ระบบขนส่งไฮเปอร์ลูป#3 ความเสี่ยงของเทคโนโลยีไฮเปอร์ลูป

การสร้างระบบขนส่งไฮเปอร์ลูป (Hyperloop) เป็นความท้าทายทางวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลกศตวรรษที่ 21 เพราะเป็นการสร้างรูปแบบระบบขนส่งแบบใหม่ที่ไม่เคยมีบนโลกนี้มาก่อน แต่มีเพียงไม่กี่บริษัทที่เข้าร่วมวงแข่งขันกันพัฒนาเทคโนโลยีไฮเปอร์ลูปที่พวกเขาเชื่อมั่นว่าสามารถทำให้เป็นจริงได้ ถึงแม้นว่าแนวคิดไฮเปอร์ลูปจะเป็นฝันที่ยิ่งใหญ่ที่อาจเป็นจริงได้ แต่จากมุมมองทางวิศวกรรมเป็นไปได้ยากที่ไฮเปอร์ลูปจะถูกนำมาเป็นระบบการขนส่งในเมืองอัจฉริยะ (smart city)

แนวคิดไฮเปอร์ลูปที่ อีลอน มัสก์ (Elon Musk) เสนอต่อสาธารณะชนครั้งแรกเมื่อปี 2012 สร้างทั้งความตื่นเต้นและเสียงวิพากษ์วิจารณ์มาพร้อมๆกัน หลายปีผ่านมาจนถึงปัจจุบัน ยังมีการตั้งคำถาม ความสงสัย ในความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้ และค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปที่ อีลอน มัสก์ ประเมินไว้ ซึ่งผู้เชี่ยวชาญส่วนใหญ่เห็นว่าต่ำกว่าความเป็นจริงมาก 

ส่วนความกังวลหลักของผู้เชี่ยวชาญที่มีต่อไฮเปอร์ลูป คือ ด้านความปลอดภัย ต่างเห็นว่าเทคโนโลยีนี้มีความเสี่ยงสูง การขนส่งผู้โดยสายในแคปซูลที่วิ่งด้วยความเร็วใกล้เสียง 1,200 กม./ชม.ในท่อเกือบสูญญากาศที่มีความยาวหลายร้อยกิโลเมตรนั้นอันตรายมาก ถ้ามีข้อบกพร่องเพียงเล็กน้อยหรือเพียงจุดเดียว อาจนำไปสู่ความล้มเหลวทั้งระบบของไฮเปอร์ลูป ส่งผลให้ผู้โดยสารทุกคนในแคปซูลเสียชีวิตทันที

ปัจจุบันกำลังมีโครงการไฮเปอร์ลูปเกิดขี้นในหลายประเทศ แต่โครงการยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ยังต้องมีการทดสอบและพัฒนาในอีกหลายขั้นตอน ผู้เชี่ยวชาญหลายคนฟันธงว่า ท้ายที่สุดเทคโนโลยีนี้จะไม่ประสบความสำเร็จและเกิดขึ้นได้

Robin Schulz – Headlights [feat. Ilsey] (Youtube)

หกความกังวลหลักที่ผู้เชี่ยวชาญมีความเห็นตรงกันต่อความเสี่ยงของเทคโนโลยีไฮเปอร์ลูปมีดังนี้

vox.com

ค่าใช้จ่ายสูงมาก (Extremely Expensive)

ประเด็นที่ถูกวิพากษ์วิจารณ์มากที่สุดสำหรับแนวคิดไฮเปอร์ลูปของ อีลอน มัสก์ ที่ให้ไว้เมื่อปี 2012 และ 2013 คือ ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างระบบขนส่งไฮเปอร์ลูป ซึ่งเขาได้ประเมินว่าจะต่ำกว่าการก่อสร้างรถไฟความเร็วสูงถึง 10 เท่า โดย อีลอน มัสก์ คาดการณ์ว่าการก่อสร้างเส้นทางไฮเปอร์ลูปเชื่อมระหว่างเมือง San Francisco กับเมือง Los Angeles ระยะทาง 840 กิโลเมตร จะมีค่าใช้จ่ายเพียง 6 พันล้านดอลลาร์หรือ 11.5 ล้านดอลลาร์ต่อไมล์ (350 ล้านบาท/1.6 กิโลเมตร) ซึ่งบรรดานักเศรษฐศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญด้านการขนส่งไม่เห็นด้วย จริงๆแล้วมันจะสูงกว่าที่ อีลอน มัสก์ ประเมินไว้ถึง 10 เท่าหรือมากกว่านั้น

เนื่องจากไฮเปอร์ลูปเป็นรูปแบบการขนส่งแบบใหม่ จึงต้องออกแบบพัฒนาและสร้างโครงสร้างพื้นฐานรูปแบบใหม่จำนวนมาก มันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างโครงสร้างพื้นฐานของการขนส่งรูปแบบใหม่ที่สมบูรณ์ตั้งแต่เริ่มต้น ต้องใช้ความสามารถทางวิศวกรรมจำนวนมากและการทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดระหว่างภาครัฐและเอกชน นอกจากนี้การนำเทคโนโลยีราคาแพงอย่าง Maglev Levitation มาใช้ในการลอยตัวของแคปซูลโดยสาร และการรักษาสภาวะความดันต่ำให้คงที่ตลอดความยาวท่อหลายร้อยกิโลเมตร จะมีค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง การปฎิบัติการ และการบำรุงรักษาที่สูงมาก

จากข้อมูลของ Forbes แสดงให้เห็นว่า Virgin Hyperloop One ซึ่งเป็นหนึ่งในสองบริษัทใหญ่ที่พยายามทำให้แนวคิดไฮเปอร์ลูปของ อีลอน มัสก์ กลายเป็นจริง ได้ประเมินค่าใช้จ่ายของการก่อสร้างระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปสำหรับ Bay Area Hyperloop Project ที่มีระยะทาง 107 ไมล์ (172 กิโลเมตร) อยู่ที่ตัวเลข 9 -13 พันล้านดอลลาร์ หรือ 84-121 ล้านดอลลาร์/ไมล์ (2,500-3,600 ล้านบาท/1.6 กิโลเมตร) ซึ่งเป็นตัวเลขที่สูงกว่าที่ อีลอน มัสก์ ประเมินไว้ประมาณ 10 เท่า

การบีบอัดอย่างฉับพลัน (Spontaneous Decompression)

ระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปที่ อีลอน มัสก์ เสนอในเอกสาร Hyperloop Alpha ท่อขนส่งจะมีความยาว 600 กิโลเมตรและมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 2 เมตร pod หรือแคปซูลโดยสารมีความกว้าง 1.5 เมตร ดังนั้นจะมีพื้นผิวท่อประมาณ 4 ล้านตารางเมตร แรงดันอากาศภายนอกที่มากระทำต่อโครงสร้างท่อจะอยู่ที่ 10,000 กิโลกรัม/ตารางเมตร นั้นหมายความว่าท่อขนส่งของไฮเปอร์ลูปจะต้องรองรับน้ำหนักมหาศาลของแรงดันอากาศที่มากระทำเกือบ 40 พันล้านกิโลกรัมตลอดพื้นผิวทั้งหมด ในขณะที่ภายในท่ออยู่ในสภาพเกือบสูญญากาศ ไม่มีสิ่งใดผลักกลับแรงดันอากาศภายนอกที่มากระทำ นี้จะทำให้ท่อถูกบีบอัดอย่างฉับพลัน (spontaneous decompression) เป็นอันตรายระดับ catastrophic

นี่เป็นความท้าทายที่สำคัญทางวิศวกรรม ในการสร้างท่อเกือบสูญญากาศหรือความดันต่ำที่มีความยาวหลายร้อยกิโลเมตร พวกเขาจำเป็นต้องออกแบบท่อที่มีความแข็งแรงเพียงพอสามารถทนต่อแรงดันบรรยากาศปกติได้ แต่นั่นหมายถึงยิ่งท่อขนส่งมีความหนาและแข็งแรงมากขึ้นเท่าไร ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างยิ่งสูงมากขึ้นเท่านั้น

อีกกรณีหนึ่ง หากท่อขนส่งของไฮเปอร์ลูปถูกเจาะทะลุเป็นรู การรั่วไหลเพียงเล็กน้อยนี้สามารถทำให้เกิดการระเบิดได้ เนื่องจากอากาศภายนอกจะวิ่งเข้ามาภายในท่ออย่างรวดเร็วและรุนแรง เพื่อปรับสมดุลให้ความดันอากาศทั้งภายในและภายนอกท่อเท่ากัน ความรุนแรงของอากาศที่วิ่งเข้าสู่ท่อด้วยความเร็วเหนือเสียงจะทำให้เกิดการบีบอัดระเบิดอย่างรุนแรง ฉีกทุกสิ่งทุกอย่างออกเป็นชิ้นๆ ฆ่าทุกชีวิตบนไฮเปอร์ลูป

Charlie Puth – Dangerously (Youtube)

การขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน (Thermal Expansion)

โลกเรากำลังเผชิญกับปัญหาการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ (Climate Change) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระหว่างวันจะทำให้ท่อโลหะเหล็กของไฮเปอร์ลูปมีการเปลี่ยนแปลงขนาด มันจะขยายตัวเมื่อได้รับความร้อนจากแสงแดดในตอนกลางวัน และจะหดตัวในตอนกลางคืน เมื่อเหล็กมีอุณหภูมิสูงขึ้น 1^oC จะมีปริมาตรเพิ่มขึ้น 13 ส่วน/หนึ่งล้านส่วน ถึงแม้นจะเป็นสัดส่วนที่น้อยมาก แต่หากท่อขนส่งของไฮเปอร์ลูปมีความยาว 600 กิโลเมตร การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในระหว่างวันสามารถทำให้ความยาวท่อเปลี่ยนแปลงได้ถึง 150 เมตร นอกจากความร้อนภายนอกของแสงแดด ยังมีความร้อนที่เกิดขึ้นภายในท่อ เนื่องจากท่อขนส่งของไฮเปอร์ลูปไม่ได้เป็นท่อสูญญากาศ 100% ยังมีอากาศอยู่ pod หรือแคปซูลที่วิ่งด้วยความเร็วสูงในท่อจะทำให้เกิดความร้อนและเกิดการขยายตัวของท่อได้เช่นกัน ทั้งหมดนี้โดยเฉพาะในช่วงหน้าร้อน ความร้อนของแสงแดดที่แผดเผาจะทำให้ท่อเกิดการโค้งโก่งงอ แตกหัก รั่ว เป็นอันตรายระดับภัยพิบัติเลยทีเดียว

ภาพแสดง Expansion Loop ของท่อขนส่งสารที่มีความร้อน (en.wikipedia.org)

ภาพแสดงท่อขนส่งน้ำมันที่ถูกออกแบบให้มี Expansion Loops ทำให้มีลักษณะซิกแซกไปมา เพื่อให้ท่อสามารถขยายตัวและหดตัวจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (quora.com)

ท่อขนส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติก็เผชิญกับปัญหา Thermal expansion เช่นเดียวกัน แต่ภายใต้การแก้ปัญหาที่ชาญฉลาดทางวิศวกรรม มีการเพิ่ม expansion loop มารองรับการขยายตัวของท่อจากความร้อนของอากาศภายนอกท่อและจากสารที่อยู่ภายในท่อ แต่สำหรับไฮเปอร์ลูปแน่นอนไม่อาจใช้วิธีนี้ได้ ในเอกสารปกขาว Hyperloop Alpha อีลอน มัสก์ เองก็คำนึงถึงปัญหาของ Thermal expansion ที่จะเกิดขึ้นกับท่อขนส่งไฮเปอร์ลูป เขาได้เสนอวิธีการที่มักใช้ในการแก้ปัญหานี้กับการก่อสร้างทางรถไฟและสะพานเหล็ก นั่นคือติดตั้งข้อต่อขยาย (expansion joints) ซึ่งจะทำให้ท่อบริเวณที่ติดตั้งข้อต่อขยายมีความยืดหยุ่น (flexible) สามารถขยายตัวและหดตัวได้ แต่บรรดาผู้เชี่ยวชาญต่างบอกว่า สำหรับไฮเปอร์ลูปมันไม่ง่ายอย่างนั้น เนื่องจากท่อขนส่งของไฮเปอร์ลูปมียาวมากหลายร้อยกิโลเมตร ซึ่งอาจต้องใช้ข้อต่อขยายถึง 6,000 ตัว การขยับตัวของข้อต่อจำนวนมากมายมหาศาลเพื่อรองรับการยืดหยุ่นของท่อเกือบสูญญากาศของไฮเปอร์ลูปเป็นฝันร้ายของการบำรุงรักษา ถ้าข้อต่อตัวใดตัวหนึ่งแตกหัก ระบบทั้งหมดของไฮเปอร์ลูปจะล้มเหลวและนำไปสู่หายนะในที่สุด

ภาพซ้ายแสดงสภาพรางรถไฟที่โค้งโก่งตัวเนื่องจากปัญหา Thermal expansion  ภาพขวาแสดง Expansion joints ที่ถูกนำมาใช้ในการแก้ปัญหานี้ในการออกแบบสร้างสะพานเหล็ก (rsu.ac.th)

การรักษาสภาพเกือบสูญญากาศ (Partial Vacuum Maintenance)

ตามแนวคิดไฮเปอร์ลูป (Hyperloop) ของ อีลอน มัสก์ ระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปจะประหยัดพลังงานและค่าใช้จ่าย เพราะผลิตพลังงานไฟฟ้าใช้เองจากแผงโซลาร์ที่ติดตั้งเหนือท่อ และใช้พลังงานต่ำสำหรับการปฏิบัติการ แต่ผู้เชี่ยวชาญมีความเห็นแย้ง เนื่องจากการทำให้ท่ออยู่ในสภาวะความดันต่ำหรือเกือบสูญญากาศ ต้องใช้พลังงานมหาศาลในการปั้มอากาศออกจากท่อ และต้องติดตั้งเครื่องปั๊มสูญญากาศขนาดใหญ่จำนวนมากเป็นระยะๆตลอดแนวท่อที่ยาวหลายร้อยกิโลเมตร เพื่อรักษาสภาวะความดันอากาศต่ำภายในท่อให้คงที่ ซึ่งค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและดำเนินงานจะสูงกว่าที่ อีลอน มัสก์ ประเมินไว้หลายเท่าตัว

ความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีไฮเปอร์ลูปคือ การรักษาสภาวะเกือบสูญญากาศหรือความดันอากาศต่ำภายในท่อขนส่งให้คงที่ หากมีอุบัติเหตุเกิดขึ้นไม่ว่าจะเป็นกรณีการรั่วไหลของอากาศจากภายนอกเข้ามาภายในท่อ หรือในกรณีที่ปั้มเสีย ทำให้อากาศภายในท่อกลับสู่ความดันบรรยากาศปกติ ปัญหาอยู่ที่การทำให้ท่อกลับคืนสู่สภาวะความดันต่ำดังเดิมต้องใช้เวลาและจะทันการณ์หรือไม่ เมื่อมีแคปซูลโดยสารกำลังวิ่งภายในท่อด้วยความเร็วสูงใกล้เสียง 1,200 กม./ชม. จากส่วนที่มีความดันอากาศต่ำไปยังส่วนที่ยังไม่กลับคืนสู่สภาวะความดันต่ำหรือยังมีความดันอากาศปกติในส่วนนั้น มันจะเหมือนกับการขับรถพุ่งชนกำแพงคอนกรีต

 
ความเสี่ยงต่อการก่อการร้าย (Terrorism Vulnerability)

ผู้ก่อการร้ายชอบมุ่งโจมตีระบบขนส่งมวลชนระบบรางเพราะมีผู้โดยสารจำนวนมาก การคัดกรองความปลอดภัยทำได้ยาก มีจุดเชื่อมต่อการเดินทางหลายจุด และโครงสร้างพื้นฐานที่มีช่องโหว่งง่ายต่อการโจมตี เหตุการณ์การก่อการร้ายที่เคยเกิดขึ้นกับการขนส่งระบบรางทั่วโลกตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันทั้งหมด 61 เหตุการณ์ เกือบทั้งหมดเป็นการโจมตีขบวนรถไฟด้วยการวางระเบิด ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตและบาดเจ็บจำนวนมาก

ระบบขนส่งไฮเปอร์ลูป (Hyperloop) มีความเสี่ยงสูงที่สุด ง่ายที่สุดต่อการโจมตีของผู้ก่อการร้าย ผู้ก่อการร้ายไม่จำเป็นต้องวางระเบิดเลย แค่เจาะรูเพียงรูเดียวบนท่อก็สามารถทำให้เกิดการล้มเหลวของระบบไฮเปอร์ลูปทั้งหมด และฆ่าผู้โดยสารทุกคนในแคปซูลทั้งหมดที่กำลังวิ่งติดๆกันมา ผู้ดำเนินงานอาจใช้มาตรการรักษาความปลอดภัยที่เข้มงวด แต่การคอยเฝ้าระวังตามแนวท่อที่มีความยาวหลายร้อยกิโลเมตรตลอด 24 ชั่วโมงเป็นสิ่งที่ยากในการปฏิบัติ และเป็นการเพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินการที่สูงมาก ไม่น่าจะถึงจุดที่สามารถให้ผลตอบแทนคุ้มการลงทุน

Chris Brown – Next To You ft. Justin Bieber

 
ความเสี่ยงต่อการเกิดแผ่นดินไหว (Earthquake Vulnerability)

ในเอกสารปกขาว Hyperloop Alpha อีลอน มัสก์ ให้ความสำคัญต่อภัยจากแผ่นดินไหว เนื่องจากรัฐแคลิฟอร์เนียมีรอยเลื่อน San Andreas ที่มีความยาวเป็นระยะทางกว่า 1,300 กิโลเมตรพาดผ่าน และเป็นสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวอยู่หลายครั้ง อีลอน มัสก์ จึงออกแบบให้วางท่อขนส่งบนเสาที่เรียกว่า “Pylons หรือ Pillars” ที่มีแขนสองข้างสามารถปรับได้ ช่วยดูดซับแรงการสั่นสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวได้มากกว่าการสร้างไฮเปอร์ลูปให้ติดอยู่บนพื้นดิน

หมายเหตุ: รอยเลื่อนนี้ถูกนำมาสร้างเป็นภาพยนตร์อยู่หลายเรื่อง ได้แก่ 2012 วันสิ้นโลก และ San Andreas ที่คุณพี่หุ่นล่ำบึก ลูกสาวสวย “The Rock” แสดงนำ

 
spacex.com

แต่ท้ายที่สุดบริษัท Boring ของอีลอน มัสก์ ก็เลือกที่จะสร้างระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปของตัวเองให้วิ่งในอุโมงค์ใต้ดินเชื่อมระหว่างกรุงวอชิงตันดีซีกับมหานครนิวยอร์ก ในขณะที่บริษัทอื่นๆสร้างไฮเปอร์ลูปอยู่เหนือพื้นดินตามแนวคิดที่เขาให้ไว้ใน Hyperloop Alpha (ร้ายนะตัวเอง ให้แนวคิดไว้ ดูคนอื่นสร้าง แล้วเลือกวิธีการที่คิดว่าดีกว่ามาใช้ เอ๊ะ แต่แพงที่สุดหรือปล่าวนะ?)

อีลอน มัสก์ ได้ให้เหตุผลหนึ่งของการสร้างไฮเปอร์ลูปใต้ดิน คือ ใต้ดินจะให้การปกป้องที่ดีกว่า เพราะอุโมงค์จะเคลื่อนตัวแบบเดียวกับพื้นดินในขณะเกิดแผ่นดินไหว นอกจากนี้ถ้าไปสร้างไฮเปอร์ลูปเหนือพื้นดิน จะมีความเสียหายเกิดขึ้นมากจากเศษซากวัสดุที่ร่วงตกลงมาถูกไฮเปอร์ลูป

“ในหลายๆบทความที่ผู้เขียนอ่านมา มีผู้เชี่ยวชาญหลายคนให้ความเห็นว่า ระบบขนส่งไฮเปอร์ลูปเหมาะที่จะสร้างอยู่ในอุโมงค์ใต้ดินมากกว่าที่จะอยู่เหนือพื้นดิน เพราะมันจะช่วยลดปัญหาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม มีความปลอดภัยกว่า ความเสี่ยงต่างๆก็จะได้รับการแก้ไขและป้องกันได้ดีกว่า”

“สำหรับผู้เขียนเอง ก็อยากเห็นเทคโนโลยีนี้เกิดขึ้นจริง แต่อยากเห็นไฮเปอร์ลูปเริ่มต้นด้วยการขนส่งสินค้าแต่เพียงอย่างเดียวก่อน ให้เวลาผ่านไปสักระยะหนึ่ง ได้พบข้อบกพร่องต่างๆ มีการแก้ไขปรับปรุงและพัฒนา จนมีความมั่นใจในความปลอดภัยของไฮเปอร์ลูปในระดับเดียวกับที่เรามั่นใจในความปลอดภัยของเครื่องบินโดยสาร เมื่อถึงเวลานั้นค่อยเริ่มการขนส่งผู้โดยสาร”

• Facebook
• Twitter
• Line