ทำไมเมื่อฟ้าผ่าลงเครื่องบินๆ ถึงยังบินต่อได้ มันเป็นเพราะอะไร ?

ฟ้าผ่ามักเกิดขึ้นในช่วงที่เครื่องบินบินเข้าใกล้หรือผ่านบริเวณเมฆคิวมูโลนิมบัส ซึ่งเป็นเมฆพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ ภายในเมฆชนิดนี้มีการสะสมและแยกตัวของประจุไฟฟ้าจำนวนมหาศาล เมื่อเครื่องบินบินเข้าไปในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าเข้มข้น ตัวเครื่องบินอาจกลายเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าได้ หรือบางครั้งเครื่องบินก็อาจกลายเป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าเลือกวิ่งผ่าน

โดยทั่วไป สายฟ้าอาจเข้าที่บริเวณจมูกเครื่องบิน ปลายปีก หรือส่วนใดส่วนหนึ่งที่ยื่นออกมา จากนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลไปตามผิวด้านนอกของตัวเครื่องบิน แล้วออกไปทางอีกจุดหนึ่ง เช่น ปลายปีกอีกข้างหรือส่วนหาง ภาพที่เกิดขึ้นอาจดูรุนแรงมาก เพราะสายฟ้ามีทั้งแสง เสียง และพลังงานมหาศาล แต่สิ่งสำคัญคือ กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่ได้วิ่งผ่านห้องโดยสารหรือผ่านตัวผู้โดยสารโดยตรง

เหตุผลหลักที่ทำให้ทุกคนภายในเครื่องบินปลอดภัยก็คือ หลักการที่เรียกว่า “กรงฟาราเดย์” พูดง่าย ๆ ก็คือ โครงสร้างภายนอกของเครื่องบินทำหน้าที่คล้ายเกราะที่นำกระแสไฟฟ้าให้ไหลไปตามผิวด้านนอก แทนที่จะปล่อยให้กระแสไฟฟ้าวิ่งเข้าสู่พื้นที่ภายใน

เครื่องบินพาณิชย์แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมเป็นโครงสร้างหลัก ซึ่งเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดี เมื่อฟ้าผ่าลงบนเครื่องบิน กระแสไฟฟ้าที่อาจมีความเข้มสูงตั้งแต่หลายหมื่นไปจนถึงหลักแสนแอมแปร์ จะไหลกระจายไปตามพื้นผิวภายนอกของลำตัว ก่อนจะถ่ายเทออกไปสู่อากาศอีกครั้ง

ลองเปรียบเทียบง่าย ๆ เหมือนเรานั่งอยู่ภายในเปลือกโลหะที่หุ้มรอบตัว กระแสไฟฟ้าจะเลือกเดินทางไปตามเปลือกด้านนอกมากกว่าจะวิ่งผ่านพื้นที่ว่างด้านใน นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้โดยสารที่นั่งอยู่ในห้องโดยสารจึงแทบไม่ได้รับผลกระทบโดยตรงจากสายฟ้า

อย่างไรก็ตาม เครื่องบินรุ่นใหม่จำนวนมากไม่ได้สร้างจากโลหะทั้งหมดแล้ว เพราะมีการนำวัสดุคอมโพสิตที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงมาใช้มากขึ้น ตัวอย่างที่คนรู้จักกันดีก็คือ Boeing 787 และ Airbus A350 วัสดุคอมโพสิตมีข้อดีเรื่องน้ำหนักและความประหยัดเชื้อเพลิง แต่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าน้อยกว่าโลหะ

ด้วยเหตุนี้ วิศวกรจึงติดตั้งตาข่ายโลหะบาง ๆ ที่ทำจากทองแดงหรืออะลูมิเนียมแทรกอยู่ภายในชั้นวัสดุคอมโพสิต ตาข่ายเหล่านี้ช่วยสร้างเส้นทางให้กระแสไฟฟ้าไหลไปตามผิวเครื่องบินได้อย่างปลอดภัย ทำให้เครื่องบินที่ใช้วัสดุสมัยใหม่ยังคงมีคุณสมบัติในการป้องกันฟ้าผ่าใกล้เคียงกับเครื่องบินที่สร้างจากโลหะแบบเดิม

นอกจากโครงสร้างภายนอกแล้ว ระบบอิเล็กทรอนิกส์ภายในเครื่องบินก็ได้รับการป้องกันอย่างจริงจังเช่นกัน เพราะฟ้าผ่าไม่ได้มีเพียงกระแสไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังสามารถสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่อาจรบกวนระบบสื่อสาร ระบบนำทาง หรือคอมพิวเตอร์ควบคุมการบินได้

ระบบเหล่านี้จึงถูกออกแบบให้มีฉนวน มีการป้องกันสัญญาณรบกวน และมีระบบสำรองหลายชั้น หากอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งเกิดปัญหา ระบบอื่นก็ยังสามารถทำงานทดแทนได้ เครื่องบินพาณิชย์จึงไม่ได้ฝากความปลอดภัยไว้กับระบบเพียงชุดเดียว แต่มีการออกแบบให้ทุกระบบสำคัญสามารถรับมือกับความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นได้

อีกจุดหนึ่งที่หลายคนกังวลก็คือถังน้ำมัน เพราะน้ำมันเชื้อเพลิงกับประกายไฟฟ้าฟังดูเป็นสิ่งที่ไม่ควรอยู่ใกล้กันเลย แต่ในความเป็นจริง ถังเชื้อเพลิงของเครื่องบินถูกออกแบบให้ปิดสนิท และมีการเชื่อมต่อชิ้นส่วนโลหะต่าง ๆ ด้วยระบบที่เรียกว่า Bonding เพื่อให้ทุกส่วนมีระดับศักย์ไฟฟ้าใกล้เคียงกัน ลดโอกาสเกิดประกายไฟระหว่างชิ้นส่วน

นอกจากนี้ยังมีการควบคุมทางเดินของกระแสไฟฟ้าและการระบายประจุอย่างเป็นระบบ โดยต้องผ่านมาตรฐานด้านความปลอดภัยของหน่วยงานการบิน เช่น FAA ของสหรัฐอเมริกา และ EASA ของยุโรป ก่อนที่เครื่องบินรุ่นนั้นจะได้รับอนุญาตให้เข้าประจำการจริง

ถึงแม้เครื่องบินจะถูกออกแบบมาให้ทนต่อฟ้าผ่าได้ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีร่องรอยเกิดขึ้นเลย หลังจากถูกฟ้าผ่า ผิวเครื่องบินอาจมีรอยไหม้เล็ก ๆ รอยบุบตื้น ๆ หรือรอยจุดหลอมละลายขนาดเล็กที่เรียกว่า Pitting ซึ่งมักเกิดตรงจุดที่กระแสไฟฟ้าเข้าและออกจากตัวเครื่องบิน

รอยเหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้ทำให้เครื่องบินสูญเสียการควบคุมในทันที และเครื่องบินมักสามารถบินต่อไปจนถึงสนามบินปลายทางได้ตามปกติ แต่เมื่อเครื่องบินลงจอดแล้ว นักบินจะรายงานเหตุการณ์ให้ทีมช่างทราบ จากนั้นช่างอากาศยานจะตรวจสอบบริเวณจมูก ปลายปีก หาง เสาอากาศ และระบบสำคัญต่าง ๆ อย่างละเอียด

หากพบว่ามีเพียงรอยเล็กน้อยก็อาจซ่อมแซมตามขั้นตอนมาตรฐาน แต่ถ้าพบร่องรอยที่ต้องตรวจสอบเพิ่มเติม เครื่องบินก็จะยังไม่ได้รับอนุญาตให้กลับขึ้นบิน จนกว่าทีมช่างจะยืนยันว่าทุกส่วนมีความปลอดภัยสมบูรณ์

ดังนั้น การที่เครื่องบินไม่ตกเมื่อถูกฟ้าผ่า ไม่ได้เกิดจากโชคหรือความบังเอิญ แต่เป็นผลจากการวางแผนทางวิศวกรรมที่ละเอียดมาก เครื่องบินทุกแบบต้องผ่านการทดสอบและการรับรองความสามารถในการทนต่อฟ้าผ่า ทั้งในส่วนของลำตัว ระบบไฟฟ้า ระบบเชื้อเพลิง และอุปกรณ์ควบคุมการบิน

แม้ช่องทางของสายฟ้าจะมีอุณหภูมิสูงมาก และกระแสไฟฟ้าจะรุนแรงจนน่าตกใจ แต่ตัวเครื่องบินไม่ได้รับพลังงานทั้งหมดนั้นเข้าไปภายใน กระแสไฟฟ้าจะถูกนำให้ไหลผ่านพื้นผิวและระบายออกอย่างรวดเร็ว

เพราะฉะนั้น ครั้งต่อไปที่นั่งเครื่องบินแล้วมองเห็นฟ้าแลบอยู่ด้านนอก อาจยังรู้สึกใจหวิวได้บ้าง ซึ่งก็เป็นเรื่องปกติ แต่ขอให้รู้ไว้ว่าตัวเครื่องบินได้รับการออกแบบมาเพื่อรับมือกับเหตุการณ์แบบนี้โดยเฉพาะ และเบื้องหลังความปลอดภัยนั้นคือการคำนวณ การทดลอง และมาตรฐานที่เข้มงวด ไม่ใช่การเสี่ยงดวงแต่อย่างใด