จีนชุบชีวิตเครื่องยนต์ความเร็วเหนือเสียง ODE ยุคสงครามเย็น จุดประกายการปฏิวัติเทคโนโลยีการบิน

ความเคลื่อนไหวที่อาจพลิกโฉมอนาคตของการบินความเร็วสูง นักวิทยาศาสตร์จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบ เครื่องยนต์จุดระเบิดเฉียง หรือ Oblique Detonation Engine (ODE) ซึ่งเป็นแนวคิดที่สหรัฐฯ เคยพัฒนาขึ้นในช่วงสงครามเย็น แต่ถูกละทิ้งไปเนื่องจากข้อจำกัดทางเทคนิค ความสำเร็จในครั้งนี้ไม่เพียงฟื้นคืนเทคโนโลยีเก่า แต่ยังแสดงให้เห็นศักยภาพที่แท้จริงในการใช้งานจริงสำหรับทั้งภาคการทหารและพลเรือน

คืนชีพแนวคิดที่ถูกลืม

เครื่องยนต์จุดระเบิดเฉียง หรือ Oblique Detonation Engine (ODE) ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1958 โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในสหรัฐอเมริกา และถูกนำมาศึกษาอย่างจริงจังโดยกองทัพอากาศและ NASA ในช่วงทศวรรษ 1970 โดยหวังว่าจะใช้กับเครื่องบินความเร็วระหว่างมัค 6 ถึง 16 อย่างไรก็ตาม ปัญหาด้านความเสถียรของการจุดระเบิดและความยากในการควบคุมการผสมเชื้อเพลิง-อากาศ ทำให้โครงการต้องหยุดชะงักและถูกเก็บเข้าลิ้นชักมานานหลายสิบปี

นักวิทยาศาสตร์จีนจึงกลายเป็นชาติแรกที่สามารถทดสอบ ODE ได้สำเร็จ โดยใช้เชื้อเพลิงเคโรซีน RP-3 ซึ่งคล้ายกับ JP-8 ของสหรัฐฯ ทีมวิจัยจาก Northwestern Polytechnical University และ China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT) สามารถรักษาคลื่นระเบิดต่อเนื่องในห้องเผาไหม้ของ ODE ได้เกินกว่า 2 วินาที ซึ่งถือเป็นการจำลองสภาพการบินที่มัค 8 ที่ระดับความสูงกว่า 30 กิโลเมตร

Engine ignition and sustained detonation at Mach 8- Via SCMP/CALT

เทคโนโลยีใหม่ที่ไร้ชิ้นส่วนเคลื่อนไหว

เครื่องยนต์ ODE ทำงานโดยอาศัยคลื่นระเบิดแนวเฉียง (Oblique shockwave) ที่สามารถจุดระเบิดเชื้อเพลิงได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องพึ่งพาชิ้นส่วนกลไกใด ๆ การทดสอบที่ประสบความสำเร็จแสดงให้เห็นรูปแบบของการเผาไหม้ที่ชัดเจนจากกล้องความเร็วสูง โดยมีแนวไฟสีน้ำเงิน-ขาวและโซนเผาไหม้สีเหลือง บ่งบอกถึงการผสมเชื้อเพลิงและอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ เซ็นเซอร์แรงดันยืนยันว่าการระเบิดสามารถสร้างแรงขับดัน

Schematic diagram of oblique detonation engine (Chinese Journal of Mechanics)

ข้อจำกัดและสิ่งที่ต้องพัฒนาเพิ่มเติม

แม้จะเป็นก้าวกระโดดสำคัญ แต่ ODE ยังมีข้อจำกัด ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการเผาไหม้ยังอยู่ที่เพียง 39% และเกิดความไม่เสถียรในบริเวณปลายไอเสีย เพื่อรับมือกับปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยเสนอให้ปรับปรุงโครงสร้างเครื่องยนต์ เช่น การยืดความยาวช่องผสมเชื้อเพลิง และการพัฒนาหัวฉีดให้แม่นยำยิ่งขึ้น

บทบาทของ CALT ในโครงการนี้สะท้อนถึงการผลักดันจากรัฐบาลจีนอย่างชัดเจน โดยเฉพาะเมื่อหน่วยงานนี้มีความเชี่ยวชาญด้านจรวดลองมาร์ชและเทคโนโลยียานร่อนเหนือเสียง การสนับสนุนในระดับนี้เปิดทางให้ ODE ก้าวออกจากห้องทดลองสู่การใช้งานจริง

วงการทหารและการบินอวกาศจับตามอง

การที่นักวิทยาศาสตร์จีนสามารถทำให้ ODE ใช้งานได้จริงก่อนสหรัฐฯ ส่งแรงสั่นสะเทือนไปทั่วโลก โดยเฉพาะในแวดวงการทหารและการบินอวกาศที่ต่างจับตามอง จีนอาจกลายเป็นชาติแรกที่พัฒนาอาวุธหรือยานความเร็วเหนือเสียงที่ใช้เทคโนโลยีนี้ ไม่ว่าจะเป็นขีปนาวุธนำวิถีระยะไกล กระสุนอัจฉริยะ หรือแม้แต่ยานส่งมนุษย์ในอนาคต

แม้การใช้งานเพื่อเดินทางเชิงพาณิชย์ด้วยความเร็วเหนือเสียงอาจยังอยู่ห่างไกลจากความเป็นจริง แต่การประยุกต์ใช้ทางทหารนั้นใกล้เข้ามาทุกขณะ โดยเฉพาะเมื่อเอกสารทางทหารของจีนหลายฉบับเริ่มพูดถึงการใช้ ODE สำหรับอาวุธสมรรถนะสูง ซึ่งจะเปลี่ยนโฉมสนามรบในอนาคตอย่างสิ้นเชิง

ยุคใหม่ของการบินและอวกาศ

ความสำเร็จของจีนในการฟื้นฟูและพัฒนาเครื่องยนต์ ODE ถือเป็นหมุดหมายสำคัญในประวัติศาสตร์การบิน นอกจากจะพลิกโฉมแนวคิดเดิมของสหรัฐฯ แล้ว ยังแสดงให้เห็นถึงศักยภาพและความมุ่งมั่นของจีนในการเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีการบินความเร็วสูง

แม้ว่าเครื่องยนต์จุดระเบิดเฉียง หรือ Oblique Detonation Engine (ODE) จะไม่สามารถนำยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจรได้ แต่สามารถใช้เป็นเครื่องบินขนส่งบินด้วยความเร็วสูงระดับไฮเปอร์โซนิก หรือยานร่อน (Hypersonic glide vehicle) ก่อนถึงขอบอวกาศ และปล่อยยานหรือจรวดเพื่อบินขึ้นสู่อวกาศ หรือ ระบบขนส่งแบบสองขั้นตอนสู่อวกาศ (Two-stage-to-orbit)

โลกกำลังจับตาดูว่าก้าวต่อไปของจีนจะเป็นอย่างไร เทคโนโลยีที่ครั้งหนึ่งเคยถูกลืมในยุคสงครามเย็น กำลังกลับมาในฐานะความหวังใหม่ของยุคอวกาศ และอาจเป็นกุญแจที่ไขประตูสู่ยุคใหม่ของการบินที่เร็วกว่าเสียงหลายเท่าอย่างแท้จริง