รู้จักหลักการทำงานของ “ระบบหน้ากากออกซิเจน” บนอากาศยาน ทำงานอย่างไร ?

“หน้ากากออกซิเจน” บนอากาศยานนั้น มักจะอยู่เหนือหัวที่นั่งบน “เครื่องบิน” และจะถูกปล่อยลงมาเมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินซึ่งเกี่ยวกับการสูญเสียความดันภายในห้องโดยสาร จุดประสงค์หลักของหน้ากากออกซิเจนคือ เพื่อไม่ให้ผู้โดยสารหมดสติและเพื่อให้เวลานักบินในการลดระดับของอากาศยานลงไปในความสูงที่ผู้โดยสารสามารถหายใจได้ตามปกติโดยที่ไม่ต้องมีหน้ากาก

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันบรรยากาศและความสูง

อากาศยานพาณิชย์นั้นมักจะบินที่ความสูงมากกว่า 30,000 ฟุต หรือมากกว่า 9,000 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล ที่ความสูงระดับนี้ ความหนาแน่นหรือความดันบรรยากาศจะอยู่ที่ 0.2 - 0.3 หน่วยบรรยากาศ (ATM) เทียบกับที่ระดับน้ำทะเลซึ่งมีความดันบรรยากาศที่ 1 ATM มนุษย์สามารถมีชีวิตรอดได้ที่ความดันบรรยากาศประมาณ 0.5 ATM เท่านั้น และที่ความดันบรรยากาศต่ำกว่านี้ มนุษย์จะหมดสติในที่สุดจากการขาดออกซิเจน (Hypoxia)

อากาศยานพาณิชย์นั้นจะรักษาความดันบรรยากาศภายในห้องโดยสารไว้ที่ประมาณ 0.7 - 0.8 ATM ซึ่งเป็นความดันบรรยากาศที่มนุษย์สามารถหายใจได้ตามปกติแม้จะต่ำกว่าปกติเล็กน้อย ทั้งนี้ที่ห้องโดยสารไม่รักษาความดันอากาศไว้ที่ 1 ATM เท่ากับที่ระดับน้ำทะเลปานกลางนั้นเพื่อลดความเครียดจากแรงดันขยายตัวของอากาศที่จะดันโครงภายในห้องโดยสารของเครื่องบิน

ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความสูงและเวลาที่มนุษย์จะมีสติอยู่ได้ (Time of Useful Consciousness)

หลายท่านอาจจะจำได้จาก Safety Briefing โดยพนักงานต้อนรับบนเครื่องบินว่าหากเกิดเหตุฉุกเฉินและหน้ากากออกซิเจนตกลงมา ให้ใส่หน้ากากให้ตัวเองก่อนที่จะใส่ให้กับคนรอบข้าง เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น

นั้นเป็นเพราะว่าที่ความสูงมากกว่า 30,000 ฟุต เวลาที่มนุษย์จะมีสติอยู่ได้ (Time Of Useful Consciousness) นั้นมีเพียงแค่ประมาณไม่กี่นาทีเท่านั้น และที่ความสูง 35,000 ฟุต มนุษย์อาจจะมีสติอยู่ได้นานสุดเพียงแค่ 1 นาที ในขณะที่ที่ความสูง 45,000 ฟุต มนุษย์จะมีสติได้เพียงแค่ประมาณ 15 วินาทีเท่านั้น

ดังนั้นหากเราไม่ใส่หน้ากากออกซิเจนให้ตัวเองก่อนแต่เลือกที่จะใส่ให้คนรอบข้างก่อน ตัวเราเองอาจจะหมดสติก่อนได้

ภาพแสดงเครื่องสร้างออกซิเจนด้วยสารเคมีซึ่งใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องบินพาณิชย์

ระบบหน้ากากออกซิเจนบนอากาศยานสำหรับผู้โดยสารนั้นมีหลัก ๆ อยู่ 3 แบบ ซึ่งเครื่องบินแต่ละรุ่นอาจจะระบบผลิตออกซิเจนคนละแบบกัน

แบบแรกคือระบบสร้างออกซิเจนด้วยสารเคมี โดยการกระชากหน้ากากออกซิเจนจะจุดไฟเผาโซเดียมคลอเรต (NaClO3) และผงเหล็กเข้าด้วยกันเพื่อสร้างออกซิเจน โดยกระบอกสารเคมีนี้เมื่อถูกเปิดใช้งานแล้วจะไม่สามารถปิดการใช้งานได้ สามารถสร้างออกซิเจนสำหรับการหายใจได้ประมาณ 15 นาที ซึ่งเป็นเวลาที่เพียงพอสำหรับให้นักบินลดระดับไปยังความสูงที่มนุษย์สามารถหายใจได้อย่างปกติ ระบบนี้เป็นระบบที่ใช้แพร่หลายที่สุดในเครื่องบินพาณิชย์ปัจจุบัน

แบบที่สองคือ Gaseous Manifold หรือระบบออกซิเจนสำรองกลาง (Central Oxygen Supply) ซึ่งเป็นถังออกซิเจนกลางในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งในเครื่องบิน การกระชากหน้ากากออกซิเจนจะเปิดระบบออกซิเจนให้กับหน้ากากนั้น ๆ

แบบที่สามคือ Decentralized Gaseous System หรือ Pulse Oxygen System ซึ่งมีในเครื่องบินรุ่นใหม่ ๆ อย่าง Boeing 787 เท่านั้น โดยระบบนี้ใช้ถังออกซิเจนแรงดันสูงขนาดเล็กเพื่อจ่ายออกซิเจนให้กับหน้ากาก แต่วาล์วการจ่ายออกซิเจนนั้นเป็นแบบ On-demand หมายความว่าออกซิเจนจะถูกจ่ายเมื่อผู้โดยสารหายใจเท่านั้น ต่างจากระบบแรกที่ต้องมีถุงสำหรับเก็บออกซิเจนที่ผลิตได้จากปฏิกิริยาเคมี (Accumulator Bag)

ภาพแสดงตำแหน่งของหน้ากากออกซิเจนสำหรับนักบิน

นอกจากหน้ากากออกซิเจนของผู้โดยสารแล้ว นักบินเองยังมีหน้ากากออกซิเจนของตัวเองด้วยซึ่งสามารถเปิดใช้งานเมื่อใดก็ได้ อย่างไรก็ตาม กฎหมายการบินในบางประเทศอาจบังคับให้นักบินต้องใส่หน้ากากออกซิเจนที่ความสูงหนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนักบินผู้ช่วยอีกคนหนึ่งไม่อยู่ในการควบคุมเพื่อความปลอดภัย เนื่องจากยิ่งความสูงมากเท่าใด มนุษย์ยิ่งหมดสติเร็วขึ้นเมื่อห้องโดยสารสูญเสียแรงดันอากาศ

เรียบเรียงโดย : โชติทิวัตถ์ จิตต์ประสงค์
พิสูจน์อักษร : ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech