ยิ่งสูง..ยิ่งหนาว

ยิ่งสูง..ยิ่งหนาว

เคยสงสัยมั๊ยครับว่าทำไมเวลาขึ้นเครื่องบินแล้วต้องบินขึ้นไปสูงๆ เรายังหายใจได้เกือบเป็นปกติ ทั้งๆที่ครูวิทยาศาสตร์สอนเราว่า ยิ่งขึ้นสูง อ๊อกซิเจนยิ่งน้อย มันไม่น่าจะหายใจอยู่ได้นี่

จริงครับ สมมติว่าเครื่องบินไม่มีระบบควบคุมความกดอากาศภายในเครื่อง เมื่อบินผ่านความสูง 10000 ฟุต(3048 เมตร) เราก็จะเริ่มมีอาการวิงเวียนเหวอๆคล้ายจะเป็นลม เรียกหายาดมตรามือ สติสตังเริ่มหดหาย อาการอย่างนี้เรียกว่า Hypoxia คือขาดอ๊อกซิเจนนั่นเอง ถ้าบินไปที่ความสูง 25000 ฟุต(7620 เมตร) เราอาจจะหมดสติภายในเวลาสองสามนาที และถ้าบินขึ้นไปสูงกว่านั้น สักประมาณ 40000 ฟุต(12192 เมตร) ท่านจะหน้ามืดทันใดในเวลาไม่เกิน 20 วินาที อันนี้เป็นค่าเฉลี่ยนะครับ มันขึ้นอยู่กับสภาพร่างกายของแต่ละบุคคลด้วย

ทำยังงัยได้หล่ะคับ เครื่องบินต้องบินขึ้นสูงๆเพื่อประหยัดน้ำมันและลดปัญหาสภาพอากาศแปรปรวนทั้งหลายด้วย มันจึงต้องออกแบบให้คนนั่งอยู่ให้ได้นานๆ ไม่สลบไสล ไม่ร้อนไม่หนาว จึงได้ออกแบบให้เครื่องบินสามารถควบคุมความดันภายในเครื่องบินได้ครับ วิธีการคือ นำเอาอากาศร้อนๆที่ออกมาจากเครื่องยนต์ไปผ่านกระบวนการทำให้มันเย็นลง ลมร้อนที่ได้จากเครื่องยนต์เรียกว่า Bleed air ครับ เจ้าBleed air นี่จะถูกส่งผ่านระบบทำความเย็นที่ชื่อว่า Air cycle machine นักบินเรียกมันสั้นๆว่า Pack ซึงปกติจะมีสองตัวทำงานไปพร้อมๆกันครับ ถ้าตัวใดตัวหนึ่งเสียไป อีกตัวสามารถทำงานทดแทนได้สบายๆ

Bleed air ที่ออกจากเครื่องยนต์ จะถูกลำเลียงผ่าน Pack เพื่อลดอุณหภูมิลงให้ได้ตามความต้องการ โดยที่นักบินจะปรับสวิตช์ควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสม โดยที่แต่ละโซนที่นั่งผู้โดยสารในเครื่องบิน ก็ยังสามารถปรับเปลี่ยนอุณหภูมิให้แตกต่างกันได้เล็กน้อยครับ โดยการนำความลมร้อนที่เป็น Byproduct ที่ออกจากpacks ไปผสมเข้าไปกับลมเย็น ทีนี้ถ้าอยากอุ่นก็ปล่อยให้ลมร้อนผสมเยอะหน่อย โซนไหนท่านผู้โดยสารขี้ร้อนก็ไม่ต้องผสมลมร้อนเข้าไป อย่างนี้เป็นต้นครับ 

อากาศที่ได้รับการปรับอุณหภูมิเหล่านี้จะถูกปล่อยเข้าไปในห้องโดยสารอย่างต่อเนื่องและจะถูกควบคุมปริมาณเอาไว้ให้เหมาะสมเพื่อควบคุมความกดอากาศภายในเครื่องบินให้อยู่ในสภาพที่มนุษย์อย่างเราๆอยู่ได้สบายๆ อย่างไรก็ตามเราไม่สามารถจะปรับความดันให้เท่ากับความกดอากาศที่ระดับพื้นได้เพราะลำตัวเครื่องบินไม่สามารถทนต่อความแตกต่างของความกดอากาศขนาดนั้นได้ ผมกำลังพูดถึงความแตกต่างระหว่างความกดอากาศในเครื่องกับนอกเครื่องนะครับ ก็เลยต้องให้ความกดอากาศภายในเครื่องบินเหมือนกับอยู่ในระดับความสูงที่สูงขึ้นแต่ไม่เท่ากับระดับความสูงจริงของเครื่องบินที่กำลังบินอยู่ เราเรียกระดับความสูงภายในตัวเครื่องบินว่า Cabin altitude โดยเครื่องบินสมัยใหม่สามารถออกแบบลำตัวเครื่องให้ทนต่อความแตกต่างได้มากขึ้นเรื่อยๆโดยใช้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นและแข็งแรงขึ้น อย่างเครื่องบินแบบ B787 Dreamliner นี่สามารถปรับความดันให้ Cabin altitude อยู่ที่ความสูงเพียง 6000 ฟุตเท่านั้นเองที่ระดับความสูงเครื่องบินสามหมื่นสี่หมื่นฟุต เมื่อเทียบกับเครื่องบินรุ่นก่อนๆที่ทำได้ที่ระดับ Cabin altitude 8000 ฟุต

แล้วมันดียังงัยที่ Cabin altitude ต่ำๆ ดีสิครับ ยกตัวอย่างง่ายๆ ท่านยืนอยูบนยอดเขาเอเวอเรสต์ที่สูง 8848เมตร กับ ดอยอินทนนท์ที่สูง 2565 เมตร แล้วสูดลมหายใจลึกๆ ท่านว่ายืนอยู่บนยอดเขาไหนจะหายใจคล่องกว่าครับ? ถูกต้องนะครับ ดอยอินทนนท์หายใจคล่องกว่าเพราะมีอ๊อกซิเจนมากกว่านั่นเอง ทำให้เราเหนื่อยล้าน้อยลงเวลาที่ต้องอยู่บนเครื่องบินนานๆ

วิธีการควบคุมความกดอากาศในเครื่องบิน อธิบายให้เข้าใจง่ายๆคือ เมื่ออัดอากาศที่ปรับอุณหภูมิแล้วเข้าไปในเครื่องบิน มันก็ต้องถูกปล่อยให้ออกจากตัวเครื่อง โดยผ่านเจ้าตัว Outflow valve ที่อยู่ท้ายเครื่อง เจ้าตัวนี้มันจะทำงานเปิดๆปิดโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาความกดอากาศในเครื่องให้เหมาะสมตามระดับความสูงของเครื่องบิน ถ้าระบบอัตโนมัติเสีย ก็มีระบบสำรองทำงานทดแทนได้อีก

เครื่องบินรุ่นใหม่ๆ ยังสามารถควบคุมระดับความชื้นในเครื่องบินให้เหมาะสมและรู้สึกสบายขึ้น ปกติแล้วอากาศในเครื่องบินมีความชื้นต่ำมาก แค่ประมาณ10%เท่านั้นเอง ท่านจะรู้สึกว่าคันผิวหนังหรือจมูกแห้งถ้านั่งเครื่องบินนานๆหรือบ่อยๆ คำถามคือ ทำไมความชื้นต้องต่ำขนาดนั้น คำตอบคือ ความชื้นสูงเกินไปจะทำให้อุปกรณ์อิเลคโทรนิคและลำตัวเครื่องบินเป็นสนิมและเสียหาย จึงต้องควบคุมให้ต่ำเข้าไว้ แต่โชคดีที่เทคโนโลยี่สมัยนี้ไฮเทคขึ้นเรื่อยๆ อุปกรณ์บนเครื่องและลำตัวเครื่องบินใช้วัสดุผสมที่เรียกว่า Composite มากขึ้น จนสามารถทนต่อระดับความชื้นสูงขึ้นได้ดี อย่างเจ้าตัว B787 Dreamliner สามารถเพิ่มความชื้นสัมพัทธ์ได้ถึง 16% ทำให้ผู้โดยสารรู้สึกสบายเนื้อสบายตัว จมูกแห้งช้าลงหน่อย ส่วนเรื่องความสะอาดของอากาศไม่ต้องห่วงครับ เครื่องบินมีตัว HEPA filter (High Efficiency Particulate Arresting) ที่จะช่วยดักจับแบคทีเรียหรือไวรัสออกจากอากาศบนเครื่องบินเอาไว้ได้ถึง99%เชียวนะท่านผู้ชม