คำถามหนึ่งที่มีคนสนใจกันมาก คือ หากฟ้าผ่าเครื่องบินจะเกิดอะไรขึ้น ผมจึงได้รวบรวมประเด็นน่ารู้ต่างๆ จากหนังสือวิชาการและบทความวิจัยของต่างประเทศมาไว้ ณ ที่นี้
1) ถาม : ฟ้าผ่าเครื่องบินมักจะเกิดขึ้นขณะเครื่องบินอยู่ที่ไหน?
ตอบ : ข้อมูลในรายงานชื่อ Airlines Lightning Strike Reports Project: Pilot Reports and Lightning Effects โดย J. Anderson Plummer ตีพิมพ์ในเดือนสิงหาคม ค.ศ.2001 ซึ่งศึกษาเครื่องบินที่ถูกฟ้าผ่า 881 กรณี ระบุว่าเครื่องบินถูกฟ้าผ่ามากที่สุดเมื่อบินอยู่ในเมฆ (96%) รองลงมาคือ บินอยู่เหนือเมฆ (3%) ส่วนการบินอยู่ใต้เมฆ บินอยู่ข้างๆ เมฆ และบินอยู่ระหว่างเมฆเกิดน้อย (ต่ำกว่า 1%)
2) ถาม : ฟ้าผ่าเครื่องบินมักจะเกิดขึ้นขณะเครื่องบินบินอยู่สูงแค่ไหน?
ตอบ : บทความวิจัยชื่อ The interaction of lightning with airborne vehicles โดย M.A. Uman และ V.A. Rakov ประมวลข้อมูลจากการศึกษาหลายแห่ง ทั้งในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และสหภาพโซเวียตรัสเซีย พบว่าฟ้าผ่าเครื่องบินเกิดบ่อยเมื่อเครื่องบินอยู่สูงในช่วงราว 1.5 ถึง 4.5 กิโลเมตร
Figure-Aircraft_incidents-vs-Altitude
กราฟแสดงความถี่ในการเกิดฟ้าผ่าเครื่องบินที่ความสูงต่างๆ
3) ถาม : ฟ้าผ่าทำให้เครื่องบินได้รับผลกระทบ หรือเสียหายในลักษณะใดได้บ้าง?
ตอบ : ผลกระทบจากฟ้าผ่าอาจแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะ คือ ผลกระทบทางตรง (direct effects) และผลกระทบทางอ้อม (indirect effects)
ผลกระทบทางตรงเกิดขึ้น ณ จุดบนผิวที่เครื่องบินถูกสายฟ้าฟาด เช่น รอยไหม้ รูทะลุ (ตามรายงานของ Federal Aviation Administrtion ขนาดของรูที่พบบ่อยคือ ราว 0.5 นิ้ว แต่รูขนาดใหญ่ถึง 4 นิ้ว ก็มี) ชิ้นส่วนบางอย่างหลอมเชื่อมติดกับชิ้นอื่น ชิ้นส่วนบางชิ้นบิดเบี้ยวเสียหาย หรือแม้กระทั่งถูกทำลาย เช่น เรโดม และเสาอากาศ
ผลกระทบทางอ้อม เช่น เกิดกระแสและศักย์ไฟฟ้าเหนี่ยวนำในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่อบิน อันเป็นผลมาจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มากับฟ้าผ่า
น่ารู้ด้วยว่า แสงสว่างจ้าที่วาบขึ้นมายังอาจทำให้สายตาของนักบินพร่ามัวได้อีกด้วย
Lightning_Strike_Radome-of-RNZAF P-3K Orion
บริเวณเรโดมของเครื่อง RNZAF P-3K Orion ถูกฟ้าผ่า
4) ถาม : ฟ้าผ่าทำให้เครื่องบินตกได้หรือไม่?
ตอบ : ในอดีตเคยมีกรณีที่ฟ้าผ่าทำให้เครื่องบินตกและมีผู้เสียชีวิต เช่น กรณีของเที่ยวบิน Pan Am 214 และ LANSA Flight 508 ทั้งสองกรณีนี้ สันนิษฐานว่ากระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าได้ทำให้เกิดประกายไฟในถังเชื้อเพลิง
5) ถาม : วิศวกรผู้ออกแบบเครื่องบินมีวิธีการลดความเสี่ยงจากอันตรายจากฟ้าผ่าอย่างไร?
ตอบ : เครื่องบินในปัจจุบันได้รับการออกแบบเพื่อปกป้องส่วนสำคัญ เช่น ใช้ฉนวนหรืออุปกรณ์ป้องกันระบบอิเล็กทรอนิกส์จากกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่า และออกแบบระบบเชื้อเพลิงไม่ให้เกิดประกายไฟขึ้นได้โดยง่าย
6) ถาม : มีวิธีการอย่างไรในการจัดการประจุไฟฟ้าที่อยู่บนตัวเครื่องบินที่เพิ่งถูกจากฟ้าผ่า?
ตอบ : มีการติดตั้งอุปกรณ์ปลดปล่อยประจุไฟฟ้าออกจากเครื่องบินที่ถูกฟ้าผ่า เรียกว่า lightning discharge wick หรือ lightning discharge protection rod อุปกรณ์นี้มักติดตั้งที่ปีก
Lightning_Discharge_Wick
อุปกรณ์ปลดปล่อยประจุไฟฟ้าออกจากตัวเครื่องบิน
7) ถาม : ภาพเครื่องบินถูกฟ้าผ่าขณะอยู่กลางอากาศบอกอะไรกับเรา?
ตอบ : ภาพชุดนี้ (3 ภาพ เรียงตามลำดับเวลา) มาจากคลิปวิดีโอ แสดงเครื่องบินถูกฟ้าผ่าขณะเพิ่งบินขึ้นจากสนามบิน Kamatzu Air Force Base ซึ่งอยู่บริเวณชายฝั่งทะเลของญี่ปุ่น (ขณะนั้นเครื่องบินยังอยู่ในระดับต่ำ) ข้อมูลระบุเพียงว่าเป็นช่วงฤดูหนาว
ลักษณะของเส้นสายฟ้าที่แตกกิ่งก้านสาขาออกไปจากเครื่อง (ทั้งบริเวณด้านบนและด่านล่าง) แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้านำ (leader) น่าจะไหลออกจากเครื่องบิน กล่าวคือ ตัวเครื่องบินลำนี้เองที่เป็นตัวเริ่มปลดปล่อยประจุไฟฟ้าออกไปก่อน
บทความ The interaction of lightning with airborne vehicles สรุปว่า “ประมาณ 90% ของกรณีฟ้าผ่าเครื่องบินน่าจะมาจากการที่เครื่องบินนั้นเป็นตัวเริ่มปลดปล่อยประจุออกไปก่อน” พูดง่ายๆ คือ ในกรณีส่วนใหญ่นั้น ไม่ใช่ว่าฟ้าผ่าจากเมฆสู่พื้น หรือจากเมฆสู่เมฆ แล้วบังเอิญเครื่องบิน (ที่โดนฟ้าผ่า) บินผ่านเข้าไปบริเวณที่ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่อยู่พอดี
เครื่องบินถูกฟ้าผ่าขณะทะยานขึ้น
8) ถาม : กรณีเครื่องบินของสายการบินเดลต้าแอร์ไลน์ถูกฟ้าผ่าขณะจอดรอต่อแถวเพื่อนำเครื่องขึ้น เหตุใดผู้โดยสารจึงไม่ได้รับอันตราย?
ตอบ : คำอธิบายสั้นๆ คือ กระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าไหลไปตามโครงสร้างภายนอกของเครื่องบินซึ่งเป็นโลหะ (อะลูมิเนียมอัลลอยเป็นหลัก) และกระแสไฟฟ้ากระโดดออกจากบริเวณล้อลงสู่พื้น (โปรดสังเกตภาพ) ในกรณีเช่นนี้จะกล่าวว่า โครงสร้างของเครื่องบินประพฤติตัวเป็นกรงฟาราเดย์ (Faraday cage) ปกป้องสิ่งต่างๆ ที่อยู่ภายในกรงไม่ให้ได้รับอันตรายจากกระแสไฟฟ้า
Lightning_struck_the_rear_of_the_Delta_aircraft
เครื่องบินของสายการบินเดลต้าแอร์ไลน์ถูกฟ้าผ่า เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม พ.ศ.2558
9) ถาม : งานวิจัยเพื่อศึกษาฟ้าผ่าเครื่องบินทำได้อย่างไรบ้าง?
ตอบ : การศึกษาฟ้าผ่าเครื่องบินทำทั้งในเชิงทฤษฎี การคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์ และการทดลองเก็บข้อมูลพื้นฐาน ในส่วนของการทดลองมีทั้งการสร้างสายฟ้าผ่าเครื่องบินขนาดจำลองและขนาดจริงในห้องปฏิบัติการ (ดูรูป) การใช้เครื่องบินที่ได้รับการติดตั้งเครื่องมือเฉพาะทางบินเฉียดเมฆฝนฟ้าคะนอง เช่น เครื่อง C130 ของ NOAA ศึกษาผลกระทบทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายฟ้าที่ไม่ได้ผ่าตัวเครื่องบินโดยตรง และการใช้เครื่องบินบินเข้าไปในเมฆฝนฟ้าคะนองเพื่อให้ฟ้าผ่าโดยตรง เช่น เครื่อง Transall C160 ซึ่งติดตั้งอุปกรณ์บันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลจากฟ้าผ่าลงบนเครื่องบินโดยตรง เป็นต้น
Lab_Test-Lightning-strikes-aircraft
การทดลองฟ้าผ่าเครื่องบินในห้องปฏิบัติการ
คุณผู้อ่านที่สนใจข้อมูลเพิ่มเติม ขอแนะนำบทความของบริษัท โบอิ้ง เรื่อง Lightning Strikes: Protection, Inspection, and Repair ที่ อ่านเพิ่มเติม
———————————————-
โปรดอย่าลืมกดติดตามเพจของ MIC ได้ที่ : Facebook MatichonMIC
