เจาะลึกสถานีเลเซอร์ ‘ลับ’ ขนาดมหึมาของจีน ที่พวกสื่อนำภาพถ่ายดาวเทียมออกมาประโคมข่าวกันเมื่อเร็วๆ นี้

Behind China’s ‘secret’ laser facility
by Jonathan Tennenbaum
18/02/2025

ใช่แล้ว จีนกำลังขึ้นนำในเรื่องเลเซอร์ฟิวชั่น สถานีทางด้านเลเซอร์ขนาดมหึมากำลังถูกสร้างขึ้นในมณฑลเสฉวน ทางภาคตะวันตกของจีน ซึ่งภาพถ่ายดาวเทียมสหรัฐฯนำออกมาเผยแพร่ในช่วงเร็วๆ ไม่ใช่เป็นโครงการลับที่เพิ่งถูกนำออกมาเปิดเผยกัน หากแต่เป็นโครงการที่ทางการปักกิ่งแถลงข่าวกันมาระยะหนึ่งแล้ว ทั้งนี้ สถานี “เสินกวง-4” แห่งนี้ จะกลายเป็นคู่แข่งของระบบเลเซอร์ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งมีอยู่ในปัจจุบัน นั่นคือ เนชั่นแนล อิกนิชั่น ฟาซิลิตี้ ของสหรัฐฯ โดยที่น่าจะมีความเหนือกว่าด้วยซ้ำในด้านสำคัญๆ

เมื่อไม่นานมานี้ มีรายงานข่าวและข้อเขียนจำนวนมากปรากฏขึ้นตามสื่อมวลชน โดยเน้นหนักที่ภาพถ่ายจากดาวเทียมสหรัฐฯ ซึ่งสามารถจับภาพสิ่งที่ได้รับการบรรยายว่า เป็นสถานีทางด้านเลเซอร์ขนาดมหึมาที่กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างในภาคตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศจีน โดยท่านผู้อ่านรายงานข่าวและข้อเขียนเหล่านี้ ถูกกระตุ้นให้เกิดความประทับใจขึ้นมาว่า นี่คือโครงการลับที่เพิ่งถูกค้นพบใหม่เอี่ยม อย่างไรก็ดี ความเป็นจริงกลับแตกต่างออกไปเป็นอย่างมาก

เพลเยอร์รายบิ๊ก 3 รายในการศึกษาวิจัยด้านเลเซอร์ฟิวชั่น (laser fusion) ทุกวันนี้ ได้แก่ สหรัฐอเมริกา, ฝรั่งเศส, และจีน โดยที่จีนนั้นขณะนี้กำลังเดินเครื่องใช้งานเครื่องเลเซอร์ทรงพลังที่สุดเป็นอันดับ 3 ของโลกที่มีชื่อว่า เสินกวง-3 (Shenguang-III) ตั้งอยู่ใกล้ๆ เมืองเหมียนหยาง (Mianyang) “นครแห่งวิทยาศาสตร์” (“Science City”) ในมณฑลซื่อชวน (เสฉวน) (คำว่า เสินกวง 神光 ในภาษาจีน แปลว่า “แสงเทพ” divine light) เสินกวง-3 ที่ก่อสร้างเสร็จสิ้นสมบูรณ์ในปี 2015 ได้รับการยกย่องเชิดชูในประเทศจีนว่า เป็นหนึ่งในความสำเร็จทางเทคโนโลยีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของประเทศ

ก่อนหน้าที่ เสินกวง-3 จะเดินเครื่องเปิดดำเนินการด้วยซ้ำไป ก็เริ่มมีการวางแผนการเพื่อก่อสร้างระบบเลเซอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นอีกขึ้นมาแล้ว โดยเรียกชื่อว่า เสินกวง-4 ซึ่งจะมีศักยภาพที่ไปถึงระดับการจุดระเบิดฟิวชั่น (fusion ignition) ได้ ไม่ต้องสงสัยเลยว่านี่เองคือสิ่งปลูกสร้างที่ปรากฏอยู่ในภาพถ่ายดาวเทียมซึ่งนำออกมาเผยแพร่กัน ขณะที่ข้อมูลข่าวสารอย่างทันกาลทันสมัยเกี่ยวกับ เสินกวง-4 ยังเป็นสิ่งที่หาได้ลำบาก แต่พวกแหล่งข่าวจีนก็ได้มีการรายงานออกมาเรียบร้อยแล้วว่า โครงการนี้กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างขึ้นในเมืองเหมียนหยาง และมีกำหนดเสร็จสมบูรณ์ “ในช่วงใดช่วงหนึ่งหลังจากปี 2020” โดยที่มันจะมีลำแสงเลเซอร์ (laser beam) 228 ลำ และมีพลังงานพัลซ์ (pulse energy) โดยรวมอยู่ที่ระหว่าง 1.5 ถึง 2 เมกะจูล


ดังนั้น เสินกวง-4 ก็จะเป็นคู่แข่งของระบบเลเซอร์ใหญ่ที่สุดซึ่งมีอยู่ในปัจจุบัน นั่นคือ เนชั่นแนล อิกนิชั่น ฟาซิลิตี้ ของสหรัฐฯ (US National Ignition Facility หรือ NIF) และน่าจะมีความเหนือกว่าด้วยซ้ำในด้านสำคัญๆ เนื่องจากเสินกวง-4 สามารถพึ่งพาอาศัยความได้เปรียบทางเทคโนโลยี ซึ่งหาไม่ได้เมื่อตอนที่ NIF ถูกสร้างขึ้นมา

พิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่า NIF เป็นสถานีที่ค่อนข้างเก่าแล้ว –โดยเริ่มก่อสร้างตั้งแต่เมื่อปี 1997 และเสร็จสมบูรณ์ในปี 2009 โดยที่ไม่ได้มีโครงการติดตามยกระดับหลังจากนั้น— นี่น่าจะทำให้จีนกลายเป็นหมายเลขหนึ่งของโลกในเรื่องของสมรรถนะสำหรับการทำเลเซอร์ฟิวชั่น

เรื่องที่ไม่ควรลืมกันก็คือว่า เมืองเหมียนหยาง ซึ่งพวกสถานีเลเซอร์เสินกวงทั้งหมายเลข 3 และหมายเลข 4 ตั้งอยู่ คือศูนย์กลางระดับแนวหน้าในประเทศจีนในเรื่องการวิจัยและการพัฒนาพวกอาวุธนิวเคลียร์, อาวุธที่ใช้พลังงานตรง (directed energy weapons), และพวกเทคโนโลยีก้าวหน้าล้ำยุคซึ่งเกี่ยวข้องพัวพันกับด้านการทหารอย่างอื่นๆ ทั้งนี้พวกอาวุธนิวเคลียร์ก็ผลิตกันที่นี่

นอกเหนือจากอะไรอย่างอื่นๆ เยอะแยะมากมายแล้ว เหมียนหยางยังเป็นที่ตั้งของอุโมงค์ลมไฮเปอร์โซนิก (hypersonic wind tunnel) ที่รู้จักกันในชื่อว่า JF-12 ซึ่งถือเป็นอุโมงค์ลมทรงพลังที่สุดในโลก ก่อนหน้าการเปิดดำเนินงานครั้งปฐมฤกษ์ของอุโมงค์ลม JF-22 เมื่อ 2 ปีก่อน โดยที่ JF-22 ก็เป็นของจีนเช่นเดียวกัน


พวกสถานีเลเซอร์เสินกวงเหล่านี้ ผู้ที่เป็นเจ้าของคือ บัณฑิตยสภาทางฟิสิกส์วิศวกรรมแห่งประเทศจีน (Chinese Academy of Engineering Physics (CAEP) ซึ่งมีชื่อเสียงลือเลื่องระดับตำนาน โดยที่ในอดีตคือหน่วยงานซึ่งรู้จักกันในชื่อว่า “สถาบันที่ 9” (Ninth Institute) ตั้งแต่ที่สถาบันแห่งนี้ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี 1958 ก็ได้แสดงบทบาทสำคัญในความพยายามเพื่อพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ของจีน ภายใต้บริบทของยุทธศาสตร์ “2 ลูกระเบิด 1 ดาวเทียม” (two bombs, one satellite 两弹一星)


นอกเหนือจากการเป็นหนึ่งในเส้นทางสำคัญที่สุดของความพยายามในการหาทางใช้ปฏิกิริยาฟิวชั่นให้กลายเป็นแหล่งพลังงานให้สำเร็จในทางปฏิบัติแล้ว เลเซอร์ฟิวชั่นยังมีความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงกับการทหารอย่างแข็งแรงเสมอมา การระดมยิงใส่อนุภาคหนึ่งของเชื้อเพลิงฟิวชั่นที่มีขนาดเท่ากับเม็ดทรายเม็ดหนึ่ง ด้วยพัลซ์ยักษ์ใหญ่พัลซ์หนึ่งของพลังงานเลเซอร์ สามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาในระดับห้องทดลองซึ่งทัดเทียมกับการระเบิดของลูกระเบิดไฮโดรเจนขนาดเล็กๆ ลูกหนึ่งได้ทีเดียว เรื่องเช่นนี้นอกเหนือจากนำไปใช้ในด้านอื่นๆ ได้แล้ว มันจึงยังเป็นการเปิดทางให้สามารถดำเนินการตรวจสอบหลักวิชาฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับลูกระเบิดอย่างลงรายละเอียด โดยที่ไม่ได้เป็นการละเมิดสนธิสัญญาห้ามการทดลองนิวเคลียร์อย่างสมบูรณ์แบบ (Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty) ซึ่งทั้งสหรัฐฯและจีนต่างลงนามเข้าร่วมแล้ว

เวลาเดียวกัน ใครๆ ก็ไม่ควรประมาณการต่ำเกินไปเกี่ยวกับความสำคัญของพวกสถานีเลเซอร์เสินกวง ในการร่วมส่วนเพื่อให้บรรลุความทะเยอทะบานของจีนในการเป็นชาติแรกที่สามารถสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิวชั่นซึ่งสามารถใช้งานได้จริง

พลังขับดันหลักของความพยายามในเรื่องฟิวชั่นของจีนนั้น ยึดโยงอยู่กับเรื่องทิศทางของระบบควบคุมด้วยสนามแม่เหล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้เครื่องโทคาแมค (tokamak) –แต่จีนก็ไม่ได้คิดที่พึ่งพาเฉพาะวิธีการนี้เพียงวิธีการเดียว ทั้งนี้การหันไปใช้เลเซอร์ฟิวชั่น –และสิ่งที่เรียกกันโดยรวมๆ ว่า การจำกัดปฏิกิริยาฟิวชั่นโดยอาศัยแรงเฉื่อย ย่อมก่อให้เกิดความได้เปรียบหลายๆ ประการที่หาไม่ได้จากวิธีการอย่างอื่นๆ ความได้เปรียบเหล่านี้มีดังเช่น ความเข้มข้นของพลังไฟฟ้าที่สูงยิ่ง (ultra-high power densities) และการนำไปประยุกต์ใช้กับการขับดันยานอวกาศ

นอกจากนั้นแล้ว จีนยังกำลังเสาะแสวงหาหยทางใช้งานวิธีการจำกัดปฏิกิริยาฟิวชั่นด้วยแรงเฉื่อยในรูปแบบอื่นๆ อีกด้วย ซึ่งก็เป็นสิ่งที่มีความเกี่ยวพันใกล้ชิดกับเลเซอร์ฟิวชั่น


โครงการเหล่านี้ที่น่าสนใจที่สุดคือ โปรเจ็กต์เตาปฏิกรณ์ลูกผสมฟิวชั่น-ฟิชชั่น แซด-เอฟเอฟอาร์ (Z-FFR fusion-fission hybrid reactor project) ของ เผิง เซียนจี๋ว์ (Peng Xianjue) นักวิจัยระดับแถวหน้าคนหนึ่งของบัณฑิตยสภาทางฟิสิกส์วิศวกรรม ที่ได้อ้างอิงเอาไว้ข้างบนนี้ แทนที่จะใช้เลเซอร์ เตาปฏิกรณ์นี้ใช้สิ่งที่เรียกว่า แซด-พินช์ (Z-pinch) ซึ่งพัลซ์ยักษ์ของพลังงานไฟฟ้าจะบีบอัดและจุดระเบิดเชื้อเพลิงฟิวชั่น ในเตาปฏิกรณ์ของ เผิง พวกนิวตรอน ที่เกิดขึ้นด้วยปฏิกริยาฟิวชั่น จะจุดชนวนปฏิกิริยาฟิชชั่นขึ้นในวัสดุฟิสไซล์ที่ติดตั้งรายล้อมอยู่รอบๆ ดังนั้นจึงมีการปล่อยพลังงานในปริมาณที่ใหญ่โตออกมา

ความได้เปรียบข้อสำคัญยิ่งของแผนการแบบลูกผสมเช่นนี้ก็คือ ส่วนของฟิวชั่นสามารถที่จะดำเนินการได้ในระดับที่ต่ำกว่าต้นทุนที่ใช้ไป ซึ่งนี่เป็นสิ่งที่สามารถทำให้สำเร็จได้ง่ายกว่า เวลาเดียวกันส่วนของฟิชชั่น ก็ดำเนินงานในระดับที่ต่ำกว่าระดับค่าวิกฤต (criticality) ทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่อย่างชนิดควบคุมไม่ได้

ก้าวสำคัญยิ่งที่จะทำให้โครงการนี้กลายเป็นความจริงขึ้นมา –ซึ่งก็คือการก่อสร้างอุปกรณ์ Z-pinch ทรงพลังที่สุดในโลก— ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลจีนแล้วในปี 2021 โดยให้ก่อสร้างขึ้นที่ศูนย์วิทยาศาสตร์สมบูรณ์แบบ (Comprehensive Science Center) ของมณฑลเสฉวน ซึ่งอยู่ที่ทะเลสาบซิงหลง (Xinglong Lake) ตามรายงานบางกระแสระบุว่า การก่อสร้างกำลังเดินหน้ากันแล้ว

ขณะเดียวกัน เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะคาดเดาว่า ทำไมจึงมีการเปิดเผยทางสื่อมวลชนเกี่ยวกับสถานีเลเซอร์ลึกลับแห่งใหม่ในเมืองเหมียนหยางในช่วงระยะเวลาใกล้ๆ นี้ ทั้งนี้เราย่อมแน่ใจได้เลยว่าสหรัฐฯจะต้องใช้ดาวเทียมถ่ายภาพสอดแนมเขตเหมียนหยางเอาไว้เป็นสิบๆ ภาพ ถ้าไม่ใช่เป็นร้อยๆ ภาพในแต่ละปี แล้วการก่อสร้างสถานีเลเซอร์ขนาดมหึมาขึ้นมาแห่งหนึ่งย่อมยากที่จะหลีกเลี่ยงไม่เตะตาจุดความสนใจขึ้นมา