ควันขาวที่ฐานปล่อยจรวดเกิดจากอะไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

จังหวะจรวดเริ่มทำงาน ฐานปล่อยด้านล่างมักหายไปในเมฆสีขาวหนาทึบจนดูคล้ายควันจากเครื่องยนต์พุ่งท่วมพื้นคอนกรีต แต่ถ้ามองก่อนจรวดออกตัวไม่กี่วินาที จะเห็นน้ำจำนวนมหาศาลถูกปล่อยลงสู่แท่นอยู่ก่อนแล้ว

ภาพนี้พบได้บ่อยในการปล่อยจรวดจากฐานขนาดใหญ่ของ NASA และผู้ให้บริการเอกชน น้ำไม่ได้ถูกฉีดเพื่อให้ภาพดูอลังการ แต่เป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันแท่นและตัวยานในช่วงที่สภาพแวดล้อมรุนแรงที่สุด

เมฆขาวส่วนใหญ่เริ่มจากน้ำที่ฐานปล่อย

ไอสีขาวก้อนใหญ่บริเวณฐานปล่อยมีส่วนสำคัญมาจากน้ำของระบบลดแรงดันและลดเสียง เมื่อไอเสียที่ร้อนจัดจากเครื่องยนต์ปะทะน้ำ น้ำแตกตัวเป็นละอองและระเหยอย่างรวดเร็ว จึงเห็นเป็นเมฆไอน้ำสีขาวพวยพุ่งขึ้นพร้อมจรวด

สำหรับแท่นปล่อย 39B ที่ศูนย์อวกาศเคนเนดี NASA ใช้ระบบชื่อ Ignition Overpressure and Sound Suppression System หรือ IOP/SS น้ำจะไหลไปยังแท่นเคลื่อนที่ ช่องเปลวไฟ และแผงเบี่ยงไอเสียก่อนและระหว่างการจุดเครื่องยนต์ ไม่ได้ออกมาจากปลายจรวดเพียงอย่างเดียว

ตัวเลขที่ NASA รายงานสำหรับการทดสอบระบบเมื่อปี 2019 คือปล่อยน้ำราว 450,000 แกลลอน หรือประมาณ 1.7 ล้านลิตร ภายใน 30 วินาที และมีอัตราการไหลสูงสุดมากกว่า 1 ล้านแกลลอนต่อนาที ขนาดของน้ำจึงมากพอจะเปลี่ยนลานปล่อยให้กลายเป็นม่านน้ำในพริบตา

สิ่งที่ต้องรับมือคือคลื่นความดันจากเสียง

เครื่องยนต์จรวดไม่ได้สร้างแค่เปลวไฟและแรงขับ NASA ระบุว่า SLS มีระดับเสียงราว 176 เดซิเบลขณะยกตัว คลื่นความดันจากเสียงจะกระทบพื้น ผนังร่องเปลวไฟ และโครงสร้างโลหะ แล้วสะท้อนกลับไปที่จรวดกับแท่นปล่อย

แรงสั่นสะเทือนนี้อาจรบกวนชิ้นส่วนของยานและสร้างภาระกับโครงสร้าง น้ำที่ไหลเป็นแผ่นหนาจึงทำหน้าที่เหมือนตัวหน่วง ดูดซับพลังงานเสียง ลดความแรงของคลื่นความดัน และช่วยรับความร้อนบริเวณที่ไอเสียพุ่งผ่าน

NASA เริ่มให้ระบบไหลประมาณ 20 วินาทีก่อนเวลา T-0 เพื่อให้พื้นผิวสำคัญมีน้ำรองรับอยู่แล้วเมื่อเครื่องยนต์เข้าสู่กำลังสูงสุด การปล่อยน้ำจึงเป็นขั้นตอนที่ต้องทำก่อนเห็นเปลวไฟเต็มกำลัง

แล้วควันจากเครื่องยนต์มีอยู่หรือไม่

มีอยู่ เพียงแต่เมฆสีขาวที่เห็นไม่ได้มาจากแหล่งเดียว ไอเสียของจรวดแต่ละชนิดมีองค์ประกอบต่างกันตามเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ บางระบบให้ไอน้ำจากปฏิกิริยาเผาไหม้ด้วย ขณะเดียวกันอากาศชื้นรอบฐานอาจควบแน่นเมื่อเจอกระแสเย็นหรือการเปลี่ยนความดันอย่างรวดเร็ว

ภาพก้อนขาวขนาดมหึมาที่คลุมแท่นในไม่กี่วินาทีจึงเป็นผลรวมของน้ำจากระบบ deluge ที่ถูกความร้อนทำให้ระเหย ละอองน้ำ และก๊าซจากเครื่องยนต์ ไม่ควรเหมารวมว่าเป็นควันไอเสียทั้งหมด

ฐานปล่อยจรวดจึงมีระบบน้ำขนาดใหญ่เพราะต้องควบคุมทั้งความร้อน เสียง และคลื่นความดันในช่วงสั้นที่สุดก่อนยานออกจากพื้น เมฆขาวที่เห็นในภาพถ่ายทอดสดจึงเป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมความปลอดภัยของการปล่อยจรวดโดยตรง