บอลลูนวิทยา

มนุษยไดเคยฝนที่จะบินไดเหมือนนกมาเปนเวลานาน ตั้งแตสมัยดึกดําบรรพแลว แตมนุษยขณะนี้หารูไมวา การที่นกบินไดเพราะกระดูกของนกเบา และกลามเนื้อปกของนกได ถูกธรรมชาติสรางใหแข็งแรงพอที่จะรับนํ้าหนักตัวของมันไดเวลามันกระพือปกบิน แตกลามเนื้อไหลของ คนนั้นออนแอ คนจึงไมสามารถกระพือแขนขึ้นลงแลวบินไดเชนนก ถึงแมคนจะไมมีปกจะบินก็ตาม แตคนก็มีมันสมองที่จะคิดหาวิธีบินจนไดในที่สุด

ประวัติศาสตรไดจารึกวา Roger Bacon คือ นักวิทยาศาสตรคนแรกของโลกที่ได พยากรณวา วันหนึ่งในอนาคตมนุษยจะสามารถเดินทางในอากาศได ถาเขาสามารถสราง ปกเทียมแลวใชเครื่องจักรกระพือปกเทียมนั้นเร็วๆ แรงกระพือจะทํ าใหอากาศมีแรงพยุงยก คนๆ นั้นใหลอยขึ้นเหนือพื้นดินได ถึงแม Bacon จะมิไดสรางเครื่องจักกลที่ทรงพลังดังกลาว แตเขาก็ไดชื่อวาเปนบุคคลแรก ที่คิดฝนหาวิธีที่จะทําให มนุษยเหาะเหินเดินอากาศไดเยี่ยงเทวดา

ความคิดฝนของคนที่จะบินไดเหมือนนกมิไดจํ ากัดอยูแตเฉพาะคนยุโรปเทานั้น ในป พ.ศ. 2237 มิชชันนารีชาวฝรั่งเศสที่ได ไปเยือนเมืองจีนเมื่อกลับมาไดรายงานวา ในพระราชพิธีราชาภิเษกจักรพรรดิ Fo- Kien เขาไดเห็นอุปกรณทรงประหลาดชิ้นหนึ่ง ที่ภายใน บรรจุกาซเบาและอุปกรณชิ้นนี้สามารถลอยไปมาในอากาศได ขอมูลนี้แสดงใหเห็นวา นอกจาก จีนจะเปนชนชาติแรกที่รูจักทํ าวาวแลว จีนยังเปนชนเผาแรกที่รูจักทําบอลลูนอีกดวย แตวิวัฒนาการของเทคโนโลยีดานการ ทํ าบอลลูนในจีนมิไดดําเนินรุดหนาไปเลย เพราะคนจีน ประดิษฐบอลลูนขึ้นเพื่อจะเลนเทานั้นเอง

Cyrano de Bergerac คือบุคคลตอจาก Bacon ที่ไดครุนคิดเรื่องที่ จะทํ าใหมนุษย สามารถเดินทางไปมาในอากาศได เขามีความคิดวา หากเขาผูกถุงบรรจุอากาศติดกับตัวคน แลว ปลอยใหอากาศในถุงถูกแสงแดดแผดเผาจนรอน อากาศรอนในถุง จะลอยตัวพยุงใหคนลอยไปในอากาศได

แตความคิดฝนนี้ก็ยังไมยิ่งใหญเทาความคิดของ Galien แหงมหาวิทยาลัย Avignon ในประเทศ ฝรั่งเศส เพราะเขาไดพยากรณวา วันหนึ่งในอนาคต มนุษยจะสามารถสรางยานที่สามารถบรรทุกคน 4 ลาน คน ใหลอยไปในอากาศไดสบายๆ โดยยานนั้น มีกาซรอนอยูภายใน แต Galien ก็มิไดระบุอยางชัดเจนวา กาซที่วานั้นเปนกาซอะไร

และในป พ.ศ. 2319 นั้นเอง เมื่อ H. Cavendish ชาวอังกฤษไดพบวา ก็าซไฮโดรเจนมีนํ้าหนัก เบากวาอากาศราว 7 เทา T. Cavallo ชาวอิตาเลียนจึงไดใชความรูนี้ทดลองเปาฟองสบูดวยกาซไฮโดรเจน และก็ไดพบวา ฟองสบูที่มีกาซไฮโดรเจนบรรจุภายในสามารถลอยไดสูงถึงเพดาน และเขายังพบอีกวา ถุง กระดาษที่บรรจุไฮโดรเจนก็สามารถลอยไดเชนกัน Cavallo จึงเปนคนแรกที่ไดแสดงใหเห็นวาภาชนะเบาที่มี ไฮโดรเจนภายในสามารถลอยในอากาศได

ในป พ.ศ. 2326 สองพี่นองตระกูล Montgolfier ไดสังเกตเห็นวา ควันไฟที่เกิดจากการเผาไหม เวลาลอยเขาไปในถุงกระดาษ จะทํ าใหถุงกระดาษนั้นลอย เขาจึงมีความคิดที่จะทดลองทํ าถุงผาลินินขนาด ใหญขึ้นมาเพื่อบรรจุควันและไดพบวาเวลาเขาเผาฟางขาว และขนแกะเขาจะไดควันไฟปริมาณมาก เขาพบ วาเมื่อเขาปลอยควันไฟใหไหลเขาไปในถุงผา เขาตองใชคนถึง 8 คนเพื่อยึดถุงไมใหลอยและเมื่อคนทั้ง 8 ปลอยมือ ถุงผาลินินก็ลอยขึ้นทันที วันที่ 5 มิถุนายน พ.ศ. 2326 จึงเปนวันประวัติศาสตรเพราะเปนวันที่ บอลลูนลูกแรกของโลกไดถือกําเนิด บอลลูนที่สองพี่นองตระกูล Montgolfier สรางนี้ สามารถลอยอยูใน อากาศไดนาน 10 นาทีและลอยไกล 2 กิโลเมตร ชาวปารีสทุกคนที่ไดเห็นการทดลองนี้ ตางก็รูสึกตื่นเตน มากเพราะทุกคนตระหนักวาในอีกไมนาน มนุษยจะสามารถเดินทางไปในอากาศไดไกลๆ โดยการใชบอลลูน ที่บรรจุควันนี้เอง

แตกอนที่จะทดลองใหคนเดินทาง ไปกับบอลลูนเลยทันที Montgolfier ทั้งสองไดตัดสินใจใชแกะ ไก และเปดเปนสัตวนํารองกอน โดยจับสัตวทั้งสามใสในตะกราที่แขวนหอยกับตัวบอลลูน เมื่อการทดลอง ประสบความสําเร็จในวันที่ 21 พฤศจิกายน ของป พ.ศ. 2326 นั้นเอง Pilatre de Rosier และ Marquis d' Arlandes ก็ไดออกเดินทางในอากาศเปนครั้งแรกประวัติศาสตรไดจารึกวา การเดินทางใชเวลานาน 20 นาที และไปไดไกล 3 กิโลเมตร โดยบอลลูนไดลอยเหนือโลกที่ระดับสูง 1,000 เมตร และในบอลลูนนี้นัก บอลลูนทั้งสองไดบรรทุกฟางขาวไปดวยมากมายเพื่อใชเปนเชื้อเพลิงสรางควันใหบอลลูน นักบอลลูนทั้งสอง ยังไดนํานํ้าเพื่อดับไฟไปดวย กรณีเกิดอุบัติเหตุไฟไหมบอลลูนขณะเดินทาง

จากนั้นมา วิวัฒนาการของบอลลูนก็ไดพัฒนามากยิ่งขึ้นตามลํ าดับ ในป พ.ศ. 2328 J. Jeffries และ F. Blanchard ไดประสบความสํ าเร็จในการเดินทางดวยบอลลูนขามชองแคบอังกฤษเปนครั้งแรกในป พ.ศ. 2478 บอลลูนชื่อ Explorer II ที่มีกาซฮีเลียมบรรจุภายในไดบรรทุกผูโดยสารขึ้นสูงถึง 25 กิโลเมตร เหนือผิวโลก ความสํ าเร็จครั้งนั้นไดแสดงใหเห็นวามนุษยสามารถดํารงชีพอยูไดอยางปลอดภัยในบรรยากาศ ชื้น Stratosphere ถึงแมวาอากาศบริเวณนั้นจะเจือจางมากก็ตาม

และเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2541 คณะนักเดินทางซึ่งประกอบดวย R. Branson ชาวอังกฤษ S. Fossett ชาวอเมริกัน และ P. Lindstrand ชาวสวีเดน ตองประสบความลมเหลวในการใชบอลลูนเดิน ทางรอบโลก โดยไมหยุดพักกลางทาง หลังจากที่บอลลูนของเขาทั้งสามลอยไปไดไกล 13,000 กิโลเมตร

เพื่อขจัดปญหาบอลลูนถูกลมพายุเบื้องบน กระหนํ่า คณะนักสํ ารวจชุดใหมที่มี J. Wallington ชาวออสเตรเลียเปนหัวหนาคาดหวังจะสรางบอลลูนที่ทําดวยวัสดุ polyethylene ที่บาง เบา แตเหนียว โดยใหบอลลูนที่สรางมีเสนผาศูนยกลาง 140 เมตรและสูง 210 เมตร คณะสํ ารวจตั้งใจจะลอยบอลลูนที่ ระดับสูง 40 กิโลเมตร เพราะที่ระดับความสูงเชนนี้ลมพายุจะไมมีและดวยความเร็ว 110 กิโลเมตร/ชั่วโมง บอลลูนจะใชเวลานาน 16-18 วันในการเดินทาง 37,000 กิโลเมตรรอบโลก ปญหาใหญในการเดินทางที่ ระดับสูงเชนนี้คือระบบชวยหายใจของนักบอลลูน จะตองทํางานไมบกพรองเลย เพราะที่บริเวณนั้นความหนา แนนของอากาศเปนเพียง 2.5% ของความหนาแนนอากาศที่พื้นดินเทานั้นเอง

ขอจํากัดที่สําคัญที่สุดในการใชบอลลูน คือเราสามารถใชบอลลูนไดเฉพาะในสถานที่ที่มีบรรยากาศเทา นั้น เชน บนโลก เปนตน เพราะโลกมีบรรยากาศ แตในกรณีของดาวที่มีบรรยากาศนอย เชน ดาวอังคารซึ่ง มีความหนาแนนของบรรยากาศนอยกวาของโลกประมาณ 100 เทา บอลลูนที่จะใชลอยเหนือดาวอังคารจึง ตองไดรับการออกแบบที่แตกตางจากบอลลูนทั่วไปเชน วัสดุที่ใชทํ าบอลลูนตองเบามาก และกาซที่ใช บอลลูนตองขยายตัวไดเร็วมาก เปนตน

ในป พ.ศ. 2546 NASA มีโครงการจะปลอยบอลลูนลอย สำรวจดาวอังคาร และในป พ.ศ. 2557 เมื่อยานที่ NASA สงไป สำรวจดาวพลูโตถึงดาวพลูโตดวยความเร็ว 19 กิโลเมตร/วินาที NASA จะปลอย บอลลูนลอยผานชั้นบรรยากาศของพลูโตอยางชาๆ จนถึงผิว สํ าหรับดวงจันทรที่ชื่อ Titan ของดาวเสาร ซึ่ง มีบรรยากาศหนาแนนมากนั้น ก็จะไดรับการสำรวจดวยบอลลูนเชนกัน
ยุคการสํารวจดาวเคราะหตางๆ ดวยบอลลูนไดเริ่มอยางจริงจังแลวครับ

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)