포헤드를 정방형으로 배치했을 때, 각 포헤드는 정사각형의 꼭짓점에 위치하게 됩니다. 이 경우 포헤드 상호간의 거리는 정사각형의 한 변의 길이와 같습니다. 정사각형의 대각선을 기준으로 생각하면, 정사각형의 한 변의 길이는 대각선의 절반에 해당되며, 대각선은 \(\sqrt{2}\)를 곱한 값입니다. 

따라서, 포헤드 상호간 거리 \( S \)는 \( 2r \times \cos45^\circ \)로 표현됩니다. 여기서 \(\cos45^\circ\)는 \(\frac{\sqrt{2}}{2}\)이고, 이는 정사각형 내각의 코사인 값입니다. 

문제에서 주어진 선택지 중에서, 이러한 조건을 만족하는 적절한 식은 보기 4의 \( S = 2r \times \cos45^\circ \)입니다.