เราอาจจะคุ้นเคยกับเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงกันอยู่บ้างโดยเฉพาะเครื่องบินเจ็ทต่าง ๆ ที่สามารถบินทะลุ Sound barrier หรือที่เรียกว่า Supersonic เช่น F/A-22 หรืออย่างในเครื่องบินพาณิชย์ในอดีต เช่น Concorde แต่เราจะเห็นได้ว่าเครื่องบินอย่าง Concorde จะถูกใช้ในเส้นทางข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเท่านั้น (Transatlantic) เพราะว่าหากเอามาบินในพื้นที่ที่เป็นพื้นดิน เครื่องบินจะมีปัญหาเรื่องการบินเหนือความเร็วเสียง ไม่ใช่กับตัวเครื่องบินเอง แต่เป็นมลพิษที่มันก่อ
เมื่ออะไรก็ตามบนโลกอย่างเครื่องบินมีความเร็วทะลุความเร็วเสียงหรือที่เรียกว่า Break sound barrier จะเกิดเสียงที่เรียกว่า Sonic boom (ที่ไม่ใช่เกม) ขึ้นซึ่งมันเป็นเสียงที่ดังมากถึงขั้นที่ทำให้กระจกแตกได้ และผู้สังเกตที่อยู่บนพื้นผิวจะไม่ได้ยินเสียงที่ว่าจนกว่าเครื่องบินจะบินผ่านหัวไปซักพักหนึ่งแล้วเสียงถึงตามมาทีหลัง ที่เป็นเช่นนั้นเพราะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เร็วกว่าเสียง วัตถุมาก่อนเสียงตามมาทีหลัง ทำให้ถ้าเอาเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงมาบินผ่านพื้นที่ที่เป็นพื้นดินละก็ คนบนพื้นซวยหมด
จากภาพจะเห็นว่าวัตถุจะเคลื่อนที่ผ่านไปก่อนแล้วเสียงจึงตามมาทีหลัง เป็นเพราะว่าวัตถุนั้นอัดอากาศและเสียงรอบ ๆ มันจนทะลุ Sound barrier ออกมาแล้ว เสียงที่ตามหลังมาก็จะค่อย ๆ ตามวัตถุมาเรื่อย ๆ เป็น Shock wave ที่รุนแรงพอสมควร และมันไม่ได้เกิดแค่ตอนที่มันผ่าน Sound barrier มาแล้วเท่านั้น แต่มันจะเกิดไปเรื่อย ๆ ตราบใดที่วัตถุยังเคลื่อนที่เหนือความเร็วเสียงอยู่
NASA กำลังพัฒนาสิ่งที่เรียกว่า Quiet Supersonic Technology ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการบินเหนือความเร็วเสียงโดยที่ทำให้เกิดเสียง Sonic boom น้อยที่สุดถึงไม่เกิดเลยด้วยเครื่องบินรุ่นทดสอบชื่อ X-59 Quiet SuperSonic Technology X-plane หรือ QueSST แต่ก่อนที่จะเอาไปใช้บินด้วยความเร็ซเหนือเสียงเหนือพื้นดินนั้น NASA จะต้องตรวจสอบและยืนยันซะก่อนว่า X-59 ที่สร้างขึ้นมานั้นมันเงียบจริง ๆ ไม่ใช่เอาไปบินอยู่ดี ๆ กระจกชาวบ้านเขาแตกขึ้นมาอีก ซึ่งโปรเจคที่จะวัด Shock wave ของ X-59 นั้นมีชื่อว่า Schlieren, Airborne Measurements, and Range Operations for QueSST (SCHAMROQ)
การวัดนั้นมีสองวิธีคือการวัดจากภาคพื้นดินกับการวัดในอากาศ ซึ่งการวัดบนภาคพื้นดินนั้นก็ยังว่า ถ้ามันพลาดแล้วไปโดนตรง Residential area ก็อาจจะซวยได้ กับการวัดในอากาศหมายถึงว่าจะต้องหาเครื่องบินอีกเครื่องไปบินตาม X-59 ที่กำลังบินด้วยความเร็วเหนือเสียงอยู่ซึ่งก็ไม่ใช่ใครที่ไหนแต่เอาเครื่องบินรบนี่แหละไปบินตามแต่ติดตั้งอุปกรณ์สำหรับวัดเสียงเข้าไปแทนอาวุธ เช่น F/A-18 กับ F-15 ที่กองทัพยกไว้ให้ NASA ใช้วิจัยเองเลยไม่ต้องยืมแล้วก็ไม่ต้องซื้อ (นี่สิถึงเรียกว่าทำคุณประโยชน์)
โดย F/A-18 จะถูกใช้วัดเสียง X-59 พร้อมกับระบบ Airborne Location Integrating Geospatial Navigation System (ALIGNS) ที่เป็นระบบซึ่งใช้ในการจัดตำแหน่งเครื่องบินทั้ง 2 ลำอย่างแม่นยำที่ระยะ ๆ หนึ่ง ซึ่งจำเป็นต่อการวัดเสียงในระยะต่าง ๆ ให้แม่นยำ
ส่วน F-15 นั้น NASA ได้ติดตั้งอุปกรณ์ที่เรียกว่า Shock Sensing Probe เข้าไปซึ่งเป็นเสาที่ยื่นออกมาจากหัวของเครื่องบินไว้ใช้สำหรับวัด Shock wave ที่กำลังปล่อยออกมาจากเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง รวมถึงการใช้ Schhliren Technique ในการถ่ายภาพ Shock wave ที่ปล่อยออกมาจาก X-59 อยู่เพื่อจัดตำแหน่งการวัดเสียงให้แม่นยำ
ในอนาคตหาก Quiet SuperSonic Technology สำเร็จ เราอาจมีเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่สามารถบินในประเทศได้ ไม่ว่าจะเป็นทั้งทางด้านการขนส่งมนุษย์หรือการขนส่งสินค้า ซึ่งจะช่วยให้ระบบ Logistics มีความหลากหลายขึ้นมากและสามารถช่วยลดเวลาในการขนส่งได้นั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
NASA Centers Collaborate to Advance Quiet Supersonic Technology During Pandemic
