ผลกระทบของมลพิษต่อหน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบิน
|
การกัดกร่อนจากมลพิษที่มีต่ออุปกรณ์และเครื่องจักรไม่ได้เป็นปัญหาที่ระดับพื้นดินเท่านั้น
แม้แต่เครื่องจักรกลในอากาศอย่างเครื่องบินยังได้รับผลกระทบในส่วนนี้
ทุก ๆ ปีมีการใช้จ่ายเงินหลายล้านเหรียญไปอย่างน่าเสียดายเพื่อแก้ไขความเสื่อมโทรมที่เกิดขึ้นนี้
น่าแปลกใจที่เครื่องจักรที่ถูกทำลายโดยมลพิษส่วนใหญ่แล้วจะเป็นแหล่งกำเนิดมลพิษเสียเอง
มลพิษยังมีผลกระทบทางด้านลบหลายอย่าง
ทั้งต่อเครื่องบินรบ เครื่องบินพาณิชย์ และเครื่องบินขนส่ง ความเสียหายที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า
ต้องรื้อถอนหน้าต่าง สี และส่วนต่าง ๆ ของเครื่องบินออกมาเพื่อตรวจสอบและบำรุงรักษาให้อยู่ในสภาพที่ดี
วิศวกรทางด้านนี้ได้ถูกฝึกให้สังเกตวิเคราะห์และแก้ไขผลกระทบของมลพิษที่มีต่อโครงสร้างและตัวเครื่องยนต์
"หน้าต่างของผู้โดยสารเป็นจุดที่สามารถเห็นความเสียหายที่เกิดจากมลพิษได้อย่างชัดเจนโดยจะมีรอยขีดข่วนเล็ก
ๆ ที่ด้านนอกของหน้าต่าง ส่งผลให้เกิดการแตกของแสงหรือมีแสงมัว ๆ เมื่อมองผ่านออกไป"
ลักษณะเช่นนี้เรียกว่าเกิดรอยขีดข่วน
(crazing) ถือว่าเป็นการเกิดรอยตำหนิของหน้าต่างมลพิษที่เรากำลังกล่าวถึงนี้ไม่ได้เกิดจากการกระทำของมนุษย์
แต่เกิดจากหยดน้ำที่มีกำมะถันอยู่ในบรรยากาศ ซึ่งเป็นกำมะถันที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ
และนี่น่าจะเป็นสาเหตุของการเกิดรอยขีดข่วนที่รวดเร็วบนหน้าต่างผู้โดยสาร
วัสดุที่ใช้ทำหน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบิน
หน้าต่างผู้โดยสารบนเครื่องบินทำจากแผ่นอะคริลิก (acrylic) ที่ถูกยึดออกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในเครื่องบินพาณิชย์อย่างเช่น
โบอิ้ง 747 หน้าต่างจะประกอบด้วย 3 ชั้นหลัก ๆ คือ ชั้นนอก
ชั้นกลาง และชั้นใน โดยชั้นนอกและชั้นกลางจะยึดติดกันด้วยแถบยาง
ชั้นในเป็นชั้นที่ผู้โดยสารสัมผัสได้
มีไว้เพื่อป้องกันผู้โดยสารทำความเสียหายกับวัสดุชั้นกลางไม่ได้มีไว้เพื่อความปลอดภัยและไม่มีความสำคัญใด
ๆ ต่อโครงสร้าง แม้แต่การเกิดรอยขีดข่วนก็ไม่ได้ทำให้ความแข็งแรงของหน้าต่างลดน้อยลง
แต่จะทำให้คุณภาพในการมองทะลุผ่านกระจกด้อยลงมาก จากเหตุนี้เองจึงทำให้ต้องเปลี่ยนกระจกหน้าต่างทุก
3 ปี ไม่ได้เปลี่ยนกระจกด้วยเหตุของความปลอดภัยดังที่กล่าวมาแล้ว
เพราะปกติหน้าต่างของเครื่องบินพาณิชย์จะถูกผลิตให้มีความหนาเกินมาตรฐานมากอยู่แล้ว

สาเหตุของการเกิดรอยขีดข่วน
(crazing)
การระเบิดของภูเขาไฟจะปล่อยสารเคมีโดยเฉพาะซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2)
ออกสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ (stratosphere) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะทำปฏิกิริยากับน้ำกลายเป็นกรดซัลฟอรัส
(H2SO3)
ซึ่งเมื่อผ่านปฏิกิริยาอื่น ๆ อีกจะกลายเป็นกรดซัลฟุริก (H2SO4)
กรดซัลฟุริกจะทำให้เกิดรอยขีดข่วนเมื่อสัมผัสกับหน้าต่างอะคริลิก
จึงคาดได้ว่ากลไกการเกิดรอยขีดข่วนจะเป็นดังนี้
1. การเกาะของกรดซัลฟุริก
(H2SO4)
บนหน้าต่างจะทำให้เกิดการดึงน้ำออก
จากอะคริลิก ทำให้พื้นผิวของอะคริลิกบริเวณนั้นแห้ง
2. ผิวหน้าของอะคริลิกเมื่อได้สัมผัสกับกรดซัลฟุริก
(H2SO4)
จะเกิดการหดตัว
เนื่องจากการสูญเสียน้ำ
3. แรงดันของพื้นผิว
(surface stress) จะก่อให้เกิดลักษณะของเส้นที่ละเอียด
ซึ่งเป็นกระบวนการเกิดรอยขีดข่วน
ถึงแม้ว่าจะมีรายงานการเกิดรอยขีดข่วนบนกระจกเครื่องบินของสายการบินพาณิชย์ทุกสาย
แต่พบว่าจะเกิดรุนแรงกว่ากับเครื่องบินที่บินระยะทางไกล ๆ และบินที่ละติจูด
45o เหนือ โดยปกติที่ละติจูดสูง
ๆ ทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ ที่อยู่ในบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์
(Tropophere อยู่ใต้บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์) จะต่ำกว่าระดับความสูงที่ใช้กันบนเที่ยวบินที่บินเป็นระยะทางไกล
ในส่วนต้นทศวรรษที่ 80 สายการบินและผู้ผลิตเครื่องบินได้เล็งเห็นความจำเป็นที่จะต้องหาวัสดุที่มีความทนต่อการเกิดรอยขีดข่วนได้มากกว่าอะคริลิก
สภาวะต่าง ๆ ที่อะคริลิกต้องถูกทำให้เป็นแผ่นใสเพื่อใช้เป็นหน้าต่างเครื่องบิน
ทำให้มีโอกาสในการเกิดการขีดข่วนได้ง่าย ในแต่ละปีเครื่องบินของสายการบิน
TWA มีการบินหลายชั่วโมงมาก โดยการบินขึ้นและลงจอดที่จะต้องทำเป็นประจำ
ทำให้หน้าต่างของเครื่องบินอยู่ใต้สภาวะการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศเป็นประจำเช่นกัน
นอกจากนั้นยังเกิดการเสียน้ำ การดูดซับน้ำ ตลอดจนมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิขึ้น
- ลงอยู่ตลอดเวลา ยิ่งเที่ยวบินระยะไกลที่บินที่ระดับสูง ๆ ก็จะยิ่งทำให้หน้าต่างของเครื่องบินอยู่ในสภาพที่ต้องรับภาวะแรงดันอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน
และมีโอกาสสัมผัสรังสีอัตราไวโอเลต (UV) อย่างเต็มที่ รวมถึงการสัมผัสกับสารเคมีต่าง
ๆ ที่อยู่ในชั้นบนของบรรยากาศ
ในปี พ.ศ. 2535
พนักงานสายการบินได้รายงานว่ามีการเกิดรอยขีดข่วนบนหน้าต่างอะคริลิกของเครื่องบินอย่างมากและรวดเร็ว
ทำให้ระยะเวลาการใช้งานลดลง โดยเฉพาะสายการบินหรือเที่ยวบินในแถบเอเซีย-แปซิฟิก
นอกจากนี้นิตยสาร National Geographic เดือนธันวาคม 2535
ได้รายงานว่า เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2534 ภูเขาไฟพินาตูโบ
(Pinatobo) ในประเทศฟิลิปปินส์ได้ระเบิด ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้ลอยขึ้นสู่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ถึง
25 ไมล์ และได้ไปผสมกับความชื้นทำให้เกิดเป็นเมฆปกคลุมอยู่รอบโลกถึง 21 วัน
นักธรณีวิทยาได้กล่าวไว้ว่า การระเบิดครั้งนี้เป็นครั้งที่รุนแรงและยิ่งใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการจดบันทึกไว้
โดยกลุ่มก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะยังคงปกคลุมและหมุนอยู่รอบโลกไปอีกถึง
5 ปี นอกจากนั้นในปี พ.ศ. 2535 ผู้ผลิตเครื่องบินรายหนึ่งได้รายงานว่า
ข้อมูลนี้ได้ชี้ให้เห็นว่าความเข้มข้นของกรดซัลฟุริกในบรรยากาศชั้นบนมีสูงกว่า
3 เท่า จากที่เคยพบในต้นทศวรรษที่ 80 และระดับของความเข้มข้นนี้น่าจะคงอยู่ไปอีกหลายปี
ปริมาณของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในชั้นสตราโตสเฟียร์ที่เกิดจากภูเขาพินาตูโบ
คาดว่ามีประมาณ 20 ล้านตัน ถึงแม้ว่าการระเบิดของภูเขาพินาตูโบจะส่งสารเคมีไปทั่วโลกทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้
อย่างไรก็ตามได้มีการรายงานผลกระทบที่เกิดจากเครื่องบินเฉพาะในซีกโลกเหนือ
โดยรายงานได้กล่าวไว้ว่า ผลกระทบที่เกิดขึ้นมีลักษณะคล้ายคลึงกับที่เคยเกิดขึ้นหลังเหตุการณ์ภูเขาไฟ
El Chichon ของประเทศแม็กซิโกระเบิดในปี พ.ศ. 2525
นอกจากนี้แล้วมีการรายงานว่าทั้งหน้าต่างที่ด้านหน้าเครื่องบินที่เป็นกระจก
และหน้าต่างผู้โดยสารที่เป็นอะคริลิก เกิดการเกาะของฝุ่นสีเทาเป็นฟิลม์เคลือบอยู่
โดยเกิดขึ้นกับเที่ยวบินระยะยาวเพียงเที่ยวเดียวเท่านั้น จากการตรวจสอบพบว่าเป็นแอมโมเนียซัลเฟต
(NH4SO4)
และแอมโมเนียเจนซัลเฟต (NH4HSO4)
การสึกกร่อนและการหลุดลอกของสีก็น่าจะมีสาเหตุมาจากการทำลายของกรดซัลฟุริก
ปัจจัยอื่น ๆ อีกมากที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดรอยขีดข่วน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้ทำหน้าต่าง
และการนำไปใช้ และยังขึ้นอยู่กับระดับของความกดดันที่อะคริลิกถูกนำไปใช้ด้วย
การที่รอยขีดข่วนจะเกิดขึ้นได้นั้นพื้นผิวภายนอกจะต้องได้รับแรงเสียดสี (tensive
stress) ในระดับหนึ่งภายใต้สภาวะที่กำหนด คุณลักษณะของทนต่อการรับแรงดึงผิวในสภาวะหนึ่ง
ๆ จะขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ ในการใช้งานของวัสดุอยู่ในลักษณะที่อยู่ใต้สภาวะน้ำหนักคงที่ตลอด
ค่าความแข็งแรงที่จะรองรับแรงดึงดูดจะลดลงตามเวลาหรือเพิ่มตามอุณหภูมิ
ถ้าการทำงานของวัสดุภายใต้สภาวะขึ้น-ลงของภาระน้ำหนักเป็นวงจร ค่าความแข็งแรงของวัสดุจะลดลงตามจำนวนของรอบที่เพิ่มขึ้น
สภาวะต่าง ๆ ที่หน้าต่างของผู้โดยสารได้รับนั้นทำให้ตกอยู่ในสภาพที่สามารถเกิดรอยขีดข่วนได้ง่าย
เครื่องบินพาณิชย์จะมีการบินหลายชั่วโมงในแต่ละปี และมีการบินขึ้นและลงจอดหลายรอบ
ซึ่งทำให้หน้าต่างต้องได้รับแรงกดดันอากาศที่เปลี่ยนแปลง และการดูด/คลายความชื้นบ่อย
การบินระยะทางไกลที่ระดับความสูงมากจะทำให้หน้าต่างรับรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างเต็มที่
แต่อย่างไรก็ตามปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเกิดรอยขีดข่วนเร็วที่สุดคือ
กรดซัลฟุริก
มาตรการในการป้องกัน
หัวใจสำคัญของการออกแบบวิธีป้องกันมลพิษคือ แนวป้องกันที่แข็งแรง
สายการบินต่าง ๆ มีความประสงค์ที่จะยืดอายุการใช้งานของหน้าต่างออกไปอย่างน้อย
5 ปี ซึ่งจะตรงกับช่วงเวลาที่ต้องตรวจสอบสภาพของเครื่องบินหน้าต่างที่ทนต่อรอยขีดข่วนจะทำให้ความต้องการนี้เป็นจริงได้
สารเคมีที่เคลือบอยู่จะป้องกันการเกิดรอยขีดข่วน และการเสื่อมของหน้าต่างทำให้คุณภาพของการมองเห็นนั้นไม่ลดลง
สารเคลือบชนิดหนึ่งได้ถูกทดสอบมาแล้วเป็นเวลา 10 ปี ในขณะนี้ได้รับการอนุมัติและเริ่มติดตั้งใช้กับเครื่องบินที่ผลิตออกใหม่
โดยผู้ผลิตเครื่องบินหลายราย
แนวทางในอนาคต
วิธีหนึ่งที่อาจจะดูน่ากลัวสักหน่อยคือ การเอาหน้าต่างออกให้หมด
แล้วใช้ Synthetic Vision บน Supersonic aircraft แทน โดยที่ลูกเรือบนเครื่องบินก็ใช้ภาพอินฟราเรตที่ถ่ายจากภายนอก
โดยใช้เครื่องถ่ายภาพที่ติดตั้งไว้ภายนอกเครื่องบิน วิธีการนี้กำลังศึกษาอยู่โดยบริษัทโบอิ้ง
(Boeing) แต่ในความเป็นจริงแล้วคงจะเป็นไปได้ยาก เนื่องจากมาตรฐานของสายการบินบังคับไว้อยู่
อย่างไรก็ตามมีบางบริษัทได้ดูความเป็นไปได้ที่จะเอาหน้าต่างผู้โดยสารออกให้หมด
แล้วแทนด้วยกล้องที่ติดตั้งภายนอกเพื่อให้ผู้โดยสารเห็นสภาพภาพนอกเครื่อง
แต่ความคิดนี้ถูกยกเลิกไปเนื่องจากว่าความบันเทิงส่วนหนึ่งจากการมองหน้าต่างผู้โดยสารเป็นวิธีที่ถูกที่สุดและไม่ควรจะหาสิ่งอื่นมาทดแทน
ที่มา : รวบรวมจาก เชิดพันธ์
สุคนธ์ พงษ์เผ่า วารสารสิ่งแวดล้อม ฉบับที่ 7 ปีที่ 2
ประจำเดือน มกราคม - กุมภาพันธ์ 2540