Měsíční dobrodružství

* Gamma č. 025 (Měsíční dobrodružství (I.))

Vydáno dne 28. 01. 2006 (5759 přečtení)

Měsíční dobrodružství - základy raketového pohonu

Jak kdysi napsal Karel Pacner, projekt Apollo byl největším technickým dobrodružstvím dvacátého století; tento seriál bude proto věnován cestě člověka k Měsíci. Nejdřív ale pár slov o tom, co tomu předcházelo.



Země


Většina živočichů má sklon k neustálému pohybu, a člověk v tomto ohledu rozhodně vyniká: během svých dějin vymyslel celou řadu prostředků, které mu pohyb usnadňují, a raketa je z nich až tím posledním.


Základním nástrojem našeho pohybu jsou samozřejmě nohy: jejich používání je umožněno existencí tření a platnosti Newtonova třetího pohybového zákona. Opíráme se o drsný povrch Země a odrážíme se od něj, využívajíce skutečnosti, že stejnou silou, jakou působíme na povrch Země, působí Země na nás. Kdykoliv se odrazíte k rozeběhu, Země má sklon se pod vámi nepatrně pootočit, jako se točí v cirkuse koule pod balancujícím medvědem. Vzhledem k nepoměru hmotností je ovšem vaše působení na planetu zcela zanedbatelné, a jelikož se navíc vzniklá síla pohltí pružnou a plastickou deformací nejbližšího povrchu, Země jako celek žádné důsledky vašeho impulsu nepocítí. Kromě toho je její prostorová orientace velmi dobře stabilizovaná poměrně rychlou rotací, takže ani řádově silnější impulsy nemají na pohybový stav planety znatelné účinky; jinak by se v důsledku hemžení na jejím povrchu pohybovaly póly nejen magnetické, ale i geografické a zmatky v klimatu by byly ještě mnohem větší, než jsou dnes. (Kdo si nejste jistí, jak vlastně funguje rotační stabilizace, vyzkoušejte si velmi názorný experiment: až budete na svém kole spravovat píchlou duši, vezměte například vymontované přední kolo do obou rukou za osičku, prsty ho roztočte na maximální obrátky a pak zkuste osičku prudce sklonit o devadesát stupňů do strany. Budete překvapeni, jak vehementně se kolo bude tomu pohybu bránit. Doporučuju nedělat to v blízkosti kredence s rodinným porcelánem; mohli byste způsobit značnou škodu.)


Když se člověku zachtělo rychlejšího pohybu, ochočil si koně, pak vymyslel kolo a postavil vůz: obojí se opět pohybuje díky tření o zemský povrch. (Kdo tomu nevěří, ať si vzpomene, co se dělo, když tuhle v zimě vjel se svým autem do zledovatělé zatáčky nebo se pokoušel rozjet ve sněhu do kopce.)


Trochu jiný případ je plachetnice, která pluje díky Archimédovu zákonu a aerodynamickým silám působícím na plachtu. Ne každý suchozemec ví, že plachta se jen málokdy používá jako pytel, do kterého zezadu fouká vítr; v naprosté většině případů funguje jako letecké křídlo: při obtékání prohnutého profilu proudí vzduch na vnější straně po delší dráze, je proto řidší (když stejný počet molekul proudí po delší dráze, je tam menší tlak než na kratší dráze) a tudíž na vnější straně vzniká podtlak, který plachtu doslova ?nasává? vpřed. Jen díky tomu je možná plavba na boční vítr nebo dokonce křižování proti větru.


Pohon lodě vesly nebo kolesem se podobá chůzi: jako se chodec odráží od země, loď se pádly, vesly nebo kolesem ?odráží? od viskózní vodní hmoty. Pádlo se však ve vodě nezarazí, ale proniká skrz ni proti jejímu odporu; to by nám mělo naznačit, že tady už bude něco trochu jinak. Veslař se o vodu nejen opírá, ale urychluje ji v opačném směru; jestli to někomu připomíná reaktivní pohon, není to náhoda.


Prvním průkopníkem skutečného reaktivního pohonu byl ? přestože to obvykle nebývá takhle výslovně prezentováno ? náš krajan Josef Ressel, vynálezce lodního šroubu. Tady už nejde o žádné ?opírání se o vodu?; šroub urychluje úzký válec vody na vysokou rychlost a v důsledku toho pohání loď opačným směrem. Isaac Newton by poznamenal, že podle jeho třetího zákona (?Každá akce vyvolává stejně velkou, ale opačně orientovanou reakci?) to ani jinak být nemůže.


Obvykle se snažím, abych vás nezatěžoval rovnicemi [v jediném případě, kdy jsem tuhle zásadu porušil ? v příkladu o běhu ve Skylabu ? mi odezvou od čtenářů bylo mrazivé ticho :-) ale tentokrát si opravdu nemůžu pomoct. Podle zákona o zachování hybnosti platí, že součin času a působící síly [=impuls] je roven součinu hmotnosti a získané rychlosti [=hybnost], tj.
F.t = m.v
Odtud lze vyvodit, že pokud lodní šroub urychlí za sekundu vodu o hmotnosti M o rychlost V, pak v důsledku toho působí na loď dopředná síla F = M.V. Lodní koleso v principu funguje podobně, avšak při své velké hmotnosti a neohrabanosti urychluje vodu o mnohem menší rychlost; v tom je tajemství vysoké účinnosti lodního šroubu.

Pro dnešek už je toho dost; další číslo vyjde ve středu, a za týden v příštím vydání ?Měsíčního dobrodružství? už se odpoutáme od země.



Redakční úvodníček

Po prvních číslech pravidelných seriálů a několika čtenářských ohlasech je čas na předběžné zhodnocení a mírnou ?korekci kursu?, řečeno kosmonautickým žargonem.


Značný úspěch, jak se zdá, měl seriál o meziplanetárních sondách Pioneer (čeká nás ještě nejméně jedno číslo o dvojité misi Voyager) a evidentně se vám líbilo i předchozí povídání o Miru. Zjevně vás zaujal i seriál o Zemi; ten časem přejde v povídání o skutečném vesmíru, ale Země je těleso pro nás natolik důležité a zajímavé, že jí chci ještě několik čísel věnovat. Vydržte, už brzy se dočkáte.


Zajímali jste se o astronomickou techniku (dalekohledy); je to téma možná méně vzrušující a pro leckoho dost technické, ale budu se jím ještě nějakou dobu zabývat a i po vyčerpání základních informací se k němu příležitostně vrátíme.


Asi nejspornější reakci vzbudil seriál o mikrosvětě; je to opravdu dost složité a někdy i trochu nezáživné povídání o něčem velmi abstraktním, co se zcela vymyká lidské představivosti. Musím ale znovu opakovat, že aspoň základní přehled o struktuře mikrosvěta je naprosto nezbytný pro každého, kdo chce proniknout do tajemství vesmíru. Magnetické pole, polární záře, sluneční plachetnice, sluneční vítr, iontové motory, heliopauza, původ sluneční energie, jaderné reaktory ? to je jen zlomek témat, jejichž objasnění je bez elementárních znalostí mikrofyzikálních zákonů nemožné. S mikrosvětem vám proto nedám pokoj, byť se budu snažit o maximální srozumitelnost. Nenechte se odradit obtížností tématu; je to klíč k pochopení povahy světa.


Zřejmě nejpřitažlivější jsou pro vás taková témata, kde se něco viditelného děje: rakety, kosmodromy, orbitální stanice, žertovné příhody z oběžné dráhy. Je pravda, že po skončení cyklu o Miru jsme si takových zajímavostí mnoho neužili; abych tedy potěšil příznivce praktické kosmonautiky, předkládám vám dnes první díl nového seriálu, ve kterém si skalní raketáři opravdu přijdou na své. Začátek bude jako obvykle trochu teoretický, ale jestli vydržíte, slibuju, že nebudete litovat.





Celý článek | Autor: Jarda Pecka | Počet komentářů: 6 | Přidat komentář | Informaèní e-mailVytisknout článek


©2001 Zbyněk Slába, grafické prvky - Renáta Řehová
Stránky byly vytvořeny s využžitím redakčního systému: PhpRS