1. อะไรคือทังสเตน (Tungsten)
ตั้งแต่กระสุนเจาะเกราะ หัวฉีดเครื่องยนต์จรวด ดอกสว่านสำหรับตัดผ่านหินแข็ง นี่เป็นเพียงผลิตภัณฑ์บางส่วนที่ทำด้วยทังสเตน ซึ่งเป็นโลหะที่แข็งแกร่งและทนความร้อนมากที่สุดชนิดหนึ่งในจักรวาล อย่างน้อยก็เท่าที่มนุษย์รู้จักในตอนนี้
ทังสเตนก็เหมือนกับองค์ประกอบโลหะอื่นๆ ส่วนใหญ่ เราจะไม่พบมันในธรรมชาติ นั้นหมายความว่า เราจำเป็นต้องแยกมันออกจากสารประกอบอื่นๆ ในกรณีนี้คือ แร่วูลฟราไมต์ (wolframium) ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสาเหตุที่สัญลักษณ์ของทังสเตนในตารางธาตุไม่ใช่ตัว T แต่เป็น W ซึ่งย่อมาจากวูลฟรัมม “wolfram”
ชื่อทังสเตนเป็นภาษาสวีเดนที่หมายถึง “หินหนัก” มันอ้างอิงถึงความหนาแน่นและน้ำหนักอันน่าพิศวงของธาตุเลขอะตอม ซึ่งเป็นจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอม คือ 74 และน้ำหนักอะตอม ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ คือ 183.8 …ด้วยเหตุนี้ทังสเตนจึงมีน้ำหนักที่มากเป็นพิเศษ
2. จุดหลอมเหลวสูงสุดในโลหะทั้งหมด
คุณสมบัติที่น่าประทับใจและมีประโยชน์มากที่สุดของทังสเตนคือจุดหลอมเหลวที่สูงมาก มันเป็นองค์ประกอบสูงที่สุดของธาตุโลหะทั้งหมด ทังสเตนบริสุทธิ์จะละลายที่ 3,422 องศาเซลเซียส และจะไม่เดือดจนกว่าอุณหภูมิจะสูงถึง 5,555 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิเดียวกับโฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์
หากให้เปรียบเทียบ เหล็กมีจุดหลอมเหลว 1,538 องศาเซลเซียส ทองคำจะเปลี่ยนเป็นของเหลวที่อุณหภูมิเพียง 1,064.18 องศาเซลเซียส จะเห็นว่าทังสเตนต้องใช้พลังงานความร้อนมากกว่า 2 เท่าของเหล็ก
“ทนความร้อนสูง ..ทำไมมันถึงสำคัญนัก?” ลองนึกถึง Edison ที่ทำงานเกี่ยวกับเส้นใยสำหรับหลอดไส้ เขาต้องการวัสดุที่ไม่เพียงแต่เปล่งแสงแต่จะต้องไม่ละลายจากความร้อนด้วย”
เอดิสันทดลองกับวัสดุเส้นใยต่างๆ มากมาย ทั้งแพลตตินั่ม (Platinum) อิริเดียม (Iridium) สุดท้ายจึงมาจบที่ทังสเตน แต่หลายคนอาจคิดว่าเอดิสัน เป็นผู้ที่คิดค้นทังสเตนขึ้นมา แต่ไม่เป็นเช่นนั้น ผู้ประดิษฐ์ไส้หลอดทังสเตนคือนักประดิษฐ์ชาวอเมริกันที่ชื่อ “วิลเลียม คูลิดจ์ (William D. Coolidge)” ผู้ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์ไส้หลอดทังสเตนที่ใช้ในหลอดไฟส่วนใหญ่ตลอดศตวรรษที่ 20
จุดหลอมเหลวสูงของทังสเตนมีข้อดีอื่นๆ เช่นสามารถนำไปผสมกลับโลหะผสมอื่นๆ ได้ มันสามารถเคลือบบนผิวของจรวดและขีปนาวุธที่ต้องการให้ทนต่อความร้อนสูง รวมทั้งหัวฉีดเครื่องยนต์ที่ปล่อยเชื้อเพลิงแรงดันสูงที่ระเบิดได้
ทุกสิ่งประดิษฐ์ที่ต้องการให้ทนความร้อนสูง ทังสเตนคือตัวเลือกดีที่สุด แต่มันไม่เหมาะที่จะนำไปใช้กับสิ่งที่ให้ความสำคัญกับน้ำหนักที่เบาได้ ..ทังสเตนเป็นโลหะที่หนักมาก ซึ่งเป็นทั้งข้อดีและข้อเสียของทังสเตน
3. ทำไมทังสเตนถึงหนักมาก?
ในทางปฏิบัติ หากคุณถือทังสเตนก้อนใหญ่ในมือข้างหนึ่ง และถือเงินหรือเหล็กในปริมาณเท่ากัน ทังสเตนจะรู้สึกหนักกว่ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความหนาแน่นของทังสเตนคือ 19.3 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เงินมีความหนาแน่นประมาณครึ่งหนึ่งของทังสเตน หรือ 10.5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ในขณะที่เหล็กมีความหนาแน่นเกือบหนึ่งในสามของทังสเตน หรือ 7.9 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
ความหนาแน่นสูงของทังสเตน สามารถเป็นประโยชน์ในการใช้งานที่หลากหลาย โดยมักใช้ในกระสุนเจาะเกราะ ทหารใช้ทังสเตนเพื่อสร้างอาวุธที่เรียกว่า “การทิ้งระเบิดจลน์” ซึ่งเป็นการยิงแท่งทังสเตนที่มีน้ำหนักมากออกไปในอากาศ เพื่อเจาะกำแพงและเกราะของรถถัง ในอเมริกามีแนวคิดใช้ระเบิดจลน์ที่ทิ้งลงมาจากอวกาศอีกด้วย
ในวงการตกปลา ทังสเตนถือเป็นวัสดุที่ยอดเยี่ยมมากที่สุด ไม่ใช่เพราะความแข็ง แต่เป็นเรื่องน้ำหนัก เมื่อใช้ทังสเตนแทนตะกั่ว จะทำให้เหยื่อตัวเล็กลง วัตถุถ่วงน้ำหนักก็เล็กลงเช่นกัน ซึ่งทั้งหมดเป็นเรื่องดี เพียงแต่มันจะแพงมาก! แพงกว่าตะกั่วหลายเท่า
4. เพชรเท่านั้นที่แข็งกว่าทังสเตนคาร์ไบด์
ทังสเตนบริสุทธิ์นั้นไม่ได้แข็งขนาดนั้น คุณสามารถตัดมันได้ด้วยเลื่อยมือ แต่เมื่อทังสเตนรวมเข้ากับคาร์บอนจำนวนเล็กน้อย มันจะกลายเป็นทังสเตนคาร์ไบด์ ซึ่งเป็นหนึ่งในธาตุที่แข็งแกร่งที่สุดและยากที่จะทำลายที่สุดในโลก
ทังสเตนคาร์ไบด์นั้นแข็งมากจนสามารถเจียระไนได้ด้วยเพชรเท่านั้น แต่ถึงกระนั้น เพชรก็ใช้งานได้ก็ต่อเมื่อทังสเตนคาร์ไบด์ ไม่ผ่านการบ่มอย่างสมบูรณ์เท่านั้น ทั้งนี้ทังสเตนคาร์ไบด์ มีความแข็งมากกว่าเหล็กกล้าถึงสามเท่า มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเหล็กกล้าถึง 100 เท่า ซึ่งอยู่ภายใต้สภาวะการเสียดสีสูง และยังมีกำลังรับแรงอัดสูงสุดในบรรดาโลหะหลอมทั้งหมด ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่บุบหรือบิดเบี้ยวเมื่อถูกบีบด้วยแรงดันมหาศาล
สำหรับประโยชน์อื่นๆ ที่เราสามารถพบได้ ก็คงเป็นในอุตสาหกรรมหนักต่างๆ หรือใช้ผสมเหล็กกล้าในการทำเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ทนความร้อนสูง ทำเครื่องจักรกล หัวเจาะเกราะ ใบมีด ตะไบ ใบเลื่อย ไส้หลอดไฟฟ้า และหลอดวิทยุ นอกจากนี้ยังใช้ในการทำสีอุตสาหกรรมเครื่องปั้นดินเผาและเครื่องแก้ว แม้แต่กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอน ก็ยิงกระแสอิเล็คตรอนออกมาจากปลายอิมิตเตอร์ที่ทำจากทังสเตน …ความจริงมีทังสเตนเข้ามาเกี่ยวข้องกับเครื่องมือเครื่องที่เราใช้กันอยู่เกือบทุกชนิด ไม่ทางตรงก็ทางอ้อม
แนวคิดทิ้งทังสเตนจากอวกาศ!
คงไม่ต้องบอกว่า แนวคิดการทิ้งสเตนจากอวกาศนั้นเป็นของประเทศไหน? มันถูกเรียกในตอนแรกว่า “rods from god” ซึ่งต่อมาเรียกว่า “Project Thor” ซึ่งกองทัพสหรัฐเครมว่า มันจะสามารถโจมตีเป้าหมายด้วยพลังเทียบเท่าอาวุธนิวเคลียร์ แต่จะไม่มีผลกระทบในระยะยาวเหมือนกับนิวเคลียร์
ย้อนกลับไปในประวัติที่มืดมน ในช่วงสงครามเวียดนาม สหรัฐใช้ระเบิดที่เรียกว่า “Lazy Dog” ความจริงมันเป็นเพียงชิ้นส่วนเหล็กแข็ง ยาวไม่ถึง 5 เซนติเมตร และติดตั้งครีบเอาไว้ จากนั้นพวกเขาก็ทิ้งโดยเครื่องบินหลายร้อยลำที่บินเหนือเวียดนาม แน่นอนว่ามันไม่ระเบิด แต่ก็สร้างความเสียหายที่ร้ายแรง และมันเป็นครั้งแรกที่โลกได้รู้จักระเบิดจลน์ หรือ คิเนททิค บอมบาดิเมน (Kinetic bombardment)
Lazy Dog สามารถทำความเร็วได้มากกว่า 800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง และเมื่อตกลงสู่พื้นดินจะสามารถเจาะทะลุคอนกรีตหนา 23 เซนติเมตร หลังจากทิ้งลงมาจากความสูงเพียง 914 เมตร
แนวคิดนี้เหมือนกับการยิงกระสุนไปที่เป้าหมาย แต่แทนที่จะสูญเสียความเร็วขณะเคลื่อนที่ กระสุนกลับเพิ่มความเร็วและพลังงานที่จะใช้ในการตกกระทบ มันรุนแรงน่ากลัวและยังประหยัด และนี่คือต้นกำเนิดของ “Project Thor”
แต่! หากทำให้ “Project Thor” เป็นจริงได้ มันจะกลายเป็นอาวุธที่ทรงพลังอย่างน่ากลัว เพราะกระสุนที่ใช้ไม่ใช่เหล็กแต่เป็นทังสเตน แถมยังยาวถึง 6 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 30 เซนติเมตร และยังถูกปล่อยลงมาจากวงโคจรอวกาศ ความเร็วของกระสุนจะเป็น 10 เท่าของความเร็วเสียง หรือประมาณ 3,400 เมตร/วินาที และเมื่อตกกระทบจะมีพลังงานจลน์เทียบเท่ากับระเบิด TNT ประมาณ 11.5 ตัน
เมื่อกระสุนตกกระทบพื้น มันจะเจาะทะลุลงไปในพื้นโลกลึกนับน้อยเมตร ทำลายหลุมหลบภัยหรือแหล่งที่ซ่อนลับใต้ดิน ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อกระสุนกระแทก การระเบิดจะเทียบเท่ากับขนาดของอาวุธนิวเคลียร์ที่ทะลุทะลวงพื้นดิน …และแม้จะฟังดูสุดยอด แต่การจะได้มาใช้มันเกือบเป็นไปไม่ได้ในตอนนี้ นั้นเพราะ!
คุณต้องรู้ว่าการจะขนอะไรขึ้นในบนอวกาศ ต้องใช้เงินอย่างน้อย 20,000 เหรียญสหรัฐต่อกิโลกรัม หรือ 688 ล้านบาทต่อกิโล ให้ลองคิดดูว่าทังสเตนขนาด 0.56 ลูกบาศก์เมตร หรือ 20 ลูกบาศก์ฟุต จะมีน้ำหนักประมาณ 10,886 กิโลกรัม และจากที่เว็บไซต์ insider คำนวนไว้คือ ต้องใช้ประมาณ 8 พันล้านบาทต่อหนึ่งลูก …ซึ่งในแม้ในตอนนี้ก็ยังแพง แต่ในอนาคตก็ไม่แน่จะได้เห็นกัน
