วิทยาศาสตร์ของการเข้าชั้นบรรยากาศของ Zeta-Gundam

กระทู้สนทนา

ปรกติเราเขียนบทความประเภทนี้ เราจะเรียกเป็นบทความวิดกระยาสาร์ทเพราะมันเป็นการแถวิทยาศาสตร์แบบคาบเส้น แต่ อย่างไรก็ตาม ไอ้ตอนที่จัดรีเควสเขียนเรื่องการเข้าชั้นบรรยากาศของโมบิลอาร์เมอร์ ซีต้ากันดั้ม มันดันได้สาระมามากไปหน่อย บทความนี้ เราก็จะแถแบบใส่เกร็ดความรู้กันให้เต็มที่ไปเลย

ในเรื่องกันดั้ม ตามจักรวาล UC การเข้าชั้นบรรยากาศของโมบิลสูทจำเป็นต้องอาศัยแคปซูล HLV หรือ Comusai สำหรับเข้าชั้นบรรยากาศ จนกระทั่งมีการพัฒนายานชั้น Zanzibar ที่สามารถเข้าชั้นบรรยากาศได้ แต่ด้วยการออกแบบให้ทนความร้อนของการบีบอัดจากชั้นบรรยากาศ มันทำให้ยาน Zanzibar ติดอาวุธป้องกันตัวได้ไม่มากนัก แม้แต่ยาน White Base ก็ยังต้องมีการเก็บอาวุธกลับเข้าตัวยานเพื่อเข้าชั้นบรรยากาศ มันจึงมีการพัฒนาระบบ Ballute System ซึ่งทำให้ยานและโมบิลสูทสามารถเข้าชั้นบรรยากาศได้ด้วยตัวเองและพอจะสามารถป้องกันตัวเองได้ถึงระดับหนึ่ง แต่ช่วงการเข้าชั้นบรรยากาศก็ยังเป็นช่วงที่ทั้งโมบิลสูทและยานรบอยู่ในสภาพเป็ดง่อยเวลาถูกยิงจากด้านล่าง Ballute รั่ว หรือเกราะความร้อนแตก มันจึงมีการพัฒนาสิ่งที่เรียกว่า Waverider ขึ้นมา เป็นเครื่องจักรเสริมเช่นในกรณี RX-178 II และ เป็นชิ้นส่วนที่จัดรูปแปลงร่างเป็นรูปแบบยานที่สามารถทนความร้อนจากการบีบอัดขณะเข้าชั้นบรรยากาศได้ เช่น MSZ-006 หรือโมบิลอาร์เมอร์ ซีต้ากันดั้มนั่นเอง

Waverider จากงานวิจัยที่เป็นต้นแบบของ Zeta Gundam

ตัว Waverider นั้น มีคอนเซปท์มาจากงานศึกษาของ Terence Nonweiler ที่ Queen’s University of Belfast สหราชอาณาจักร ในปี 1951 โดยเขาออกแบบยานสำหรับเข้าชั้นบรรยากาศแบบใช้ปีกสามเหลี่ยมเพื่อกระจายแรงกดและอุณหภูมิขณะฝ่าชั้นบรรยากาศ งานวิจัยของ Nonweiler นั้นมาก่อนกาล สมัยนั้นเขาต้องใช้โมเดล 2 มิติในการคำนวณการไหลผ่านพื้นผิวทีละระนาบ งานวิจัยนี้ไม่ละเอียดพอจะนำมาใช้งานจริง แต่อย่างน้อยผลการจำลองมันบ่งชี้ว่า การทำมุมปีกเข้าหาคลื่นกระแทก Shock wave มันจะทำให้มีแรงดันอัดเข้าสู่ตัวยานมากพอจะสร้างแรงยกในสภาพความเร็วเหนือเสียง จึงเป็นที่มาของชื่อ Wave Rider แล้วก็กลายเป็นชื่อ Waverider ในที่สุด แน่นอน การออกแบบ ซีต้ากันดั้มให้เปลี่ยนร่างเป็น Waverider ได้ ไม่ใช่แค่เพื่อให้มันเข้าชั้นบรรยากาศได้อย่างเดียว แต่ทำให้ซีต้ากันดั้ม มีขีดความสามารถในการรบ เพิ่ม ลด เพดานบิน ในขณะเข้าชั้นบรรยากาศ เพื่อหลบหลีกและทำลายโมบิลสูทยานรบของพวกรัฐบาลไททันที่เป็นเป้านิ่งได้

ในแง่ของการเข้าชั้นบรรยากาศของซีต้ากันดั้ม พวกยาน และ Mecha ของเรื่องกันดั้มได้ประโยชน์จากการแถเรื่องน้ำหนัก โดยการสเกลอัพของกันดั้ม มาจากมนุษย์ โดยถือว่าคนอเมริกันสูง 1.8 เมตรน้ำหนัก 80 กิโล ถ้าเป็นหุ่นสูง 18 เมตร น้ำหนักก็จะเพิ่มด้วยการสเกลอัพ 10x10x10 = 80 ตัน โดยไม่ได้คิดเลยว่าจะเหล็ก หรือไทเทเนียม มันก็หนาแน่นกว่าร่างกายมนุษย์ไป 4-7 เท่า แต่ด้วยการที่ตั้งสเกลไว้อย่างนั้น น้ำหนักต่อพื้นที่ผิวของ Mecha ต่างๆในเรื่องกันดั้มจึงไม่สูงมากอย่าง Mecha ในความเป็นจริง และเมื่อเอามาจำลองการเข้าชั้นบรรยากาศ ก็จะพบว่า อุณหภูมิจากการบีบอัดขณะเข้าชั้นบรรยากาศ จะน้อยกว่าอุณหภูมิของอวกาศยานเช่น Space shuttle ไปประมาณ 200 องศาได้เลยทีเดียว อย่างที่จำลองการเข้าชั้นบรรยากาศของ ซีต้ากันดั้ม ถ้าหากใช้น้ำหนักเครื่องเปล่า 28.7 ตัน อุณหภูมิจะสูงประมาณ 750 เคลวิน และถ้าแบกน้ำหนักเต็มอัตรา 62.3 ตัน อุณหภูมิจากการบีบอัดจะสูงได้ถึง 850 เคลวิน ซึ่งก็จะยังเย็นกว่าค่าเฉลี่ยของกระสวยอวกาศที่อุณหภูมิไปถึงราว 1000 เคลวิน

อย่างไรก็ตาม แม้อุณหภูมิเฉลี่ยของกระสวยอวกาศขณะเข้าชั้นบรรยากาศจะเพียงแค่ 1000 เคลวิน (727 องศาเซลเซียส) แต่อุณหภูมิส่วนที่เป็นจุดร้อนของการสัมผัสนั้นมีบางส่วนที่สูงไปถึง 1600 เคลวิน (1327 องศาเซลเซียส) จากความซับซ้อนของรูปทรงในกลศาสตร์การไหลแบบ Hypersonic รูปทรงของเกราะความร้อนของซีต้ากันดั้ม มีความซับซ้อนสูง มีเหลี่ยมมีมุมมาก มันน่าจะต้องอาศัยประโยชน์จากไทเทเนียมอัลลอยที่ทนอุณหภูมิได้สูงเพื่อชดเชยอุณหภูมิจากการเข้าใกล้คลื่นกระแทก เพื่อที่จะใส่เครื่องทรัสเตอร์ และระบบการเคลื่อนไหวปรับแต่งมุมปีกไว้ข้างใน แน่นอน เพราะสำหรับซีต้ากันดั้ม มันไม่ใช่แค่หุ่นที่เข้าชั้นบรรยากาศได้ มันถูกออกแบบโดยยอมชดเชยความปลอดภัยหลายๆส่วนเพื่อให้ได้มาซึ่งสมรรถนะในการสังหารขณะเข้าชั้นบรรยากาศด้วยนั่นเอง

รูปจำลองอุณหภูมิและแรงกดจากการเข้าชั้นบรรยากาศ เอามาจาก
https://www.cscjournals.org/.../Volume3/Issue3/IJE-85.pdf
ประวัติศาสตร์ของการพัฒนา Wave rider จริงๆจังๆ อ่านที่นี่
https://www.gbnet.net/orgs/staar/wavehist.html