เจาะเส้นทางบอลลูนจากโคมไฟสามก๊กสู่การบินข้ามฟ้า

มนุษย์เรามีความฝันที่จะลอยตัวขึ้นไปบนท้องฟ้ามานานหลายพันปีแล้วค่ะ ความหลงใหลนี้ไม่ได้เพิ่งเกิดขึ้นในยุคที่มีเครื่องบินเจ็ตพ่นควันสีขาว แต่มีจุดเริ่มต้นมาจากหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่เรียบง่ายอย่างเรื่องความร้อนและอากาศรอบตัว ซึ่งถือกำเนิดขึ้นมาจากภูมิปัญญาโบราณก่อนจะพัฒนามาเป็นอากาศยานขนาดใหญ่ที่เราเห็นกันในทุกวันนี้

จุดเริ่มต้นจากโคมไฟกระดาษในยุคสามก๊กของจีน

หากย้อนเวลากลับไปในหน้าประวัติศาสตร์ยุคสามก๊กของจีน ระหว่างช่วงปี ค.ศ. 220 ถึง 280 บรรพบุรุษของเราได้คิดค้นสิ่งที่เรียกว่าโคมลอย หรือที่มักจะถูกเชื่อมโยงกับชื่อเรียกอย่างโคมขงเบ้งขึ้นมา โคมชนิดนี้ทำมาจากกระดาษบางเบาและมีเปลวไฟดวงเล็กๆ อยู่ข้างล่าง เพื่อทำหน้าที่เผาอากาศภายในโคมให้มีอุณหภูมิสูงขึ้น เมื่ออากาศข้างในร้อนมันก็จะเกิดการขยายตัวและมีความหนาแน่นลดลง จนเบากว่าอากาศเย็นรอบตัวภายนอก และสามารถพยุงตัวเองลอยขึ้นไปบนท้องฟ้าได้ในยามค่ำคืนอันมืดมิด

ในยุคนั้นโคมลอยไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อความบันเทิงหรือการเฉลิมฉลองเหมือนในเทศกาลต่างๆ ในปัจจุบัน แต่พวกมันถูกนำมาใช้ประโยชน์ในทางทหารอย่างจริงจังเพื่อความอยู่รอดของกองทัพ การใช้งานหลักคือการส่งสัญญาณสื่อสารระยะไกลข้ามกองทัพในยามค่ำคืนที่มองไม่เห็น และใช้เป็นเครื่องมือสำหรับเฝ้าสังเกตการณ์ความเคลื่อนไหวของข้าศึกจากมุมสูง แนวคิดเรื่องการใช้อากาศร้อนสร้างแรงยกนี้เองที่เป็นรากฐานสำคัญให้มนุษย์ต่อยอดความฝันในการบินให้ยิ่งใหญ่ขึ้นไปอีกขั้นในเวลาต่อมา

การใช้โคมไฟกระดาษในยุคนั้นอาศัยหลักการทางฟิสิกส์พื้นฐานที่ว่า สสารเมื่อได้รับความร้อนจะขยายตัวและเบาขึ้น ซึ่งเป็นหลักการเดียวกันกับที่เราใช้ในบอลลูนขนาดยักษ์ในปัจจุบัน การเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและน้ำหนักของอากาศทำให้ทหารในอ่ายุคนั้นสามารถส่งข้อมูลข่าวสารผ่านฟ้าได้โดยไม่ต้องเดินทางไปด้วยตัวเอง นับเป็นภูมิปัญญาที่ล้ำหน้าและเรียบง่ายอย่างแท้จริง

การแสดงประวัติศาสตร์ต่อหน้ากษัตริย์ฝรั่งเศสในปี 1783

ความฝันที่จะพาตัวเองลอยขึ้นฟ้ากลายเป็นความจริงขึ้นมาเมื่อถึงปี ค.ศ. 1783 หรือตรงกับพุทธศักราช 2326 สองพี่น้องชาวฝรั่งเศสชื่อว่า โจเซฟ และเอเตียน จากตระกูลมงต์โกลฟิเยร์ ได้ร่วมกันประดิษฐ์บอลลูนลมร้อนสำเร็จเป็นครั้งแรก พวกเขาเลือกใช้ถุงผ้าขนาดใหญ่ที่เรียกว่าซองผ้า มาทำให้ลมข้างในร้อนขึ้นด้วยเตาไฟที่ติดตั้งอยู่ด้านล่าง จนกระทั่งมันมีแรงยกมากพอที่จะดึงกระเช้าและตัวบอลลูนให้ลอยตัวขึ้นสู่บรรยากาศได้สำเร็จ

สองพี่น้องตัดสินใจนำสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ไปจัดแสดงให้พระเจ้าหลุยส์ที่ 16 และพระนางมารี อ็องตัวแน็ต ได้ทอดพระเนตรอย่างใกล้ชิด ณ พระราชวังแวร์ซาย เหตุการณ์ในวันนั้นสร้างความตื่นตะลึงให้กับผู้คนนับพันที่มารวมตัวกันเพื่อเป็นสักขีพยาน เพราะมันเป็นหลักฐานประจักษ์ว่ามนุษย์เราสามารถควบคุมอากาศยานที่ไม่มีปีกและไม่มีเครื่องยนต์ให้ลอยขึ้นไปบนท้องฟ้าได้จริงๆ จากการใช้ความร้อนเข้าช่วยพยุงน้ำหนัก

การจัดแสดงในครั้งนั้นไม่ได้เป็นเพียงแค่ความบันเทิงในราชสำนัก แต่เป็นการเปิดศักราชใหม่ให้กับการเดินทางของมนุษยชาติ การที่บอลลูนสามารถลอยขึ้นต่อหน้าพระพักตร์กษัตริย์และประชาชนจำนวนมาก ทำให้ทุกคนเห็นความเป็นไปได้ใหม่ๆ ในการเดินทางข้ามผ่านอุปสรรคทางภูมิประเทศ และจุดประกายให้นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกหันมาสนใจกลไกการลอยตัวบนอากาศอย่างจริงจังตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

แกะ เป็ด และไก่ ผู้โดยสารกลุ่มแรกผู้บุกเบิกฟ้ากว้าง

ก่อนที่มนุษย์เราจะกล้าเสี่ยงชีวิตขึ้นไปนั่งในกระเช้าลอยฟ้า นักประดิษฐ์จำเป็นต้องทดสอบความปลอดภัยเสียก่อน เพื่อให้แน่ใจว่าบรรยากาศในระดับความสูงมากๆ จะไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ในการทดสอบเที่ยวบินครั้งแรกสุดประวัติศาสตร์ ผู้โดยสารที่ถูกส่งตัวขึ้นฟ้าไปกับบอลลูนลมร้อนจึงไม่ใช่คน แต่เป็นสัตว์สามชนิด ได้แก่ แกะ เป็ด และไก่ ซึ่งถูกบรรจุไว้ในกรงใต้บอลลูน

เหตุผลที่ต้องเลือกสัตว์เหล่านี้เพราะนักวิทยาศาสตร์ต้องการทดสอบว่าสัตว์จากบนพื้นดินจะสามารถทนต่อสภาพอากาศ ความกดอากาศที่ลดลง และออกซิเจนที่เบาบางในระดับความสูงได้หรือไม่ เนื่องจากในยุคนั้นไม่มีใครรู้เลยว่าบรรยากาศเบื้องบนจะมีผลกระทบอย่างไรต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต การใช้สัตว์เป็นตัวแทนจึงเป็นทางเลือกเดียวที่จะช่วยลดความเสี่ยงก่อนที่มนุษย์จะทดลองบินจริง

เมื่อบอลลูนล่อนลงมาสู่พื้นดินอย่างปลอดภัยโดยที่สัตว์ทั้งสามตัวยังคงมีชีวิตรอดและไม่ได้รับอันตรายจากความสูง มันจึงกลายเป็นใบเบิกทางสำคัญที่ทำให้มนุษย์กล้าพอที่จะก้าวขึ้นไปนั่งในกระเช้าเพื่อเดินทางข้ามฟ้าด้วยตัวเองเป็นครั้งแรก การทดลองนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าความกดอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปไม่ได้ทำให้สิ่งมีชีวิตเสียชีวิตในทันที ซึ่งเป็นก้าวสำคัญของชีววิทยาการบิน

การแตกแขนงของบอลลูนสองสายพันธุ์ ระหว่างลมร้อนและแก๊ส

เมื่อมนุษย์เริ่มเรียนรู้ที่จะบินจริงจัง บอลลูนก็เริ่มถูกพัฒนาออกเป็นสองประเภทหลักตามสารที่ใช้สร้างแรงยก ประเภทแรกคือบอลลูนลมร้อนที่เราคุ้นเคยกันดี ซึ่งใช้เครื่องพ่นไฟที่ใช้น้ำมันโพรเพน คอยให้ความร้อนแก่อากาศภายในถุงผ้าตลอดเวลา เพื่อให้อากาศข้างในมีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศเย็นภายนอก และทำให้บอลลูนลอยตัวอยู่ได้ตลอดระยะเวลาที่ต้องการ

ส่วนประเภทที่สองคือบอลลูนแก๊ส ซึ่งถือกำเนิดขึ้นตามมาติดๆ ในเดือนเดียวกันของปี ค.ศ. 1783 โดยฝีมือของนักฟิสิกส์ชื่อว่าฌัก ชาร์ลส์ ร่วมกับพี่น้องตระกูลโรเบิร์ต บอลลูนประเภทนี้จะไม่ใช้ความร้อนจากไฟ แต่จะบรรจุก๊าซที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศทั่วไปไว้ข้างในถุงซองผ้าเพื่อสร้างแรงยกโดยตรง

ในยุคแรกๆ ของบอลลูนแก๊ส นิยมใช้ก๊าซไฮโดรเจนที่มีต้นทุนต่ำและเบามากแต่ติดไฟได้ง่าย ก่อนที่ในเวลาต่อมาจะมีการพัฒนาความปลอดภัยโดยเปลี่ยนมาใช้ก๊าซฮีเลียม ซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อยที่ไม่ติดไฟและมีความปลอดภัยสูงกว่ามากในการพยุงตัวขึ้นสู่ท้องฟ้า ทำให้การเดินทางด้วยบอลลูนแก๊สมีความเสี่ยงจากอัคคีภัยลดลงอย่างเห็นได้ชัด

จากยุทธวิธีทางการทหารสู่งานเทศกาลท่องเที่ยวระดับโลก

เมื่อกาลเวลาผ่านไป บอลลูนไม่ได้ทำหน้าที่แค่เพียงเป็นเครื่องมือทดลองทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 จนถึงช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 บอลลูนแก๊สแบบที่ใช้เชือกผูกยึดติดกับพื้นดิน ถูกนำมาใช้งานอย่างกว้างขวางในกิจการทหาร เพื่อใช้เป็นจุดสังเกตการณ์มุมสูง ลาดตระเวนดูความเคลื่อนไหวของฝ่ายตรงข้าม และทำหน้าที่ชี้เป้าให้ปืนใหญ่ยิงโจมตีได้อย่างแม่นยำจากระยะไกล

ในยุคปัจจุบันความตึงเครียดและความรุนแรงเหล่านั้นได้จางหายไปตามกาลเวลา และบอลลูนลมร้อนได้แปลงโฉมมาเป็นกีฬากลางแจ้งและการท่องเที่ยวเชิงผจญภัยที่เต็มไปด้วยสีสันสดใส มีการจัดงานเทศกาลบอลลูนนานาชาติในหลายประเทศทั่วโลก เพื่อให้ผู้คนได้สัมผัสความงามของการลอยตัวบนฟ้าด้วยความปลอดภัยที่ได้รับการพัฒนาจนสูงขึ้นมาก

หากเราลองเงยหน้ามองขึ้นไปบนท้องฟ้าแล้วพบกับบอลลูนหลากสีสันลอยละลิ่วอยู่ท่ามกลางหมู่เมฆ ก็ขอให้รู้ว่าเบื้องหลังความงดงามและความสนุกสนานนั้นมาจากไอเดียเรื่องความหนาแน่นของอากาศอันเรียบง่าย ที่มนุษย์เราเพียรศึกษาและพัฒนาต่อยอดมานานหลายร้อยปีนะคะ