เครื่องบินเจ็ทเหนือเสียงไร้เสียง X-59 ของ NASA เสร็จสิ้นการทดสอบเที่ยวบินแรก

วันที่ 28 ตุลาคมที่ผ่านมา เครื่องบินเจ็ทเหนือเสียงทดลอง X-59 Quiet SuperSonic Technology (QueSST) ขององค์การนาซา (NASA) ได้ทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ โดยเครื่องบินลำนี้ถูกออกแบบมาเพื่อทำลายกำแพงเสียงโดยไม่ก่อให้เกิดเสียงโซนิกบูมที่ดังสนั่นตามปกติ

สำหรับเที่ยวบินปฐมฤกษ์ของ X-59 เกิดขึ้นใกล้กับโรงงานสกั๊งค์ เวิร์คส์ (Skunk Works) ที่มีชื่อเสียงของบริษัท ล็อคฮีด มาร์ติน (Lockheed Martin) ณ ฐานทัพอากาศสหรัฐฯ Plant 42 ในเมืองปาล์มเดล รัฐแคลิฟอร์เนีย เครื่องบินได้ทะยานขึ้นจากสนามบินปาล์มเดล ซึ่งใช้ทางวิ่งร่วมกับฐานทัพ หลังจากบินเป็นวงรีอยู่เหนือฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์นานกว่าหนึ่งชั่วโมง เครื่องบินก็ได้ลงจอดใกล้กับศูนย์วิจัยการบินอาร์มสตรองของนาซา ซึ่งตั้งอยู่ที่ฐานทัพดังกล่าว

เที่ยวบินแรกนี้มีจุดประสงค์เพื่อแสดงให้เห็นถึงความพร้อมในการบินของเครื่องบิน โดยเครื่องบินบินด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าเสียง (Subsonic speeds) เท่านั้น หลังจากนี้ X-59 จะถูกประจำการอยู่ที่ศูนย์วิจัยอาร์มสตรองเพื่อเข้าสู่กระบวนการทดสอบขั้นต่อไป

การออกแบบเครื่องบิน X-59

เครื่องบิน X-59 เป็นเครื่องบินเหนือเสียงแบบ นักบินเดี่ยว (Single-pilot experimental jet)  นักบินนั่งในห้องนักบินขนาดเล็กบริเวณกลางลำตัว โดยตำแหน่งที่นั่งอยู่ลึกและต่ำกว่าระดับจมูกเครื่อง เพื่อให้จมูกยาวเรียวสามารถทำหน้าที่ควบคุมรูปคลื่นอากาศเหนือเสียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากตำแหน่งนี้บดบังทัศนวิสัยด้านหน้าโดยสมบูรณ์ เครื่องบินจึงติดตั้ง ระบบกล้อง 4K และจอแสดงผล External Vision System (XVS) ที่ฉายภาพจริงจากกล้องบริเวณจมูกขึ้นจอในห้องนักบินแทนการมองโดยตรง

ระบบขับเคลื่อนของเครื่องบิน X-59 ใช้เครื่องยนต์ General Electric F414-GE-100 แบบเทอร์โบแฟน ซึ่งเป็นเครื่องเดียวกับที่ใช้ใน F/A-18 Super Hornet ให้แรงขับสูงสุดประมาณ 22,000 ปอนด์ ติดตั้งอยู่ด้านบนของลำตัวตอนท้าย โดยมีช่องรับอากาศออกแบบพิเศษเพื่อลดการเกิดคลื่นช็อกและเสียงสะท้อนลงสู่พื้นดิน การจัดวางนี้ช่วยให้เสียงโซนิกบูมลดเหลือประมาณ 75 เดซิเบล (dB) เมื่อวัดจากพื้น

ลักษณะภายนอกของเครื่องบินทด X-59 มีความยาวลำตัวประมาณ 29.5 เมตร ช่วงปีกกว้าง 9 เมตร และสูง 4.2 เมตร ออกแบบให้บินได้ที่เพดานสูงสุดราว 55,000 ฟุต หรือประมาณ 16.7 กิโลเมตร ด้วยความเร็วสูงสุด Mach 1.4 หรือราว 1,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มีพิสัยการบินประมาณ 1,500 กิโลเมตร และน้ำหนักขึ้นบินสูงสุดอยู่ที่ ประมาณ 14,700 กิโลกรัม ซึ่งเพียงพอสำหรับภารกิจทดสอบการบินเหนือเสียงแบบเงียบในระดับความสูงมากเป็นพิเศษ

ภารกิจหลักของ X-59 คือการทำให้การบินเหนือเสียงเงียบลง

การบินเหนือเสียงเชิงพาณิชย์เคยถูกมองว่าเป็นอนาคตของอุตสาหกรรมการบินในทศวรรษ 1960 แต่ยุคของการเดินทางโดยสารด้วยความเร็วเหนือเสียงกลับไม่เคยเกิดขึ้นจริง หนึ่งในปัญหาใหญ่ที่สุด คือ เสียงโซนิกบูม (Sonic Boom) 

เสียงโซนิกบูม (Sonic Boom) เกิดจากคลื่นกระแทกที่อัดแน่นด้านหน้าเครื่องบินขณะบินด้วยความเร็วเหนือเสียง เมื่อคลื่นกระแทกนี้มาถึงพื้นดินจะเกิดเสียงบูมดังสนั่นในระดับ 110 เดซิเบล (dB) ถึง 140 เดซิเบล (dB) ซึ่งเทียบเท่ากับเสียงฟ้าร้อง เสียงบูมไม่เพียงแต่สร้างความรำคาญ แต่ยังรบกวนปศุสัตว์และสัตว์ป่า และอาจทำลายหน้าต่างได้ด้วยแรงดัน 

ปัญหานี้ทำให้เกิดกฎระเบียบที่เป็นการต่อต้านการบินเหนือเสียงพลเรือนในสหรัฐอเมริกา ซึ่งส่งผลให้มีการห้ามการบินเหนือเสียงเหนือพื้นดินที่มีประชากรอยู่ตั้งแต่ปี 1973

เครื่องบิน X-59 ซึ่งเป็นต้นแบบสาธิตเทคโนโลยี ถูกออกแบบมาเพื่อหาทางทำให้การบินเหนือเสียงในศตวรรษที่ 21 เป็นไปได้และเงียบขึ้น โดยเครื่องบินที่นั่งเดี่ยวลำนี้ถูกสร้างขึ้นโดยองค์การนาซา (NASA) ร่วมกับบริษัท ล็อคฮีด มาร์ติน (Lockheed Martin)

การออกแบบเครื่องบิน X-59 ใช้รูปทรงลำตัวแบบใหม่เพื่อลดเสียงโซนิกบูม โดยการปรับรูปร่างของอากาศที่ไหลจากส่วนจมูก เหนือลำตัวและปีก

โดยแทนที่จะเกิดคลื่นอัดแน่น เสียงบูมจะแตกตัวและกระจายออกไปตามเครื่องบิน ผลลัพธ์คือ เสียงโซนิกบูม (Sonic boom) กลายเป็นเพียงโซนิกธัมพ์ (Sonic thump) ที่มีความดัง 60 เดซิเบล (dB) ถึง 80 เดซิเบล (dB) ซึ่งเทียบเท่ากับเสียงประตูปิดรถยนต์สำหรับผู้ที่อยู่บนพื้นดิน

โอเจ ซานเชซ (OJ Sanchez) รองประธานและผู้จัดการทั่วไปของบริษัท ล็อคฮีด มาร์ติน (Lockheed Martin) โดยทีมงานกลุ่ม Skunk Works กล่าวแสดงความยินดีต่อความสำเร็จของเที่ยวบินแรกนี้ว่า "เครื่องบินลำนี้เป็นข้อพิสูจน์ถึงนวัตกรรมและความเชี่ยวชาญของทีมงานร่วมของเรา และเราภูมิใจที่ได้เป็นผู้นำในการพัฒนาเทคโนโลยีเหนือเสียงที่เงียบ"

อนาคตของการเดินทางเหนือเสียง

องค์การนาซาหวังว่าเครื่องบิน X-59 จะพิสูจน์ว่าการบินเหนือเสียงแต่เงียบนั้นเป็นไปได้ ซึ่งจะช่วยปูทางไปสู่การยกเลิกข้อจำกัดในการทำลายกำแพงเสียงเหนือพื้นที่ที่มีประชากร นอกจากนี้ การเดินทางด้วยความเร็วสูงมากยังจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการบรรเทาภัยพิบัติ การขนส่งทางการแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ

ในระยะต่อไปของโครงการพัฒนาเครื่องบิน X-59 จะบินเหนือน่านฟ้าของชุมชนต่าง ๆ ในเส้นทางบินเหนือเสียงพิเศษเพื่อรวบรวมความคิดเห็นของสาธารณชนเกี่ยวกับผลลัพธ์ของเสียงที่เบาลง หากประสบความสำเร็จ จะเป็นการช่วยเขียนกฎระเบียบใหม่ และสนับสนุนการฟื้นคืนชีพของการเดินทางเหนือเสียงในวงกว้าง