Orb. stanice

* Gamma č. 011 (Sportování na MIRu)

Vydáno dne 25. 01. 2006 (2875 přečtení)

Ruská orbitální stanice MIR - sportování na MIRu

Minulý týden jsem vás nechal hádat, jakým způsobem se dá v beztížném stavu běhat bez pomoci jakýchkoliv podpůrných instrumentů. Odpovědi - bez výjimky správné - poslali Tajga (do půl hodiny - rekordní výkon!), Doveda a Rosťa; jejich zdůvodnění si můžete přečíst v příloze Odpovedi.doc). Respondenti se navíc nespokojili se samotným řešením, ale zamýšleli se i nad důsledky takové situace pro kosmickou loď jako takovou a nad konkrétními podmínkami experimentu. Podívejme se teď proto podrobněji na beztížný běh i na vaše dodatečné otázky.



Orbitální stanice MIR


Možnost běhu je fyzikálně podmíněna tím, aby běžec po odrazu dopadl zpátky na podklad, ať už jím je cokoliv. Na běžce tedy musí působit nějaká stálá síla mířící proti směru jeho odrazu. Na Zemi je touto silou gravitace. Stejně je tomu na Měsíci, kde jsou ale podmínky komplikovány skutečností, že přitažlivost je šestkrát menší; během výprav Apollo si proto kosmonauti museli zvyknout na dosud neznámou zkušenost, kdy tíha těla (zatíženého navíc několika desítkami kilogramů skafandru) byla oproti pozemským podmínkám zhruba třetinová, avšak setrvačná hmotnost (která je nezávislá na gravitaci a projeví se při snaze zabrzdit nebo urychlit pohyb) činila hodně přes sto kilogramů. Důsledkem bylo, že zdánlivě lehké tělo vyžadovalo překvapivě velkou sílu na rozeběhnutí i zastavení, a místo běhu se nejpraktičtějším způsobem pohybu staly známé legrační poskoky.


(Ještě drastičtější ilustrací rozdílu mezi tíhou a setrvačnou hmotností - parametry, které v běžném životě nerozlišujeme - byl případ záchranné expedice před několika lety, když američtí kosmonauti nakládali - ručně - na oběžné dráze do raketoplánu porouchanou dvoutunovou telekomunikační družici. Tíha satelitu byla v daných podmínkách nulová, ale pro kosmonauta, který by se tím nechal ukolébat a dopustil, aby ho pomalu se pohybující družice přimáčkla ke stěně nákladního prostoru raketoplánu, by to asi byla poslední chyba v jeho životě. Vítězoslavný výkřik ?Houstone, chytili jsme satelit!? byl výmluvným vyjádřením obtížnosti unikátní několikahodinové kovbojské operace na oběžné dráze; snímek kosmonauta stojícího s nohama uchycenýma v nákladním prostoru a držícího nad hlavou dvoutunový válec tenkrát obletěl svět.)


Ve Skylabu ovšem gravitace nebyla, dokonce ani slabá měsíční ne; a jelikož jsme předem vyloučili pružné pásy, zbývá jediná možnost, naznačená už v samotné otázce zmínkou o válcovém trupu stanice: odstředivá síla. Kosmonaut se prostě odrazil podél vnitřní stěny ve směru kolmém na osu stanice přibližně po tečně, a po několika odrazech a získání dostatečné dopředné rychlosti ho odstředivá síla sama vracela zpět ke stěně stanice. Jak říká Rosťa, je to stejný kousek, který je občas k vidění v cirkusu, když tam artista jezdí na motorce po svislé stěně drátěné koule.



Dopisy čtenářů

Tajga:

Vzhledem k pomeru hmotnosti stanice a hmotnosti behajicich kosmonautu zrejme nehrozilo podle zakona akce a reakce roztoceni stanice opacnym smerem, i kdyby se do toho dalacela posadka najednou. Presto - jsou nejake zpravy o tom, ze si to odbornici z NASA jeste pred zapocetim behani teoreticky overili- spocitali??? Anebo bylo stabilizacni zarizeni stanice dostatecne dimenzovano, ze bez problemu zvladalo i takove radeni maratonskych bezcu?

K rotaci stanice nevyhnutelně došlo a důsledkem mohly být potíže s rádiovým spojením (řešitelné použitím všesměrové antény) a narušení tepelné regulace pomocí slunečníku (v krátké době asi nevýznamné). Nedoslechl jsem nic o tom, jaká opatření se proti tomu tehdy podnikala, a osobně tipuju, že asi žádná, kromě deaktivace automatického stabilizačního systému, aby se neplýtvalo palivem; když se běžec zastavil, zastavila se zákonitě i rotace stanice, a pak bylo možno pomocí stabilizačních motorků obnovit původní orientaci.

Připomeňme, co pozemskému selskému rozumu nemusí být na první pohled zřejmé: zatímco na Zemi se každý trvalý pohyb musí udržovat stále působící silou, aby se překonaly ztráty třením, ve vakuu, jakmile něco roztočíte, točí se to samo navěky. Stanice se tedy nezastaví proto, že ji kosmonaut přestane nohama ?pohánět? (jakmile přestane zrychlovat a běží stálou rychlostí, už na stanici nepůsobí roztáčecí silou), ale proto, že nakonec musí svůj běh zabrzdit, a to třením o stěnu stanice, a tady nastane opět reakce, ale v opačném směru než při rozeběhnutí.

*************************************************************************

Tajga:

Dalo by se to vyresit tim, ze by behali vzdy 2 kosmonauti (pripadne skupiny) vzdy proti sobe, ovsem bez nalajnovanych drah by podle me hrozila srazka.

Dobrý nápad (připomnělo mi to originální sovětské vrtulníky Kamov se souosými nad sebou umístěnými protiběžnými rotory, které se tak obejdou bez ocasního stabilizačního rotoru) a jistě by to bývalo snadno proveditelné, i když bez těch nalajnovaných pruhů skutečně mohla běžcům hrozit srážka. Nicméně na Skylabu si tenkrát trojice nevycválaných kosmonautů s kompenzací rotačního momentu žádné starosti nedělala; orientační režim stanice hodili za hlavu a očividně jim šlo hlavně o to, aby si užili co největší legraci. Na vlastní oči jsem viděl záběry, na kterých VŠICHNI TŘI kosmonauti peláší ZA SEBOU stejným směrem v rozestupu sto dvaceti stupňů jak stádo cirkusových veverek. Co tomu mumraji uvnitř trupu říkal stabilizační systém, není známo; nejspíš si musel pomyslet, že téhle potrhlé posádce definitivně přeskočilo.

Faktem je, že roztočení stanice bylo velmi pomalé; uvážíme-li, že hmotnost Skylabu i s lodí Apollo byla 89 tun a těžiště tří kosmonautů o cca 3x80 kg obíhala po poloměru o něco menším než poloměr pláště stanice rychlostí odhadem 12 otáček za minutu, pak rotace soulodí nemohla být rychlejší než jedna otáčka za tři minuty. S tak malým impulsem si stabilizační trysky snadno poradily; problémem by byla spíš spotřeba paliva, pokud by se takový tělocvik konal často.

(Při zmínce o hmotnosti je zajímavé porovnání modulárního stočtyřicetitunového Miru s dnes už legendárním Skylabem, který byl se svými 75 tunami vynesen na oběžnou dráhu v jediném kusu. Jenže to už je všechno velmi dávno, v oněch bájných dobách, kdy jsme ještě měli pořádné rakety [Saturn V] a ne takové trapné prskavky jako Proton nebo Space Shuttle, které teď budou muset tři roky pracně skládat mezinárodní kosmickou stanici po malých kouskách.)

Je-li řeč o odstředivé síle, mnozí z vás si určitě vzpomenou na obrázky hypotetických orbitálních stanic ve formě pomalu rotujících obručí, známých z vědeckofantastických knih. Takto lze umělou gravitaci vytvořit trvale; skutečností ale zůstává, že v jakékoliv dohledné budoucnosti se nic takového na oběžné dráze neplánuje. Kosmické programy jsou i tak dost drahé, než aby byly vlády ochotné investovat další milióny dolarů do mnohem komplikovanějších konstrukcí pro pouhé pohodlí kosmonautů. Chtějí se podívat do vesmíru, tak ať si zvykají. Ostatně mnohé fyzikální a technologické experimenty, které se na orbitě provádějí, beztížný stav přímo vyžadují, nemluvě o dalších drobných komplikacích, které by rotace působila.

A na závěr další hádanka pro koumavé počtáře: Jakou rychlostí by musel kosmonaut ve Skylabu utíkat (vnitřní průměr = 6.5 m), aby si pro sebe vytvořil umělou tíži rovnou pozemské gravitaci? Nezapomeňte, že chodidla kosmonauta, jejichž dráha udává subjektivní pocit rychlosti běhu, se pohybují po delším poloměru než těžiště těla, jehož pohyb vytváří odstředivou sílu. Řešení bude zveřejněno v pondělí 26. února.





Celý článek | Autor: Jarda Pecka | Počet komentářů: 1 | Přidat komentář | Informaèní e-mailVytisknout článek


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