Vesmírná architektura
24. 2. 2012
Když architekti navrhují obydlí na Zemi, berou mnoho skutečností jako samozřejmost. Na Zemi je dýchatelná atmosféra i stálá přitažlivost. To však na jiných kosmických tělesech neplatí. A přesto všechny poznatky získané z navrhování mimozemských objektů můžeme použít i na naší planetě – v oblastech postižených přírodními katastrofami, ke snížení spotřeby energie, ke stavbě inteligentních budov.
Na Zemi máme všechno … Vzduch, dostatek vody, ochranu před zářením, obydlí …
Co když ale nebudeme mít co jíst, nebudeme mít co dýchat a kde se schovat?
Když architekti navrhují obydlí na Zemi, berou mnoho skutečností jako samozřejmost. Na Zemi je dýchatelná atmosféra i stálá přitažlivost. To však na jiných kosmických tělesech neplatí. A přesto všechny poznatky získané z navrhování mimozemských objektů lze použít i na naší planetě. Nové poznatky mohou sloužit v oblastech postižených přírodními katastrofami, mohou pomoci ke snížení spotřeby energie, nebo mohou přispět ke stavbě inteligentních budov.
V arizonské poušti výzkumný tým z Johnsonova kosmického centra před časem testoval kompaktní ocelové obydlí, které je předobrazem budoucí americké měsíční základny. Obydlí je možné upravit i tak, aby v něm člověk přežil v hlubokém vesmíru. Během dvoutýdenního experimentu se posádka tvořená čtveřicí astronautů musí pomocí měsíčních roverů dostat ze základny na místo určení. Jejich úkolem je geologický průzkum jedinečné oblasti, která se v mnohém podobá měsíční krajině. V podstatě stejný úkol budou plnit i příští měsíční výpravy.
Terry Tri, manažer pro začleňování testů, NASA Johnson Space Center: Sedm dní trvala cesta do hor a potom nastal sedmidenní návrat na základnu. Šest z těchto sedmi dní astronauti strávili v roverech, pohybovali se z místa na místo, sbírali vzorky a studovali geologické formace.
Pozemské testy a simulace mají pomoci zjistit a napravit technologické i architektonické nedostatky dříve, než lidé skutečně vyrazí do vesmíru.
Tracy Gill, systémový inženýr, NASA Johnson Space Center : V současné době se snažíme vylepšit technologie a zdokonalit systémy tak, abychom se mohli vydat na dlouhodobou misi. V první řadě jde o umělou podporu života. Musíme vytvořit uzavřený cyklus, který nám umožní strávit dlouhou dobu v podmínkách vesmíru.
Mezinárodní vesmírná stanice, jediná kosmická stavba současnosti. Od zemského povrchu je vzdálená pouhých 350 kilometrů, a to je méně než z Aše do Brna. Zásoby pravidelně přivážejí kosmické lodi ze Země. Na cestě k Marsu, vzdálenému přes dvě stě milionů kilometrů, to ale možné nebude.
Tracy Gill, systémový inženýr, NASA Johnson Space Center : Musíme dosáhnout dokonale uzavřeného cyklu. Musíme se naučit recyklovat veškerou vodu, veškerý odpad. Musíme vymyslet takové oblečení pro astronauty, které nebude třeba prát, nebo bude na jedno použití.
Zní to zajímavě, takže se nabízí myšlenka: Nedokázal by stejný přístup na Zemi vyřešit ekologickou krizi?
Francie, Strasbourg, Mezinárodní vesmírná univerzita. Architekt Ondřej Doule tu působí už několik let. Extrémní prostředí vesmíru mu je zdrojem inspirace. Jeho návrhy základen na Měsíci, Marsu nebo hotelu na oběžné dráze jsou způsobem, jak se o bydlení dozvědět více. Ondřej se domnívá, že pozemští architekti zneužívají luxusu, který nabízí pohodlné pozemské prostředí. Principy z vesmíru by chtěl využít pro efektivnější stavby na Zemi.
Ondřej Doule: Mezinárodní vesmírná univerzita, Strasbourg, Francie: Já jsem si představoval, jak ty stavby by mohly vypadat na Marsu, jak by mohly vypadat na Měsíci nebo případně v prostředí, kde není gravitace. A opravdu jsem si uvědomil, že na Zemi ten architekt tím způsobem, že bojuje proti té gravitaci, vlastně vztyčuje ty stavby nebo je zakopává do Země, ale vždy jsou tady velmi důležité vertikály, to znamená nějaké sloupy, stěny, tunely, klenby, všechno, co je schopné vlastně nést tu tíhu.
Na Marsu je přitažlivá síla oproti Zemi třetinová, na Měsíci sotva dvacetiprocentní. Na oběžné dráze zase nepůsobí vůbec žádná přitažlivá síla. Oběžná dráha ani Mars nebo Měsíc nemají dýchatelnou atmosféru, na člověka tu útočí smrtící kosmické záření. Jak jinak se architekt naučí respektu k prostředí, než když se pokusí navrhovat stavby pro přežití v těch nejextrémnějších podmínkách? Vesmírná architektura je ve své podstatě školou architektury pro dokonalou udržitelnost a energetickou soběstačnost. Například Mezinárodní vesmírná stanice si musí veškerou elektrickou energii vyrobit pomocí solárních panelů. I voda se recykluje stále dokola. Na Zemi by něco takového způsobilo ekologickou revoluci.
Ondřej Doule: Mezinárodní vesmírná univerzita, Strasbourg, Francie: Jedná se jednak o úsporu místních zdrojů, o úsporu neobnovitelných zdrojů, o možnosti návrhu samostatných obytných jednotek, to znamená, že nemusejí být připojeny do energetické sítě, nemusejí být připojeny na kanalizaci a jsou z velké části ekologické.
Nyní jedeme ze Strasburku zpět do Čech, navštívit Ondřejova spolupracovníka Vratislava Šáleného. Tento letecký inženýr a odborník na numerické modelování se dlouhodobě zabývá počítáním pevnosti konstrukcí a aerodynamikou, v posledních letech zejména pro automobilový průmysl. Ondřejovi pomáhá posunout jeho odvážné projekty tak, aby je bylo možné uskutečnit.
Ondřej Doule: Mezinárodní vesmírná univerzita, Strasbourg, Francie: Pak jsem si říkal, že by se dala nastřelit ještě jedna deka, …
Oba odborníci probírají podrobnosti naprosto neobvyklých postupů. K termínům, které používají, patří: nastřelování fólií, ochrana kapslí, práce robotů.
Toto je návrh měsíční základny LB 10. Je odvážnější než základna NASA. Její součástí je odpalovací rampa, malá jaderná elektrárna a astronomický dalekohled. Umístěna má být na severním pólu Měsíce. Před mikrometeority a radiací ji chrání opevnění z měsíčního prachu, které připomíná barokní hradby. Přímo na Měsíci se rozloží roboticky za využití rozkládacích a nafukovacích konstrukcí. Tato základna bude sloužit desetičlenné posádce.
Vratislav Šálený, odborník na numerické modelování, Sobriety: Vidíme plášť lunární základny, respektive to, co odděluje posádku od vnějšího prostředí vakua, je to plášť, který je vyrobený z kevlaru, má tloušťku pouze několika desetin milimetru a my právě při studiu toho konceptu zjišťujeme, jestli ta konstrukce je dobře nadimenzovaná.
Pro modelování chování konstrukcí v extrémních podmínkách se používají nejmodernější numerické metody. Ty umožňují simulovat například průběh napětí a deformací v konstrukcích, proudění tepla a tekutin, nebo elektromagnetické jevy. Pro pevnostní výpočty v projektu LB10 se používá software NASTRAN, který byl původně vyvinut pro americkou NASA. Dnes běžně slouží také v automobilovém průmyslu, stavebnictví, ale také třeba v medicíně. Na vesmírných projektech se vyzkouší nové technologie a nové materiály, které se pak přenesou do pozemského života, kde mohou zkvalitnit život lidí.
San Francisco, Silikonové údolí. Právě sem zamířil štáb Portu. Ve výzkumném centru AMES tu americká NASA loni postavila kancelářskou budovu budoucnosti. Říkají jí Sustainability Base – Základna udržitelnost, někdy jí také přezdívají První měsíční základna na Zemi. Na první pohled vypadá celkem obyčejně, ukrývá ale mnoho inteligentních technologií, které byly původně navržené pro Mezinárodní kosmickou stanici nebo pro raketoplány. Budova je dokonale energeticky soběstačná. Díky solárním panelům a palivovým článkům vyrobí dokonce víc energie, než sama spotřebuje. Oproti běžné kancelářské budově stejné velikosti vystačí jen s deseti procenty vody.
Steve Zorentzer, NASA Ames Research Center: Využíváme systém pro čištění vody, který navrhli naši vědci v centru AMES původně pro Mezinárodní vesmírnou stanici. Systém je moc zajímavý, na vesmírné stanici recykluje každou kapku vody, včetně moče, takže astronauti pijí stále dokola tu samou vodu.
V této budově je to ale trochu jinak, protože tu přeci jen bude pracovat na dvě stě lidí. Recykluje se veškerá šedá odpadní voda, tedy voda na mytí a sprchování, která pak používá na splachování toalet. Díky geotermálním čerpadlům se Základna udržitelnosti obejde bez běžné klimatizace. Technologie je dokonale ekologická a využívá chladnou vodu z podzemních nádrží, kterou rozvádí do chladících stropních panelů. Větrání, cirkulaci vzduchu i vytápění má na starosti řídicí systém, vyvinutý pro kosmické lodě a letadla. Funguje v reálném čase a bere v úvahu množství okolností tak, aby zdroje využíval opravdu optimálně. Synchronizace s kalendáři zaměstnanců zajišťuje, aby se klimatizační mechanismy nezapínaly zbytečně.
Steve Zorentzer, NASA Ames Research Center: Kontrolní systém budovy se dokáže podívat na internet a zjistit předpověď počasí na další den. Dozví se třeba, že zítra v devět ráno bude 32 stupňů Celsia, což je docela horko. Podívá se taky na kalendáře v počítači všech zaměstnanců a zjistí, že velká konferenční místnost bude v deset dopoledne plná lidí, že jich tam bude třeba 75.
Na základě předpovědi počasí a očekávané obsazenosti prostor dokáže počítač určit, kdy zapnout vodní pumpy geotermálních čerpadel, která ochladí místnost.
Dobývání vesmíru stojí miliardy, odborníci se ale domnívají, že nová éra vesmírných výprav začne už brzy a otevře lidstvu nové obzory. Postupem času se “nahoru” přesune část výroby, bydlení i zábavy. Úkolem architektů je vytvořit pro tyto činnosti vhodné prostředí. Ještě do nedávna byl astronaut strčen jen do jakési krabicové konzervy. Například mise na Mars však bude trvat tři roky a bude vyžadovat určité pohodlí i technickou dokonalost. Vesmír chyby neodpustí.