อันดับตารางคะแนน ติดดอยจากการลงทุน หรือจะไปปีนขึ้นดอยจริงๆ ต่างก็มีสิ่งที่เหมือนกันอยู่อย่างหนึ่ง นั่นคือ ยิ่งสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งหนาวมากเท่านั้น

นอกจากความหนาวแล้ว การอยู่สูงขึ้นไปจากระดับน้ำทะเลเป็นหลักพันเมตร ก็เป็นความท้าทายในการแข่งขันกีฬาประเภทต่างๆ ที่ทำให้ต้องปรับตัวและเตรียมสภาพร่างกายให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมที่แปลกไปจากเดิม

เช่นเดียวกับการแข่งรถฟอร์มูล่าวัน ที่เมื่อมาเยือนสนามในประเทศ เม็กซิโก และ บราซิล คราใด ก็มักจะเชื้อเชิญความปวดเศียรเวียนเกล้ามาให้กับวิศวกรของทุกทีม

มาเจาะลึกปัจจัยเบื้องหลังความท้าทายดังกล่าว ด้วยการมองหาในสิ่งที่ไม่อาจเห็นได้ด้วยสายตาเรากันได้ที่นี่กับ Main Stand

ยิ่งสูงยิ่งมีอากาศน้อย

ยังจำโฆษณาที่มีเด็กติดอยู่ในลิฟท์กับแม่ แล้วพูดประโยคที่ว่า "หมอบลงเร็ว ออกซิเจนจะลอยตัวอยู่ในที่ต่ำ" ได้อยู่ไหม ถ้าได้ หนึ่ง คุณไม่เด็กแล้วนะ (ฮา)

และถ้าจำได้ นั่นคือพื้นฐานของเรื่องที่เราจะมาเจาะลึกกันในวันนี้ เพราะยิ่งอยู่ต่ำลงมา หรือใกล้เคียงกับระดับน้ำทะเลมากเพียงใด ก็จะยิ่งมีความหนาแน่นของอากาศมากขึ้นเท่านั้น

ที่ระดับน้ำทะเล ความดันของอากาศจะอยู่ที่ 1.225 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร แต่ ณ ความสูง 2,225 เมตรของสนาม Autódromo Hermanos Rodríguez แห่งนครเม็กซิโก ซิตี้ ความดันอากาศนั้นลดลงเหลือแค่ 0.96 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตรเท่านั้น

กล่าวคือ ถ้าเราสามารถหั่นเอาก้อนอากาศขนาด 1x1 เมตรออกมาได้ ปริมาณโมเลกุลที่เม็กซิโกจะลดลงไป 25% ของน้ำหนักอากาศปกติที่ระดับน้ำทะเล

ความเบาบางของอากาศแบบนี้ เคยสร้างผลดีให้กับนักวิ่งระยะสั้น กระโดดไกล กระโดดสูง และเขย่งก้าวกระโดด ทำสถิติโลกที่ยืนยงคงกระพันมาได้นานหลายสิบปีมาแล้ว เมื่อคราโอลิมปิกเกมส์วนมาจัดที่ เม็กซิโก ซิตี้ เมื่อปี 1968 แต่กับในรถแข่ง F1 การมีแรงดันอากาศที่น้อยลงแบบนี้ ย่อมสร้างความแตกต่างจากการทำความเร็วบนสังเวียนอื่นอยู่แล้ว

เริ่มจากหลักพลศาสตร์อย่างง่ายๆกันก่อน นั่นคือ เมื่อมีโมเลกุลในอากาศที่น้อยลง ย่อมทำให้รถสามารถแหวกผ่านไปได้แบบมีแรงต้านที่น้อย จนนำไปสู่การทำความเร็วสูงแบบไม่ยากเย็น และสถิติ 372.5 กิโลเมตร/ชั่วโมง หรือความเร็วสูงสุดระหว่างแข่งขันในยุคเครื่องยนต์ไฮบริด ก็ถูกสร้างขึ้นที่สนามของเม็กซิโก โดย วัลต์เทรี บอตตาส แห่งทีมเมอร์เซเดส เมื่อปี 2016 ที่ผ่านมา

แต่ในขณะเดียวกัน เมื่อโมเลกุลในอากาศน้อยลงกว่าปกติถึง 25% แปลว่าเราจะมีอากาศที่ให้ทำแรงกด หรือ Downforce น้อยลงจากสนามแข่งอื่นๆ ซึ่งเจ้าแรงกดดังกล่าวมาจากอากาศที่ไหลผ่านตัวปีกหลังรถ ซึ่งถูกออกแบบมาให้นูนออกด้านล่าง เพื่อทำให้อากาศที่ไหลผ่านใต้ปีกมีความเร็วสูงและแรงดันต่ำ ส่วนอากาศเหนือปีกจะมีความเร็วต่ำ และแรงดันสูงกว่า ที่ส่งผลให้เกิดแรงกดจากความดันที่มากกว่าเหนือปีกขึ้นได้

การทำงานของปีกรถ F1 เหล่านี้ จะคล้ายคลึงกับปีกเครื่องบิน ต่างกันก็แค่เราไม่ได้ต้องการให้รถแข่งบินได้ (แต่ต้องมีความเร็วพอๆกับบินได้) ดังนั้นแล้ว หลักการทำงานของปีกเครื่องบิน ก็คือแค่สลับฝั่งปีกจากล่างขึ้นบน เพื่อช่วยสร้างแรงยก หรือ Lift ขึ้นมา

เพื่อจัดการเรื่องอากาศน้อย แต่ละทีมจึงเลือกที่จะปรับส่วนปีกท้ายให้มีขนาดใหญ่ขึ้น พร้อมกับรูปทรงที่สร้างแรงกดได้อย่างเต็มที่ เพื่อให้อากาศสามารถไหลเวียนและกดตัวรถเอาไว้ได้ และให้วิศวกรสามารถแก้ไขปัญหาถัดไป

ความเร็วที่หายไป

นอกจากแรงกดที่น้อยลงแล้ว อากาศเบาบางในสนามแข่งที่สูงกว่าปกติแบบนี้ ยังส่งผลกระทบโดยตรงต่อการทำงานของเครื่องยนต์ในรถได้อีกด้วย

การทำงานของเครื่องยนต์แบบคร่าวๆคือ มันจะต้องจุดระเบิด (ใช่ ระเบิด) ในกระบอกสูบ ซึ่งการจะเผาไหม้อะไรสักอย่างขึ้นมา เราจำเป็นต้องมีสามสิ่ง คือ เชื้อเพลิง ความร้อน และอากาศ โดยจากอากาศที่ลดลง 25% ของระดับน้ำทะเล แปลว่าเครื่องยนต์จะมีประสิทธิภาพต่ำลงจากเดิมถึง 1 ใน 4 เลยทีเดียว

อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ของรถ F1 ในปัจจุบัน (ตั้งแต่ปี 2014 เป็นต้นมา) มีเทอร์โบช่วยอัดอากาศ ที่คอยหมุนด้วยความเร็วราว 100,000 รอบต่อนาที เพื่อช่วยอัดออกซิเจนเข้าไปในเครื่องยนต์ ซึ่งสำหรับสนาม Autódromo Hermanos Rodríguez ตัวเทอร์โบอาจต้องทำงานหนักขึ้นราว 10-15% เพื่อชดเชยออกซิเจนที่เบาบางลง ให้สามารถทำความเร็วได้ใกล้เคียงกับสนามแข่งในระดับน้ำทะเลปานกลาง อย่างเช่นที่ Monza หรือ Monaco เป็นต้น

เมื่อต้องผลักดันให้เครื่องยนต์ทำงานหนัก อีกปัญหาที่ตามมาก็คือระบบทำความเย็น ที่ไม่อาจใช้ประโยชน์จากคำว่า "ยิ่งสูงยิ่งหนาว" ได้เลย

เนื่องจากทีม F1 จะไม่มีแอร์ทำความเย็นติดตั้งไว้ในรถ (ซึ่งเป็นเรื่องที่ดีแล้ว) การระบายอากาศที่ผ่านการรับรองจาก FIA ในระหว่างแข่งขันจะต้องผ่านลมที่พัดผ่านเข้าตัวรถเพียงอย่างเดียว

หากสังเกตที่รอบตัวรถ จะเห็นว่ามีช่องว่างอยู่พอสมควร เพื่อเปิดให้การไหลของอากาศภายนอก นำพาความร้อนจากอุปกรณ์ภายในออกไป ซึ่งเมื่อมีโมเลกุลในอากาศน้อยลงจากเดิมไปถึง 25% การเปิดช่องรับลมต่างๆต้องเพิ่มมากขึ้นเพื่อช่วยลดโอกาสที่เครื่องยนต์ เบรก หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะเกิดความร้อนเกินกว่าขีดจำกัด ที่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้ในการแข่งขันทั้งที่ เม็กซิโก ซิตี้ หรือ เซา เปาโล ในสนาม Autódromo José Carlos Pace หรือที่คุ้นเคยในชื่อ Interlagos ก็ตาม

อีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่จำเป็นต้องใช้อากาศ ก็คือคนขับที่นั่งอยู่หลังพวงมาลัยของยานยนต์เหล่านี้ที่ต้องหายใจด้วย ออกซิเจน เช่นเดียวกับที่เราทุกคนทำอยู่ตลอดเวลา

เมื่อมีออกซิเจนในอากาศน้อยลง แปลว่ากล้ามเนื้อในร่างกายจะได้รับออกซิเจนเข้าไปน้อยลง โดยเฉพาะกับนักแข่งที่มีสัดส่วนใยกล้ามเนื้อแบบ สโลว์ทวิตช์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในกระบวนการให้พลังงานที่มากกว่าแล้ว นั่นแปลว่าพวกเขาจะต้องออกแรงมากขึ้น เพื่อทำผลงานให้ได้ในระดับที่เป็นมาตรฐานของตนหรือไม่น้อยกว่าที่ควรจะเป็น

ในตรงนี้เราไม่อาจถอดประกอบชิ้นส่วนในร่างกายได้ โดยวิธีแก้สำหรับนักกีฬาหลายรายนั้น คือพวกเขาจะมาซ้อมและปรับตัวในสภาพอากาศดังกล่าวล่วงหน้าหลายเดือน เพื่อปรับสภาพร่างกายให้สร้างเซลล์เม็ดเลือดแดงมากขึ้น ซึ่งช่วยให้สามารถนำพาออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด

แต่กับนักแข่ง F1 พวกเขามีเวลาในการเตรียมตัวไม่ถึง 1 อาทิตย์ เพื่อเตรียมความฟิตของร่างกาย สร้างความคุ้นชินกับสภาพสนาม ทำความเข้าใจแทคติกต่างๆของทีม ซึ่งยังไม่รวมถึงการปรับเข้ากับเขตเวลาใหม่ หรือฟื้นฟูจากการเดินทางไกลและความอ่อนล้าจากการแข่งขัน อันเป็นความท้าทายที่หนักหนามากเพียงพออยู่แล้วในสถานการณ์ปกติ

ในคืนวันที่ 14 พฤศจิกายนนี้ ฟอร์มูล่าวันจะเดินทางมาสู่ดินแดนของประเทศบราซิล สนามที่สูงขึ้นมาเป็นอันดับ 2 ของ F1 ฤดูกาลนี้ และแม้ว่าความสูงจากระดับน้ำทะเลจะอยู่ที่ 781 เมตร หรือน้อยกว่าที่ เม็กซิโก หลายพันเมตร แต่นั่นก็ยังส่งผลต่อความดันอากาศที่น้อยลงจากปกติถึง 10% ด้วยกัน

แต่ 10% ดังกล่าว จะสามารถช่วยตัดสินแชมป์โลกฤดูกาลนี้ ว่าจะเป็น มักซ์ เวอร์สแตพเพ่น หรือ เซอร์ ลูอิส แฮมิลตัน ได้หรือไม่ ก็คงมีเพียงแค่เวลาเท่านั้นที่จะให้คำตอบดังกล่าวได้

หลักพลศาสตร์และความเร็ว : ทำไมการแข่งรถ F1 ใน "สนามที่สูง" ถึงมีความท้าทายมากกว่าปกติ?

หลักพลศาสตร์และความเร็ว : ทำไมการแข่งรถ F1 ใน "สนามที่สูง" ถึงมีความท้าทายมากกว่าปกติ?2 / 7