Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

นักวิจัยใช้เครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกช่วยเหลือเกษตรกร

นักวิจัยใช้เครื่องตรวจจับรังสีคอสมิกช่วยเหลือเกษตรกร

นานมาแล้ว มนุษย์ยุคก่อนประวัติศาสตร์ใช้ชีวิตร่อนเร่อยู่ตามท้องทุ่งเพื่อล่าสัตว์และหาของป่า แต่ในเวลาต่อมา บรรพบุรุษของเราเริ่มจับกลุ่มรวมกันเป็นสังคมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและได้พัฒนาเกษตรกรรม(Agriculture) ขึ้นมา และนั่นคือจุดเปลี่ยนสำคัญของมนุษยชาติ

ระบบเกษตรกรรมถูกพัฒนาอย่างช้า ๆ จนกลายเป็นส่วนสำคัญของสังคมมนุษย์มาจนถึงปัจจุบัน แต่ทุกวันนี้เกษตรกรทั่วโลกกำลังพบเจอปัญหาที่ยากเกินจะรับมือ นั่นคือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ(Climate Change) เพราะความผันผวนของสภาพอากาศส่งผลกระทบโดยตรงต่อการบริหารจัดการน้ำ บางพื้นที่ประสบปัญหาน้ำท่วม บางพื้นที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ รวมถึงไม่สามารถคาดการณ์ปริมาณน้ำที่พอเหมาะพอดีได้ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องจับมือกับเกษตรกรเพื่อค้นหาวิธีการใหม่ในการรับมือกับปัญหานี้

เมื่อปลายเดือนตุลาคม ปี ค.ศ. 2018 ที่ผ่านมานี้ ทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (International Atomic Energy Agencyหรือ IAEA) รายงานผลการวิจัยซึ่งริเริ่มมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2013 จากความร่วมมือระหว่างนักวิจัยของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ กับ องค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (Food and Agriculture Organization of the United Nations หรือFAO) ในการพัฒนาเครื่องตรวจวัดนิวตรอนจากรังสีคอสมิก (Cosmic Ray Neutron Sensor) เพื่อระบุปริมาณความชื้นในดิน (Soil Moisture) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปลูกพืช

แต่เดิม วิธีการวัดปริมาณความชื้นในดินสามารถทำได้โดยการเก็บตัวอย่างดินในพื้นที่ต่างๆเพื่อทำการเปรียบเทียบมวลของดินปกติกับมวลของดินที่ถูกอบแห้ง ความชื้นในดินสามารถหาได้จากมวลของดินปกติลบด้วยมวลของดินอบแห้ง วิธีการนี้ถูกใช้มาเนิ่นนาน แต่มันมีข้อเสียคือไม่สามารถบอกปริมาณความชื้นในดินที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาได้

ส่วนวิธีการวัดความชื้นในดินด้วยเครื่องตรวจวัดนิวตรอนนั้นแตกต่างออกไป หลักการทำงานของมันคือ เมื่อรังสีคอสมิกพลังงานสูง (High Energy Cosmic Rays) จากอวกาศซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนพลังงานสูงเข้าปะทะกับชั้นบรรยากาศของโลก การชนของอนุภาคคอสมิกจะทำให้อะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศเกิดการแตกตัว ส่งผลให้เกิดโปรตอนและนิวตรอนจำนวนมากโปรยปรายลงมาสู่พื้นผิวโลกเบื้องล่าง

นิวตรอนที่เคลื่อนที่ลงมาด้วยความเร็วสูง (Fast Moving Neutrons) สามารถถูกดูดกลืนและลดพลังงานลงโดยอะตอมของไฮโดรเจนในสิ่งแวดล้อม ซึ่งไฮโดรเจนนั้นมีอยู่มากในดินที่มีความชื้นสูง แต่จะมีน้อยกว่าในดินที่แห้ง การนับจำนวนของนิวตรอนที่เคลื่อนที่เร็วในดินจึงสามารถใช้บอกปริมาณความชื้นในดินได้

ผลการศึกษาวิจัยในพื้นที่จริงพบว่าเครื่องตรวจวัดนิวตรอนสามารถประยุกต์ใช้กับการชลประทานในพื้นที่เกษตรกรรมได้เป็นอย่างดี เพราะข้อมูลดังกล่าวสามารถช่วยในการประหยัดน้ำได้ถึง 100 มิลลิเมตรต่อฤดูกาล หรือคิดเป็นปริมาณน้ำกว่า 1 ล้านลิตรต่อพื้นที่การเกษตร 1 Hectare เลยทีเดียว (1 Hectare เท่ากับ 10,000 ตารางเมตร)  กล่าวคือ ก่อนจะมีข้อมูลความชื้นนี้ เกษตรกรต้องให้น้ำในปริมาณมากเกินพอไว้ก่อน แต่เมื่อทราบปริมาณความชื้นย่อมสามารถให้น้ำในปริมาณที่เหมาะสมได้

นอกจากนี้ข้อมูลดังกล่าวยังยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานร่วมกับโปรแกรมจำลองระบบเกษตรกรรมอื่นๆได้ ส่วนเครื่องตรวจวัดนิวตรอนสำหรับวัดความชื้นในดินก็สามารถใช้งานร่วมกับเซนเซอร์อัตโนมัติอื่น ๆ อย่างเช่น เซนเซอร์วัดความเข้มแสง เซนเซอร์วัดความเร็วลม เซนเซอร์วัดปริมาณฝน รวมถึงเซนเซอร์วัดอุณหภูมิของอากาศและดินได้ด้วย

การใช้งานที่หลากหลายนี้เองที่ทำให้หลายสิบประเทศทั่วโลกกำลังให้ความสนใจในการพัฒนาและใช้งานระบบตรวจวัดนิวตรอนเพื่อบริหารจัดการน้ำในภาคเกษตรกรรมให้ดียิ่งขึ้น

นับว่าเป็นเรื่องที่คาดไม่ถึงเลยจริง ๆ ว่าอนุภาคตัวจิ๋วจากอวกาศอันแสนไกลจะมีประโยชน์ต่อปากท้องของมนุษย์เรามากขนาดนี้

บทความโดย

อาจวรงค์  จันทมาศ

อ้างอิง

https://www.iaea.org/newscenter/news/using-cosmic-rays-to-measure-moisture-levels-in-soil?fbclid=IwAR1jEiaQThs8heBbt1uIPo6jhwjSRtSn–AxtG1DD0O-EetYFMf9KUJ4A9U#infobox

http://www.fao.org/land-water/databases-and-software/aquacrop/en/

http://globethailand.ipst.ac.th/?page_id=3854

Date

ธันวาคม 24, 2018

Category

STEM NEWS