Head GISDTDA

จะออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในดาวเทียม ต้องรู้อะไรบ้าง..?

เรื่องราวของดาวเทียมยังมีอีกมากมาย...วันนี้แอดมินจะพาทุกคนไปรู้จักกับการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในดาวเทียมซึ่งผู้ที่ออกแบบต้องมีความรู้ทางด้านวิศวกรรมไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์ ในการออกแบบวงจรให้ได้ตามมาตราฐานด้านอุตสาหกรรมอวกาศนั้น จะต้องทำตามมาตราฐานจากหน่วยงานด้านอวกาศที่กำหนด ตัวอย่าง เช่น บริษัทที่พัฒนาดาวเทียมในยุโรป จะมีมาตราฐานการผลิตตามข้อกำหนดของ European Cooperation for Space Standardization (ECSS) การออกแบบวงจรจะต้องทำการวิเคราะห์ค่าพิกัดความทนทานของอุปกรณ์ทางไฟฟ้าหรือ De-rating ตามข้อกำหนดของ ECSS-Q-ST-30-11C เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวงจรมีค่าเผื่อ (Margin) ความทนทานต่อสภาพการทำงานที่หนักได้นั่นเองครับ

ในส่วนของการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นจะใช้ Software ประเภท Electronic Computer-Aided Design เช่น โปรแกรม CADSTAR, EAGEL, OrCAD เป็นต้น การออกแบบวงจรให้มีประสิทธิภาพสูงสุดจึงเป็นสิ่งที่ดาวเทียมต้องการ ซึ่งจะต้องออกแบบให้วงจรมีขนาดเล็ก อัตราการส่งข้อมูลสูง มีความทนทาน และน้ำหนักเบา ซึ่งหัวใจในการทำงานของวงจรดาวเทียมนั้นเราใช้ชิปอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า System-on-Chip Field-Programmable Gate Arrays (SoC FPGAs) ซึ่งเป็นส่วนที่ทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูลและควบคุมการทำงานของดาวเทียม การพัฒนาระบบประมวลผลข้อมูลโดยใช้ SoC FPGA นั้นจะมีทั้งส่วนระบบประมวลผลทางคอมพิวเตอร์ Processing System (PS) และ Programmable Logic (PL) เป็นการออกแบบวงจรดิจิตอลภายในชิปอิเล็กทรอนิกส์ FPGA (Field Programming Gate Array) ภายในชิปเดียวกันเพื่อสร้างระบบประมวลผล On Board Computer (OBC) ผู้พัฒนาสามารถกำหนดสถาปัตยกรรมการประมวลผล โปรโตคอลในการสื่อสาร ส่วนรับ-ส่งข้อมูล ได้ภายในชิปอิเล็กทรอนิกส์ตัวเดียวจะทำให้มีความรวดเร็วในการประมวลผลสูง ซึ่งวงจรดาวเทียมนั้นมีภาคส่วนการประมวลผลจากอุปกรณ์จำนวนมาก

การที่วิศวกรได้ออกแบบวงจรจนมาถึงส่วนระบบประมวลผลที่ใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัยนี้ ถือเป็นการใช้ความรู้ขั้นสูงสุดของวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์เลยก็ว่าได้ ซึ่งต้องมีองค์ความรู้ทั้งหมดทั้งในเรื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความรู้ในการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้า การออกแบบวงจรดิจิตอล ความรู้ทางด้านการใช้เครื่องมือวัด การใช้โปรแกรมออกแบบต่างๆ รวมถึงการเขียนโปรแกรมตั้งแต่ ภาษา Assembly, C/C++, Python และภาษาที่ใช้ในการออกแบบวงจรดิจิตอลภายในชิป FPGA นั้นจะต้องใช้ ภาษา VHDL (Very High Speed Intergraded Circuit Hardware Description Language) ซึ่งเป็นความรู้ใช้พัฒนาอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีขั้นสูงในหลายอุตสากรรม เช่น อุตสาหกรรมด้านอวกาศและการบิน ด้านเทคโนโลยีทางทหาร ด้านการแพทย์ เป็นต้น

ปัจจุบันการพัฒนาอุตสาหกรรมทางด้านอวกาศของไทยยังขาดการพัฒนาวิศวกรที่มีความรู้ในการพัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงนี้ ซึ่งมีตำแหน่งงานด้าน Embedded System, FPGA Engineer เป็นที่ต้องการของบริษัทในต่างประเทศ หากเราลองค้นหาในเว็ปหางานของต่างประเทศ จะเห็นได้ว่ามีความต้องการวิศวกรด้านนี้จำนวนมาก ที่สำคัญค่าตอบแทนค่อนข้างสูง เช่น บริษัท SpaceX, Tesla, BAE System, Intel, Airbus, Boeing ทั้งใน ประเทศอังกฤษ และสหรัฐอเมริกาครับ

ถึงเวลาแล้วหรือยัง..!! ที่ประเทศไทยควรจะก้าวข้ามการเป็นประเทศผู้ใช้งาน แล้วหันมาเป็นผู้พัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงได้เอง การที่จะทำได้นั้นภาครัฐต้องสนับสนุนให้มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงนี้ให้หลากหลายและอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเป็นการเพิ่มจำนวนวิศวกรและองค์ความรู้ทางด้านนี้ และที่สำคัญจะทำให้ประเทศไทยมีวงจรการเติบโตของจำนวนบุคลากรที่มีศักยภาพสูงและจำนวนการพัฒนาอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นได้อย่างยั่งยืน หากใครที่กำลังมองหาสายวิชาชีพที่จะเรียนอยู่ แอดมินแนะนำเลยว่า สายอาชีพนี้มีความท้าทายไม่น้อยเลยที่เดียวที่สำคัญตลาดกำลังเป็นที่ต้องการอีกด้วย สู้ๆนะครับทุกคน


ขอบคุณข้อมูลจาก
เรือโท พูนศักดิ์ ภาษิต
On-Board Data Handling Hardware Engineer โครงการTHEOS-2 SmallSAT

Admin 5/12/2563 392 0
Share :