Novákoviny

stránky publicisty Jana A. Nováka

Dělem do vesmíru

delo1Většímu využívání vesmíru nebrání ani tak gravitace, jako spíš peníze: doprava každého kilogramu na oběžnou dráhu stojí tisíce dolarů. Vědci se proto vracejí k myšlence, která zdánlivě odešla společně s romány Julese Verna - chtějí do vesmíru vystřelovat některé náklady pomocí obřích děl.

 

 

 

Staré dělostřelecké úsloví "střílet Pánubohu do oken" dostává nový smysl. John Hunter, balistik z americké Lawrence Livermore National Laboratory, tvrdí, že je schopný pomocí děla dostat do vesmíru kilogram užitečného nákladu za pouhých 1000 dolarů. Stačí, když mu někdo přispěje půl miliardou dolarů a za sedm let je schopen postavit obří kanón, který by náklady rychle vrátil. Nešlo by jím sice vystřelovat pilotované kabiny nebo sofistikovanější satelity, protože přetížení při výstřelu je obrovské, pro zásobování kosmických stanic zásobami nebo pro dopravu materiálu na oběžnou dráhu by ale bylo ideální.

Jednou z možností využití, které Hunter pro své kosmické dělo navrhuje, je budování skladů raketového paliva na nízké oběžné dráze. Tady by si je potom do svých nádrží přečerpávaly lodě mířící do vzdálenějšího vesmíru.

 

Pět kulek pro konstruktéra

"Posílat lidi do vesmíru dělem, jak to popsal Jules Verne, není dobrý nápad," vysvětluje John Hunter. "Přetížení při výstřelu dosáhne až tisícovek G, zatímco lidské tělo se začíná hroutit už při 20 G. Člověka v projektilu by setrvačná síla během jediného okamžiku stlačila na polovinu jeho původní výšky. Byla by to velmi rychlá smrt."

delo3

 

 

obr: Obří dělo projektu HARP při výstřelu. Doprava nákladů a zásob na oběžnou dráhu pomocí dělostřeleckých projektilů by zlevnila využití vesmíru i provoz kosmických stanic

 

 

John Hunter není žádný fantasta - v Lawrence Livermore vedl projekt SHARP (Super High Altitude Research Project), jehož cílem bylo ověřit, zda jde pomocí děla dosáhnout kosmických rychlostí. Už dřív balistikové zjistili, že dalšímu zrychlování projektilu v klasických dělech brání vysoká molekulová hmotnost zplodin hoření nálože.

Vymysleli proto dělo plněné vodíkem, kterému dodávala potřebnou energii klasická výbušnina. Později systém ještě vylepšili tím, že výbušnou náplň od vodíku oddělili membránou nebo pístem. První exploze vymrští píst, který stlačí vodík v hlavni. Teprve pak následuje hlavní zážeh.

Této konstrukci se říká "dvojstupňové dělo". Už roku 1966 se tak podařilo vystřelit projektil do výšky 180 kilometrů. Připomeňme, že za hranici vesmíru se oficiálně považuje výška okolo 100 kilometrů. Projektily z Hunterova děla dosahovaly úsťové rychlosti až 11 km/s. To by stačilo k cestě na Měsíc, kdyby ovšem nebylo odporu hustých vrstev atmosféry. Lunární rakety proto této rychlosti dosahují až ve velkých výškách.

Hunter nebyl jediný, kdo se tímto výzkumem zabýval. V 70. letech vyvíjel kosmické dělo pro Američany také konstruktér Gerard Bull. Když bylo v USA financování těchto projektů zastaveno, našel si nového sponzora v Saddámu Husajnovi - a roku 1990 ho našli v kaluži krve před dveřmi jeho bruselského bytu.

Tři kulky v zádech a další dvě v hlavě byly výmluvným důkazem toho, že myšlenka kosmického děla neztratila na strategické zajímavosti. Vraha nikdy nedopadli.

 

Plovoucí hlaveň

Poslední Hunterův projekt nese jméno Quicklauncher a měl by být realizován ve čtyřech fázích. Poslední by vedla k sestrojení děla dlouhého 1100 metrů schopného vystřelovat až pět projektilů s půltunovým užitečným nákladem denně. Každý projektil by měl malý raketový motor, který by se zažehoval ve výšce 450 kilometrů. Sloužil by k dosažení konečné rychlosti a přesnému navedení na místo určení.

delo2

 

 

obr: Kosmické dělo projektu Quicklauncher. Hmotnost obří hlavně má nést mořská voda, ovládání zařídí plošina podobná těm, které se používají při těžbě ropy a plynu

 

 

Velkým problémem starších projektů obřích děl byla velká délka hlavně. Německé dělo V-3, které dokázalo během druhé světové války střílet přes kanál La Manche, ji proto mělo položenou na umělém náspu. Stejně to vymyslel i Gerard Bull pro Saddáma Husajna. Pozdější projekty zase počítaly s ještě nákladnějším zapuštěním do země.

John Hunter však přišel na levnější řešení: gigantická hlaveň by se vznášela v moři na rovníku. Obsluha by ji ovládala z plovoucí plošiny podobné těm, na nichž se těží ropa v hlubokých vodách. Poloha na rovníku by umožnila využít rotace Země pro zvýšení rychlosti střely.

Myšlenka využít děla k dosažení vesmíru není nijak nová. Už před Vernem s ní přišel Isaac Newton roku 1728. John Hunter soudí, že čas pro kosmická děla dozrál především v souvislosti s blížícími se expedicemi k Měsíci a Marsu: "Vodíkové střely přispějí k rozvoji kosmického výzkumu během 21. století. Quicklaunch umožní stavbu základny na Marsu i osídlení Měsíce."

Právě kosmická děla jsou také předpokladem rentabilní těžby a průmyslové výroby na Měsíci. Díky k nízké gravitaci by bylo vystřelování kontejnerů s materiálem nebo polotovary poměrně snadné. Neurychlovaly by je však exploze vodíku, ale elektromagnety napájené solárními panely.

Jan A. Novák

Psáno pro Hospodářské noviny - Víkend

 

obr: Kosmické dělo podle předsta autorů starých sci-fi filmů

 

 

obr: Dělo by se dalo s výhodou využít při dopravě surovin z Měsíce, kde je mnohem nižší gravitace než na Zemi

 

Komentáře   

+2 #1 Wrunx 2014-04-11 14:32
Kdyžtak prosím opravit úsměvnou chybku - úsťová rychlost patrně nebyla 11 km/h, ale spíš za s :-)
Citovat
+2 #2 j.a.n. 2014-04-11 14:38
Ani cesta do vesmíru se nesmí uspěchat :-) Díky za upozornění
Citovat
0 #3 Vlastimil Čech 2014-04-14 16:41
V balistice už tedy nejsem expertem, ale:
1 výstřel vyvíjí reakci, tedy zpětný ráz zbraně. Vyjímkou jsou bezzákluzé zbraně, kdy je zpětný ráz tlumen (bohužel demaskujícím) zpětným zášlehem. Většinou jsou děla vybavena brzdovratným zařízením...
2 u tak výkonné zbraně, jako by mělo být to kosmické dělo by byl zpětný ráz prostě GIGANTICKÝ!!!
3 nepochopil jsem funkci zmíněného vodíku v zařízení... má sloužit k přenosu síly? Obdobně, jako sloužíval vzduch v historických dynamitových kanónech? Nebo má složit jako střelivina?
4 německé dělo (tedy asi nejspíše houfnice) V3 byla dlouhatánská hlaveň s bočními komorami naplněnými střelivinou, postupně odpalovanou... To kosmické dělo by asi mělo být odpalováno podobně.
Citovat
0 #4 Vlastimil Čech 2014-04-14 16:42
....pokračování.....
5 Ta subtilní konstrukce ve vodě by zpětný ráz neustála, tedy nesnesla... energie projektilu by při hmotnosti 500kg a ÚSŤOVÉ rychlosti 11000 m/s byla 30.250 MEGAJOULE!!!
Jen tak na okraj: projektil by se v hlavni 1.100m dlouhé pohyboval jen 0,2 sec...
Citovat
+1 #5 Jillian 2014-04-15 06:27
Ad Vlastimil Čech: Zpětný ráz tu moc nevadí. Okolo hlavně je dost vody, aby ho utlumila. Brzdovratné zařízení je tedy skoro zadarmo. Vodík má být jen médium. Vodík s kyslíkem je na střelivinu moc nestabilní a ztratila by se výhoda rychlé roztažnosti vodíku. Úsťová rychlost měla být menší (asi 6 km/s), zbytek by dodala sama vystřelená raketa. Vzhledem k tomu, že dělo musí být na hladině moře (pokud by se nenašlo vhodné vysokohorské jezero), je lepší menší rychlost, aby se tolik neztratilo při průletu hustými vrstvami atmosféry a ušetřilo se i na tepelném štítu.

Bohužel to však vypadá, že projekt byl v tichosti ukončen a stránky společnosti už jsou jen v archivu http://web.archive.org/web/20120724005949/http://quicklaunchinc.com/
Citovat
+1 #6 Vlastimil Čech 2014-04-15 07:40
Cesta do vesmíru vede podle mne jen přes ANTIGRAVITACI...
Je to samozřejmě jen fantasie, ale jinak to nevidím... ve vzdáleném vesmíru prý existuje ukrutné záření, částice a tak... to znamená, že posádka musí být chráněna mohutnými (čti těžkými) štíty, obalem... Reaktivní motor potřebuje ohromné množství pohonných hmot, které potřebuje hlavně na přepravu toho paliva... :-)... Navíc dle kinetiky vychází u reaktivních strojů nejvýhodněji takový cestovní plán, kdy se raketa co nejvíce urychlí v co nejkratším čase... ovšem co na to zrychlení řekne posádka...
Jinak pro skutečně rozsáhlé cestování vesmírem zbývají jen způsoby kombinované: start rakety s využitím výškové vzducholodi, start pomocí katapultu tak,jak zmínil pan Jillian... Ale skutečná cesta tudy nevede..Nu a pak fantasmagorie jako je přestup z prostoru do prostoru, mimoprostor, nadprostor, 4.a 5. rozměr a jiné... :-)
Citovat
+1 #7 Jillian 2014-04-15 10:55
Další cestou by mohl být i kosmický výtah na geosynchronní orbitu, ale to je v současné době také fantasmagorie.
Pro lety Sluneční soustavou by se hodil reaktivní motor, který by dokázal urychlovat částice "paliva" na relativistické rychlosti. Tím by se ušetřilo opravdu hodně, ale dostatečně výkonné a malé urychlovače nemáme a i zdroje jsou hodně těžké - byly by potřeba řádově stovky megawattů až gigawatty.
No a pro mezihvězdné lety to bez warpu půjde těžko. I když výkonný iontový motor, který by dokázal udržovat zrychlení 1g (pro let bez posádky klidně více) až do rychlosti dejme tomu 0,9c a pak zase u cíle stejným způsobem brzdil, by nám dovolil prozkoumat nejbližší hvězdné okolí.
Velká fantasmagorie, ale myslím o trochu menší než antigravitace, protože u té neznáme ani možné teoretické principy (zatím).
Citovat
0 #8 Vlastimil Čech 2014-04-15 11:22
"bez warpu půjde těžko"... co to je?
prosím o osvětu
Jinak o antigravitaci jsem toho četl dosti... třeba ty létající talíře pro Hitlera.... finské víceméně úspěšné laboratorní pokusy...
Ale ovšem do leteckého použití je cesta anti-G nejen dlouhá, ale i HODNĚ NEJISTÁ... :-(
Citovat
+1 #9 Vlastimil Čech 2014-04-15 16:42
"motor, který by dokázal urychlovat částice "paliva" na relativistické rychlosti".

No, ale narazil byste na problém kinematický:
Menší množství hmoty urychlované na velmi vysokou rychlost může vyvolávat stejnou reaktivní sílu, jako větší hmotnost urychlovaná na menší rychlost... zde s Vámi samozřejmě souhlasím... ovšem energie nutná k urychlení motorem vyvrhované hmoty je E=1/2 x m x v^2... Tedy zvýšením rychlosti proudu vrhaného materiálu na např. 4 x sníží se sice potřeba hmotnosti paliva 4 násobně, při stejném tahu, ale potřeba energie vzroste 16-ti násobně!
Myslím, že se kdysi pokoušeli o motor jakési sondy, kde elektrické pole urychlovalo na ohromnou rychlost mizivé množství paliva... ovšem celý ten zázrak byl vypuštěn standartní chemickou raketou.... a zrychlení dodávané tím elektroiontovým motůrkem bylo mizivé a v podstatě nesloužilo k urychlení sondy... zdrojem byla jakási atomová baterie
Citovat
0 #10 Jillian 2014-04-16 07:19
Warpový pohon - zařízení pro deformaci časoprostoru umožňující cestování nadsvětelnou rychlostí. Standardní rekvizita sci-fi literatury a filmů, i když ne vždy se jí říká takto. Teoreticky to prý není úplný nesmysl, fyzici tomu říkají Alcubierrův pohon.

Iontové motory se už u kosmických sond používají celkem běžně. Tah mají opravdu mizerný, výtokovou rychlost zdaleka ne relativistickou , spotřebu energie velkou, ale impuls (velikost krát doba tahu) na jednotku hmotnosti paliva výrazně větší než chemické motory. Když není kam spěchat, je to výhodnější a na napájení se v blízkosti Slunce (zhruba k Marsu, možná až k Jupiteru) dají použít solární články. Pravda, kvadratická závislost energie na hybnosti je nepříjemnou překážkou.
Ale i kdybychom měli iontové motory s dostatečným tahem pro vzlet ze Země, nešly by pro to použít, protože ionty urychlené na relativistické rychlosti by se srážely s atomy ve vzduchu za vzniku záření a radioaktivních izotopů.
Citovat

Přidat komentář


Bezpečnostní kód
Obnovit

 
Joomla Tutorial: by JoomlaShack