เลี้ยงสาหร่ายในอวกาศ

เกษตรก้าวไกล

"ถ้าสาหร่ายสามารถวิ่งเข้าหาแสงในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงได้ ก็มีโอกาสเลี้ยงส่าหร่ายในอวกาศ เพื่อใช้เป็นอาหารและผลิตเชื้อเพลิงในสถานีอวกาศได้"

นี่คือสมมติฐานสุดเจ๋งของ 4 เยาวชนไทย ที่องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (Japan Aerospace Exploration Agency : JAXA) คัดเลือกให้ขึ้นไปร่วมทดลองในสภาวะไร้น้ำหนัก บนเครื่องบินที่บินแบบพาราโบลา ในโครงการ "The Student Zero-gravity Flight Experiment Contest" ณ เมืองนาโกย่า ประเทศญี่ปุ่น และที่พิเศษสุด ครั้งนี้เยาวชนทั้งหมดยังได้รับโอกาสให้เข้าเยี่ยมชม Tsukuba Space Center ของหน่วยงาน JAXA และดาวเทียม UNIFORM ที่มหาวิทยาลัยโตเกียวอีกด้วย

โครงการนี้จัดขึ้นเป็นครั้งที่ 7 แล้ว ภายใต้ความร่วมมือระหว่าง สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) และ องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น โดยโครงการวิจัยที่ได้รับเลือกในครั้งนี้ คือ " การศึกษาการเคลื่อนที่ของสาหร่ายเข้าหาแสง ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง" ผลงานของ 4 เยาวชน อุเทศ อาชาทองสุข วรรณิดา แซ่ตั้ง นรินธเดช เจริญสมบัติ และ นพพล ทวีสุข

ผู้ที่ผ่านการคัดเลือกต้องออกแบบและสร้างชุดการทดลองเพื่อนำขึ้นทดลองบนเครื่องบินที่ทำการบินแบบพาราโบลา คือ โค้งขึ้นและลงเป็นรูปคลื่น ทำให้เกิดสภาวะไร้น้ำหนักประมาณ 20 วินาที ในแต่ละรอบ จำนวน 10 รอบต่อวัน เป็นเวลา 2 วัน และใช้กล้องวิดีโอบันทึกผลการทดลองที่เกิดขึ้น เพื่อนำมาวิเคราะห์เปรียบเทียบกับผลการทดลองที่เกิดขึ้นบนผิวโลก ซึ่งแน่นอนว่า นอกจากผลการทดลองอาจเป็นประโยชน์ในการนำไปต่อยอดวิจัยบนสถานีอวกาศนานาชาติแล้ว การได้คิดค้นงานวิจัยทางด้านอวกาศยังช่วยเพิ่มพูนศักยภาพของเยาวชนไทย ซึ่งทาง สวทช.และ JAXA ต่างก็หวังว่า โครงการนี้จะช่วยให้เด็กไทยหันมาสนใจและให้ความสำคัญกับงานด้านเทคโนโลยีอวกาศมากขึ้น

วรรณิดา แซ่ตั้ง หรือ น้องน้ำตาล นิสิตชั้นปีที่ 2 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ กล่าวถึงโครงการวิจัยว่า "ในการทดลองเราต้องการดูการเคลื่อนที่เข้าหาแสงของสาหร่าย Chlamydomonas reinhardtii โดยในสภาวะปกติบนพื้นโลกสาหร่ายชนิดนี้จะเคลื่อนที่เข้าหาแสง เพราะต้องสังเคราะห์แสงสร้างอาหาร ซึ่งเราอยากรู้ว่าในสภาวะไร้น้ำหนักนั้น สาหร่ายยังคงเคลื่อนที่เข้าหาแสงได้หรือไม่ ถ้าเคลื่อนที่จะเร็วหรือช้ากว่าบนพื้นโลก

การทดลองในสภาวะไร้น้ำหนักผ่านไปด้วยดี ขณะนี้กำลังอยู่ในช่วงวิเคราะห์ผลว่ามีความเหมือนหรือต่างจากบนพื้นโลกอย่างไร แต่เบื้องต้นจากการสังเกตด้วยตาเปล่า พบว่าสาหร่ายเคลื่อนที่เข้าหาแสงเช่นกัน ทั้งนี้หากผลวิเคราะห์พบว่า สาหร่ายยังมีชีวิตรอด เคลื่อนที่เข้าหาแสงและสังเคราะห์แสงได้ในสภาวะไร้น้ำหนักจริง ก็ย่อมมีโอกาสนำสาหร่ายไปทดลองเลี้ยงเป็นอาหารและใช้ผลิตไฮโดรเจนเพื่อเป็นเชื้อเพลิงบนสถานีอวกาศในอนาคตได้"

ด้านการออกแบบชุดทดลอง นพพล ทวีสุข หรือ น้องอั้ม นิสิตชั้นปีที่ 1 คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กล่าวว่า "ยากและท้าทายมาก เพราะสภาวะไร้น้ำหนักมีเวลา 20 วินาทีต่อครั้งเท่านั้น จึงต้องออกแบบอุปกรณ์ทดลองที่ง่ายและมีขั้นตอนการทำงานน้อยที่สุด

ชุดการทดลองของเราทำงานภายใต้กล้องจุลทรรศน์ โดยวิธีดูการเคลื่อนที่เข้าหาแสงของสาหร่าย เราออกแบบให้สีพื้นของแผ่นสไลด์ที่ใส่สาหร่ายเป็นสีแดงจากแสงแอลอีดี มีความยาวคลื่นประมาณ 600 นาโนเมตร ซึ่งเป็นสีที่สาหร่ายไม่ชอบ จากนั้นใช้แสงจากเลเซอร์สีน้ำเงินส่องลงไปเป็นจุดวงกลมบนสไลด์เพื่อเป็นตัวดึงดูดให้สาหร่ายเคลื่อนที่เข้ามาหา ส่วนสาเหตุที่ใช้สีน้ำเงิน เพราะแสงสีน้ำเงินเป็นสีที่สาหร่ายชอบ เนื่องจากมีความยาวคลื่นประมาณ 450 นาโนเมตร ตรงกับช่วงคลื่นที่สาหร่ายใช้ในการสังเคราะห์แสงพอดี สำหรับการติดตั้งเลเซอร์นั้น เราใช้วิธีวางบนแท่นด้านล่างใกล้ๆ กล้องจุลทรรศน์ แสงเลเซอร์จะถูกยิงไปที่กระจกใต้กล้องจุลทรรศน์ และสะท้อนขึ้นไปยังแท่นวางสไลด์ของสาหร่าย ขั้นตอนการติดตั้งค่อนข้างยาก ทุกคนต้องทุ่มเทอย่างหนัก แต่ผลที่ออกมาก็คุ้มค่ามากครับ และที่พิเศษสุดจากการได้ร่วมโครงการนี้ คือการได้ทำงานกับเจ้าหน้าที่ JAXA ได้เข้าไปเยี่ยมชมสถานที่ทำงานของเขา เราได้เห็นหน้าจอทีวีที่ใช้ติดต่อกับนักบินอวกาศซึ่งตื่นตาตื่นใจมาก เป็นโอกาสที่หาได้ยากจริงๆ ครับ"

อุเทศ อาชาทองสุข หรือ น้องยีนส์ นิสิตชั้นปีที่ 3 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เล่าถึงประสบการณ์ครั้งนี้ว่า "การทดลองในสภาวะไร้น้ำหนัก ได้ฝึกการทำงานเป็นทีม การคิดอย่างเป็นระบบ รอบคอบ และรู้จักประยุกต์ใช้เครื่องมือเพื่อแก้ไขปัญหาเฉพาะหน้าที่เกิดขึ้นได้ตลอดเวลา เช่น ปกติกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ทดลองสภาวะไร้น้ำหนักต้องสั่งทำพิเศษ แต่เราก็ประยุกต์กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาให้มีคุณสมบัติพิเศษแทน เช่น การปรับโฟกัสกล้อง คือ บนเที่ยวบินพาราโบลา ต้องเจอทั้งสภาวะไร้น้ำหนัก และสภาวะที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นเท่าตัว ทำให้ตัวปรับโฟกัสที่ปรับไว้ให้เห็นสาหร่ายชัดที่สุดเลื่อนตลอดเวลา ก็ต้องหาอุปกรณ์เสริมเพื่อให้การหมุนฝืดลง หรือ เลเซอร์ที่ใช้มีปัญหาว่า หัวเลเซอร์มีขนาดของลำแสงเลเซอร์ใหญ่ไป ก็แก้ด้วยการนำฝาปิดเลเซอร์มาใช้เข็มหมุดเจาะรูเพื่อให้ได้แสงขนาดเล็กตามที่เราต้องการ ซึ่งก็สนุก ตื่นเต้น ฝึกให้คิดตลอดเวลา และยังได้ความรู้ใหม่ๆ จากอาจารย์สวัสดิ์ รวมถึงเจ้าหน้าที่ JAXA ที่คอยให้คำแนะนำตลอดการทำงาน เป็นช่วงเวลาสั้นๆ ที่ได้ประสบการณ์มากเลยครับ"

ส่วน นรินธเดช เจริญสมบัติ หรือน้องท้อป นิสิตชั้นปีที่ 2 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ตื่นเต้นกับประสบการณ์ครั้งนี้ว่า "การได้สัมผัสสภาวะไร้น้ำหนักนั้นพิเศษมาก ถ้าปลดเข็มขัดจะลอยขึ้นมาเลย เข้าใจความหมายของสภาวะไร้น้ำหนักจริงๆ รู้สึกเลยว่าการไหลเวียนเลือดมันเปลี่ยนไป ขนลุกเลยครับ ตื่นเต้นมาก นอกจากนั้นเรายังได้ไปเยี่ยมชม ดาวเทียม UNIFORM ของมหาวิทยาลัยโตเกียว ตื่นตาตื่นใจ ได้เห็นเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่น่าทึ่ง คือ เขานำกระป๋องน้ำอัดลมมาสร้างเป็นดาวเทียมได้ ซึ่งทำได้ไม่ยากเลย และเป็นความคิดของเด็กมัธยมเท่านั้น ทำให้เราได้แรงบันดาลใจในการคิดค้นงานใหม่ๆมากขึ้น และที่ประทับใจมากคือได้ไปเยี่ยมชม Tsukuba Space Center ของ JAXA เราได้เห็นห้องต้นแบบและจำลองสภาพห้องให้เหมือนกับบน KIBO ห้องฝึกนักบินอวกาศ ทั้งยังได้เห็นอุปกรณ์และงานวิจัยที่นำไปติดตั้งบน KIBO ช่วยเปิดโลกทัศน์งานวิจัยด้านเทคโนโลยีอวกาศให้เรามากจริงๆ ครับ พวกเราดีใจที่ได้โอกาสไปเรียนรู้ และภูมิใจที่ได้ไปในฐานะตัวแทนของประเทศไทยครับ"

ประสบการณ์บนเที่ยวบินไร้น้ำหนักของเยาวชนไทยคนเก่งทั้ง 4 คน จะน่าตื่นเต้นและสนุกแค่ไหน สาหร่ายจะเคลื่อนที่เข้าหาแสงในสภาวะไร้น้ำหนักได้หรือไม่ ติดตามชมได้ในสารคดีพิเศษ "JAXA ภารกิจวิจัยสุดขอบฟ้า" ซึ่งจะออกอากาศทาง NSTDA Channel (www.nstdachannel.tv) ในเดือนเมษายนนี้ค่ะ

*****************************

(เอื้อเฟื้อข้อมูลโดย : ฝ่ายสื่อวิทยาศาสตร์ สวทช.)