กล้องในกระเป๋าของคุณมีต้นกำเนิดจากอวกาศ: จุดเริ่มต้นที่ไม่คาดคิดของเซนเซอร์ CMOS | Knowledge #446

ทุกครั้งที่คุณถ่ายภาพพระอาทิตย์ตกหรือบันทึกช่วงเวลาธรรมดาในชีวิต เทคโนโลยีที่อยู่ในมือคุณนั้นมีต้นกำเนิดจากการพัฒนาเพื่อสำรวจอวกาศ ปัจจุบัน เซนเซอร์ CMOS Active Pixel (APS) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของสมาร์ทโฟนและกล้องมิเรอร์เลส ผลิตขึ้นมากถึงประมาณ 7 พันล้านชิ้นต่อปี เทคโนโลยีนี้ที่รู้จักกันในชื่อ “กล้องบนชิป” ถือกำเนิดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ

ในปี 1992 ดร. Eric Fossum ได้รับมอบหมายจาก ให้ “ย่อขนาดกล้องสำหรับภารกิจเดินทางระหว่างดาวเคราะห์” ในขณะนั้น กล้องดิจิทัลส่วนใหญ่ใช้เซนเซอร์ CCD ซึ่งใช้พลังงานสูงและมีขนาดใหญ่ ไม่เหมาะกับข้อจำกัดของอวกาศที่มีทรัพยากรจำกัด

นวัตกรรมของดร. Fossum คือการนำเทคนิค “การถ่ายโอนประจุภายในพิกเซลโดยใช้การสุ่มตัวอย่างแบบคู่สัมพันธ์” ที่ใช้ใน CCD มาประยุกต์กับเทคโนโลยี CMOS ในเวลานั้น เซนเซอร์ CMOS มีชื่อเสียงเรื่องสัญญาณรบกวนสูง แต่ด้วยการวัดแสงสองครั้งและหาค่าต่าง ทำให้ข้อด้อยนี้ได้รับการแก้ไขอย่างมีนัยสำคัญ

Active Pixel Sensor ที่ถือกำเนิดขึ้นนี้ มอบข้อได้เปรียบสำคัญ 3 ประการให้กับ NASA:

• ประหยัดพลังงาน: ใช้พลังงานน้อยกว่า CCD อย่างมาก
• ทนต่อรังสี: ออกแบบให้ทนต่อรังสีรุนแรงในอวกาศ
• ขนาดกะทัดรัด: รวมระบบทั้งหมดไว้ในชิปเดียว ทำให้รวดเร็วและกะทัดรัด

แม้ในช่วงแรก จะลังเลในการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ แต่ดร. Fossum มั่นใจว่า “เทคโนโลยีนี้จะเป็นประโยชน์ไม่เพียงแต่อวกาศ แต่ยังรวมถึงโลกของเรา” หลังจากถูกนำไปใช้ในแคปซูลเอ็นโดสโคปทางการแพทย์และเซนเซอร์ในรถยนต์ ในที่สุดก็ได้พบกับ ‘killer app’ อย่างโทรศัพท์มือถือ

ณ ปี 2026 เทคโนโลยีที่ถือกำเนิดจาก นี้ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทีมวิจัยจาก Rochester Institute of Technology (RIT) กำลังพัฒนา “Single Photon Sensor CMOS (SPSCMOS)” ซึ่งมีความไวสูงจนสามารถตรวจจับและแยกแยะจำนวนโฟตอนแต่ละตัวได้ ถือเป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับภารกิจ ในอนาคต

ด้วยการทำให้เซนเซอร์เย็นลงถึง 250K สามารถลด ‘กระแสไฟฟ้ามืด’ เหลือเพียงอิเล็กตรอนเดียวใน 30 นาที ความแม่นยำระดับนี้ทำให้สามารถตรวจจับ “ไบโอซิกเนเจอร์” เช่น ออกซิเจนหรือมีเทนในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างไกลได้

เพื่อเป็นเกียรติแก่ผลกระทบอันยิ่งใหญ่ที่สิ่งประดิษฐ์นี้มีต่อโลก ดร. Eric Fossum ได้รับรางวัล Charles Stark Draper Prize ประจำปี 2026 ความท้าทายที่เริ่มต้นเพื่อถ่ายทอดภาพปลายทางของจักรวาล ได้กลายมาเป็นเครื่องมือใกล้ตัวที่เชื่อมโยงชีวิตประจำวันของเรา และยังคงนำพามนุษยชาติให้เข้าใกล้คำตอบของคำถามร่วม “เราคือสิ่งมีชีวิตเดียวในจักรวาลหรือไม่?” ในทุกขณะนี้