ในปี 1973 FAA สั่งห้ามบินเที่ยวบินพาณิชย์เดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียงเหนือแผ่นดินของสหรัฐอเมริกา ตามมาด้วยประเทศต่าง ๆ ที่ห้ามให้มีการเดินทางทางอากาศด้วยความเร็วเหนือเสียง เนื่องจากปัญหา Sonic Boom ที่เกิดจากเที่ยวบินเหล่านั้นสร้างมลพิษทางเสียงอย่างมหาศาล สร้างความตื่นตระหนกให้แก่ประชาชนบนพื้นดินและสัตว์ป่า หลังสิ้นสุดยุคการบินของคองคอร์ด มนุษย์ยังคงใฝ่ฝันถึงการบินที่เร็วขึ้น ไวขึ้น ประสิทธิภาพสูงขึ้น และเงียบขึ้น NASA X-59 Quesst ภารกิจสำคัญอีกภารกิจหนึ่งของ NASA เพื่อสร้างอากาศยานความเร็วเหนือเสียงที่แก้ปัญหา Sonic Boom เพื่อเที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงสำหรับอนาคต

เที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงคือหนึ่งในสิ่งที่ใครหลายต่อหลายคนใฝ่ฝันที่จะได้นั่ง นึกภาพคุณนั่งเที่ยวบินจากลอนดอนถึงนิวยอร์กในเวลาแค่ 3 ชั่วโมง มันคือความฝันที่คุณไม่สามารถสัมผัสได้อีกแล้วในปัจจุบัน ภายหลังการยุติการบินของเครื่องบินคองคอร์ด ปัจจุบันไม่มีเที่ยวบินพาณิชย์ที่ดำเนินกิจการเที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงอีกแล้ว เนื่องมาจากความไม่คุ้มค่าของต้นทุนการบิน

ภาพเครื่องบิน X-59 QueSST ในงานเปิดตัวของ NASA เมื่อวันที่ 12 มกราคม ที่ผ่านมา

หนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้ต้นทุนของคองคอร์ดสูงกว่าเที่ยวบินของเครื่องบินลำอื่นทั่วไปคือเส้นทางการบินของคองคอร์ดนั้นน้อยมาก เนื่องจากการบินด้วยความเร็วเหนือเสียงนั้นสร้างเสียงไม่พึงประสงค์ที่เรียกว่า Sonic Boom ซึ่งระดับเสียงของคองคอร์ดเมื่อทำการบินด้วยความเร็ว 2 มัค “mach” (2 เท่าของความเร็วเสียง) สร้างเสียงดังประมาณ 110 เดซิเบล ซึ่งเป็นระดับเสียงที่ดังเทียบเท่าลูกโป่งระเบิดใกล้ ๆ หน้า หรือเสียงของฟ้าผ่าใกล้ ๆ คุณ

ระดับเสียงที่ดังเช่นนี้ส่งผลให้การบินพลเรือนของประเทศต่าง ๆ สั่งห้ามเที่ยวบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียงทุกเที่ยวบินบินเหนือแผ่นดิน เส้นทางความเร็วเหนือเสียงของคองคอร์ดจึงเหลือเพียงเที่ยวบินข้ามมหาสมุทร

คองคอร์ดยุติการบินตั้งแต่ปี 2003 เนื่องจากปัญหาด้านต้นทุนของเชื้อเพลิง ความคุ้มค่าของเที่ยวบินและภาพลักษณ์ที่ไม่ดีของตัวเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงจากอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในอดีต ปัจจุบันเป็นเวลา 20 ปีแล้วที่มนุษย์ยุติเที่ยวบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียง แต่ถึงอย่างนั้นมนุษย์ยังคงพยายามหาหนทางที่จะกลับมาบินบนความเร็วเหนือเสียงในเชิงพาณิชย์อีกครั้ง โดยแก้ไขข้อจำกัดเดิมที่คองคอร์ดเคยมีในอดีต นั่นคือเรื่องของเสียง Sonic Boom

หนึ่งในวิธีในการลดเสียง Sonic Boom ที่เกิดขึ้นมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ในอดีตนั้นคือวิธีการเฉียงปีกของเครื่องบินอย่างไม่สมมาตร (Oblique Wing) ซึ่งเป็นวิธีที่ลดเสียงของ Sonic Boom ได้จริง แต่มันเป็นอีกหนึ่งโครงการที่ไม่ถึงฝั่งฝันของ NASA ที่จะผลักดันโครงการนี้ให้บินที่ความเร็วเหนือเสียงได้จริง เนื่องจากการขาดงบประมาณสนับสนุนที่เพียงพอ

ภาพถ่ายการตรวจสอบ shock wave ของแบบจำลอง X-59 QueSST ภายในอุโมงค์ความเร็วเหนือเสียง

แต่ NASA ยังคงไม่ลดละที่จะสร้างเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่ลดเสียงของ Sonic Boom ได้ และครั้งนี้ NASA ต้องการลดเสียงให้เหลือเพียงเสียงดังเท่าเสียงปิดประตูรถ

NASA ร่วมมือกับ Lockheed Martin และ Skunk Works ในโครงการการสร้างเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่เงียบที่สุดในชื่อโครงการ QueSST (Quiet Supersonic Technology) บนเครื่องบินต้นแบบ NASA X-59 เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงรูปทรงแปลกประหลาด

ภาพการประกอบเครื่องบิน X-59 QueSST ภายในอาคารประกอบอากาศยานของ Skunk Work

NASA X-59 คือเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงต้นแบบสำหรับเครื่องบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียงในอนาคต อยู่ภายใต้การออกแบบของทีม Skunk Work ในตำนานที่อยู่เบื้องหลังโครงการเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงมากมาย ไม่ว่าจะเป็น SR-71 Blackbird, F-22 Raptor, F-35 Lightning II เป็นต้น เป้าหมายของเครื่องบิน X-59 QueSST นี้คือการสร้างเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงที่เงียบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เครื่องบินลำนี้วางเป้าหมายในการบินที่ความสูง 55,000 ฟุตเหนือระดับน้ำทะเล ด้วยความเร็ว 1.4 มัค (mach) และที่สำคัญมันจะต้องสร้างเสียง Sonic Boom ที่ได้ยินบนพื้นเพียงแค่ 75 เดซิเบล หรือเท่ากับเสียงคนปิดประตูรถยนต์ ซึ่งนั่นคือสิ่งที่ท้าทายการออกแบบโครงเครื่องบินลำนี้เป็นอย่างมาก เนื่องจากโครงเครื่องบินต้องทนทานต่อการบินด้วยความเร็วเหนือเสียง โดยที่ยังคงต้องสร้างเสียง Sonic Boom ให้เงียบกว่าเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงก่อนหน้านี้ทุกลำที่เคยมีมา

เครื่องบิน X-59 ของ NASA และทีม Skunk Work ลำนี้ออกแบบมาได้มีรูปร่างที่แปลกประหลาดเมื่อเรามองเทียบกับเครื่องบินความเร็วเหนือเสียงรุ่นก่อนอย่างคองคอร์ด เนื่องมาจากแก่นหลักของการออกแบบเครื่องบินลำนี้ คือการออกแบบให้เครื่องบินลู่ไปกับลมให้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ นั้นจึงทำให้ตัวเครื่องบินลำนี้ไม่มีแม้แต่หน้าต่างด้านหน้าของห้องนักบิน เนื่องจากหน้าต่างของเครื่องบินนั้นคือส่วนหนึ่งที่สำคัญของการเกิด Sonic Boom

การมองภาพด้านหน้าของเครื่องบินจึงจะถูกถ่ายด้วยกล้องความละเอียดสูงที่ถูกติดตั้งด้านหน้าของห้องนักบินและฉายบนจอภาพภายในห้องนักบินอีกทีหนึ่ง

ภาพจำลองการไหลของอากาศรอบตัวเครื่องบิน X-59 QueSST ด้วยกระบวนการวิเคราะห์ทาง CFD

เพื่อให้เครื่องบินลำนี้สามารถบรรลุจุดประสงค์ของการลดเสียง Sonic Boom ที่ได้ยินบนพื้นโลกให้น้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ พวกเขาจึงออกแบบให้ปีกของเครื่องบินดันอากาศที่ถูกแหวกจากการบินภายใต้ความเร็วเหนือเสียงทั้งหมดนั้นสะท้อนขึ้นไปด้านบนของตัวเครื่องเพียงด้านเดียว ทำให้เสียง Sonic Boom ที่เกิดขึ้นจากเครื่องบินลำนี้ เมื่อฟังจากมุมด้านบนของตัวเครื่องบินจะยังคงได้ยินเสียงดังเช่นเดิม แต่เมื่อฟังจากมุมด้านล่างซึ่งเป็นมุมมองของบุคคลทั่วไปที่อยู่บนพื้นดิน เสียงของ Sonic Boom จากเครื่องบินลำนี้จะเงียบกว่าอย่างชัดเจน เหมือนได้ยินเพียงเสียงปิดประตูรถยนต์เท่านั้น

การลดลงของระดับเสียง Sonic Boom จากเครื่องบินคองคอร์ดที่ระดับ 110 เดซิเบล เหลือเพียง 75 เดซิเบล นั้นหมายความว่าเครื่องบินลำนี้สามารถลดพลังงานเสียงจาก Sonic Boom ไปได้มากถึง 3,162 เท่าจากเครื่องบินคองคอร์ด ซึ่งหากการบินทดสอบเครื่องบินลำนี้สามารถสร้างเสียง Sonic Boom ได้ลดลงตามจุดประสงค์ที่ตั้งไว้ได้จริง นั้นหมายถึงนิมิตหมายที่ดีที่เราอาจจะได้เห็นเที่ยวบินพาณิชย์ความเร็วเหนือเสียงกลับมาให้บริการอีกครั้ง

เครื่องบิน X-59 QueSST จะเปิดตัวอย่างเป็นทางการกับสื่อมวลชนไปเรียบร้อยแล้วเมื่อไม่กี่วันที่ผ่านมา และจะเริ่มทดสอบการบินภายในปีนี้

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มา : NASA, NASA, lockheedmartin

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

X-59 Quesst เครื่องบินต้นแบบความเร็วเหนือเสียงที่เงียบที่สุด