Fantazie Julese Verna nebo blízká budoucnost?   

Už v bibli najdete stavbu věže, jejíž špička se měla dotýkat nebes. Byla to známá Babylonská věž. Tehdy pár století před naším letopočtem se to stavitelům nepodařilo. Oni ani nevěděli, že při výšce  kolem dvou tisíc metrů, by se bylo zdivo rozpadlo od základů vlastní vahou.

Skutečná věž, aby dosáhla hranice vesmíru (za vědecky považovaný začátek vesmíru je považována hranice jedno sto kilometrů nad povrchem Země, takto si ji lidstvo stanovilo) by musela být alespoň padesátkrát vyšší. Myšlenka výtahu je vlastně prostá. Je založena na respektování nebeské mechaniky.

Praotec raketového výzkumu, Konstantin Eduardovič Ciolkovskij, už před více než sto lety snil o věži, tyčící se až na úroveň geostacionární orbity, tedy do výše 35 785 kilometrů nad zemským povrchem. K čemu by byl takový výtah dobrý?  Byla by to ekonomicky velmi výhodná alternativa cestování do vesmíru.

Přijatelná cena

Zní to jako sci-fi, ale americké NASA se o koncepci výtahu na orbitu začala zajímat už v 90. letech minulého století. Vědci došli k závěru, že bude-li se ve zdokonalování stávajících technologií  pokračovat stejným tempem jako dosud, pak by výtah byl řešitelným problémem už v současném 21. století. Cena by nebyla ani tak vysoká, asi 50 miliard dolarů, což je asi roční státní rozpočet České republiky. Co by to přineslo? Doprava do vesmíru by se zlevnila cca deset tisíckrát, na desítky dolarů za vynesení jedno kilogramu nákladu do vesmíru, na geostacionární dráhu.

Geostacionární dráha  je pomyslná výška nad planetou Zemí, na které doba oběhu tělesa o jednu ?otočku? je stejná jako doba otočení Země. Těleso visí na zemským povrchem prakticky  nad jedním místem, jinými slovy otáčí se synchronně s naší planetou a udělá tedy jednu otočku za 24 hodin.

Z pohledu pozorovatele na povrchu Země  se tělesa na dráze ve výšce 36 tisíc kilometrů prakticky vůči bodu na povrchu Země nepohybují. V této  výšce je umístěno mnoho telekomunikačních družic, které nesou televizní satelity.  Tam by mohla být umístěna i konečná stanice pozemského výtahu a od ní by vedlo dále do  vesmíru lano, na jehož konci by bylo závaží, díky němuž by lano stoupající od  Země zůstalo napnuté. Kde ale vzít závaží na druhé straně? Nejlepší by byl asteroid, ale ulovit asteroid a dopravit na oběžnou dráhu, na to zatím pozemská technika nestačí.

Na výkresech to vypadá jednoduše, ale vzpomenu-li si na poruchovost výtahů v panelových domech, myslím si, že máme ještě co dohánět.

Experti  uvažují, že nástupní stanice by bylo dobré postavit na pobřeží Ekvádoru v blízkosti rovníku, kde je velmi stálé  počasí. V oblast je nepříliš rozšířená letecká doprava a nenavštěvují ji často ani  hurikány. I přesto hrozí srážka s meteority, a navíc nepřítelem je také radiace, střet se stávajícími satelity a hrozí i teroristický útok.

Ocel nestačí

Ocelový sloup pro výtah by nebyl vhodný. Zhroutil by se pod vlastní vahou při výšce kolem 5 kilometrů. Maximální výška hliníkového sloupu by byla 14,5 km. Z uhlíkových pryskyřic kolem 115 km a epoxidovou pryskyřicí by se dosáhlo výšky 123 km. Jsou to sice úcty hodné výsledky, ale směšné pro výtah do kosmu. Cílem je nalezení vhodného materiálu a správné konstrukční metody.

Z jakého materiálu by mělo být lano? Nabízí se uhlík, grafit. Při pětinové váze  oproti oceli má stonásobnou pevnost v tahu.  V roce 1991 japonský tým objevil uhlíkaté nanotrubičky. Materiál dosahuje extrémních hodnot v tahu. Technologie nano trubiček prochází bouřlivým rozvojem a požadovaná pevnost není už snem, ale reálným cílem.

V současnosti lidstvo nedisponuje dostatečně pevným materiálem, ale naději dává do již zmíněné nanotechnologie. Nanotechnologie bude muset urazit ještě dlouho cestu než se s její pomocí dostaneme do vesmíru. Navíc bude třeba zkonstruovat kabinu chránící lidi před radiací van Allenových pásů. Kromě toho by se kabina musela pohybovat několik hodin než by dorazila k cíli. Van Allenovy prstence jsou prstence energeticky nabitých částic a byly objeveny sondou Explorer I.  Táhnou se asi od 400 kilometrů nad povrchem Země do vzdálenosti asi 50 tisíc kilometrů a jsou orientovány symetricky kolem zemské osy. Chránit se proti záření můžeme vrstvou olova nebo lokálním i magnetickým polem. Vesmírný výtah by mohl pomoci vybudovat vesmírné kolonie, případně expandovat lidstvo do vesmíru.

V konečném projektu by se nejspíše nejednalo o lano, ale pravděpodobně o plochý pásek. Takovým páskem by se dopravil na orbitu až třinácti tunový náklad. Nejpravděpodobnější představa je, že výtah by byl pravděpodobně tvořen tyčí, na níž by byly umístěny kolejnice a po nich by se na magnetickém polštáři rychlostí 2 tisíce kilometrů v hodině  pohybovalo magnetickou silou vznášené vozidlo. Energii by zajišťovaly solární panely, nebo by elektrickou energii ?dopravoval? laserový paprsek. Je to zatím pohádka pro dospělé, ale čas ukáže, zda se naplní vize Julese Vernera. Kromě  ?Dvou let prázdnin? zatím lidstvo splnilo všechny jeho technické nápady?

Stavba vesmírného výtahu by se stala revolucí v dobývání kosmu. Snížily by se náklady na dopravu na oběžnou dráhu kolem Země. To je hlavní problém rozvoje kosmického výzkumu.

Neznamenalo by to ale konec raketoplánů. Ty budou dále využívány k letu ke vzdálenějším planetám. Rakety by mohly zajišťovat spojení mezi koncovými stanicemi výtahů. Úspora energie by byla nepředstavitelná. Odpadly by požadavky  na palivo pro náročné pozemské starty.

Konec smíchu

?Kosmický výtah bude postaven do padesáti let od doby, kdy se tomu lidé přestanou smát,? řekl spisovatel Arthur C. Clark. Vzpomínáte? Jen málokdo věřil, že se jeho prognóza stane skutečností, když mluvil o telefonování přes satelit. A dnes bychom se smáli tomu, kdo by nevěřil.

Tento článek byl zveřejněn v tištěném časopise Phoenix 08/2013.