Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ

www.facebook.com/buncha2509

 

ผลกระทบของพายุสุริยะต่อการบิน

 

ตั้งแต่เดือนนี้ (มิถุนายน ค.ศ.2024) จนถึงราวต้นปี ค.ศ.2026 จะมีโอกาสเกิดพายุสุริยะมากขึ้น เนื่องจากปัจจุบันอยู่ในช่วงวัฏจักรสุริยะที่ 25 (Solar Cycle 25) ซึ่งจากการคาดการณ์ NOAA และ NASA พบว่าจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์จะสูงสุดในราวเดือนกรกฎาคม ค.ศ.2025

ประเด็นหนึ่งซึ่งคนจำนวนมากสนใจคือ ผลกระทบของพายุสุริยะต่อการบิน และวงการบินรับมือเรื่องนี้อย่างไร? คำตอบคือ มีองค์กรที่กำกับดูแลด้านต่างๆ เช่น

องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ (National Oceanic and Atmospheric Administration) หรือ NOAA ของสหรัฐอเมริกา ทำหน้าที่เฝ้าติดตามกิจกรรมของดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง คาดการณ์พายุสุริยะที่อาจเกิดขึ้น และออกประกาศเตือนไปยังองค์กรต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง

องค์กรการบินพลเรือนระหว่างประเทศ (International Civil Aviation Organization) หรือ ICAO ทำหน้าที่กำหนดมาตรฐานสากล ออกคำแนะนำและแนวทางปฏิบัติสำหรับประเทศสมาชิก รวมทั้งส่งเสริมการทำงานร่วมกันระหว่างประเทศสมาชิกในการจัดการกับพายุสุริยะ

อย่างไรก็ดี ในบทความนี้ผมขอสรุปประเด็นสำคัญจากเอกสาร Integrating Space Weather Observations & Forecast into Aviation Operations มาให้อ่านกัน เพราะนำเสนอได้เป็นระบบ ชัดเจนดี เอกสารนี้ดาวน์โหลดไฟล์ pdf ได้ที่ https://www.ametsoc.org/ams/assets/File/space_Wx_aviation_2007.pdf

สเกลสภาพอวกาศของโนอา (NOAA Space Weather Scales) ระบุว่าพายุสุริยะมี 3 แบบหลัก ได้แก่ พายุแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Storm) พายุรังสีสุริยะ (Solar Radiation Storm) และ การขาดหายของสัญญาณวิทยุ (Radio Blackout) ดูได้ที่ https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation

สเกลสภาพอวกาศของโนอาแบ่งพายุสุริยะแต่ละแบบออกเป็น 5 ระดับ ตามความรุนแรงจากต่ำสุดคือ 1 ถึงสูงสุดคือ 5 เช่น พายุแม่เหล็กโลก มีระดับความรุนแรงตั้งแต่ G1-G5 โดยที่ G คือตัวอักษรแรกของคำว่า Geomagnetic Storm นั่นเอง ส่วนพายุรังสีสุริยะมีระดับ S1-S5 และการขาดหายของสัญญาณวิทยุ มีระดับ R1-R5

พายุสุริยะแต่ละแบบจะส่งผลกระทบต่อวงการบินได้อย่างน้อย 5 แง่มุม ได้แก่ 1) การสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุความถี่สูง 2) การนำทางด้วยคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ 3) การนำทางด้วยดาวเทียม 4) อันตรายต่อมนุษย์ และ 5) ระบบส่งไฟฟ้ากำลัง ดังสรุปในตารางที่ให้ไว้

เริ่มจากผลกระทบแง่มุมที่ 1 หรือการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุความถี่สูง (High-frequency Radio Communication) คลื่นวิทยุความถี่สูง หรือ HF มีความถี่ในช่วง 3-30 MHz (เมกะเฮิร์ตซ์) และใช้ในการสื่อสารทางไกล การส่งคลื่นช่วงนี้ใช้บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ในการสะท้อนคลื่นจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ พายุสุริยะทั้ง 3 แบบสามารถรบกวนไอโอโนสเฟียร์ จึงส่งผลกระทบต่อการส่งคลื่นวิทยุ HF ได้ โดยที่

พายุแม่เหล็กโลกระดับ G2 ถึง G5 ส่งผลกระทบต่อการส่งคลื่นวิทยุ HF โดยในระดับ G5 ซึ่งรุนแรงที่สุดนั้น การส่งคลื่นนี้จะทำไม่ได้ในหลายพื้นที่เป็นเวลานาน 1-2 วัน

พายุรังสีสุริยะระดับ S1 ถึง S5 ก็ส่งผลกระทบต่อคลื่นวิทยุ HF ด้วยเช่นกัน โดยในระดับ S5 ซึ่งรุนแรงที่สุดนั้น สัญญาณวิทยุ HF อาจขาดหายไปอย่างสิ้นเชิง แต่จะเกิดขึ้นเฉพาะในบริเวณขั้วโลกเท่านั้น (บริเวณที่อยู่สูงกว่า 78 องศาเหนือขึ้นไป)

ส่วนการขาดหายของวิทยุเกิดจากการที่รังสีเอกซ์ที่มาจากการลุกจ้า (solar flare) กระหน่ำบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ รังสีเอกซ์จะเตะอิเล็กตรอนให้หลุดออกจากอะตอมและโมเลกุลกลายเป็น อิเล็กตรอนอิสระ เจ้าอิเล็กตรอนอิสระนี่แหละที่ดูดกลืนคลื่นวิทยุ HF ได้ดี ทั้งนี้ สำหรับระดับ R5 ซึ่งรุนแรงที่สุด สัญญาณวิทยุ HF จะขาดหายอย่างสมบูรณ์เป็นเวลาหลายชั่วโมงในฝั่งกลางวัน (ด้านที่โลกรับแสงอาทิตย์)

ส่วนผลกระทบแง่มุมที่ 2 หรือการนำทางด้วยคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ (Low-frequency Radio Navigation) นั้นอาจไม่เป็นประเด็นมากนัก เพราะปัจจุบันการบินไม่นิยมใช้เทคโนโลยีนี้เป็นหลักแล้ว (อาจมีใช้อยู่บ้างในบางกรณี เช่น ใช้เป็นระบบสำรองในพื้นที่ห่างไหล หรือใช้ในการทหาร) แต่ในที่นี้ขอรวมเอาไว้เพื่อให้ข้อมูลครบถ้วน

พบว่าพายุแม่เหล็กโลกต้องรุนแรงอย่างน้อยระดับ G3 ขึ้นไปจึงจะเริ่มรบกวนคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ ส่วนการขาดหายของสัญญาณวิทยุ (อันเกิดจากรังสีเอกซ์ที่มาจากการลุกจ้า) ทุกระดับความรุนแรง R1 ถึง R5 ล้วนมีผลต่อคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ โดยในกรณี R5 อาจทำให้คลื่นวิทยุความถี่ต่ำขาดหายไปนานหลายชั่วโมงในด้านที่โลกรับแสงอาทิตย์

 

สําหรับผลกระทบแง่มุมที่ 3 หรือการนำทางด้วยดาวเทียม (Satellite Navigation) อาจได้ผลกระทบจากพายุสุริยะทั้ง 3 แบบ ดังนี้

พายุแม่เหล็กโลกจะทำให้ขอบล่างของบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ขยับเปลี่ยนแปลงไป ผลก็คือ ค่าพิกัดในแนวดิ่งและแนวระดับอาจผิดเพี้ยนไปได้หลายสิบเมตร ทั้งนี้พายุแม่เหล็กโลกต้องรุนแรงระดับ G3 ขึ้นไปเท่านั้นจึงจะเริ่มส่งผลกระทบ โดยในกรณี G5 ซึ่งรุนแรงที่สุดนั้น การนำทางด้วยดาวเทียมจะถูกรบกวนนานหลายวัน

พายุรังสีสุริยะส่งผลต่อการนำทางด้วยดาวเทียมหากมีระดับความรุนแรง R2 ถึง R5 โดยที่อนุภาคพลังงานสูงในรังสีสุริยะ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตอน) พุ่งเข้าชนส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในดาวเทียม และอาจทำให้คำสั่งในซอฟต์แวร์ผิดเพี้ยน หรือทำให้ฮาร์ดแวร์เสียหาย

น่ารู้ด้วยว่านอกจากอนุภาคที่มาจากดวงอาทิตย์แล้ว ยังมีรังสีคอสมิก (cosmic particle) ที่มาจากอวกาศ และอนุภาคทุติยภูมิ (secondary particle) ที่สามารถทำให้ดาวเทียมเสียหายได้เช่นกัน

ส่วนการขาดหายของสัญญาณวิทยุนั้นต้องรุนแรงระดับ R4 หรือ R5 จึงจะส่งผลต่อการนำทางด้วยดาวเทียม

คราวนี้มาดูผลกระทบของพายุสุริยะต่อมนุษย์บ้าง

 

ผลกระทบแง่มุมที่ 4 หรืออันตรายต่อมนุษย์ พบว่าเฉพาะพายุรังสีสุริยะเท่านั้นที่ส่งผลต่อร่างกายคนเราได้ โดยอาจมีผลต่อผู้โดยต่อผู้โดยสารเครื่องบินที่บินอยู่ในระดับสูงและอยู่ในแถบละติจูดสูง (บริเวณที่อยู่สูงกว่า 50 องศาเหนือขึ้นไป) หากระดับความรุนแรงตั้งแต่ S2 ขึ้นไป และอาจมีผลต่อนักบินอวกาศที่ปฏิบัติภารกิจนอกยาน หากระดับความรุนแรงตั้งแต่ S3 ขึ้นไป

สุดท้าย ผลกระทบแง่มุมที่ 5 หรือ ระบบส่งไฟฟ้ากำลัง จะเกิดจากพายุแม่เหล็กโลกเท่านั้น โดยระดับความรุนแรง G1 อาจเกิดความไม่สม่ำเสมอในการจ่ายไฟ และระดับสูงสุด G5 อาจก่อให้เกิดปัญหาการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในวงกว้าง ระบบจ่ายไฟฟ้าอาจมีปัญหาทั้งหมด หรือเกิดไฟดับ หม้อแปลงไฟฟ้าอาจเสียหาย ทั้งนี้ หากศูนย์ควบคุมการจราจรทางอากาศอยู่ในบริเวณที่ไฟดับก็ย่อมได้รับผลกระทบด้วยเช่นกัน

จะเห็นว่าวงการบินทราบถึงผลกระทบต่างๆ ที่เกิดจากพายุสุริยะ และมีมาตรการรับมือเพื่อหลีกเลี่ยงหรือลดความเสี่ยง เช่น เที่ยวบินแถบขั้วโลกและละติจูดสูงอาจถูกเลื่อน หรืออาจมีการปรับเปลี่ยนเส้นทางการบิน เพื่อความปลอดภัยของผู้ที่อยู่ในเครื่องบินทุกคนครับ

 

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022