Flight Software ชื่อที่คุ้นหู…กับความหมายที่หลายคนอาจยังไม่รู้

เรื่องราวที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีดาวเทียมมีอีกมากมาย วันนี้ถึงคิวของ Flight Software ถ้าพูดถึงโปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือที่เรียกกันติดปากว่า “ซอฟต์แวร์” คงจะปฏิเสธกันไม่ได้ว่าซอฟต์แวร์ถูกใช้งานและมีความเกี่ยวข้องกับการดำเนินชีวิตประจำวันทั้งที่รู้ตัวและไม่รู้ตัวอยู่ตลอดเวลา ตั้งแต่ตื่นนอนจนหลับไป จากคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ โทรทัศน์ รถยนต์ เครื่องจักรในโรงงาน ไปจนถึงกระสวยอวกาศและสถานีอวกาศนานาชาติต่างก็มีซอฟต์แวร์เป็นส่วนประกอบทั้งสิ้น

ดาวเทียมก็มีความเหมือนกับสิ่งที่กล่าวมาทั้งสิ้น เพื่อให้ดาวเทียมสามารถปฏิบัติตามภารกิจที่กำหนดไว้ กลุ่มของซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นซึ่งหนึ่งในนั้นคือไฟล์ทซอฟต์แวร์ จึงถูกวางแผนอย่างรอบคอบที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าดาวเทียมที่ลอยอยู่ในอวกาศสามารถตอบสนอง รับคำสั่ง และปฏิบัติหน้าที่ได้จนครบอายุการใช้งาน และเนื่องจากชนิดของดาวเทียมมีหลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับภารกิจและอุปกรณ์ใช้งาน (Payload) ที่ติดตั้งไปกับดาวเทียมดวงนั้นๆ ตัวไฟล์ทซอฟต์แวร์ที่ติดตั้งอยู่บนส่วนประมวลผลหลัก (Onboard Computer) ของตัวดาวเทียมจึงทำหน้าที่เป็นตัวจัดการระบบและรับบทบาทเป็นด่านหน้าในการตีความคำสั่งจากสถานีภาคพื้น รวมถึงการเป็นตัวกลางในการตัดสินใจเฉพาะหน้ายามเกิดเหตุการณ์ผิดปกติขึ้นกับดาวเทียมนั่นเองครับ

หากจะว่ากันไปแล้ว...ตัวดาวเทียมใช้ระบบปฏิบัติการชนิดเรียลไทม์ ที่มีการตอบสนองและทำงานตามแผนงานที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยมีการเพิ่มความอิสระในการทำงานหลายๆ อย่างไปพร้อมกัน โดยเราสามารถแบ่งไฟล์ทซอฟต์แวร์ออกเป็น process ย่อยตามลักษณะหน้าที่ของแต่ละงานว่า Realtime Process หรือ RTP การทำงานของไฟลท์ซอฟต์แวร์ที่ระดับ Application layer ของดาวเทียม THEOS-2 SmallSat จึงสามารถแบ่งเป้าหมายของการทำงานออกได้เป็น 2 รูปแบบใหญ่ ๆ คือ ซอฟต์แวร์ที่ช่วยในการทำงานพื้นฐานของดาวเทียม (Module communication and common services) และ ซอฟต์แวร์สำหรับใช้งานเฉพาะภารกิจ (Mission specific operation)

สำหรับซอฟต์แวร์พื้นฐานของดาวเทียมจะเป็นกลุ่มของซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมฟังก์ชั่นการทำงานทั่วไปที่ดาวเทียมต่างต้องมี ซึ่งโดยทั่วไปแล้วไฟล์ทซอฟต์แวร์ในกลุ่มนี้มักจะถูกออกแบบให้สามารถนำไปใช้งานได้กับดาวเทียมหลายๆ ดวงที่ทำงานบนแพลทฟอร์มรูปแบบเดียวกัน ตัวอย่างของไฟล์ทซอฟต์แวร์ในกลุ่มนี้ เช่น  Task Scheduler RTP สำหรับใช้ตีความและจัดลำดับแผนงาน Payload ที่ดาวเทียมต้องทำในแต่ละวัน, Telemetry Recorder RTP สำหรับบันทึกค่า Telemetry ที่จำเป็นขณะดาวเทียมโคจรนอกระยะติดต่อกับสถานีภาคพื้น, Time Service สำหรับการซินโครไนซ์ระหว่างสถานีภาคพื้น ดาวเทียม และอุปกรณ์ต่อพ่วงบนดาวเทียม เป็นต้น

ซอฟต์แวร์ภารกิจหลักของดาวเทียมเป็นส่วนของซอฟต์แวร์ที่ถูกปรับปรุงให้ใช้งานเฉพาะกับภารกิจหลักของดาวเทียมดวงนั้น ๆ ซึ่งในที่นี้คือดาวเทียม THEOS-2 SmallSAT นั่นเอง ตัวอย่างของซอฟต์แวร์กลุ่มนี้จะเกี่ยวข้องโดยตรงกับการส่งคำสั่งแจ้งให้อุปกรณ์ Payload ปฏิบัติภารกิจ ผ่าน Payload RTP นอกจากนี้ยังมี Safety RTP ที่ใช้สำหรับตรวจจับความผิดปกติของดาวเทียมผ่านค่า Telemetry และออกคำสั่งจัดการ การทำงานอุปกรณ์ตามลำดับเพื่อลดความเสียหายต่อดาวเทียมอีกด้วยครับ

แน่นอนว่า...จากลักษณะเฉพาะของภารกิจ ความแตกต่างของอุปกรณ์ Payload หรือแม้แต่สถาปัตยกรรมของตัวดาวเทียม และจำนวนอุปกรณ์สำรองที่ใช้ ต่างทำให้ไฟล์ทซอฟต์แวร์ของดาวเทียมแต่ละดวงมีความแตกต่างและท้าทายในการพัฒนาให้มีความเสถียร เพราะอย่าลืมว่า มันไม่ง่ายแน่นอนที่เราจะซ่อมดาวเทียมที่โคจรด้วยความเร็วกว่า 7 กิโลเมตรต่อวินาที บนความสูงหลายร้อยกิโลเมตรเหนือพื้นดิน เพราะฉะนั้นความรอบคอบในการพัฒนาระบบที่เกี่ยวข้องจึงสำคัญและจำเป็นอย่างยิ่งครับ

เรียบเรียงโดย
นายสุธี ชูศรี
Flight Software Engineer โครงการTHEOS-2 SmallSAT