคปัจจุบัน
กระบวนการทำงานทั้งหมดของแขนกลจะเริ่มต้นที่โปรแกรมติดตามดาวเทียมและควบคุมแขนกลที่ทำงานผ่านคอมพิวเตอร์ โดยในโครงงานของผมเลือกใช้ Gpredict เพราะเป็นซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มี User Interface ที่สวยงาม รองรับการปรับเปลี่ยนตามความต้องการได้หลากหลาย และสามารถทำงานบนระบบปฏิบัติการ Linux ได้
ตัวโปรแกรมจะทำการดาวน์โหลดชุดข้อมูล Two Line Element (TLE) จากอินเทอร์เน็ต เพื่อใช้ในการคำนวณตำแหน่งดาวเทียมในปัจจุบัน เมื่อดาวเทียมที่เราต้องการติดตามโคจรผ่านบริเวณสถานีที่เราป้อนค่าตำแหน่งเอาไว้ โปรแกรมก็จะทำการประกาศตำแหน่งของดาวเทียมบนท้องฟ้าในหน่วยดีกรี ไปยังระบบเน็ตเวอร์ค ตามที่เราได้ตั้งค่าเอาไว้ในหน้าต่าง Rotator Controller ของโปรแกรม ในที่นี้ผมได้ตั้งให้เป็นไอพีของ localhost พอร์ต 4533 เพื่อเชื่อมต่อพูดคุยกับโปรแกรม Hamlib ต่อไป
เมื่อโปรแกรม Hamlib ได้รับตำแหน่งดาวเทียมจากโปรแกรม Gpredict แล้ว ตัวโปรแกรมก็จะทำการแปลงรูปแบบการส่งพิกัดใหม่ให้สามารถทำงานร่วมกับบอร์ดควบคุม และทำการส่งข้อมูลแบบ Serial ไปยังพอร์ต COM ที่บอร์ดควบคุมเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์อยู่
เมื่อบอร์ดควบคุมรับตำแหน่งของดาวเทียมได้แล้วก็จะทำการขับ Stepper Motor ไปยังตำแหน่งดังกล่าวและรายงานโปรแกรม Gpredict ต่อไป ในโครงงานนี้ผมได้ดัดแปลงและเลือกใช้ Arduino Uno ร่วมกับ CNC Shield V3 และตัวขับ Stepper Motor A4988 เป็นบอร์ดควบคุมแขนกล สามารถดู Flow Chart ของ Firmware บอร์ดควบคุมแขนกลได้ที่นี่
เมื่อสามารถติดตามดาวเทียมได้แล้ว ก็สามารถติดต่อและรับส่งข้อมูลกับดาวเทียมได้ผ่านสายอากาศ ในครั้งนี้ ผมติดต่อดาวเทียมกิจการวิทยุสมัครเล่น โดยใช้สายอากาศทิศทางยากิ VHF/UHF ที่สามารถส่งและรับได้ 2 ย่านความถี่ และใช้ SDR (Software Defined Radio) ในการประมวลผลข้อมูล ในคอมพิวเตอร์ต่อไป
สำหรับการทดสอบแขนกลที่ผมได้ประกอบขึ้นมาในโครงงานนี้ จะมีอยู่ 4 การทดสอบด้วยกัน ได้แก่:
นักวิทยาศาสตร์พี่เลี้ยงของผมคือ คุณอภิวัฒน์ จิรวัฒนผล ประธานเจ้าหน้าที่บริหารบริษัท เอ็นบีสเปซ จำกัด (นักวิทยุสมัครเล่น สัญญานเรียกขาน HS4SCI)
NBSpace คือบริษัทสตาร์ทอัพภายใต้การสนับสนุนจาก มจพ. ที่มีความเชี่ยวชาญเกี่ยวกับการสร้างอะไหล่ชิ้นส่วนสำหรับประกอบดาวเทียมขนาดเล็กให้กับนานาชาติ ปัจจุบัน บริษัทได้พัฒนาเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องเพื่อยกระดับประสิทธิภาพและความทนทานของชิ้นส่วน ทำให้สามารถตอบสนองต่อความต้องการของตลาดอุตสาหกรรมอวกาศระดับสากล
กิจกรรมนำเสนอความก้าวหน้าในโครงการพัฒนาอัจฉริยภาพทางวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กและเยาวชน (JSTP) เป็นกิจกรรมที่เปิดโอกาสให้นักเรียนผู้ทำโครงการได้นำเสนอความก้าวหน้าในโครงงานของตนเองกับคณะกรรมการผู้มีความรู้ เพื่อรับฟังคำชี้แนะที่สามารถนำไปปรับใช้ในโครงงานต่อไปได้
ในกิจกรรม เราสามารถแบ่งการนำเสนออกมาเป็น 2 ครั้งย่อยได้แก่: การนำเสนอความก้าวหน้า 50% และ การนำเสนอความก้าวหน้า 100% สำหรับโครงการ JSTP รุ่นที่ 26 ประจำปี 2566 การนำเสนอครั้งแรกจะอยู่ในช่วง 23 - 27 ตุลาคม 2566 และการนำเสนอครั้งสุดท้ายระหว่างวันที่ 12 - 16 พฤษภาคม 2567
เนื้อหาของการนำเสนอครั้งแรก จะเป็นการรายงานความก้าวหน้าโครงงาน 4 เดือนที่ผ่านมาหลังจากที่เริ่มโครงการ และบอกแผนของโครงงานที่จะทำต่อไป เมื่อนำเสนอเสร็จก็จะได้คำแนะนำเกี่ยวกับทิศทางของโครงงานจากกรรมการ สำหรับการนำเสนอครั้งที่สองหรือครั้งสุดท้าย จะเป็นการนำเสนอโครงงาน ฉบับสมบูรณ์ ที่มีผลต่อการคำนวณคะแนนสำหรับแข่งขันได้รับทุน JSTP ระยะยาว (ระดับผู้มีแววอัจฉริยภาพ) ที่จะคัดเลือกเพียงแค่ 1 คนในแต่ละสาขาเท่านั้น
หลังจากที่ทุกคนนำเสนอผลงานของตนเองเสร็จแล้ว ก็จะมีกิจกรรมละลายพฤติกรรมที่จะช่วยให้รู้จักเพื่อน ๆ ในค่ายมากขึ้น ซึ่งกิจกรรมนี้จะผสมผสานความรู้ทางวิชาการด้วย เช่นกิจกรรมพัฒนาทักษะการสื่อสารและการทำงานร่วมกับผู้อื่น โดยในคืนนั้นทุกคนจะพักค้างคืนที่บ้านวิทยาศาสตร์สิรินธรอีกหนึ่งคืน เพื่อเตรียมตัวสำหรับกิจกรรมทัศนศึกษาในวันถัดไป
ได้ไปทัศนศึกษาที่ศูนย์ฝึกอบรมธนาคารไทยพาณิชย์ หาดตะวันรอน จังหวัดชลบุรี ทัศนศึกษาที่ศูนย์อนุรักษ์พันธุ์เต่าทะเลและสถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเล พร้อมเข้าฟังบรรยายและร่วมกิจกรรมพัฒนาทักษะด้านการเงินและความสำเร็จจากทีม CSR ธนาคารไทยพาณิชย์
การได้เข้าร่วมโครงการพัฒนาอัจฉริยภาพเยาวชน หรือ JSTP นับเป็นประสบการณ์ที่ล้ำค่ามากสำหรับผม โครงการนี้ได้เปิดโอกาสให้เยาวชนที่สนใจในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้พัฒนาศักยภาพและทักษะที่สำคัญ เพื่อก้าวไปสู่การเป็นนักวิจัยหรือนักวิทยาศาสตร์ในอนาคต สำหรับผมแล้ว สิ่งที่ได้รับจากโครงการนี้มีมากมาย ไม่เพียงแค่ความรู้ทางวิชาการ แต่ยังรวมถึงการเรียนรู้ทักษะการทำงานร่วมกับผู้อื่นและการคิดเชิงวิเคราะห์อย่างลึกซึ้ง
หนึ่งในประสบการณ์ที่สำคัญที่สุดจากโครงการ JSTP คือการเรียนรู้การทำวิจัยในเชิงลึก ผมได้เข้าใจถึงกระบวนการตั้งคำถามวิจัย การออกแบบการทดลอง และการวิเคราะห์ผลที่เกิดขึ้น ความท้าทายเหล่านี้ช่วยฝึกฝนให้ผมมีความอดทน มีวิจารณญาณในการแก้ไขปัญหา และสามารถคิดอย่างเป็นระบบ นอกจากนี้ ผมยังได้ฝึกทักษะในการทำงานเป็นทีม ได้เรียนรู้จากเพื่อนร่วมโครงการและที่ปรึกษาที่มีความเชี่ยวชาญในด้านต่าง ๆ ซึ่งเป็นการเปิดมุมมองใหม่ ๆ ให้กับการเรียนรู้
โครงการ JSTP ยังช่วยให้ผมได้พัฒนาทักษะการสื่อสาร ทั้งการนำเสนอผลงานและการอธิบายแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ให้คนอื่นเข้าใจ การทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญและเพื่อนร่วมทีมจากหลากหลายสาขา ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานร่วมกันและการฟังความคิดเห็นของผู้อื่น ซึ่งเป็นทักษะที่สำคัญสำหรับอนาคต
สุดท้ายนี้ ผมอยากขอบคุณทุกคนที่มีส่วนในการมอบโอกาสอันมีค่านี้ให้กับผม ขอบคุณคณะผู้จัดโครงการ อาการย์ที่ปรึกษา และเพื่อน ๆ ร่วมโครงการทุกคนที่ได้แบ่งปันความรู้ ประสบการณ์ และแรงบันดาลใจ การเข้าร่วมโครงการ JSTP ทำให้ผมเติบโตขึ้นทั้งในด้านวิชาการและการพัฒนาตนเอง และผมเชื่อว่าประสบการณ์นี้จะเป็นส่วนสำคัญในการก้าวสู่เส้นทางอาชีพที่ผมใฝ่ฝันต่อไป