Šplhať sa do vesmíru na lane? Táto predstava vyzerá rovnako bizarne ako nápad vytiahnuť sa vlastnou rukou za golier. Napriek tomu fyzikálne zákony niečo také umožňujú. Stačí na rovníku poslať nahor skutočne dlhé lano a na jeho hornom konci mať poriadne závažie. To bude lano napínať vďaka odstredivej sile zemskej rotácie.
Aké jednoduché, milý Watson, povie si možno niekto posmešne. Lenže iní to s kozmickým výťahom myslia naozaj vážne. Americké združenie firiem LiftPort Group v minulom roku spustilo z balóna približne 1600 metrov dlhú stuhu z uhlíkového kompozitného materiálu. A už skôr nechalo po takýchto lanách visiacich z mrakodrapov šplhať modely kozmických výťahových kabín.
"Zmeň svet, alebo tiahni"
Na webových stránkach LiftPort Group sa už taktiež odpočítava čas do štartu prvého orbitálneho výťahu. Dátum znie 27. októbra 2031. Zdanlivo veľmi vzdialené – lenže na približne rovnakú dobu plánuje NASA i pilotovanú výpravu na Mars.
Odhodlanie LiftPort Group k činu vyjadruje i ich firemné heslo: "Zmeň svet, alebo tiahni domov".
Realizácia výťahu by však znamenala predsa len o dosť viac než len lano a závažie. V najjednoduchšej podobe by to malo vyzerať asi takto. Na geostacionárnej dráhe vo výške 36 000 kilometrov nad rovníkom, ktorá umožňuje telesu zdanlivo visieť nad jedným miestom Zeme, sa umiestni satelit. Z neho povedú dve laná: jedno dole k zemskému povrchu, druhé opačným smerom k dostatočne hmotnému protizávažiu (napríklad v podobe asteroidu), ktoré vďaka odstredivej sile udrží celý systém napnutý. Po lane sa následne môžu šplhať elektrické osobné kabíny i nákladné „vozíky“ bez nutnosti dosahovania závratných únikových rýchlostí, bez dramatického preťaženia, ohňa, dymu a predovšetkým v porovnaní s dnešnými raketami a raketoplánmi, veľmi lacno. Cesty do kozmu by sa tak stali záležitosťou dostupnou približne tak, ako terajšie medzikontinentálne letecké linky.
Kozmický šplh na lane
O tom, že myšlienka nie je tak šialená, ako na prvý pohľad vyzerá, svedčí i skutočnosť, že sa ňou vážne zaoberá i americká vesmírna agentúra NASA. Jednou z podôb tohto záujmu je súťaž v „kozmickom šplhu“, kde študentské tímy závodia so svojimi modelmi vozíkov lezúcich po lanách do výšky. Vlani zvíťazil výtvor študentov z University of Saskatchewan, ktorý do výšky 55 metrov (teda približne rovnakej, do akej sa týči pražská Petrínska rozhľadňa) vyliezol za 57 sekúnd.
Pre tento rok sú vypísané dve kategórie: s prenosom energie pomocou svetla a s vlečným lanom. Víťazi oboch si odnesú rovných pol milióna dolárov, čo je desaťkrát viac, než obdržal víťaz prvého ročníka v roku 2005. I suma naznačuje, že v žiadnom prípade nejde len o študentskú recesiu. Cieľom vesmírnej agentúry je nielen myšlienku propagovať, ale taktiež vytvoriť intelektuálnu liaheň, kde by sa rodili zaujímavé myšlienky. Niektoré z nich by sa tak mohli jedného dňa uplatniť i pri stavbe skutočnej orbitálnej lanovky.
Rajské fontány
Zdanlivo prevratná myšlienka, v skutočnosti nijako nová. Už zakladateľa teoretickej kozmonautiky Konstantina Ciolkovského inšpirovala stavba Eiffelovej veže v Paríži k nápadu „kozmického zámku“, ktorý by siahal až na obežnú dráhu. Za skutočného otca kozmického výťahu je ale považovaný až Jurij Artsutanov, ktorý roku 1960 takúto stavbu detailne premyslel – avšak stále ešte skôr ako intelektuálnu rozcvičku či odkaz pre veľmi vzdialenú budúcnosť. Prelomom v nazeraní na projekt bol najskôr rok 1979. Vtedy myšlienku kozmického výťahu majstrovsky spopularizoval Arthur C. Clarke na stránkach úspešného románu Rajské fontány. Tým, čím bol Jules Verne pre realizáciu ponoriek, lietadiel a cesty na Mesiac, tým raz možno bude Clarke pre kozmické výťahy.
V dobe vydania Rajských fontán ešte chýbal materiál pre laná, ktoré by museli mať úplne fantastické vlastnosti. Arthur Clarke vo svojom románe použil super tenké diamantové vlákno. Od tej doby ale vývoj pokročil; predovšetkým sa objavili uhlíkové nanotrubice, z ktorých by bolo kožné lano „upliesť“. LiftPort Group síce zatiaľ na svoje pokusy používa bežné uhlíkové kompozity, ich odborníci ale vedia, že bez nanotrubíc sa do vesmíru nedostanú. Svedčí o tom taktiež skutočnosť, že v štruktúre združenia je i divízia zaoberajúca sa nanotechnológiami.
Mnoho nevyriešených problémov
Otázkou zostáva i pohon výťahových kabín. Brať si pohonné hmoty na cestu nahor dlhú desiatky tisíc kilometrov nie je možné, prakticky neuskutočniteľné je taktiež použitie vlečného lana. Predpokladá sa, že elektrinu preto motory kabíny dostanú zo solárnych panelov, ktoré budú zo Zeme alebo z obežnej dráhy ožarovať výkonné lasery.
Aj tak však stavba len tak nezačne. Ostáva totiž vyriešiť kopec problémov. Je to predovšetkým namáhanie a únava materiálu, vplyv počasia, mikrometeoritov, statickej elektriny a kozmického žiarenia alebo dôsledky prípadnej havárie. Veľkú neznámu predstavuje taktiež správanie sa tak obrovskej konštrukcie pri zaťažení, jej vibrácie a dôsledky zotrvačných síl, ktoré vznikajú pri pohybe vozíkov, štartoch kozmických lodí zo staníc umiestnených v rôznych výškach a podobne. Problémom je i skutočnosť, že laná by prechádzali takzvanými Van Allenovými pásmi so zvýšenou rádioaktivitou.
Pokiaľ ale bude chcieť ľudstvo osídliť vesmír, musia inžinieri tieto problémy vyriešiť. Okrem iného i kvôli slovám, ktoré pred časom predniesol významný britský vedec Stephen Hawking: „ Skôr či neskôr nás nejaká katastrofa, napríklad kolízia s asteroidom alebo nukleárna vojna, všetkých úplne vyhubí. Pokiaľ sa však rozšírime do vesmíru a vybudujeme nezávislé kolónie, stane sa naša budúcnosť istou.“
Kozmické výťahy však nemusia vzniknúť len na Zemi – už Arthur Clarke písal o tom, že by mohli vyrásť i na Marse a iných telesách. Tam by dokonca bola ich stavba oveľa ľahšia vďaka nižšej gravitácií.
Pre budúce doly alebo priemyselné podniky na Mesiaci je to iste dobrá správa.
Základom sú uhlíkové nanotrubice
Z ríše fantázie do sveta možnej budúcej reality pomohol kozmickému výťahu predovšetkým objav uhlíkových nanoštruktúr. Roku 1985 sa Angličanovi Haroldovi W. Krotovi a Američanom Richardovi E. Smalleymu a Robertovi C. Curlovi podarilo dokázať existenciu takzvaných fullerenov – molekúl so šesťdesiatimi a viac atómami uhlíka, usporiadaných do uzavretých sférických tvarov. Od nich odvodené trubicové štruktúry – uhlíkové nanovlákna – objavil v roku 1991 japonský vedec Sumio Iijima.
Význam uhlíkových nanovlákien je zrejmý už z toho, že majú najmenej desaťkrát väčšiu pevnosť v ťahu než akýkoľvek iný dnes známy materiál. Pre kozmický výťah sú však potrebné desiatky kilometrov, zatiaľ čo vedcom sa dlho darilo vytvárať nanotrubice dlhé sotva pár milimetrov. Od tej doby však dĺžka rýchlo rastie – a každý nový úspech býva komentovaný i z hľadiska možnosti stavby lanovky na obežnú dráhu.
Článok bol pôvodne publikovaný na DigiWeb.cz.