เขียนโดย ธรรมชาติ กุลประภา กรรมการผู้จัดการ บริษัท IETL และ บริษัท นนทรี จำกัด
การพัฒนาขีดความสามารถเชิงยุทธการของกองทัพชั้นนำในศตวรรษที่ 21 ชี้ให้เห็นถึงบทบาทที่ไม่อาจมองข้ามได้ของวัสดุคอมโพสิท ไม่ว่าจะเป็นอากาศยานไร้คนขับที่สามารถปฏิบัติภารกิจต่อเนื่องกว่า 24 ชั่วโมง หรือชุดเกราะที่มีน้ำหนักลดลงแต่สามารถเพิ่มสมรรถนะการป้องกันในระดับสูงขึ้น ในการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการสงครามยุคใหม่ แม้ว่าอาวุธนำวิถีความแม่นยำสูง ระบบอากาศยานไร้คนขับ และปัญญาประดิษฐ์มักได้รับความสนใจเป็นอันดับแรก แต่วัสดุคอมโพสิท — วัสดุที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักมากกว่าเหล็กกล้าหลายเท่า มีความหนาแน่นต่ำกว่าอะลูมิเนียม และสามารถออกแบบคุณสมบัติเชิงกลได้ตามภารกิจเฉพาะ — กลับเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับนวัตกรรมเหล่านั้นทั้งสิ้น
ตลอดทศวรรษที่ผ่านมา วัสดุคอมโพสิทได้ขยายบทบาทครอบคลุมทุกมิติของอุตสาหกรรมป้องกันประเทศอย่างมีนัยสำคัญ นับตั้งแต่ชุดเกราะกันกระสุนสำหรับกำลังพลภาคพื้นดินในสมรภูมิตะวันออกกลาง ไปจนถึงเรือรบที่ออกแบบให้มีค่าหน้าตัดสะท้อนเรดาร์ต่ำ และอากาศยานไร้คนขับสมรรถนะสูงที่สามารถปฏิบัติภารกิจได้ต่อเนื่องยาวนานหลายชั่วโมง ฯลฯ ด้วยเหตุนี้การศึกษาและทำความเข้าใจสมรรถนะของวัสดุประเภทนี้จึงมิใช่เพียงภารกิจของนักวัสดุศาสตร์อีกต่อไป หากแต่เป็นประเด็นด้านความมั่นคงแห่งชาติที่ประเทศไทยมิอาจชะลอการพิจารณาออกไปได้
จากห้องแล็บสู่สนามรบ: ทำไมคอมโพสิทจึงครองโลก
วัสดุคอมโพสิทหมายถึงวัสดุที่เกิดจากการผสมผสานองค์ประกอบตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปในระดับมหภาค โดยที่วัสดุแต่ละส่วนประกอบยังคงอัตลักษณ์ทางกายภาพและเคมีแยกจากกัน และผลลัพธ์ที่ได้มีสมรรถนะเหนือกว่าส่วนประกอบแต่ละส่วนเมื่อพิจารณาเดี่ยว กลุ่มที่ได้รับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศอย่างแพร่หลาย ประกอบด้วย โพลีเมอร์เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ซึ่งมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงกว่าเหล็กกล้าถึงกว่า 5 เท่า เส้นใย Kevlar ที่ดูดซับพลังงานกระสุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และ UHMWPE (Dyneema) ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำแต่มีสมรรถนะการป้องกันกระสุนเจาะเกราะได้ในระดับสูงสุด
“วัสดุคอมโพสิทไม่ใช่แค่การลดน้ำหนัก —
มันคือการออกแบบความได้เปรียบเชิงยุทธการที่วัดผลได้”
ข้อได้เปรียบเชิงปฏิบัติการมิได้จำกัดอยู่เพียงตัวเลขในห้องทดสอบ เสื้อเกราะ NIJ Level IV ที่หนักเพียง 3.5 กิโลกรัม แต่สามารถป้องกันกระสุนเจาะเกราะ .30 caliber AP ที่ยิงออกมาด้วยความเร็วสูง เมื่อเทียบกับเกราะโลหะแบบดั้งเดิมที่มีน้ำหนักสูงกว่าถึงสามเท่าในระดับการป้องกันเดียวกัน การลดน้ำหนักดังกล่าวส่งผลโดยตรงต่อความคล่องตัว ความทนทานของกำลังพล และโอกาสรอดชีวิตในภาคสนาม ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีนัยสำคัญในปฏิบัติการทางทหารทุกประเภท
ท้องฟ้าและท้องทะเล: คอมโพสิทในมิติรุก
กรณีศึกษาที่สะท้อนศักยภาพของคอมโพสิทในมิติรุกได้ชัดเจนที่สุด ได้แก่ อากาศยานไร้คนขับ MQ-9 Reaper โดรนสังหารอัตโนมัติของกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา ซึ่งมีโครงสร้างมากกว่าร้อยละ 60 ผลิตจาก CFRP ส่งผลให้มีขีดความสามารถบรรทุกอาวุธได้ถึง 1,700 กิโลกรัม ในขณะที่น้ำหนักตัวเครื่องอยู่ที่ 2,223 กิโลกรัมเท่านั้น อัตราส่วนน้ำหนักบรรทุกต่อน้ำหนักเปล่าในระดับนี้มิอาจบรรลุได้ด้วยโครงสร้างโลหะแบบดั้งเดิม ในมิติของอากาศยานขับไล่ เครื่องบิน F-35 Lightning II ซึ่งกองทัพหลายประเทศทยอยเข้าประจำการนั้น มีโครงสร้างที่ผลิตจากคอมโพสิทในสัดส่วนกว่าร้อยละ 35 เพื่อรักษาคุณลักษณะการหลบเลี่ยงเรดาร์และความแข็งแรงโครงสร้างไว้พร้อมกัน ส่วนในระดับที่สูงกว่า RQ-4 Global Hawk ใช้คอมโพสิทกว่าร้อยละ 65 เพื่อให้สามารถปฏิบัติภารกิจได้ต่อเนื่อง 34 ชั่วโมงที่ระดับความสูงกว่า 18,000 เมตร ซึ่งอยู่นอกเหนือขอบเขตการตรวจจับของระบบเรดาร์ภาคพื้นดินส่วนใหญ่
รูปที่ 1 โดรน RQ-4 Global Hawk
รูปที่ 2 เรือรบ Visby-class Corvette
รูปที่ 3 เรือกวาดทุ่นระเบิด HMS Chiddingfold
ในมิติทางทะเล เรือคอร์เวตชั้น Visby ของราชนาวีสวีเดนถือเป็นตัวอย่างอ้างอิงสำคัญของการนำคอมโพสิทมาประยุกต์ใช้ในการรบทางเรือยุคใหม่ โครงสร้างทั้งลำผลิตจาก Carbon Fiber/Vinyl Ester Sandwich ส่งผลให้มีค่าหน้าตัดสะท้อนเรดาร์ (Radar Cross Section: RCS) อยู่ในระดับที่ต่ำมาก ขณะที่เรือกวาดทุ่นระเบิด เช่น HMS Chiddingfold สร้างจาก GRP ทั้งลำเพื่อขจัดสัญญาณสนามแม่เหล็กที่อาจกระตุ้นระบบชนวนของทุ่นระเบิดใต้น้ำ ซึ่งเป็นข้อกำหนดทางเทคนิคที่ไม่อาจทำได้ด้วยโครงสร้างโลหะแบบดั้งเดิม
วัสดุคอมโพสิทยังเป็นกุญแจสำคัญของระบบยานใต้น้ำไร้คนขับ (Unmanned Underwater Vehicle: UUV) หรือ “โดรนใต้น้ำ” โดยโครงสร้าง CFRP และ Carbon-Kevlar Hybrid ช่วยให้ยานทนต่อความดันและการกัดกร่อนของน้ำทะเล มีค่าสัญญาณอะคูสติกต่ำ (Low Acoustic Signature) จนยากต่อการตรวจจับ และรักษาสมดุลแรงลอยตัวได้แม่นยำโดยใช้พลังงานน้อยลง ตัวอย่างเช่น Boeing Echo Voyager สามารถปฏิบัติภารกิจลาดตระเวน วางและตรวจจับทุ่นระเบิด รวมถึงดักฟังข้อมูลจากสายเคเบิลใต้น้ำได้ต่อเนื่องนานกว่า 6 เดือนโดยไม่ต้องพึ่งเรือแม่ ซึ่งขีดความสามารถดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อภารกิจทางทหารที่สำคัญของหลายประเทศ
รูปที่ 4 โดรนใต้น้ำ Boeing Echo Voyager
มากกว่าสงคราม: คุณค่าของคอมโพสิทในยามสันติ
นอกเหนือจากการประยุกต์ใช้ในสภาวะสงคราม วัสดุคอมโพสิทยังมีบทบาทสำคัญในปฏิบัติการทางทหารนอกเหนือสงคราม (MOOTW) ซึ่งครอบคลุมภารกิจบรรเทาสาธารณภัย รักษาสันติภาพ และให้ความช่วยเหลือด้านมนุษยธรรม ในสถานการณ์อุทกภัยหรือแผ่นดินไหว สะพาน FRP ขนาด 20-50 เมตรสามารถลำเลียงทางอากาศและประกอบได้ภายใน 6 ชั่วโมงโดยไม่ต้องใช้เครน เปลหามผู้บาดเจ็บ GFRP รองรับน้ำหนักได้ 250 กิโลกรัม แต่หนักเพียง 4 กิโลกรัม ซึ่งเบากว่าเปลอะลูมิเนียมมาตรฐานกึ่งหนึ่ง ข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อความรวดเร็วในการปฏิบัติการและประสิทธิผลของภารกิจกู้ชีพ
การคุ้มครองโครงสร้างพื้นฐานวิกฤต (Critical Infrastructure Protection: CIP) ซึ่งครอบคลุมโรงไฟฟ้า ระบบประปา และเครือข่ายโทรคมนาคม ล้วนอาศัยคอมโพสิทในลักษณะต่างๆ กัน ท่อ FRP ทนกรด-ด่างสำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เสาสายส่งไฟฟ้าที่ไม่เป็นสนิมและทนลมแรง หรือ Radome ป้องกันเรดาร์ที่มีคุณสมบัติโปร่งต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและทนทานต่อสภาวะอากาศรุนแรง ล้วนเป็นองค์ประกอบที่ขาดมิได้ในระบบความมั่นคงแห่งชาติสมัยใหม่ โดยเฉพาะในบริบทที่ความขัดแย้งร่วมสมัยมักเริ่มต้นด้วยการโจมตีโครงสร้างพื้นฐานวิกฤตก่อนการปะทะกันด้วยกำลังรบ
“ประเทศที่ครองเทคโนโลยีวัสดุขั้นสูง คือประเทศที่ครองความได้เปรียบเชิง
ยุทธศาสตร์ในศตวรรษหน้า”
โอกาสของไทย: พึ่งพาตนเองก่อนสายเกินไป
ปัจจุบันประเทศไทยยังคงพึ่งพาการนำเข้ายุทโธปกรณ์คอมโพสิทสำเร็จรูปจากต่างประเทศเป็นหลัก ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงทั้งในด้านต้นทุน ความยืดหยุ่นในการปรับแต่งตามความต้องการเฉพาะ และความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทานในสภาวะวิกฤต กล่าวคือ ในยามฉุกเฉินทางการทหาร การจัดส่งชิ้นส่วนซ่อมบำรุงจากแหล่งผลิตต่างประเทศอาจได้รับการระงับหรือล่าช้าอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ประเทศไทยมีทุนเริ่มต้นเชิงอุตสาหกรรมที่มีศักยภาพ ประกอบด้วยฐานอุตสาหกรรมคอมโพสิทภาคเอกชนที่มีความเข้มแข็ง องค์ความรู้สะสมจากอุตสาหกรรมกีฬาและการบินพลเรือน รวมถึงวัตถุดิบพื้นฐาน ได้แก่ เส้นใยแรงดึงสูงและโพลีเมอร์เรซินชนิดต่างๆ ที่มีความพร้อมในประเทศในราคาที่แข่งขันได้
แนวทางการพัฒนาที่มีความเป็นรูปธรรมควรเริ่มจากการจัดตั้งกลไก Defense-Academia-Industry Triad ที่บูรณาการกองทัพ สถาบันการศึกษา และภาคอุตสาหกรรมเข้าด้วยกัน เพื่อถ่ายทอดองค์ความรู้ไปสู่การผลิตจริง ควบคู่กับการพัฒนา MOOTW Package คอมโพสิทมาตรฐาน ประกอบด้วย สะพานสนาม อุปกรณ์การลำเลียงขนส่ง เสาอากาศ ใบพัด โรงพยาบาลสนามเคลื่อนที่ และบังเกอร์สำเร็จรูปที่สามารถส่งกำลังทางอากาศได้ นอกจากนี้ การจัดตั้งห้องปฏิบัติการทดสอบและรับรองมาตรฐานสากลจะเปิดโอกาสให้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในประเทศสามารถแข่งขันในตลาดส่งออกได้ในระยะยาว
วัสดุคอมโพสิทไม่ใช่เทคโนโลยีที่รอการพัฒนาในอนาคต หากแต่เป็นองค์ประกอบเชิงยุทธศาสตร์ที่กองทัพชั้นนำทั่วโลกลงทุนอย่างต่อเนื่องในห้วงเวลาปัจจุบัน ประเทศใดที่ชะลอการลงทุนด้านนี้ออกไป ย่อมเผชิญกับช่องว่างขีดความสามารถที่ขยายตัวและยากต่อการแก้ไขมากขึ้นตามลำดับ สำหรับประเทศไทย ผู้เขียนเห็นว่าทั้งกองทัพและภาคอุตสาหกรรมมีทรัพยากรและศักยภาพเพียงพอที่จะก้าวข้ามการพึ่งพาการนำเข้าไปสู่การพึ่งพาตนเอง และในที่สุดไปสู่การส่งออกเทคโนโลยีป้องกันประเทศในนามของประเทศไทย ปัจจัยสำคัญที่จำเป็นต่อการบรรลุเป้าหมายนี้คือการมองเห็นความสำคัญ การบูรณาการความร่วมมือและแผนยุทธศาสตร์ที่ชัดเจนจากผู้มีอำนาจตัดสินใจในระดับนโยบาย
บรรณานุกรมรูปภาพ
รูปที่ 1 Wolf, F. (n.d.). RQ-4 Global Hawk. Meta-Defense. สืบค้นจาก https://meta-defense.fr/en/author/ymb99t9hxq/
รูปที่ 2 Carrushome.com. (n.d.). Visby class corvettes — เรือลาดตระเวนตรวจการณ์ล่องหนของกองทัพเรือสวีเดน. Carrushome.com. สืบค้นจาก https://www.carrushome.com/visby-class-corvettes/
รูปที่ 3 ShipSpotting.com. (n.d.). HMS Chiddingfold M37 (IMO 4906654). ShipSpotting.com. สืบค้นจาก https://www.shipspotting.com/photos/3168331
รูปที่ 4 Fingas, J. (2016, March 9). Boeing’s monstrous underwater robot can wander the ocean for 6 months. WIRED. สืบค้นจาก https://www.wired.com/2016/03/boeings-monstrous-underwater-robot-can-wander-ocean-6-months/