Minulý týždeň som vám priniesol letmý pohľad na náročnosť letu k planetám z pohľadu kozmonauta. Dnes je rada na oveľa zaujímavejšom, technickom aspekte celej výpravy za hranice gravitačného poľa Zeme. Aby sme postavili loď schopnú letu na iné planéty, budeme musieť vyriešiť veľa problémov. Časť z nich som odhalil už minule. Dnes si povieme o konštrukcii budúcich vesmírnych lodí, ktoré snáď raz odvezú ľudí za hranice cislunárneho priestoru.
2.) Technika
za hranice atmosféry
Zem je relatívne veľká planéta. Časť jej atmosféry tvorí kyslík, Ďalej by sme mohli nájsť dusík, vodnú paru, oxid uhličitý, vo väčších výškach aj ozón a ešte mnoho ďalších prvkov tvoriacich zmes, ktorú nazývame vzduch. Počas celej histórie sme plynný obal Zeme považovali za najväčšiu prekážku medzi izolovaným svetom ľudí a hviezdami. Kvôli nej musia mať rakety aerodynamický tvar, musíme vyletieť do určitej výšky, aby nás nebrzdila. To spôsobuje obrovské gravitačné straty. No je načase, aby sme túto bariéru prekonali raz a navždy.
Rakety pri „práci“ používajú okysličovadlo, ktoré pomáha horeniu. Pri vodíkovo-kyslíkových motoroch, ktoré sú azda najvhodnejšie, tvorí kyslík až jednu osminu váhy celého stroja. Nebolo by úžasné ak by sa jeho časť zobrala aj z atmosféry? Do výšky štyridsiatich kilometrov je ho ešte dosť. V prípade že by sa nám podarilo vyvinúť motor, ktorý by bol schopný využívať atmosférický kyslík, nosnosť našich rakiet by rapídne vzrástla. Bohužiaľ momentálne neexistuje veľa takýchto projektov. Sľubne vyzerá iba Sabre, ktorý sa snáď raz bude používať v raketopláne Skylon.
Zdroj: http://www.webnoviny.sk/
Motory tohto typu sú najvýhodnejšie pri strojoch s horizontálnym štartom. Tak je možné nabrať v atmosfére oveľa vyššiu rýchlosť. Veď konvenčné rakety sú plánované tak, aby sa s touto nepriateľkou čo najrýchlejšie rozlúčili. Ak by sme vytvorili znovupoužiteľný raketoplán schopný vyniesť na nízku obežnú dráhu viac než sto ton, konečne by sa nám otvoril vesmír v celej svojej kráse. Zatiaľ však môžeme len snívať.
Druhá možnosť ako sa dostať do otvoreného priestoru je ešte o trochu šialenejšia, no dáva zmysel. Prečo nepostaviť výťah do neba? Touto myšlienkou sa prvý krát zaoberali John D. Isaacse, Hugh Bradner , George E. Backuse a Allyn V Vinea a spopularizoval ju britský spisovateľ, vizionár a génius Arthur C. Clarke. Navrhli vybudovať na geostacionárnej obežnej dráhe orbitálny komplex, z ktorého by viedlo lano až na zemský povrch. Náklad by sa potom vynášal špeciálnou kabínou a cesta by pri rýchlosti 200 km/h trvala približne týždeň. Autor tejto myšlienky považoval rakety za prekonané a zastarané v čase, keď ešte len nastupovali na scénu. Vo svojom novom vynáleze videl budúcnosť kozmonautiky a nedá sa s nim nesúhlasiť. Takáto kabína by totiž predstavovala absolútne čistý spôsob prepravy bez škodenia životnému prostrediu. Clarke navrhol, aby lano bolo vytvorené zo špeciálnej hmoty podobnej diamantu. Keď som to čítal, až mi prebehol po chrbte mráz. Nebol totiž ďaleko od pravdy. Diamant, je totiž tvorený výlučne uhlíkom a budú to práve uhlíkové kompozity, ktoré sa raz na tento účel použijú. Celkom známy je aj jeho výrok: „Každá myšlienka ktorej sa spoločnosť prestane smiať, bude do päťdesiatich rokov uskutočnená.“ Ja mám taký pocit, že časovač už bol zapnutý. Dokonca existuje aj firma, ktorá sa tým zaoberá.
Možno sa pýtate, prečo to tu píšem. Čo to má spoločné s Marsom? No, určite viac, ako sa na prvý pohľad zdá. Momentálne totiž idú obrovské čiastky práve na vývoj novej rakety, ktorá by bola schopná vyniesť do vesmíru dostatok materiálu na výrobu medziplanetárnej lode. Tou sa v budúcnosti stane známa SLS, ktorá prvý krát vyštartuje už v roku 2017, avšak iba v najľahšej konfigurácii. Najsilnejšia verzia potom bude schopná vynášať na LEO až 130 ton. O nej však napíšem inokedy.
životný priestor
Predstavte si, že niekedy v budúcnosti bude mať ľudstvo prostriedky na vybudovanie pilotovanej medziplanetárnej lode. Aj tak si však myslím, že bude potrebné spraviť mnoho kompromisov v jej celkovej konštrukcii. Na prvom mieste však určite bude práve sekcia, v ktorej sa obyvatelia lode ukryjú pred drsnými podmienkami otvoreného vesmíru. Ako som avizoval v minulom príspevku, obytné moduly sa od tých dnešných budú veľmi líšiť. V prvom rade budú mať poriadnu protiradiačnú ochranu. Tú by mohlo sčasti zabezpečiť aj elektromagnetické pole, ktoré by sa zapínalo hlavne v rizikových situáciách, keď by k lodi letel výron častíc zo Slnka. Poďme si o výhodách takéhoto systému povedať viac.
Dnes nás aj na nízkej obežnej dráhe (LEO) chráni magnetické pole Zeme. To odtieňuje väčšinu radiácie. Tá sa potom na povrchu úplne likviduje hrubou vrstvou atmosféry. V otvorenom vesmíre však tieto výhody mať nebudeme. Existuje však hneď niekoľko možností, ktoré by riziko ožiarenia prijateľne znížili. Techniku odtienenia obytného priestoru pravdepodobne veľmi dobre zvládneme už pri osídľovaní Mesiaca, prípadne pri ťažbe na jeho povrchu. Vo vesmíre však platí, že všetky naše stroje musia byť čo najľahšie. Antiradiačné štíty budú vážiť poriadne veľa. Navyše nie sú potrebné neustále. Najviac sa využijú proti výronom hmoty z našej hviezdy. Preto existujú iba tri možnosti. Do stredu lode umiestniť kryt so stenami z hliníka s hrúbkou aspoň päť centimetrov, medzi steny nafukovacích modulov dať niekoľko centimetrovú vrstvu vody, ktorá by slúžila aj na pitie a prípravu jedál a potom by sa dopĺňala recyklovaným močom posádky (čo je mimochodom veľmi elegantný spôsob, ako extrémne znížiť hmotnosť celého plavidla) alebo vybaviť planétolet elektromagnetickým štítom. Ten by bol pri nominálnych podmienkach vypnutý, prípadne by bol veľmi slabý. Počas kritických situácií by sa zapínal „naplno“ a ochránil by posádku.
No je tu otázka energie. Aj keby budúce vesmírne lode disponovali atómovým reaktorom s príkonom 1 MW, nebolo by jednoduché uživiť takého obrovského žrúta. Preto by bolo ideálne vhodne skombinovať všetky tri možnosti a vytvoriť tak ucelený obraz o celej konštrukcii.
V prípade použitia nafukovacích modulov, ktoré by poskytli posádke dostatok životného priestoru, by bol určite vhodný vodný štít, ktorý by tvoril po magnetickom poli druhú líniu v boji proti radiácii. Ak by nastala kritická situácia, posádka by sa uchýlila do centrálneho modulu z hliníka, ktorý by disponoval stenami s hrúbkou 25mm. Aj pri minimálnej veľkosti by však vážil až 20-50 ton, v závislosti od počtu osôb.
Nepoškodí sa ľudský organizmus vplyvmi stavu bez tiaže? Na túto otázku zatiaľ nepoznáme jednoznačnú odpoveď. Všetko však nasvedčuje tomu, že človek síce nepotrebuje nutne k životu gravitáciu, ale zotrvávanie v týchto podmienkach mu rozhodne neprospieva. Za všetko môžem spomenúť napríklad rednutie kostí či ochabovanie svalstva, ale aj poškodenie očného nervu. Kedy to ale prekročí prípustnú mieru sa dozvieme len priamymi pokusmi na ľuďoch. Preto sa v roku 2014 vydajú na ISS dvaja odvážlivci, ktorí tam zostanú jeden rok. Nie je vylúčené, že projekt bude pokračovať aj ďalej a ďalší pokusní králici si na obežnej dráhe strihnú dva roky, čím vytvoria nový rekord.
Ak sa nakoniec ukáže, že bez gravitácie to jednoducho nejde, konštruktéri budú musieť zásadne prepracovať plány budúcich vesmírnych lodí. Pribudne na nich nová rotačná sekcia, ktorá bude simulovať polovičnú zemskú tiaž. Každý člen posádky v nej strávi denne jednu až dve hodiny. Nebude však ležať a čítať si, či hrať počítačové hry. Práve naopak. Tento čas využije na otuženie svalov. Bude dvíhať činky, robiť drepy, kliky, zdvíhať sa na hrazde, bežať na bežiacom páse či robiť iné športové aktivity.
To všetko vyzerá na prvý pohľad krásne. Avšak vyrobenie takejto paluby s gravitáciou bude technicky extrémne náročné. V prvom rade, ak ju roztočíme, po chvíli začne rotovať aj celá loď. To by sa dalo vyriešiť Protiváhou, ktorá by sa točila do druhej strany. Ale niesť ďalšie tony úplne zbytočne nie je veľmi ekonomické. Preto by bolo vhodné vybaviť loď až dvoma rotačnými sekciami. Tie by potom rotáciu dokonale znegovali.
Momentálne existuje niekoľko návrhov, ako by mohla takáto sekcia vyzerať. Niektorí konštruktéri sú dokonca zástancami paluby, na ktorej by bola gravitácia permanentne. Riešená by bola ako nafukovací modul v tvare kolesa s priemerom tridsať až štyridsať metrov. Vážila by prekvapivo málo. Iba dvadsať ton. Ja si ale myslím, že konštruktéri sa nakoniec uchýlia k takzvanému tvaru činky. Dve relatívne malé komory by boli oddelené od zvyšku lode prechodovým tunelom, prípadne by boli pripojené stykovacím uzlom a po uzavretí by sa od trupu vzdialili. Lanom by však boli stále pripojené k špeciálnemu prstencu, ktorý by vlastnou rotáciou vytvoril tiaž v oboch kabínach. Tento podivný systém by bol najľahší. Vážil by iba 7-10 ton, avšak technicky je to ten najnáročnejší spôsob.
Nebude nakoniec jednoduchšie astronautov zmraziť a zobudiť ich až na obežnej dráhe okolo Marsu? S touto myšlienkou. Operuje mnoho sci-fi filmov. Technológiu hybernácie sme mohli vidieť v legendárnom Avatare, Mission to Mars alebo Space Odyssey 2001. Táto myšlienka nakoniec nie je taká nereálna, ako sa na prvý pohľad zdá: Ak by sme naozaj našli spôsob, ako uložiť človeka na „zimný spánok“, otvorili by sa nám dvere k dobývaniu vesmíru. Nemuseli by sme riešiť kde uložiť potravu, ako zabezpečiť dostatok životného priestoru či psychické aspekty takejto cesty. Človeka by sme uložili do boxu s veľkosťou 1x1x2 metre a tam by potom trávil väčšinu času. Ale to je bohužiaľ hudba budúcnosti.
spoľahneme sa na jadrový pohon?
Celý obytný priestor lode bude vlastne užitočné zaťaženie. Preto je nutné, vyvinúť k nemu adekvátnu pohonnú sekciu. Už v raných dobách Apolla sa uvažovalo o budovaní pohonnej jednotky priamo na obežnej dráhe. Rakety Saturn I mali vynášať kryogenické stupne Centaur s veľmi vysokým špecifickým impulzom. Tie by potom domanévrovali a pripojili by sa k súlodiu na vrchu ktorého by bola návratová kabína, ktorá mala na našom vernom supútnikovi pristáť priamo. Neskôr však našťastie vyhrala koncepcia takzvaného mesačného rezen-vous, pri ktorej sa od veliteľskej lode oddelil ľahký pristávací modul špeciálne prispôsobený svojmu účelu. O tom však inokedy.
Pohonná jednotka planétoletu bude skutočne obrovská. Stane sa dominantou lode. Pritom existujú dve základné koncepcie. Prvá hovorí o takzvanej viacstupňovej lodi. Prvý, najväčší stupeň dodá lodi druhú kozmickú (únikovú) rýchlosť, druhý ju potom nasmeruje na Mars alebo inú planétu a postará sa o zabrzdenie na jej obežnej dráhe. Tretí stupeň poslúži na návrat domov.
Druhá koncepcia sa spolieha na odhadzovacie palivové nádrže. Musím uznať, že tento systém sa viac pozdáva aj mne. Pri prvej možnosti by totiž na lodi boli až tri sady motorov, zatiaľ čo pri druhej iba jedna, ale zato variabilnejšia. Druhá možnosť je zároveň aj technicky náročnejšia, ale zvládnutie úlohy bude odmenené vyššou nosnosťou pri rovnakej hmotnosti lode. To znamená, že pomer váhy motorovej sekcie s palivom a ostatnými vecami ku hmotnosti nákladu (landery, obytná sekcia, jedlo, voda vzduch) bude o trochu priaznivejší. Pre úplnosť by som rád dodal, že je možné skladať loď na vyššej obežnej dráhe. Tým pádom by postačil menší (prípadne žiadny) prvý stupeň alebo menej odhadzovacích nádrží. Táto možnosť je však energeticky nevýhodná. Rakety totiž majú na vysoké obežné dráhy veľmi nízku nosnosť a tým pádom je to energeticky nevýhodné. Elegantným riešením by snáď ešte bolo stavať celú konštrukciu na vysoko excentrickej dráhe, niečo ako GTO. No prvé planétolety vyrastú takmer určite na nízkej orbite.
NASA chce letieť k Marsu už v roku 2035, ale ešte stále sa nevie, aký typ motorov sa na cestu použije. Tuhé pohonné látky môžeme vylúčiť. Tak isto aj dimetylhydrazín či petrolej. Z konvenčných palív sa črtá iba použitie vodíka a kyslíka. Táto úžasná kombinácia je ideálna na cesty k Mesiacu a štartovanie zo Zeme. No pri medziplanetárne výprave je to dosť nešťastná voľba.
Preto si myslím, že ak nie prvá generácia medziplanetárnych lodí, tak druhá už určite bude disponovať novými motormi s lepším ťahom, ktoré budú poskytovať úžasnú úsporu paliva a možno sa ich použitím aj skráti cesta. Ruskí odborníci majú na dosah ruky jadrový motor. Štúdie na nich začali už v časoch Sovietskeho Zväzu a nedávno dostali významnú finančnú podporu. Celý pohonný systém sa skladá zo štyroch hlavných častí. Z jadrového reaktoru, ktorý bude celej jednotke dodávať energiu, kompresoru, chladenia a samotného plazmového motora. Paradoxne je momentálne najväčším orieškom práve chladiaci systém. Celá sústava prístrojov na čele s reaktorom a pohonom totiž produkujú obrovské množstvo tepla. To jednoducho nie je možné odvádzať preč podobne, ako na ISS. Preto sa vyvíja nový, veľmi účinný systém, ktorý by mal vyhovovať požiadavkám novodobej kozmonautiky. Prvé letové skúšky by mohli prísť už v roku 2018, aj keď Rusi to označujú ako posledný termín. No nie je tajomstvo, že takéto náročné projekty sa často dostávajú aj do niekoľkoročných časových sklzov čo dvojnásobne platí v Rusku.
Tretím typom motora, ktorého by sme sa snáď ešte mohli dočkať je takzvaný fluidný pohonný systém. Ten by mal využívať niumhexafluorid a kyslík a po doladení všetkých detailov by mal byť päť krát účinnejší, ako jadrový pohon. Navyše by nemal vypúšťať žiadne rádioaktívne látky, čo ho predurčuje na vynášanie nákladov zo Zeme. Je však otázne, či sa do tej doby nakoniec fakt nepostaví ten výťah. Takýto pohon je totiž momentálne veľmi vzdialený a v dohľadnej dobe sa nikto nechystá študovať možnosti realizácie takéhoto nesmierne zložitého systému. No o niekoľko desiatok rokov sa snáď situácia zmení a poskytne nám nástroj na osídľovanie Marsu, možno Venuše a cesty k Jupiteru, Saturnu a ešte ďalej.
Hmotnosť budúcich medziplanetárnych lodí bude samozrejme vo veľkej miere závisieť práve na použitom pohone. Sovietsky konštruktér V. Gluško a jeho námestníci J. Semionov a L. Gorškov v roku 1988 vyhlásili: „Loď, ktorá by pri použití klasických chemických motorov vážila 2500 ton bude s atómovými motormi vážiť necelú tretinu, teda „iba“ 800 ton. Ak by sa miesto atómových motorov použila iontová pohonná jednotka, mohli by sme váhu zredukovať na 450 ton.“ Približne toľko váži aj medzinárodná vesmírna stanica ISS.
Celkom zaujímavú myšlienku prezentoval Robert L. Staehle. Ten navrhol poslať pred pilotovanou výpravou k Marsu niekoľko menších lodí, ktoré by viezli palivo, potraviny, pristávacie moduly a iné veci, ktoré by astronauti mohli využiť. Zároveň si myslí, že ideálnym vesmírnym nosičom pre takéto zásobovacie člny je slnečná plachta, alebo jej nové variácie v podobe nabitých drôtikov. Táto myšlienka sa prakticky núka sama. Na čo stavať niekoľko stotonový kolos ktorý by niesol všetky potrebné prístroje, jedlo pitie, vzduch a iné so sebou? Vyslanie väčšieho počtu nepilotovaných lodí je síce energeticky menej výhodné, ale v konečnom dôsledku by to mohlo výrazne znížiť cenu celej výpravy. Ak by sa vyrobilo niekoľko identických strojov ktoré by sa potom na obežnú dráhu vyniesli „slabšou“ raketou Falcon Heavy, ktorá bude navyše relatívne lacná, mohlo by sa k Marsu dostať aj tridsať ton zásob navyše. To by v konečnom dôsledku mohlo umožniť až dvojročný pobyt astronautov na červenej planéte. Ja si teda myslím, že v budúcnosti sa o tom bude minimálne rozmýšľať a snáď sa jedného dňa dočkáme aj realizácie.
solárne panely prežitok z minulosti?
Zdroj:
http://21stoleti.cz/
Budúce medziplanetárne výpravy sa určite nebudú spoliehať, že im energiu na chod systémov dodá Slnko. Stroj takej zložitosti by jednoducho neuživili. Navyše sa na palube bude vykonávať množstvo experimentov, ktoré si tiež vyžiadajú vzácne elektróny. Ak by sme fakt použili panely, museli by byť niekoľkokrát väčšie, ako tie na ISS. To by vo svojej podstate ani nebol taký problém. V blízkosti Zeme je ešte slnečných lúčov relatívne veľa. Ale na Marse? Veď táto planéta obieha okolo našej hviezdy v dvojnásobnej vzdialenosti. Tu by to už bolo krajne nepraktické. Ak sa k tomu pridá aj atómový pohon, ktorý sám o sebe vyžaduje obrovské množstvo energie, vyjde nám, že oveľa jednoduchšie bude umiestniť na palubu menší jadrový reaktor. Ten by mal mať výkon aspoň jeden Megawatt. Palivo preň by bolo uskladnené v špeciálnom oceľovom kryte, rovnako ako samotný reaktor. Kryt by mal vydržať aj pri prípadnej havárii. Je však otázne, čo by bolo potom.
Solárne panely nemôžu vybuchnúť. Neohrozujú životy posádky. Nie sú však dostatočne výkonné. Na druhej strane, atómový reaktor bezpochyby je. Avšak spája sa s ním veľké riziko. Preto si myslím, že bude múdre tento kusisko techniky najprv otestovať na staniciach v cislunárnom priestore.
Dnes sme si povedali niečo o konštrukcii budúcich planétoletov. O týždeň sa v trinástom diely Kozmickej Strojovne dočítate niečo o jedálničku astronautov, o konštrukcii pristávacích modulov, o vedeckom výskume na povrchu Marsu a v neposlednom rade aj o ekonomickej stránke celého projektu. Ak sa vám tento diel páčil, nezabudnite ho ohodnotiť hviezdičkami, či zanechať komentár.
Zdroje informácií:
http://21stoleti.cz/
http://www.astro.cz/
kniha „Mestá v Kozme“ od Karla Pacnera
Zdroje obrázkov:
http://www.webnoviny.sk/fotografia/495876/stredna/bez-nazvu.jpg
http://img833.imageshack.us/img833/7097/8landersandetadded.png
http://i.idnes.cz/11/061/cl6/MLA3bb13c_545952main_mpcv_mars_full.jpg
Drobná poznámka Kanceláře pro uvádění literárních omylů na pravou míru: není pravda, že myšlenka kosmického výtahu pochází od Clarka, ten ji „pouze“ zpopularizoval ve své knize Rajské fontány. Občas není špatné číst knihy včetně doslovu, zde je citace přímo z autorova pera:
Na Západě byla tato zdánlivě bláznivá myšlenka poprvé publikována ve formě dopisu Johna D. Isaacse, Hugha Bradnera a George E. Backuse ze Scrippsova oceánografického institutu a Allyna C. Vinea z oceánografického ústavu Wood’s Hole, uveřejněného v časopise Science ze dne 11. února 1966 pod titulkem „Satelity s prodlouženým dosahem – kosmický jeřáb“. Pokud by se zdálo divné, že se tímto nápadem zabývají právě oceánologové, je třeba si uvědomit, že jsou (poté, co pominuly nezapomenutelné dny balónových přehrad) patrně jediní, kdo se setkává s problémem velice dlouhých lan zatěžovaných svou vlastní váhou. (Dr. Allyn Vine mimochodem zajistil svému jménu nesmrtelnost v názvu proslulé hloubkové ponorky Alvin.)
Později se ovšem ukázalo, že se nápad zrodil již šest let předtím – a to v mnohem ctižádostivější podobě – v hlavě leningradského inženýra J. N. Arcutanova (Komsomolskaja pravda, 31. července 1960). Arcutanov formuloval představu nebeské lanovky, abychom užili toho přitažlivého termínu, která by denně dokázala vynést na geosynchronní dráhu přinejmenším 12 000 tun. Je překvapující, že jeho odvážná myšlenka měla poměrně malou odezvu; jediná zmínka o ní, se kterou jsem se kdy setkal, byla ve sličném svazku obrazů Alexeje Leonova a Sokolova Čekají na nás hvězdy (Moskva 1967). Jedna z barevných tabulí (strana 25) ukazuje kosmický výtah v činnosti; v popisu k ní se říká: „družice setrvává takříkajíc stabilně na svém místě na obloze. Jestliže z této družice spustíme lano k zemi, je lanovka připravena. Poté už lze dále budovat zdviž ZEMĚ — SPUTNIK — ZEMĚ pro dopravu osob i nákladů, která se obejde bez jakéhokoli raketového pohonu.“
Ďakujem za postreh. Vážim si, že sa vám oplatí vyhľadať a napísať tu takéto informácie. Text som samozrejme opravil.
Nic na tom nebylo: informaci o autorství si tak nějak pamatuju od doby co jsem Rajské fontány poprvé četl a ebook se mi tu válí na disku, stačilo z něj vyházet formátovací znaky pro LaTeX. 🙂
Každopádně tento literární omyl je – i přes autorovo vysvětlení v doslovu a přes to, že je Arcutanovovo jméno zmíněno i přímo v textu v kapitole Most Mostů – dost zakořeněný, není to první článek, pod kterým na něj upozorňuji. Přitom Clarkovy doslovy bývají zajímavé, často tam vysvětluje souvislosti, jak na příslušné myšlenky přišel a kde se inspiroval…
Priznám sa, že od Clarka som čítal iba Vesmírnu Odysseu. Rajské fontány som čítal len ako obsah. Info. o tom že bol fakt prvý som vytiahol z jedného dokumentu. Tuším že sa volal vizionári, alebo tak nejak. Každopádne, nenapadlo ma že v takom serióznom dokumentárnom filme by spravili chybu. Takže ešte raz, Ďakujem za opravu.
Aha, v tom případě jsem si v článku větu „Keď som to čítal, až mi prebehol po chrbte mráz“ špatně vyložil. No, rádo se stalo… 🙂
Presne tak. Čítal som to v tom obsahu.
Ten koncept s lanom… naozaj si myslite, ze nieco take moze realne existovat?
Ak preskocime mnohe a obrovske technicke problemy s jeho instalaciou (!), tak stale tu je problem, ze CO bude ten volny koniec lana drzat hore na orbite, ked sa ja po nom zacnem splhat hore? Odpoved je, ze nic. Namiesto toho, aby som sa vysplhal hore, stiahnem lano dole k sebe. Cize na hornom konci bude musiet byt „cosi“, zrejme nieco s rakeovym pohonom, ktory bude klast odpor spatnemu zvijaniu lana nadol.
A mam taky neprijemny pocit, ze sme tam, kde sme boli, ziadne lacne, nedajboze az zadarmo, presuny hmot na obeznu drahu.
A čo odstredivá sila?
Ja vám to tu nebudem vysvetľovať. Pozrite si to na Wikipédii.
Spíš by mě zajímalo, nakolik by takováhle konstrukce skutečně byla stabilní co se týče oscilací a hlavně Coriolisovy síly působící na náklad při pohybu nahoru a dolů.
Podle studií, které jsem o vesmírném výtahu četl, by Coriolisova síla neměla ve výsledku znamenat riziko. Bohatě ji eliminuje odstředivá síla.
Kdysi na střední škole jsme počítali (spíš učitel počítal), jaká (tažná) síla by se přenášela tím lanem, aby udrželo samo sebe. Vyšlo to mnohonásobně víc, než je pevnost běžných materiálů v tahu (myslím, že jsme to srovnávali s ocelí). I když se počítalo, že se lano může zužovat (ve výšce geostacinární orbity by bylo nejtlustší, na povrchu Země nejtenčí), nedopadlo to o moc líp.
Takže pokud to má něco udržet, musí to být nějaký speciální (-> drahý) materiál, a teď z toho udělejte lano dlouhé cca 40 tisíc km (něco musí čouhat za geostacinární dráhu jako protizávaží).
To nebude problém. Materiál sa určite nájde. Uhlíkové vlákna alebo niečo podobné by to snáď zvládli. Sú totiž oveľa ľahšie ako oceľ. Skôr ma trápi, ako chcú to lano napnúť. To bude totiž oveľa väčší problém.
Nahoře se bude jednat o protizávaží za geostacionární dráhou. To bude právě udržovat lano napnuté.
Podívejte se prosím na vlákno našeho fóra o kosmickém výtahu, kde je o něm poměrně obsáhle napsáno. Jsou tam uvedené i praktické výsledky, například soutěž NASA nebo snaha jedné japonské firmy o realizaci výtahu ve výhledu cca 20 let.
Dokonce jsou tam uvedené i výpočty, které dokazují reálnost celého konceptu.
https://kosmonautix.cz/viewtopic.php?f=41&t=355
Nezlobte se, ale kosmický výtah ani s nějakým protizávažím fungovat nebude. Ještě nikdo nedodal reálný fyzikální popis celé soustavy (no, aby taky dodal když není materiál který by se dal s úspěchem použít). Ale ono to nepůjde ani když takový materiál někdy bude.
Princip je totiž prostý: jakákoli zátěž na laně (např. lano samotné, nebo případně pouhá atmosféra) bude působit jako reaktivní pohon tělesa na orbitální dráze, s vektorem směrem k Zemi. Dřív nebo později proto těleso na konci lana spadne, a je úplně jedno jak vysoko bude. (samosebou že fyzikálně není jedno jak vysoko bude, to je jen řečnický obrat, ale fakticky spadne ať je kdekoli – jen různě rychle)
Mimochodem, pro zastánce „protizávaží“: Pokud bude nějaké protizávaží dál než je geostacionární dráha, bude se oproti oběhu tělesa na geostacionáru co? No přece zpožďovat. Takže za chvíli by se omotalo celé slavné lano kolem Země a bylo by po legraci.
Jo aha, chytré hlavy chtějí protizávaží reaktivně urychlovat, aby se „drželo v přímce?“ Hm, skvělá myšlenka, ale jen do té doby, než se uveřejní že ta síla nahoře je úměrná hmotnosti, která šplhá v daném gravitačním poli po tom laně…
A geostacionár sám, „drží na svém místě“ jen díky tomu, že na něj nepůsobí žádná vnější síla. Štouchněte do něj několika N, a za spočítatelnou dobu vám z geostacionáru vypadne ven a…. nazdar babi, už jsme zpátky doma.
Ale jinak kosmický výtah je skvělá věc, slouží rozvoji různých oblastí vědy, a plno lidí si na tom (zatím) dobře mastí kapsy 🙂
A i když patřím v této věci k úplným pesimistům, pořád je šance, že nějaký optimist přijde na to, jak fyziku obelstít. Nemyslete si – z toho bych třeba osobně měl obrovskou radost protože by se okázaly nové, dosud neznámé principy, a to rozhodně stojí za to nechat ze sebe udělat osla 😀
Ve vašem příspěvku vidím hned na začátku několik nesrovnalostí.
a) Pro mechanický popis (ten je totiž potřeba, ale říkejme mu klidně fyzikální to jen pro přesnost) dané soustavy lze velmi snadno předpokládat, že materiál daných vlastností mám k dispozici. Dokonce se to občas i dělá, a před pár desítkami let se v opojení z materiálového inženýrství dokonce předpokládalo, že se to bude dělat běžně. Popisů s tímto předpokladem je k dispozici spousta. Některé jsou k nalezení ve zmiňovaném vlákně. I proto, na mě Váš příspěvek působí, jako by jste si ono vlákno ani nepřečetl.
b) Nevím jak by pouhá atmosféra, jak píšete, mohla generovat tah na lano směrem k Zemi.
c) Právě proto, aby lano nespadlo vlastní vahou a nebo ho nestáhla zátěž kterou ponese bude celá soustava vybavena oním protizávažím.
d) pokud tu soustavu do níž patří samotná stanice na geosynchronní dráze, lano, protizávaží a veškerá zátěž na laně vyvážím tak, aby měla těžiště na geostacionární dráze, tak prostě bude obíhat po geostacionární dráze bez ohledu na to co všechno a kam z ní bude vyčuhovat.
e) ano těleso na geostacionární dráze (ostatně tak jako na libovolné jiné dráze) drží dokud do něj něco nešťouchne. Inu tak do něj nešťouchejme. Jistě určité korekce tak jako u všech družic na GEO budou potřeba, no a? Palivo si výtah může vynést sám.
Že by se závaží mělo nějak reaktivně urychlovat o tom mluvíte jen a pouze Vy. Trik kdy partnerovi v diskuzi vložím do úst nějakou pitomost a tu pak vítězoslavně napadnu mě obvykle spolehlivě znechutí. Na zbytek omáčky snažící se rádoby vtipně glosovat myšlenku se nebudu obtěžovat reagovat.
Tak to prr. Treba si uvedomiť niekoľko vecí. Po prvé, fyzika existenciu výťahu povoľuje. Po druhé, mÁme materiály na jeho výstavbu a po tretie, nežsa pustíte do bitky, je potrebné nájsť si na to aspoň nejaký podkladový materiál. Pre laika ste možno namietol fyzikálne relevantné fakty, ale bohužiaľ sú dosť deravé.
Atmosféra rozhodne na celú konštrukciu nebude vyvíjať ťah.
Výťah bude držať, pretože naň bude pôsobiť odstredivá sila.
Protizávažie nebude obiehať pomalšia, rovnako ako lano nebude ibiehať rýchlejšie. Viem že je to divné, ale na to by sme mu museli odobrať energiu. Predstavte si to takto. Ak sa od výťahu oddelí niečo pod stanicou na GEO, spadne to na Zem, pretože to nebude mať dostatočnú rýchlosť. Stanica na GEO je presne v ťažisku a preto bude mať všetko rovnakú uhlovú rýchlosť, ako ona., závažie nad stanicou sa bude odťahovať od Zeme a všetko čo sa od neho oddelí odletí na vyssiu orditu,alebo to dokoncaa odleti od Zeme. To preto,lebo závažie bude mať vyssiu! Rychlosť, ako by v danej výške malo mať. Preto bude vyvažovať lano pod stanicou svojou odstredivou silou.
Chápete už? Všetko bude mať rovnakú uhlovú rýchlosť, ako ťažisko. Ak by to tak nebolo, rozpadla by sa nám ISS-ka, ktorá má cez sto metrov. Chápete už o čom hovorím?
K tomu reakčnému pohonu, no comment. Nevkladajte mi prosím do úst slová.
Já se nezlobím. Tyto připomínky mě alespoň vždycky donutí dostudovat další zdroje a hlavně nové informace.
Skutečně musím souhlasit s kolegy, kteří vám odpověděli přede mnou. Princip výtahu je velmi dobře popsán a jedná se o naprosto reálný koncept.
Ohledně materiálu na stavbu. Počítá se s uhlíkovými nanovlákny. Ta mají již dnes dostatečnou pevnost v tahu. „Pouze“ je neumíme vyrobit v dostatečné délce a neumíme vyřešit pokles pevnosti v případě poškození. Řešení se nabízí v podobě samoopravných mechanismů a pak to, že by výtah nevisel na jednom laně, ale soustavě lan. Výtah se dá postavit i na jiných tělesech Měsíci, Marsu… Na Měsíci by se muselo využít některé z libračních center. Výhodou lunárního výtahu je, že lano může být z kevlaru, který již vyrábět v dostatečné délce lidstvo umí.
Co se týče napájení výtahu, testují se různé způsoby, např. dodávání energie laserovým paprskem. Osobně si myslím, že by se mělo využít toho, že uhlíkové nanotrubičky jsou vodivé.
Ještě odkaz z webu Osel.cz, kde se dozvíte více o popsaných problémech:
http://www.osel.cz/index.php?clanek=4847
Treba postabiť výťah na jednom z pólov 🙂
To by bohužiaľ nešlo. Jediná možnosť je umiestniť ho na rovník Iba tam totiž môže družica či výťah letieť vždy nad jedným bodom. Na polárnej obežnej dráhe by postupne lietal okolo Zeme.
Prosim napiste mnohem vice o tom fluidnim pohonu, nebo dejte odkazy na nej. To by me velmi zajimalo.
O fluidnom pohone som sa dočítal v knihe „Mestá v kozme“ od Karla Pacnera (mimochodom, odporúčam prečítať. Rozhodne to stojí za to) Teraz som zbežne hľadal nejaké info. na internete, ale nenašiel som nič. Iba zmienku že niečo také existuje, ale podrobný opis fungovania nie. Pokúsim sa ešte raz prelúskať mestá v kozme a snáď nájdem niečo viac. Potom to sem hodím. Ak nič nenájdem, tak budem hľadať inde.
O fluidním raketovém pohonu jsem našel několik zmínek.
http://mek.kosmo.cz/zaklady/rakety/fyzpoh.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Lightcraft
http://espace.library.uq.edu.au/eserv/UQ:239618/UQ239618_fulltext.pdf
Jedná se o to, že pracovní látka v motoru je zahřívána externím zdrojem – laserem. V atmosféře může být jako pracovní látka použitý okolní vzduch, ve vakuu si ji motor musí nést sebou.
No jasné. Už si spomínam. Fluidný pohon je prakticky variácia laserového pohonu. Díky za pripomenutie.
Aby bolo jasné, na realizovanie tohto konceptu by bolo potrebné na obežnú dráhu umiestniť výkonný a presný laser s minimálnym rozptylom fotónov. Také niečo je momentálne krajne nereálne. Snáď niekedy v budúcnosti… Aj keď ja sa toho určite nedožijem.
Este k tomu vytahu…
To som nevedel, ze ten koncept pocita so zavesenim „zavazia“ az v dvojnasobnej vzdialenosti za geostacionarnou ob. drahou, zaujimave 🙂
Ale potom tak ci tak zostava problem, ako takuto sustavu (1) vytvorit a (2) udrzat v chode.
prečítajte si môj a indianov kometár a pochopíte.
Promiňte,obvykle se do žádného blogu nepletu, ale opravdu si myslíte,že:
„Touto myšlienkou ….. a spopularizoval ju americký spisovateľ, vizionár a génius Arthur C. Clarke.“?
Nejedná se náhodou o tohoto člověka?
Sir Arthur Charles Clarke (16. prosince 1917 Minehead, Spojené království – 19. března 2008 Kolombo, Srí Lanka) byl britský autor science fiction a vynálezce, nejvíce známý svým románem 2001: Vesmírná odysea …
převzato z Wikipedie
Já myslím, že ano.
Takže nikoliv americký, ale britský spisovatel…
Tak ho také představují všechny jeho knihy v mojí knihovně.(Tedy, až na
datum úmrtí.)
Pokud jsem na miniaturním displeji svého telefonu opravu přehlédl, tak mi promiňte.
Jinak na to, jak stručný ten článek musel být, tak je dost dobrý.Těším se na další.
Máte pravdu. Preklep. Som už opravil.
Zaujímavé články aj tento s úvahami o ceste na Mars. Možno by bolo dobré keby sa uvažovalo najskôr o tom vyskúšať si Marsovskú expedíciu vybudovaním Mesačnej základne tak že by sa najskôr na mesiac poslali roboty, časti stanice a zásoby? A vybudovala by sa najskôr automatická obežná Lunárna stanica a následne stanica na Mesačnom povrchu? A až skúsenosti z takéhoto projektu by sa mohli úspešne premietnúť do prípravy misie na Mars? Preto že až potom keď bezpečne zvládneme pilotované lietanie k Mesiacu a späť a dokážeme na jeho povrchu vybudovať bezpečnú a zásobovanú základňu budeme skôr schopní a pripravení k letu na Mars. Obávam sa že to skôr nepôjde ak nebudeme mať najskôr takéto skúsenosti, celkom bezpečne lietať na Mesiac a späť a udržať tam automatickú, alebo stále obývanú základňu. Potom bude aj expedícia na Mars realizovateľná. Inak sa obávam že na to nikto nebude mať ani v roku 2035. Roky bežia a pokrok v tejto oblasti sa doslovne plazí slimačím tempom.
Ani lietanie na orbitu nie je celkom bežná záležitosť. Rusom nedávno spadol zásobovací Progres. Tuším prvý krát. Raketoplány prestali lietať. Súkromné prepravné lode ešte pravidelne nelietajú.
Výťah na orbitu je ešte stále hudbou príliš vzdialenej budúcnosti. Antigravitačné stroje tiež. Zatiaľ je to všetko postavené na účinnosti a ťahu raketových motorov.
My sa zatiaľ držíme radšej pekne pri zemi:-)
http://aragonit9.blogspot.sk/2016/11/pomocna-ku-sprave-sprava-o-skupiny.html
Havárie Progressu určitě nebyla první – za posledních pět let jde o havárii již třetího Progresssu. kromě nejnovějšího MS-04 nedoletěl ke stanici ani M-12M, ani M-27M.
Základna na Měsíci by nám moc nepomohla. Měsíc se od Marsu výrazně liší – gravitací, absencí atmosféry, horninovým složením i prvky, které jsou k dispozici. Ve výsledku by technologie pro Mars i Měsíc musely být v mnoha ohledech odlišné. Nedá se tedy říct, že by nás Měsíc nějak připravil na let k Marsu. Důležité jsou systémy podpory života a radiační ochrana, což jsou věci, které sedají testovat na nástupci ISS, který bude mezi Zemí a Měsícem.
Ale určite by nás pripravil na tvrdšie podmienky než sú na Marse a to by projektu len a len prospelo. Preverilo by sa veľa systémov a nových technológií pre prežitie.
Není to nezbytně nutné. Spousta věcí se dá simulovat i na nástupci ISS bez potřeby unární základny.
Rusko ale s Lunárnou základňou tak či tak počíta. Majú to naplánované…
„Mesiac je možné v určitom zmysle považovať za siedmy svetadiel Zeme. Mám takúto prognózu: v polovici 21. storočia sa rozhorí konkurenčný boj o ovládnutie oblastí okolo mesačných pólov a o možnosť vybudovať lunárnu základňu. Bude to pripomínať boj o arktický šelf, ktorý sa teraz stal zónou ekonomických záujmov mnohých krajín,“ vyhlásil podľa agentúry riaditeľ Ústavu kozmických výskumov Ruskej akadémie vied Zeljonyj.
Veľké množstvo ľadu na póloch
Podľa neho už je dokázané, že na póloch prirodzenej obežnice Zeme sa nachádza veľké množstvo ľadu, v ktorom môžu byť stopy života. Okrem toho má Mesiac bohaté zásoby rôznych surovín, vrátane vzácnych kovov.
Síce bude nutné brať ohľad na ekonomickosť ťažby a dopravy, ale ak nebude inej alternatívy, potom využitie mesačných zdrojov bude dobrý spôsob , ako vyriešiť nedostatok vzácnych kovov na Zemi.
Lunárna základňa nahradí ISS
Zeljonyj verí, že lunárna základňa môže fakticky nahradiť Medzinárodnú vesmírnu stanicu (ISS), alebo ju doplniť. Pri tom môžu byť užitočné ruské skúsenosti s dlhodobými vesmírnymi expedíciami.
Vedec v tejto súvislosti pripomenul, že Rusko má pripravený kozmický program zameraný na výskum Mesiaca. Zahŕňa vypustenie troch aparátov – jedného orbitálneho a dvoch ďalších, ktoré by mali pristáť na mesačných póloch a odobrať vzorky. Program je rozvrhnutý do roku 2023.
http://www.pluska.sk/spravy/zo-zahranicia/predpoved-ruskeho-vedca-onedlho-rozhori-boj-mesiac.html
Tak že k súťaži o Lunárnu základňu môže už čoskoro dôjsť.
U ruských plánů bych byl velmi opatrný. Nedávno je zasáhlo citelné ořezání rozpočtu, takže mnoho projektů musí jít k ledu.
Ničo o minulom Ruskom Lunárnom programe
http://invivomagazin.sk/sovieti-a-sovietske-zakladne-na-mesiaci-neznama-historia-sovietskeho-lunarneho-programu_308.html
Samozrejme západ sa hodne snaží aby Rusko na to nemalo o tom je celá dnešná svetová politická situácia. Oslabiť Rusko všetkými možnými spôsobmi a prostriedkami no napokon to môže spôsobiť pravý opak vzostup Ruska a ruských ambícií aj v kozmickom prieskume.
Ale je tu aj Čína ktorá má slušné ambície v tejto oblasti. Stačilo by aby sa úsilie Číny a Ruska v tomto smere spojilo a bolo by to veľmi zaujímavé. Rusko sa podla niektorých posledných informácií bude snažiť o svoju vlastnú stanicu na obežnej dráhe:
Čínsky vesmírny program naďalej napreduje
máj 16, 2016 od autora: SSPA
Čínsky vesmírny program16. mája 2016 – Aktuálne informácie a spravodajstvo zo zahraničných portálov poukazujú na kontinuálny progres, ktorý dnes zaznamenáva čínsky vesmírny program. Tretí najvyšší štátny vesmírny rozpočet o hodnote v prepočte cca 4,28 mld. USD, robustný vojenský vesmírny rogram, evidentný politický význam vesmírneho programu a ambiciózne plány v blízkej budúcnosti v diverzifikovanej škále aktivít robia Čínu mimoriadne dôležitým hráčom v globálnom vesmírnom sektore.
V svetle prebiehajúcich diskusií o novej ére space exploration sú k dispozícii informácie o čínskych plánoch vyslať na Mesiac misiu s ľudskou posádkou v roku 2036. Záujem Čínskej ľudovej republiky o Mesiac je možné vidieť aj na iných aktivitách. Čínsky lunárny program zaznamenal významný úspech v roku 2013 pristátím modulu Chang’e 3 na povrchu Mesiaca. V pláne sú pritom ďalšie misie Change’4 a 5, už aj so zámerom dopravenia vzoriek mesačnej pôdy späť na Zem. Za lunárnym program Číny možno vidieť aj širšie politické a hospodárske hľadisko, predovšetkým v energetickej politike krajiny. Na Mesiaci sú k dispozícií zásoby na Zemi vzácneho izotopu hélia-3, využiteľného v nukleárnych fúziách na Zemi. Lunárne moduly Chang’e tak môžu predznamenávať pokračujúcu a intenzívnejšiu čínsku činnosť na mesačnom povrchu.
V zámeroch čínskeho vesmírneho programu je aj dosiahnutie Marsu. Podľa súčasných dostupných informácií sa v čínskych plánoch nachádza aj misia na Mars v roku 2020 s robotickou sondou, ktorá by mala pristáť na povrchu červenej planéty. V dôsledku toho, že Číne nebolo umožnené participovať na využívaní medzináronej vesmírnej stanice ISS, sa krajina rozhodla investovať do vývoja vlastnej orbitálnej stanice, využívanie ktorej sa javí reálnym už okolo roku 2022. Pokiaľ sa naplnia predbežné plány ukončenia životnosti ISS v roku 2024, Čína sa teoreticky môže stať jediným štátom so schopnosťou prevádzkovania orbitálnej stanice.
http://www.vesmirnapolitika.sk/2016/05/16/cinsky-vesmirny-program-nadalej-napreduje/
Čína si vedie skutočne veľmi dobre a má veľmi solídny potenciál. Tak že tá súťaž o opätovné dosiahnutie Mesiaca a vybudovanie Lunárnej základne vypadá byť reálna a k Marsu sa skôr nevyrazí, kým jedna z týchto zemí tento cieľ nedosiahne, alebo ho dosiahne spoločnými silami.
Rusko pribrzdil Sýrsky konflikt ktorý rozpútali USA. Celý kozmický prieskum brzdí boj o zdroje surovín a územia, ktorý práve sledujeme.
Čína je veľmi progresívnou krajinou a má našliapnuté dosiahnúť značné úspechy práve v kozmickom prieskume čo poženie preteky v budovaní Lunárnej základne.
Čítajte viac: http://tech.sme.sk/c/20360523/cinski-astronauti-vstupili-na-novu-experimentalnu-vesmirnu-stanicu.html#ixzz4VlOLKb00
Čína buduje největší radioteleskop na světě. Přístroj bude umístěn v údolí mezi kopci v odlehlé oblasti jihozápadní provincie Kuej-čou a jeho talířová anténa má mít průměr půl kilometru!
Zdroj: http://technet.idnes.cz/nejvetsi-teleskop-sveta-08m-/veda.aspx?c=A150724_121807_veda_mla
V roce 2003 Čína dokázala vlastními silami dostat na oběžnou dráhu kolem Země člověka.
V roce 2008 vystoupil první čínský kosmonaut do volného prostoru.
V roce 2020 má být dostavěna Čínská vesmírná stanice.
V 2022 Peking plánuje na ní umístit stálou posádku
Peking chce do roku 2024 uskutočniť pristátie človeka na Mesiaci a v roku 2021 otestovať pristátie na Marse.
Zdroj: http://technet.idnes.cz/cina-stavi-ve-vesmiru-0ta-/tec_vesmir.aspx?c=A160229_115916_tec_vesmir_vse
A Čína len tak nehovorí do vetra na orbite majú už druhý obytný modul a uskutočnili v ňom už 30 dňový pobyt.
Hoci si Treump mieni na Čínu posvietiť nepredpokladám že USA sa podarí zabrzdiť jej rozlet.