การศึกษาการสร้างอุปกรณ์สะท้อนแสงพลาสติกที่สามารถปรับแต่งได้สำหรับใช้ในงานสำรวจอวกาศ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

รัชนีกร อรัมสัจจากูล, พิชชานันท์ จันทร์เอียด, พรรณพิไล ตังสุข

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ธีรวัฒน์ ภิรมจิตรผ่อง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนลือคำหาญวารินชำราบ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (National Aeronautics and Space Administration) หรือ องค์การนาซา (NASA) ได้ให้ความสนใจกับการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ (3D Printing) ร่วมกับการขึ้นรูปสุญญากาศ (Vacuum Forming) ในการวิจัยพัฒนาเพื่อใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับซ่อมแซมบำรุงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) และมีแผนการที่จะใช้บนยานอวกาศสำหรับภารกิจสำรวจอวกาศในอนาคต ซึ่งทั้งสองเทคโนโลยีนี้ถือเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่มีศักยภาพสูง เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ใช้อุปกรณ์น้อยชิ้น ขนาดเล็กและต้นทุนต่ำ เป็นกระบวนการที่มีความสามารถในการขึ้นรูปวัสดุได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว จึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับใช้สร้างชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ที่มีลักษณะพิเศษจำเพาะ รวมถึงใช้สร้างอุปกรณ์ต้นแบบ

กระจกสะท้อนแสงถือเป็นอุปกรณ์เชิงแสงที่สำคัญและสามารถประยุกต์ใช้ในหลากหลายด้าน อาทิ ใช้เป็นอุปกรณ์ช่วยในการมองเห็น ใช้ตกแต่งเชิงสถาปัตยกรรม ใช้ในเชิงการศึกษาเรียนรู้ ใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ รวมถึงใช้ในการสำรวจภูมิประเทศและการสำรวจอวกาศ เป็นต้น โดยทั่วไปกระจกสะท้อนแสงถูกสร้างขึ้นโดยมีวัสดุหลักเป็นซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) หรือที่รู้จักในชื่อซิลิกา (Silica) ซึ่งในกระบวนการผลิตกระจก ซิลิกาจะถูกขึ้นรูปด้วยความร้อนให้มีลักษณะเป็นวัสดุหลอมหนืดแล้วถูกทำให้เย็นตัวลงอย่างฉับพลัน ส่งผลให้กระจกที่ได้มีสถานะเป็นของแข็งที่ไม่ก่อผลึก มีคุณสมบัติเชิงกายภาพที่แข็งแต่เปราะและแตกหักง่ายนักวิจัยจึงมีความพยายามที่จะพัฒนาวัสดุอื่นขึ้นมาใช้ทดแทนซิลิกา ซึ่งหนึ่งในตัวเลือกวัสดุที่มีความโดดเด่นนั่นคือพลาสติก โดยสมบัติทางกายภาพของพลาสติกที่เหมาะสมต่อการใช้สร้างอุปกรณ์สะท้อนแสง ได้แก่ การดูดซับแสงในย่านแสงที่ตามองเห็นต่ำใกล้เคียงกับซิลิกา ดัชนีหักเหใกล้เคียงกับซิลิกา การส่งผ่านแสงสูง ความยืดหยุ่นสูง ความทนทานต่อแรงกระแทกปานกลาง ทนต่อการกร่อนโดยสารเคมี ราคาประหยัด และพลาสติกสามารถถูกขึ้นรูปได้ง่ายกว่าซิลิกาในขณะที่ยังคงรักษาสมบัติทางแสงที่ดีไว้ได้ โดยในปัจจุบันทั้งเทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติและการขึ้นรูปสุญญากาศได้รับการพัฒนาให้สามารถใช้ขึ้นรูปวัสดุพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพและความแม่นยำสูง

คณะผู้วิจัยมีวัตถุประสงค์ที่จะพัฒนาเทคนิคกระบวนการผลิตที่ผสมผสานการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติและการขึ้นรูปสุญญากาศในการสร้างอุปกรณ์สะท้อนแสงด้วยวัสดุพลาสติก ซึ่งกระบวนการที่ศึกษานี้จะมีศักยภาพในการปรับแต่งรูปร่างและลักษณะของผิวสะท้อนแสงให้เหมาะสมกับการใช้งานในภาระกิจสำรวจอวกาศได้ คณะผู้วิจัยมีเป้าหมายในการสร้างอุปกรณ์สะท้อนแสงที่มีความหลากหลาย อันได้แก่ ชิ้นส่วนสะท้อนแสงแบบราบ ชิ้นส่วนสะท้อนแสงแบบโค้ง และอุปกรณ์รวมแสงสำหรับประกอบขึ้นเป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทหลายผิวสะท้อน (multiple mirror telescope)