Apple เพิ่งเปิดตัว iPhone 11 และ iPhone 11 Pro ไป นอกเหนือจากเทคโนโลยีด้านซอฟแวร์และฮาร์ดแวร์แล้ว หนึ่งในสิ่งที่ Apple เคลมไว้ก็คือ วัสดุที่ใช้ในการผลิต iPhone รวมถึงสินค้าในไลน์อื่น ๆ เช่น Apple Watch นั้น เป็นวัสดุเกรดเดียวกับที่ใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ (Aerospace) ซึ่งพอมาถึงตรงนี้ หลายคนอาจจะสงสัยว่า วัสดุดังกล่าวคืออะไรกันแน่ และ iPhone ในมือของเราเกี่ยวข้องอะไรกับอวกาศ

ก่อนอื่นต้องย้อนกลับไปในช่วงที่ Apple กำลังจะเปิดตัว iPhone 6S ในปี 2015 ซึ่งในตอนนั้น Apple ขึ้นชื่อเรื่องการเลือกใช้วัสดุอย่างอลูมิเนียม (Aluminium) และกระจกซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ในการทำมาตั้งแต่การทำคอมพิวเตอร์ Mac แล้ว ในหนังสือ Steve Jobs by Walter Isaacson ได้มีการเล่าถึงความปราณีตในการใช้เครื่อง CNC ค่อย ๆ ฉลุอลูมิเนียมขนาดใหญ่ออกมาให้ได้รูปเป็นเครื่อง Mac รุ่นต่าง ๆ

เรียกเทคนิคนี้ว่า Unibody ทำให้ได้วัสดุตัว body ที่ไร้รอยต่อ ปัจจุบันเทคนิคนี้ยังคงถูกนำมาใช้งาน ใน iPhone 6 Apple เลือกใช้วัสดุแบบ Aluminium แบบ 6000 series Aluminium Alloy เพียงแต่ว่าในกรณีของ iPhone 6S นั้น Apple ได้เลือกนำวัสดุที่มาเข้าเทคนิคนี้ได้แก่ 7000 series Aluminium Alloy ซึ่งทาง Apple ก็ได้มีการจดสิทธิบัตรนี้เอาไว้

สิทธิบัตรอลูมิเนียมของ Apple คืออะไร

คำถามต่อไปก็คือแล้วอะไรคือ 7000 series Aluminium Alloy ต้องเล่าให้ฟังว่า เราจะรู้จัก Aluminium กันอยู่แล้วว่าเป็นธาตุทีมีปริมาณมากเป็นลำดับ 3 ของบรรดาธาตุทั้งหมดของเปลือกโลกของเรา รองจากออกซิเจน (O) และซิลิคอน (Si) แล้ว Alloy คืออะไร ?

Alloy คือโลหะที่ผสมกันตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป ดังนั้น Aluminium Alloy ก็แปลว่า เอา Aluminium มาผสมกับโลหะชนิดอื่น ซึ่งจะสังเกตว่าจะมีตัวเลขกำกับ ตัวเลขที่เองที่บอกว่าเอาไปผสมกับอะไร ซึ่ง 1000 คือตัวเลขที่เป็นเกือบจะ Pure Aluminium ส่วน 2000 ก็คือผสมกับทองแดง (Copper) 3000 คือผสมกับ Manganese เป็นต้น

7000 คือผสมกับ สังกะสี (Zinc) ซึ่งใน series นี้นับว่ามีความแข็งแรงที่สุดในบรรดา series อื่น ๆ ประเด็นก็คือ ในเมื่อการทำ Alloy มานานแล้ว แล้ว Apple จะจดสิทธิบัตรได้อย่างไร ? คำตอบก็คือ Apple นั้นได้พัฒนาสูตรการออกแบบการทำ Alloy แบบใหม่ ในสิทธิบัตรที่มีชื่อว่า 7XXX Series Alloy with Cu Having High Yield Strength and Improved Extrudability โดยเป็นผลการออกแบบของ Brian Gable และทีม Product Design ที่ Apple ด้วยสูตรการทำ Alloy ที่ช่วยสร้างความแข็งแรงให้กับ iPhone มากขึ้น (แต่ก็ยังนับว่าอยู่ใน 7000 Series เพราะเน้นใช้ Zinc ร่วมกับธาตุอื่น ๆ ซึ่งก็จะมีเลขย่อยของมันไปอีก) ซึ่งตรงนี้เราจะไม่ลงลึก แต่เอาเป็นว่ารู้กันว่า Apple ใช้วัสดุเป็น 7000 Series Alloy ที่ปรับปรุงสูตรให้ดีขึ้น

ธาตุโลหะที่มีเยอะที่สุดในโลก แต่เพิ่งถูกค้นพบ

ย้อนกลับไปก่อนว่าเหตุผลทำไมต้องเป็น Aluminium เพราะว่าถ้าเราไปดูในตารางธาตุ Aluminium จะมีเลขอะตอมแค่ 13 นั่นหมายความว่า ต่ออะตอมแล้ว มันจะมีมวลน้อยกว่าธาตุอื่น ๆ เช่น Zinc, Copper และโลหะอื่น ๆ ทำให้มันถูกนำมาใช้งานในงานที่ต้องอาศัยความแข็งแรงทนทานแต่มีน้ำหนักที่เบา เช่น จักรยาน, เฟือง รวมไปถึงยานอวกาศและจรวด

แต่ที่มาของมันไม่ได้ง่าย ๆ เหมือนอธิบาย ในช่วงปี 1800s ซึ่งเป็นยุคที่ความรู้เรื่องธาตุเคมีเริ่มเฟื่องฟูมาก ในบันทึกเรื่อง Aluminium; its history, occurrence, properties, metallurgy and applications, including its alloys บอกว่า Antoine Lavoisier ค้นพบว่า Alumina ซึ่งเป็นสสารที่เป็นที่รู้จักกันในตอนนั้นแล้วนั้น เป็นโลหะที่เกิดจากการ Oxidation ของธาตุบางอย่างที่ไม่มีใครรู้จัก เพราะว่า Aluminium นั้นง่ายต่อการเกิด Oxidation มาก ๆ แม้ว่าจะเป็นธาตุโลหะที่มีมากที่สุดในโลก แต่ Aluminium แบบ Pure นั้น ยังไม่ถูกสร้างขึ้นได้จนเมื่อปี 1886 ที่ Paul Héroult และ Charles Martin Hall ค้นพบวิธีการที่ถูกเรียกว่า Hall–Héroult process เพื่อแยก Aluminium จาก Oxygen ได้สำเร็จ

Lavoisier บิดาแห่งวิชาเคมี ที่มา – Science Source

ในปี 1865 Jules Verne ได้แต่งนิยายที่ชื่อว่า From the Earth to the Moon ซึ่งเป็นหนึ่งในนิยายวิทยาศาสตร์ที่โด่งดังมาก ๆ ในการเดินทางไปดวงจันทร์ในยุคที่มนุษย์ยังไม่สามารถเดินทางออกจากโลกได้ ความน่าทึ่งก็คือ Verne ทำนายหลาย ๆ อย่างไว้ได้ถูกต้อง เช่น ประเทศที่ไปดวงจันทร์ได้สำเร็จประเทศแรกคือสหรัฐอเมริกา และที่สำคัญคือตัวยานที่ถูกส่งไปดวงจันทร์ถูกสร้างด้วยวัสดุเป็น “Aluminium” ซึ่งตอนนั้น ซึ่งกระบวนการ Hall–Héroult process ยังไม่สำเร็จด้วยซ้ำ

ยานอวกาศในเรื่อง From the Earth to the Moon ที่มา – Internet Archive / Joseph Sablé Centre

ผ่านไปเกือบ 100 ปีหลังจากนิยายของ Jules Vern ประธานาธิบดี John F. Kennedy ได้ประกาศการไปดวงจันทร์ในภารกิจ Apollo ซึ่งหนึ่งในคำประกาศของ Kennedy มีการพูดถึง A giant rocket more than 300 feet tall, the length of this football field, made of new metal alloys, some of which have not yet been invented, capable of standing heat and stresses several times more than have ever been experienced, fitted together with a precision better than the finest watch.

จรวด Saturn V ที่พามนุษย์เดินทางสู่ดวงจันทร์ ที่มา – NASA

มีการพูดถึงกระบวนการทำ Metal Alloy ซึ่งการนำ Aluminium Alloy มาใช้งานจริง ๆ เกิดขึ้นเมื่อพี่น้องตระกูล Wright สร้างเครื่องบินลำแรกขึ้น พัฒนาการของ Metal Alloy จึงถูกนำมาใช้มากขึ้น และเป็นวัสดุที่ถูกเลือกมาใช้ในการสร้างจรวด ยานอวกาศ รวมถึงจรวด Saturn V ที่พามนุษย์ไปเหยียบดวงจันทร์สำเร็จ ซึ่งเราจะพบว่า แนวคิดของ Aluminium Alloy นั้นเหมือนเดิม แตกต่างตรงที่เมื่อเวลาผ่านไปเราได้วิธีการพัฒนามันให้มีคุณสมบัติได้ตามที่ต้องการมากขึ้น

Aluminium Alloy กับยานอวกาศ

ย้อนหลับมาที่การแบ่ง Aluminium Alloy ออกเป็น Series ต่าง ๆ สำหรับในอุตสาหกรรมอวกาศ จะมีการใช้ Aluminium Alloy ในแทบจะทุก Series ในบริบทที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นการที่ Series 7000 นั้นถูกนำมาใช้กับอุตสาหกรรมยานอวกาศไม่ใช่แค่เพราะมันมีความแข็งแรงมากที่สุด แต่เพราะว่ามันเหมาะกับงานนั้น ใน Series อื่น ๆ ก็มีการนำมาใช้เช่นกัน เช่นการใช้ Series 2000 เป็นถังเชื้อเพลิงของกระสวยอวกาศ อ้างอิงจากเอกสาร Super Lightweight External Tank รวมถึงถังเชื้อเพลิงจองจรวด Falcon 9 ของ SpaceX

ตัวถังและโครงสร้างของจรวด Falcon 9 ของ SpaceX ที่สร้างมาโดยใช้หลักวัสดุศาสตร์และการขึ้นรูป aluminum-lithium alloy ที่มา – SpaceX

ดังนั้นการบอกว่า Series 7000 Aluminium Alloy เป็นวัสดุเกรดเดียวกับที่ใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ อาจจะเป็นคำ PR ที่ถูกเท่ แต่หากใช้ตรรกะเดียวกันแล้ว การใช้ Aluminium ใน Series อื่น ๆ ก็สามารถเคลมด้วยคำพูดแบบเดียวกันได้เช่นกัน

ในยานอวกาศ 1 ลำ แน่นอนว่าจะต้องมีการใช้วัสดุต่าง ๆ มากมาย รวมถึง Series 7000 Aluminium Alloy ด้วย หรือการผสมโลหะอื่น ๆ เช่น Aluminum-Lithium Alloy ซึ่งใช้ในการสร้างตัวโครงของยาน Orion ของ NASA, จรวด Falcon 9 ของ SpaceX

วัสดุสีเขียวที่เห็นในภาพคือ Aluminum-Lithium Alloy ซึ่งใช้ในการสร้างยาน Orion ของ NASA ที่มา – NASA

สำหรับชิ้นส่วนสำคัญ ๆ ที่ระบุว่าเป็นการนำ Series 7000 และสูตรการผสมใน Series เดียวกันมาใช้นั้น เท่าที่ลองค้นหาดูแบบคร่าว ๆ ยังไม่พบ แต่เจอ Paper หลายตัวที่น่าสนใจที่ถูกถึงการนำ Metal Alloy โดยเฉพาะ Aluminium Alloy มาใช้ ใน Paper หลายฉบับใน Science Direct

สรุป iPhone ของเราคือวัสดุแบบเดียวกับยานอวกาศจริงหรือ

ถ้าถามว่าจริงไหม บอกได้เลยว่า จริง และ Apple เองก็ไม่ได้กล่าวเกินจริงอะไร เนื่องจาก Series 7000 Aluminium Alloy นั้นก็ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศจริง ๆ ร่วมกับ Series 7000 อื่น ๆ ซึ่งวัตถุประสงค์คือการเลือกวัสดุที่เหมาะกับส่วนต่าง ๆ โดยไม่ได้มองแค่ในแง่ของความแข็งแรง แม้ว่าตามทฤษฎี การผสมในรูปแบบ Series 7000 จะทำให้ได้ความแข็งแรงมากว่าแบบอื่นก็ตาม

อย่างไรก็ตาม อย่างที่บอกไปว่าถ้าใช้ตรรกะเดียวกัน เราก็สามารถเคลมได้เช่นกันว่า ทุกเช้า เราดื่มของเหลวแบบเดียวกับที่ Niel Armstrong ดื่มก่อนไปลงดวงจันทร์ (น้ำเปล่า) หรือตะเกียงของเรา ใช้เชื้อเพลิงแบบเดียวกับที่ Elon Musk เลือกใช้กับจรวด Falcon 9 (Kerosene)

Grid Fins ของจรวด Falcon 9 ภาพนี้เป็นภาพ Grid Fins รุ่น Aluminium Alloy เดิม ก่อนที่จะมีการเปลี่ยนไปใช้วัสดุเป็น Titanium Alloy ที่มา – SpaceX

การเล่าเรื่องแบบนี้ บางครั้งก็นำไปสู่การเคลมแบบผิด ๆ ว่าวัสดุต่าง ๆ มีที่มาจาก NASA และมาจากโครงการอวกาศ เช่นหลายคนอาจจะเข้าใจว่าวัสดุ Teflon ได้มาจากยานอวกาศ นำไปสู่การโหน NASA เป็นต้น

ดังนั้นสิ่งที่สำคัญที่สุดไม่ใช่การเคลมว่าอะไรได้มาจากอะไร หรืออะไรเหมือนอะไร แต่เราต้องเข้าใจที่มา การมีที่มาร่วมกันไม่ได้หมายความว่าคือสิ่งเดียวกัน ในทางวิศวกรรมก็เช่นกัน หลาย ๆ อย่างไม่ได้สืบต่อกันมาแบบทางตรง Linear แต่มีลักษณะของความเป็น Phylogenetic Tree ดังนั้นการตั้งคำถามและการหาที่มาของ Statement คำพูดต่าง ๆ จึงเป็นสิ่งสำคัญ เพราะบางอย่าง Statement อาจจะถูก แต่ก็มีช่องโหว่ในตัวมันเองเยอะมาก ๆ เช่นกัน กระบวนการคิดเช่นนี้สำคัญมาก ๆ สำหรับวิทยาศาสตร์

เรียบเรียงโดย – ทีมงาน Spaceth.co



บทความที่เกี่ยวข้อง