Sci-fi ใส่ไฟ : วิทยาศาสตร์ในหนัง Top Gun: Maverick

สิ้นสุดการรอคอยไปอีกหนึ่งเรื่องกับหนังเครื่องบินรบตำนานตลอดกาลอย่าง Top Gun ที่นำเสนอภาคสองในชื่อ Top Gun: Maverick ที่นอกจากจะไม่ตกยุคแล้ว ยังทำให้ผู้ชมลุ้นจิกเบาะกันไปหลาย ๆ ฉาก แม้สูตรสำเร็จของภาคแรกจะถูกนำมาใช้ในภาคที่สอง แต่ต้องบอกว่าเอาคนดูอยู่หมัด ด้วยเทคนิคการถ่ายทำด้วยเครื่อง L-39 CINEJET เพื่อเก็บภาพการบินของเครื่องบินรบ FA-18 Super Hornet หลายท่านรู้จักเครื่องบินรบ คงสงสัยกันว่าทำไมในเรื่อง Top Gun ถึงไม่เลือกใช้เครื่อง F-35 ทั้ง ๆ ที่มีความทันสมัยมากกว่า คำตอบก็คือ FA-18 มีที่นั่ง 2 ที่ โดยในการถ่ายทำนักบินของกองทัพจะนั่งด้านหน้าทำหน้าที่ขับ และนักแสดงก็สวมบทบาทอยู่ที่นั่งด้านหลัง ในขณะที่ F-35 มีที่นั่งเดียวและกองทัพเรือสหรัฐไม่อนุญาตให้พลเรือนบินเดี่ยวในเครื่องบินรบ

สิ่งสำคัญที่เราจะไม่พูดถึงไม่ได้คือวิทยาศาสตร์ที่ใส่ลงไปในภาพยนตร์เรื่องนี้ ซึ่งเราจับประเด็นมาเฉพาะบางหัวข้อที่น่าสนใจ และอธิบายได้จริงตามหลักของวิทยาศาสตร์ในโลกแห่งความเป็นจริง ซึ่งพวกเราหวังว่าข้อมูลตรงนี้อาจจะทำให้ใครก็ตาม อาจจะสนุก และอินไปกับความสมจริงของภาพยนตร์เรื่องนี้มากขึนไปอีกก็ได้…

Spoiler Alert: หลังจากนี้ไปจะมีการพูดถึงเนื้อหาสำคัญในภาพยนตร์ เพื่อประกอบการอธิบายหลักการ ดังนั้นหากอยากอิ่มเอมกับประสบการณ์ครั้งนี้แบบเต็มที่ แนะนำให้ไปดูก่อนนะ

Sonic Boom

ตั้งแต่ต้นเรื่อง เราจะได้เห็นการขับเครื่องบินของ Pete “Maverick” Mitchell หรือว่า มาเวอริค พระเอกของเรื่อง ขับเครื่องบิน SR72 Darkstar เพื่อทดสอบความเร็วในระดับ 10 เท่าของความเร็วเสียงในอากาศ หรือที่เรียกกันว่า 10 มัค แม้ว่าเครื่องบินรุ่นดังกล่าวในภาพยนตร์จะยังคงไม่มีของจริงในปัจจุบัน เพราะกำลังพัฒนาตัวต้นแบบกันอยู่ แต่สิ่งที่เรารู้ว่าเป็นความจริงคือการที่เครื่องบินรบ บินได้ด้วยความเร็วมากกว่าเสียง และก่อให้เกิดคลื่นขนาดใหญ่เหมือนกับที่เห็นในภาพยนตร์นั่นเอง

เครื่องบินที่เคลื่อนตัวด้วยความเร็วต่ำกว่าเสียง คลื่นเสียงอันเกิดจาก compressed air จาก Shockwave นี้จะกระจายออกไปในทุกทิศทุกทาง เราก็จะได้ยินเสียงกระหึ่ม แต่เมื่อมันเคลื่อนตัวด้วยความเร็วเหนือเสียง ตัวเครื่องบินก็ไล่ทันคลื่นเสียงที่อยู่ข้างหน้า และก่อคลื่นใหม่ตามไป คลื่นพวกนี้ก็อัดซ้อนตัวเสริมกำลังกัน ทำให้มีแรงกดดันมากกว่า noise ธรรมดา จึงเรียกว่า Sonic boom เพราะมันมีกำลังมาก แต่ถ้าเครื่องบินนั้นบินสูงกว่าคลื่นเสียงเหล่านี้ เมื่อคลื่นลงมาถึงพื้นมันก็อ่อนตัวลงไปตามระยะทาง ทำให้เราได้ยินเฉพาะเสียงกระหึ่มเท่านั้น ในทางกลับกัน ถ้าเครื่องบินบินเหนือเสียงใกล้พื้น กำลังของ Sonic boom ก็ยังแรงมาก จนอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อบ้านเรือนประชาชนได้ เช่น กระจกแตก หลายที่จึงมีกฏบังคับว่าจะบินเหนือเสียงได้ในเขตใด ๆ ต้องอยู่ให้ห่างไกลจากชุมชน

Shockwave จะเกิดขึ้นตามส่วนที่ยื่นออกจากตัวลำเครื่องบินไปตัดกับอากาศในขณะเคลื่อนตัว เช่น จมูก, ปีก, สันตามลำตัว หรือหางเครื่องบิน แต่เมื่อเคลื่อนที่ออกห่างจากตัวไปเรื่อย ๆ คลื่นเหล่านี้มักจะผสานกันจนเหลือ Shockwave อยู่สองที่ ที่จมูกและหางของเครื่องบินเท่านั้น ดังนั้นเราก็จะได้ยิน Sonic Boom สองลูกเสมอ แต่ว่าในความเป็นจริงแล้วเครื่องบินที่ลำไม่ใหญ่นัก ระยะทางระหว่างคลื่นจากหัวและหางก็ไม่ต่างกันนัก เช่น เครื่องบินพวก fighter ขนาดความยาวประมาณ 50 ฟุต นั้นจะมี Sonic boom ห่างกันประมาณ 0.1 วินาที หูของเราไม่อาจแยกแยะได้ ก็ทำให้คิดไปว่าได้ยินเสียงบูมเดียว อย่าง Space Shuttle ความยาว 122 ฟุต Sonic boom จะห่างจากกันครึ่งวินาที ซึ่งหูมนุษย์สามารถแยกแยะได้ว่ามีสองเสียง

กำลังของ Sonic boom (intensity) ก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง คือ ความเร็ว, เพดานบิน และความอ้วนหรือผอมของเครื่องบิน ฉะนั้นพวก fighter jet ซึ่งลำเรียวเพรียวลม ก็จะทำให้เกิด Sonic boom ที่มีกำลังอ่อนกว่ายาน space shuttle ซึ่งอ้วนล่ำ และหัวหูมู่ทู่ กว่ามาก กำลังของ Sonic boom วัดกันเป็น ปอนด์ต่อตารางฟุต ที่เกินไปจากความกดดันอากาศโดยปกติ (lbs/sqft overpressure)

การป้องกันขีปนาวุธ Surface-To-Air missile (SAM)

ในส่วนตอนท้ายของเรื่องจะพบกับขีปนาวุธต่อต้านอากาศยานจากพื้นสู่อากาศหรือ Surface-To-Air missile ซึ่งเป็นรุ่น S-125 ถูกสร้างขึ้นในสมัยโซเวียต มีระยะทำการขั้นต่ำอยู่ที่ 3.5 กิโลเมตร และความเร็วไม่เกิน 3 มัคหรือ 3 เท่าของความเร็วเสียงในอากาศ เป็นระบบนำวิถีด้วยเรดาร์ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ดังนั้นการที่เครื่อง FA-18 ได้ทำการก่อกวนด้วยพลุไฟ (คลื่นความร้อน) จึงไม่สามารถหันเหทิศทางของขีปนาวุธนี้ได้ในความเป็นจริง โดยปกติเครื่องบินขับไล่จะทำการหลบหลีกจากขีปนาวุธที่นำวิถีด้วยเรดาร์โดยการใช้ Chaff ซึ่งประกอบไปด้วยอลูมิเนี่ยม โลหะแก้วใยนำแสง หรือพลาสติก เมื่อ Chaff ระเบิดออก กลุ่มโลหะจะทำหน้าที่ดูดกลืนสัญญาณเรดาร์ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) จากฐานปล่อยขีปนาวุธไม่ให้ระบุตำแหน่งเครื่องบินได้ชัดเจน

นอกจากนี้ขีปนาวุธรุ่น S-125 มีหลักการโจมตีต่อเป้าหมายโดยการระเบิดในวงรัศมี ไม่ได้วิ่งพุ่งชนตรง ๆ ดังนั้นการจุดระเบิดของขีปนาวุธนี้แบบในภาพยนตร์ น่าจะทำให้เครื่อง FA-18 Hornet ร่วงได้หลายลำเลยทีเดียว

แรง G เมื่อต้องขับขี่เครื่องบินรบ

สิ่งที่นักแสดงในภาพยนตร์เรื่องนี้ต้องฝึกฝนอย่างหนักเพื่อรับมือกับมัน คือ แรง G เพราะผลกระทบที่เกิดจากแรง G นักแสดงไม่สามารถแสร้งทำขึ้นมาให้สมจริงได้ การขับเครื่องบินด้วยความรวดเร็ว และมีการเปลี่ยนทิศทางกะทันหันอยู่บ่อย ๆ จะทำให้เกิดแรง G ที่มาขึ้นกว่าปกติ ซึ่งเป็นอันตรายต่อนักบินอย่างมาก ถึงขนาดที่นักบินอาจจะหมดสติขณะขับเครื่องบิน หรือเสียชีวิตได้เลย แล้วแรง G คืออะไร?

แรง G หรือที่ย่อมาจากคำว่า Gravity หมายถึงแรงดึงดูดระหว่างวัตถุ เช่น วัตถุขนาดใหญ่อย่างโลก ดึงดูดพวกเราทุกคนไว้ให้เท้าอยู่ติดพื้นดินแทบจะตลอดเวลา เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกนั่นเอง โดยที่แรงดึงดูดของโลกอยู่ที่ 1 G ซึ่งในบริบทของการขับเครื่องบินรบที่มีความเร็วมาก ๆ เนี่ย แรง G ก็หมายถึงแรงที่มีการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน เช่น การเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ หรือการเปลี่ยนความเร็วกะทันหัน ซึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรง G มีอยู่ด้วยกันหลายอย่างมาก เช่น ความเร็ว, อัตราเร่ง, การเบรก หรือมวลของวัตถุ ซึ่งมวลในที่นี้หมายถึงน้ำหนักตัวของนักบิน

การขับเครื่องบินด้วยความเร็วสูง และมีการเปลี่ยนทิศทางอย่างกะทันหัน จะทำให้แรง G ที่นักบินได้รับมีขนาดแรงที่มากขึ้นเกินกว่า 1 G ซึ่งทำให้น้ำหนักตัวของนักบินมากขึ้น ความรู้สึกจะเหมือนถูกของหนัก ๆ กดทับ แต่ที่อันตรายยิ่งกว่าความรู้สึกหนักคือ เลือดที่ไหลเวียนอยู่ในร่างกายก็มีน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน และมันมักจะไหลตามแรงดึงดูด หรือแรง G จนเลือดไปกองอยู่ที่ร่างกายส่วนล่าง เช่น เท้า ขา หรือหน้าท้อง แต่กลับมีเลือดไปเลี้ยงสมองน้อยลง หัวใจจำเป็นต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อสูบฉีดเลือดให้ไหลเวียนขึ้นไปสู่หัวของนักบิน แต่ถ้าเกิดการสูบฉีดเลือดในร่างกายของหัวใจนั้นทำไม่สำเร็จ อาการถัดจากเลือดไปเลี้ยงสมองไม่พอก็คือ หมดสติ หรืออาจจะถึงขั้นเสียชีวิต

วิธีการแก้ปัญหาเรื่องแรง G ของนักบินอยู่ที่ “ชุด” ที่พวกเขาสวมใส่ โดยชุดที่นักบินต้องใส่จะมีชื่อว่า Anti G-Suit หรือเรียกย่อ ๆ ว่า G-Suit ซึ่งมีหลักการทำงานที่เข้าใจได้ไม่ยาก เมื่อนักบิน ทำการบินในท่าทางการบินที่มีค่า G สูง ๆ  G-Suit ซึ่งมีท่อสำหรับต่อเข้ากับวาล์วอัตโนมัติภายในห้องนักบิน จะถูกสูบลมผ่านวาล์วมารัดแน่นในบริเวณต้นขา และหน้าท้องทันที เพื่อรัดเส้นเลือดบริเวณดังกล่าว ไม่ให้ไหลกองลงมารวมกันที่ปลายเท้า นอกจากนี้การออกแบบเก้าอี้นักบินที่มีความลาดเอียง 30 องศา ก็ช่วยลดภาระจากแรง G ต่อนักบินเช่นกัน

ที่จริงแรง G ที่เพิ่มสูงขึ้น ไม่ได้พบเฉพาะตอนขับเครื่องบินรบเท่านั้น เพราะกีฬาที่ใช้ความเร็วอย่างการขับรถ Formula 1 นักแข่งก็อาจจะต้องพบกับแรง G มากถึง 5 G การเล่นรถไฟเหาะตีลังกาที่สวนสนุกก็อาจจะต้องพบเจอกับแรง 4 G และในวันธรรมดา ๆ ที่เราเกิดอาการไอหรือจาม ก็อาจจะมีความดันที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดแรง G ได้ถึง 3 G

สรุป

ภาพยนตร์ Top Gun: Maverick ในภาพรวมนั้น ถือว่ามีความสมจริงในระดับหนึ่ง เนื่องจากทีมงานใส่ใจในข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ และทางการบินของทหารอย่างมาก แม้ว่าอาจจะมีข้อมูลบางส่วนที่ไม่ได้สมจริง แต่ถ้ามองลึกไปจนถึงสาเหตุที่ทีมงานเลือกใส่สิ่งเหล่านี้มา เช่น การต่อต้านขีปนาวุธ SAM จากเครื่องบินของกลุ่มพระเอกด้วยพลุไฟ แทนที่จะเป็นโลหะที่เรียกว่า Chaff นั่นก็เพราะเมื่อเราได้ไปชมภาพยนตร์ในโรง แบบจอใหญ่สะใจ ภาพที่เห็นจากพลุไฟย่อมสวยงามตระการตา น่าตื่นตาตื่นใจ มากกว่าโลหะจำนวนมากที่หล่นลงมาจากเครื่องบินอย่างแน่นอน ซึ่งมันทำให้ภาพยนตร์เรื่องนี้ เข้าถึงใจผู้คนจำนวนมาก ทั้งแฟนคลับหน้าเก่าที่เคยดูมาตั้งแต่ภาคแรก หรือแฟนคลับหน้าใหม่ที่ชื่นชอบเรื่องราวการขบเครื่องบินของกัปตันมาเวอริค หากใครอ่านบทความนี้แล้วคิดว่าน่าสนใจ ไปดูซ้ำอีกสักรอบ เราว่าคุณก็จะไม่ผิดหวังกับหนังเรื่องนี้แน่นอน

อ้างอิง

เกร็ดความรู้ทางทหารจาก Top Gun: Maverick

‘How absurd is it?’ and the rest of your Top Gun: Maverick questions answered

Were the surface-to-air missiles in Top Gun: Maverick based on the S-200?

Chaff (countermeasure)

การเกิด SONIC BOOM ของอากาศยาน

G-Force สิ่งบั่นทอนความแข็งเเกร่งของร่างกายนักแข่ง F1

แรง “G” คืออะไร ?

รู้จักกับแรง “g” หรือ ของเเรงโน้มถ่วงโลก

G-Suit คืออะไร