PORT → Lehčí než vzduch

Je 11. listopad 1918. Po téměř pěti letech krvavých válečných konfliktů skončila 1. světová válka. V Paříži, Londýně i Washingtonu se slavilo.

Ministerstvo obrany USA, Washington, D.C., USA

Filip: Pojďte, Charlie. Udělejte si pohodlí. Uvolněte se. Je to za námi. Vyhráli jsme. Tak na mír!

Michael: Na mír.

Filip: Tenhle pohled já dobře znám – od své ženy. Tak ven s tím. Co se děje?

Michael: … se podívejte na tohle. Je to od našich lidí v Evropě. Paříž i Londýn chtějí Němce na kolenou. Chtějí je pokořit. Neočekávají, že mír bude dlouho trvat. Naši lidi si myslí, že je to jen otázka času, když celý evropská politická situace se dostane zpátky do varu.

Filip: Co s tím uděláme?

Michael: Připravme se.

Cliffsidefield, Amarillo, Texas

Michael: Z té zatracené války jsme si ovšem odnesli poznatek, že v příštích válečných konfliktech budou rozhodující vzdušné síly.

Filip: Ano, ano. Právě vzdušné síly.

Filip: Tak to jde tudy?

Michael: Ano, tudy.

Filip: Podle té tajné zprávy, co´s mi, Charlie, dal, tak veškeré průzkumné lety, přeprava materiálů i vojáků bude probíhat pomocí vzducholodí.

Michael: Ano, obrovských vzducholodí, které ve vzduchu bude udržovat právě helium.

Michael: Stěny, Joe, těchto podzemních prostor tvoří síran vápenatý. Stometrová vrstva. Vrstva nepropustná pro jakýkoliv plyn.

Filip: Chcete tím naznačit, že stojíme v jakémsi přírodním zásobníku plynu?

Michael: Ano. V zásobníku, který pojme miliardy litrů helia.

Filip: Neuvěřitelné.

Americká vláda začala uskutečňovat své plány na vybudování zásob helia roku 1925 v Cliffside Fieldu v Texasu.

Michael: Helium is a mono-atomic gas that´s about seven times less dense than air. After neon, it is the second least reactive of all the elements, and, therefore is nontoxic, non-flammable and non-explosive. Filip, důkaz prosím.

Plynné helium se vyskytuje ve formě jediného atomu a má asi sedmkrát nižší hustotu než vzduch. Po neonu je to druhý prvek s nejnižší reaktivitou. Proto je také nejedovaté, nehořlavé a nevýbušné.

Filip: No, já si ten tvůj radši …

Michael: Because of these fundamental properties helium was the gas of choice for airships and Zeppelins.

Pro tyto své základní vlastnosti bylo helium vybráno i pro vzducholodě.

Dnes už víme, že vzducholodi v opravdu velkém počtu do válečných operací nikdy nezasáhly. Vývoj letecké techniky se vydal cestou vrtulových a tryskových motorů.

Filip: Přesto americká vláda shromažďovala zásoby helia dál.

Michael: Uskladňovaný objem se každoročně dokonce zvětšoval.

Filip: Určitě se ptáte, proč? A toto je ten důvod. Tento stroj zkapalňuje helium.

Michael: V této nádrži se skrývá výsledek.

Filip: Je to nejchladnější látka, kterou na Zemi vůbec máme.

Michael: Podle toho, o jaký izotop nebo směs izotopů helia jde, má jen pár stupňů Kelvina nad absolutní nulou.

Filip: V některých případech dokonce je zlomek stupně nad absolutní nulou.

Michael: Proto je pro nás nemožné, abychom vám ukázali přímo kapalné helium.

Ale pro představu: kapalné helium je o 66 stupňů chladnější, než tento kapalný dusík.

Filip: A i ten má neuvěřitelných minus196 °C.

Během studené války Spojené státy a Sovětský svaz usilovně vyvíjely raketovou techniku. Soupeřily o ovládnutí kosmického prostoru kolem Země. Nezbytnou podmínkou k tomu byla technika zkapalňování vodíku a kyslíku jako kapalného raketového paliva.

K tomu však bylo třeba obrovské množství helia. Například ke startu rakety Saturn V začátkem šedesátých let, kterou americká NASA používala pro program Apollo, bylo třeba 370 000 m³ helia.

Michael: Pro názornost – přibližně stejně velký objem vzduchu projde našimi plícemi během celého našeho života.

Filip: Helium se tak postupně stalo důležitou strategickou surovinou.

Dnešní Michaelův experiment však souvisí s jiným využitím helia. Zkapalněné helium se používá k chlazení supravodivých magnetů. V naší laboratoři jsme ovšem k názorné ukázce použili malý magnet, jemuž k ochlazení do supravodivého stavu stačí dostupnější a levnější kapalný dusík.

Magnet s takzvanou vysokoteplotní supravodivostí je ten větší kotouček ponořený v dusíku. Nad ním se vznáší a otáčí maličký, ale silný magnet neodymový. Michael vám teď připravil ukázku levitující lokomotivy. I uvnitř naší mašinky je tableta supravodiče, kterou jsme ochladili kapalným dusíkem.

Koncepce pohonu je opačná, než předchozí pokus. Pevné magnety tvoří jízdní dráhu lokomotivy, supravodivý magnet v mašince zajišťuje nadnášení. Na principu magnetické levitace se v Německu a Japonsku zkoušejí superexpresy budoucnosti.

Michael: Super-conducting magnets play a key role in modern technology and can be found in machines that range from the Large Hadron Collider in Geneva to this MRI scanner in Prague.

Supravodivé magnety hrají klíčovou roli v moderní technice. Najdeme je v zařízeních od Velkého hadronového urychlovače v Ženevě až po tento tomograf s magnetickou rezonancí v Praze.

K chlazení supravodivých magnetů magnetických rezonancí se v nemocnicích celého světa spotřebuje ročně asi čtyřicet miliónů krychlových metrů helia. Toto množství helia by naplnilo patnáct obřích sportovních stadionů. Představuje to asi jednu čtvrtinu celkové roční výroby helia.

V podzemním kruhovém tunelu ve švýcarském CERN, na předměstí Ženevy, funguje největší superurychlovač světa – LHC. Jeho tisíc tři sta supravodivých magnetů vytváří kruhovou dráhu pro nabité částice. Sto dvacet tun helia, potřebného k chodu magnetů, vyrábí osm velkých zkapalňovačů. Špičkový vědecký výzkum, moderní medicína a dokonce Dr. House – ti všichni jsou závislí na heliu.

Michael: Ale je tu problém.

Filip: Na Zemi jsou totiž jen omezené zásoby helia.

Michael: Správně. Většina helia na Zemi je výsledkem radioaktivního rozpadu uranu a thoria v nerostech zemské kůry a svrchního pláště naší planety.

Filip: Při vrtání ropy a zemního plynu se narušují podzemní kapsy, z nichž uniká nahromaděné helium.

My tento vzácný plyn získáváme na povrchu, kde jej od zemního plynu oddělujeme.

Filip: A teď přijde ta nečekaná souvislost. V posledních deseti letech začali Američané rozprodávat většinu svých zásob helia v Cliffside Fieldu. Aby zaplatili své veřejné dluhy.

Michael: Takové zavalení trhu miliardami kubických metrů helia způsobilo prudký pokles jeho ceny.

Filip: A tím, jak helium zlevnilo, naučili jsme se s ním plýtvat. Ne, vážně.

Kolem roku 2015 zásoby helia dojdou. A tak už dnes s jeho klesajícími zásobami cena helia prudce stoupá. Profesor Robert Richardson z newyorské Cornellovy univerzity, který za výzkum helia získal nedávno Nobelovu cenu, upozorňuje na to, že balónky, plněné heliem, by měly stát sto dolarů, aby to odpovídalo skutečné hodnotě helia.

A přitom helium je druhým nejrozšířenějším prvkem v celém vesmíru. Tvoří značnou část většiny hvězd. Jenže naše slabá gravitace lehké helium na Zemi neudrží, a to mizí do vesmíru. Helium přicházející ze Slunce ve slunečním větru, zachycují měsíční horniny. Snad bychom tedy mohli helium těžit a dovážet z Měsíce.

Filip: Teda řeknu vám, že bych nebyl moc šťastným, kdyby mi k mým sedmdesátinám řekli, že mi nemůžou udělat sken jenom proto, že došlo helium. Protože jsem si nechal ke svým třicátinám nafouknout balónky.