Konstrukce první znovu použitelné vesmírné lodi překvapivě souvisí s principy, díky nimž fungují varhany, ponorka, fotografický aparát či dělová koule. Britský dokumentární cyklus
00:00:03 Raketoplán NASA Space Shuttle je jedním z nesložitějších strojů,
00:00:08 jaké kdy byly postaveny. A tím i jedním z nejdražších.
00:00:15 Ale letí 25krát rychleji než kulka.
00:00:18 A veze náklad za desítky milionů dolarů.
00:00:24 Je to první znovu použitelná vesmírná loď.
00:00:28 Při každé misi uletí 6,5 milionu kilometrů.
00:00:33 Bez ohledu na to, jak chytří vědci za ní stojí,
00:00:37 postavit tento zázrak techniky
00:00:40 by nebylo možné bez kostelních varhan,
00:00:43 německé ponorky,
00:00:46 tramvajových kolejí,
00:00:48 foťáku
00:00:51 a dělové koule.
00:00:59 TECHNICKÉ DIVY SVĚTA
00:01:05 RAKETOPLÁN
00:01:07 Mise Apollo na Měsíc byla jednoznačným úspěchem.
00:01:11 Ale i když se člověk prošel po Měsíci,
00:01:15 otázkou bylo, co NASA udělá dál.
00:01:19 Odpovědí byl raketoplán Space Shuttle.
00:01:23 Do vesmíru startuje na Floridě z rampy za mnou.
00:01:27 Pro tuto první znovu použitelnou vesmírnou loď je dosažená hranice
00:01:32 jen další destinací. Z Kennedyho vesmírného centra
00:01:36 už byla více než 130krát odpálena flotila pěti raketoplánů.
00:01:40 Ty doručily víc jak 1 000 tun nákladu,
00:01:44 včetně větší části Mezinárodní vesmírné stanice
00:01:48 a Hubbleova teleskopu.
00:01:51 To není na náklaďák špatné, i když je poměrně drahý.
00:01:55 Nový vás přijde na skvělých 1,7 miliardy dolarů.
00:02:00 Když se v něm chcete projet, tak na 450 milionů.
00:02:05 Ale NASA postavila raketoplán,
00:02:08 aby snížila náklady na průzkum vesmíru.
00:02:12 Takže je znovu použitelný.
00:02:14 Důmyslné zařízení. Napůl letadlo, napůl raketa.
00:02:24 Přišel jsem se podívat na zázemí.
00:02:27 K raketoplánu mohou jen astronauté nebo raketoví inženýři.
00:02:32 Tady to začíná. Další stanice vesmír.
00:02:37 Připravují se na poslední starty raketoplánů,
00:02:41 tak mi NASA dovolila se podívat, jak to funguje.
00:02:44 -To je asi 1 160 stupňů Celsia.
-Teď jste to vyndal z pece!
00:02:48 Abyste si sáhli na raketoplán v mnohem menším měřítku,
00:02:52 hodí se obchod s dárky. Většina si myslí,
00:02:56 že raketoplán je toto malé bílé letadlo,
00:02:59 které veze astronauty a náklad. Vlastně se mu říká orbiter,
00:03:03 to je ta část, co letí do vesmíru.
00:03:05 Vzadu má 3 motory. Jsou velké a žíznivé.
00:03:08 Jejich palivo se skladuje tady, v té nádrži.
00:03:12 Ale ani dohromady to stále není dost.
00:03:15 Po stranách jsou 2 raketové motory na pevné palivo
00:03:19 pro větší tažnou sílu. Takže má 2 různé druhy pohonu.
00:03:24 Během prvních 8 a půl minuty navedení raketoplánu na orbit
00:03:28 3 hlavní motory orbiteru zuřivě spalují palivo.
00:03:39 Jsou extrémně výkonné. Přesně 37 milionů koňských sil.
00:03:45 Raketoplán o váze 2 000 tun
00:03:48 vynesou 650 kilometrů nad povrch Země.
00:03:58 NASA mě pustila do dílny, kde provádí prohlídku motorů.
00:04:04 -Toto jsou hlavní motory.
-Tady to všechno probíhá.
00:04:08 Tady prohlížíme všechny motory po letu,
00:04:11 znovu je instalujeme a připravíme na další let.
00:04:14 To jsou ony?
00:04:16 Mike Cosgrove není jen běžný mechanik.
00:04:20 Je to jeden z elitních raketových vědců NASA.
00:04:23 To je sada motorů k instalaci, dokončujeme jejich kontrolu.
00:04:27 Letěly a pak prošly naší dílnou.
00:04:30 Byly plně obnoveny a teď jim dáváme poslední úpravy.
00:04:35 -Ty znovu poletí?-Ano, jistě.
-Nejsou na jedno použití?
00:04:39 Ne, motor se použije. Některé motory už letěly 25krát.
00:04:43 -5 milionů kilometrů.-Za let.
-Letěl 160 milionů kilometrů?
00:04:47 -Ano, to určitě.
-To chce servis.
00:04:51 Motory urazí nejen obrovské vzdálenosti,
00:04:55 vydrží i extrémní teploty.
00:04:58 Bez ochrany by se samy zničily.
00:05:01 Teploty přesahují
00:05:04 3 300 stupňů Celsia nebo 6 000 stupňů Fahrenheita.
00:05:08 -Co by se při téhle teplotě stalo?
-Běžný kov by se tavil.-Jo.
00:05:13 A to je problém.
00:05:16 Motory, co se taví, by nezvládly, co se od nich čeká.
00:05:20 Jako kdyby varná konvice byla z čokolády.
00:05:24 Začneme definicí nepoužitelnosti. Konvicí z čokolády.
00:05:29 Ta je samozřejmě k ničemu.
00:05:32 Abyste si ohřáli vodu a uvařili čaj,
00:05:35 tak konvici přitom roztavíte. Čokoláda se má roztavit v ústech.
00:05:40 Jinými slovy, při nižší než tělesné teplotě.
00:05:44 Abych to předvedl, pokusím se uvařit vodu.
00:05:46 A podat vám čaj.
00:05:48 Jo, je to jasné.
00:05:50 Už má potíže.
00:05:53 Ano, svou pověst si zasloužila. Je k ničemu.
00:05:57 Inženýři z NASA čelili stejnému problému.
00:06:01 Při provozních teplotách by se motory z většiny kovů tavily.
00:06:07 Aby k tomu nedošlo,
00:06:10 obrátili pozornost k mnohem jednodušším strojům.
00:06:16 K těm, co v Británii v 19. století
00:06:19 vyfukovaly vzduch z kostelních varhan.
00:06:23 Tyto stroje musí konat následující. Tak, do práce!
00:06:27 To je páka, tam jsou měchy.
00:06:29 Budu pumpovat, to vhání do systému vzduch.
00:06:35 Slyšíte to? Původní Hammondovy varhany.
00:06:38 Vidíte? Nemohl jsem odolat.
00:06:47 Jistě. Po určité době mě musí nutně nahradit stroj.
00:06:52 Zastat práci osoby, která do varhan pumpuje vzduch.
00:06:58 Po roce 1880 byly motory s vnitřním spalováním ještě v plenkách.
00:07:03 Ten, kdo s ním první pumpoval vzduch do kostelních varhan,
00:07:07 zavedl důmyslný vynález.
00:07:10 Byl by stroj velice podobný tomu,
00:07:13 který mě nahradil při pumpování vzduchu do varhan.
00:07:17 Jednoválcový zážehový motor s vnitřním spalováním.
00:07:21 Ale měl problémy motorů s vnitřním spalováním.
00:07:25 Už jen ten název! Vnitřní spalování.
00:07:28 Uvnitř totiž probíhá exploze. Tady.
00:07:31 A tím je motor velmi horký. Nebezpečně horký.
00:07:34 Tedy, má vodní plášť.
00:07:37 Kolem dokola je další válec plný vody, která ho chladí.
00:07:41 Studená voda cirkuluje kolem horkého motoru
00:07:44 a odvádí teplo.
00:07:46 To bylo první chlazení pro spalovací motory.
00:07:51 Primitivní verze toho, co NASA používá v raketoplánu.
00:07:57 Zatímco takový motor může voda ochladit,
00:08:01 pro účely NASA by to nikdy nestačilo.
00:08:04 Při teplotách raketoplánu je většina kovů tak horkých,
00:08:09 že se nejen roztaví, ale i odpaří.
00:08:12 Proto museli vědci pozvednout chlazení na úplně novou úroveň.
00:08:17 Naštěstí už měla NASA v rukávu skvělé chladivo.
00:08:22 Uvnitř obří oranžové nádrže je palivo.
00:08:26 Superchladný kapalný vodík.
00:08:29 Při minus 253 stupních Celsia je pro chlazení motorů perfektní.
00:08:36 Tady vidíte tu velkou ohnivou kouli, vycházející vzadu.
00:08:41 Jasně, to je ten drobek, co vidíme v televizi.
00:08:43 Jak toho zlého chlapíka ochladíme?
00:08:45 Uděláme to tak, že vedeme kapalný vodík,
00:08:48 který se pumpuje kolem motoru.
00:08:51 A vedeme ho tady po straně skrze tu trysku.
00:08:54 To jsou distribuční trubky.
00:08:57 Naplní toto potrubí a pak teče zpátky přes 1 080 trubek
00:09:02 do hlavní spalovací komory a spálí to.
00:09:06 Takže skutečné palivo se přivádí těmito trubkami.
00:09:10 Myslel jsem, že jsou to žlábky, a ne trubky.
00:09:14 -Jsou to trubky.
-Které to chrání před žárem motoru.
00:09:18 -Pak to jde dovnitř a spálí se to.
-Správně.-To je neuvěřitelné!
00:09:22 Mechanismus použije palivo k chlazení před tím, než ho spálí.
00:09:26 Správně.
00:09:28 Důvod, proč se motor raketoplánu netaví, je dán principem,
00:09:33 použitým v takovémto motoru, který tahal měchy varhan.
00:09:37 Chladicí systém, odvádění tepla.
00:09:40 Systém palivo-chlazení v raketoplánu je tak účinný,
00:09:45 že udržuje motory při 54 stupních Celsia.
00:09:48 Pomůže mi raketová věda uvařit vodu v čokoládové konvici?
00:09:53 K vyzkoušení systému NASA jsem postavil nový prototyp.
00:09:57 Mám připraveno něco speciálního.
00:10:01 Čokoládovou konvici, inspirovanou NASA.
00:10:05 Je vylepšená.
00:10:07 Není jen z čokolády, ale z čokoládové zmrzliny.
00:10:11 To je ona, čokoládové zmrzlina.
00:10:14 Výzvou je zastavit tání zmrzliny při zahřívání vody.
00:10:22 Jak to funguje? Tohle je palivo pro tento hořák.
00:10:26 Kapalný propan. Teče touto úzkou trubkou nahoru.
00:10:30 Stejně jako u raketoplánu,
00:10:33 používám v chladicím systému studené palivo.
00:10:37 To jde pak tudy kolem a dolů do hořáku.
00:10:40 Používám palivo k chlazení.
00:10:44 Ale protože tady nahoře zůstává chladné,
00:10:47 i když toto je teď plné vařící vody,
00:10:50 zmrzlina mi neroztaje.
00:10:54 Jako NASA, vidíte?
00:10:56 Uvnitř 100 stupňů nad nulou, a venku je pod nulou.
00:11:03 Ale ještě to není perfektní.
00:11:06 Zatím jsem nepřišel na to, jak ji vylít.
00:11:10 To musím nějak vylepšit.
00:11:13 Stejně jako moje zmrzlina, hlavní motory raketoplánu netají.
00:11:18 I když by měly být velmi horké.
00:11:33 Ale ani ohromný výkon nejúčinnějšího motoru na světě
00:11:38 nestačí na to hlavní. Dostat raketoplán do vesmíru.
00:11:46 Při startu je raketoplán moc těžký.
00:11:50 Inženýři potřebovali větší sílu, ale museli omezit tíhu.
00:11:55 Je to zapeklité.
00:11:57 K získání větší síly potřebujete víc motorů a víc paliva.
00:12:01 Víc motorů a paliva znamená větší tíhu.
00:12:05 Tak má raketoplán další raketové motory,
00:12:08 zkráceně SRB, Solid Rocket Boosters.
00:12:12 Mají skvělý poměr výkonu k váze.
00:12:16 Už podle názvu nemají kapalné palivo, je pevné.
00:12:20 A velmi explozivní.
00:12:27 Výška odpovídá 15poschoďové budově.
00:12:30 Největší přídavná raketa, jaká kdy létala.
00:12:34 Po zapálení vyvinou všechny tyto části obrovský tah
00:12:38 v hodnotě 1 300 tun.
00:12:40 Tolik, jako 17 000 motorů Formule 1.
00:12:44 K získání takového výkonu
00:12:47 musí palivo hořet při obrovských teplotách.
00:12:51 Tajná složka nás zavede zpět k tramvajovým kolejím.
00:12:59 V 19. století byly tramvajové koleje upevněny jedna za druhou.
00:13:04 Díky mezerám byla cesta kodrcavá.
00:13:09 V 90. letech německý chemik Hans Goldschmidt přišel na to,
00:13:14 jak koleje svařovat.
00:13:17 Goldschmidt objevil, že může získat značné teplo tím,
00:13:21 že spálí něco, co byste nečekali, že bude hořet.
00:13:25 Hliník.
00:13:28 Aluminotermické svařování bylo poprvé použito v Essenu v Německu.
00:13:32 Způsobilo převrat tramvajové dopravy.
00:13:41 NASA využívá intenzivního tepla při hoření hliníku.
00:13:45 Spálením i malého množství hliníku se může získat dost tepla,
00:13:50 aby se tavila nebo řezala ocel. A proto tu mám něco takového.
00:13:55 Je to hliníková tyč,
00:13:57 vyrobená z hliníkové fólie, jakou znáte.
00:14:01 Spousty té fólie, svinuté do jemných trubiček,
00:14:05 zabalených do další hliníkové fólie.
00:14:08 Doma v kuchyni to ale nezkoušejte,
00:14:11 stejně asi nemáte další složku, kterou k tomu potřebujete.
00:14:15 Stlačený kyslík. Ten je tamhle v bombách.
00:14:18 Kyslík proudí těmito hliníkovými trubkami sem nahoru.
00:14:23 Zapálím to a hliník hoří.
00:14:26 Podle teorie by to mělo hořet
00:14:28 minimálně při 2 500 stupních Celsia.
00:14:32 Což je asi polovina teploty na povrchu Slunce.
00:14:37 Může mít podomácku vyrobená trubka vliv na pevnou ocel?
00:14:42 To musíme zkusit. Dost řečí, do toho!
00:15:13 Někdy vám stačí teorie a čísla v časopisech.
00:15:16 A někdy to chce zase solidní důkaz.
00:15:20 A tohle je jasné, určitě to bylo pěkně horké.
00:15:23 Hořením hliníku vznikne dost tepla
00:15:27 k řezání oceli a svařování tramvajových kolejí.
00:15:34 A to je ta důležitá složka raketových motorů s pevným palivem.
00:15:38 Jistě že SRB nejsou jen hliníkové fólie.
00:15:42 Je tam i jiná látka, do té byste chlebíčky balit nechtěli.
00:15:47 Chloristan amonný poskytuje kyslík k hoření.
00:15:51 A oxid železitý, rez, hoření napomáhá.
00:15:55 Je to ale práškový hliník, co vytváří supervysoké teploty.
00:16:00 Vysoké teploty mění pevné palivo v obrovské množství plynu.
00:16:05 A ten plyn pak pohání raketu.
00:16:09 Když úzkou tryskou prochází velké množství plynu,
00:16:13 vzniká tažná síla.
00:16:15 Je to stejné, jako když vypustíte balonek.
00:16:19 Uvnitř je stlačený vzduch a vystřelí tudy.
00:16:23 To je ta akce, a ta je stejně velká jako reakce opačným směrem.
00:16:27 To znamená, že balon... uletí tam.
00:16:30 Pardon.
00:16:35 Pro NASA bylo výzvou vyrobit raketu,
00:16:38 která by měla hned při startu největší tah.
00:16:42 Když je raketoplán nejtěžší.
00:16:51 Abych přišel na to, jak to dělají,
00:16:54 požádal jsem odborníka Davida Beetona,
00:16:58 aby mi pomohl postavit mou britskou vesmírnou flotilu.
00:17:02 Jednu ze dvou. A jako u raketových motorů,
00:17:05 použijeme pevné palivo z práškového hliníku.
00:17:10 -Tak, to je palivo. Můžu?-Jo.
-Je to nebezpečné?-Ne.
00:17:14 V každé raketě je stejné množství paliva,
00:17:18 které bude hořet po celé délce.
00:17:21 Ale palivo s dírou uprostřed dole by mělo hořet rychleji.
00:17:25 Čím víc paliva bude najednou hořet,
00:17:29 tím rychleji by měla raketa hned od startu letět.
00:17:34 Když stejná náplň hoří rychleji, výkon se dostaví taky rychleji?
00:17:40 Poskytne to maximum výkonu a jak to vyhořívá,
00:17:44 tak to taky bude progresivně zvyšovat tah.
00:17:48 -Je to viditelný rozdíl?-Ano.
-Zkusíme to.-Můžeme.
00:17:51 -Závodíme?
-Tak jo.
00:17:59 Pokud nepočítám zapalování a barvu, jsou tyto 2 rakety stejné.
00:18:07 -Když to upustím, je zle?
-To by mohlo být.-Dobře, fajn.
00:18:13 Aby bylo jasno, tahle má rychle hořící nálož.
00:18:16 -Rychleji hořící zapalovač, ta vaše.-Tak jo.
00:18:21 Věda.
00:18:27 To je dobré.
00:18:34 Hotovo.
00:18:36 Ta je moje, pamatujte.
00:18:45 Start připraven.
00:18:52 5, 4, 3, 2, 1, teď!
00:19:04 Za méně než 10 sekund se červená raketa dostala 600 metrů vysoko.
00:19:10 Myslím, že je jasné, že červená byla mnohem rychlejší.
00:19:17 Palivo červené rakety se spalovalo mnohem rychleji,
00:19:21 protože ho najednou hoří víc.
00:19:27 Za kratší dobu vznikne více horkého plynu.
00:19:31 Tím má raketa větší tah.
00:19:42 Modrá raketa nakonec dosáhla stejnou výšku,
00:19:46 ale trvalo jí déle se tam dostat, i když vystartovala o trochu dřív.
00:19:59 -Byla jasně rychlejší.-Ano, byla.
-Jen rychlejším hořením.
00:20:03 Uvolní se stejná energie, ale rychleji.
00:20:08 -Jdeme je najít.
-Ano.
00:20:11 Inženýři z NASA potřebují maximální tah,
00:20:15 čili větší a rychlejší hoření. Jako u červené rakety.
00:20:19 Při startu spaluje každá z raket
00:20:23 palivo neuvěřitelnou rychlostí 5 tun za sekundu.
00:20:30 Hoří asi 2 minuty, pak jsou odhozeny.
00:20:45 Od raketoplánu odpadnou ve výšce 49 kilometrů.
00:20:51 A vrátí se na Zem.
00:21:00 Spadnou do Atlantického oceánu.
00:21:08 A v tom je krása systému.
00:21:12 NASA je sebere a na Zemi znovu naplní.
00:21:18 Díky metodě svařování, která upravila tramvajové koleje,
00:21:22 je tah raketových motorů s pevným palivem
00:21:26 dostatečný na odpálení a na samotnou cestu raketoplánu.
00:21:31 Stovky kilometrů do vesmíru.
00:21:36 Ale rakety jsou tak výkonné,
00:21:39 že samy o sobě vytváří nebezpečný problém.
00:21:45 Při startu.
00:21:48 Výfukové plyny, které generují tah,
00:21:52 vytváří i obrovskou zvukovou energii.
00:21:55 Ta je tak silná, že může mít katastrofální následky.
00:22:04 Toto je odpalovací rampa, kde k tomu dochází.
00:22:08 Během startu je tohle místo plné nepředstavitelné energie.
00:22:14 Plameny, prudké plyny, neuvěřitelný hluk.
00:22:18 Jsem pod místem, kde raketoplán sedí na rampě.
00:22:22 Toto je příkop na plameny.
00:22:24 Mohu tu být, protože teď tu není raketoplán.
00:22:28 Rozhodně bych tu nechtěl být, když se odpočítává k nule.
00:22:32 Tenhle příkop tu byl také při misích Apolla.
00:22:34 Představte si to! Takové množství energie,
00:22:38 které tyhle stěny musely během let vstřebat.
00:22:41 Nad tím zůstává rozum stát.
00:22:44 Odpálené rakety vytváří hromový hluk,
00:22:48 který udeří na dno příkopu. Ten zvuk má energii.
00:22:54 Systémový inženýr John Lorge ví, jak může být silná.
00:22:59 I ve vzdálenosti 5 kilometrů cítíte tu energii,
00:23:03 jak s vámi cvičí, je to úžasné. Obrovská energie.
00:23:07 Neovládaná energie by se odrazila
00:23:11 od země rovnou zpátky na raketoplán.
00:23:18 Vibrace by byla tak silné, že by způsobily pohromu.
00:23:24 Při první misi raketoplánu
00:23:27 se z povrchu odtrhly panely tepelné ochrany.
00:23:31 Tehdy se orbiter vrátil bezpečně na Zem,
00:23:35 ale při vstupu do atmosféry mohl shořet.
00:23:39 Musel se najít způsob,
00:23:42 jak ochránit raketoplán před odraženou energií.
00:23:46 Proto museli absorbovat zvukovou energii, co řvala tady dole,
00:23:51 odrazila se a zasáhla raketoplán.
00:23:54 V Hammondově vesmírném centru v Anglii
00:23:57 nemůžu replikovat zvuk raketoplánu,
00:24:01 ale můžu vám ukázat jeho ničivou sílu.
00:24:05 Postavím tady stěnu. A potom ji shodím zvukovou vlnou.
00:24:10 Jako tahle, jen silnější. Mnohem silnější.
00:24:18 -Teď tam přijde půlka.
-Já vezmu celou.
00:24:22 To je stavba zdi.
00:24:25 A tady je to, co ji, doufám, zase shodí.
00:24:30 Vzduchové dělo.
00:24:35 Nejdřív ho otestujeme.
00:24:39 3, 2, 1.
00:24:41 (ZVUK)
00:24:53 Jedna z nejúžasnějších věcí, co jsem viděl.
00:24:59 Exploze u základu děla
00:25:02 vytvoří jednoduchý pulz vzduchu ve tvaru koblihy.
00:25:06 Na rozdíl od zvuku, který je vlněním,
00:25:10 letí vír vzduchem jako raketa.
00:25:13 Vír má hodně energie, ale dokáže prorazit stěnu?
00:25:19 Jim to plní acetylenem a připravuje explozi.
00:25:23 Nepřežeň to!
00:25:27 Musí to být mohutný oblak vzduchu.
00:25:33 Moc děkuju. Všichni připraveni?
00:25:36 Takže 3, 2, 1.
00:25:44 Jen vzduch.
00:25:52 Na zpomaleném záběru vidíme vír,
00:25:55 pohybující se rychlostí přes 320 kilometrů za hodinu.
00:26:06 Jak vidíte, je destrukční síla je značná.
00:26:24 U raketoplánu je mnohem větší.
00:26:28 Výfukové plyny vystřelí rychlostí asi 4 000 kilometrů za hodinu.
00:26:34 A ohromná energie zvuku je ve formě vibrací.
00:26:38 Vědci potřebovali zjistit, jak raketoplán chránit.
00:26:44 NASA použila systém, který spojuje raketoplán s ponorkami.
00:26:51 Přes bubliny.
00:26:54 Expert na akustiku Tim Leighton z Univerzity Southamptom
00:26:58 mi ukáže jak.
00:27:00 Máme svůj vlastní sonární systém.
00:27:03 Trubici s vodou, reproduktor u dna, co vytváří zvuk,
00:27:08 a nahoře speciální podvodní mikrofon, který jej bude chytat.
00:27:13 (PÍPÁNÍ) Pípání se zobrazuje na monitoru.
00:27:19 Teď vytvořím bubliny,
00:27:22 protože bubliny účinně absorbují zvuk.
00:27:26 Jdeme na to, budeme pozorovat tohle.
00:27:29 To pípání zmizí.
00:27:31 Tím zařízením tam budete foukat bubliny.
00:27:35 -Foukám je tam.
-Ano, slyším to.
00:27:38 -Podívejte na monitor!
-Je to pryč.
00:27:41 Bubliny, co vidíte v trubici, ten zvuk zničily.
00:27:45 Pořád vysíláme do vody zvukové vlny,
00:27:49 ale i nejmenší bubliny znemožní mikrofonu, aby je přijímal.
00:27:55 -Už tam nic není. Bubliny na to stačí?-Jo.
00:28:00 Skoro žádné tam nejsou. Takže ty malinké,
00:28:03 skoro mikroskopické bublinky, umí úplně zničit zvukové vlny.
00:28:08 Jo, zabíjí zvuk.
00:28:10 Bubliny pohltí zvuk tím, že se ohřejí.
00:28:14 Takže zvuk vychází odsud, to je tahle vlna.
00:28:18 Tento pohyb směrem vzhůru.
00:28:21 Když se ve vodě setká s bublinami, tak ty bubliny rozdrtí.
00:28:25 To je ohřeje, takže energie zvukové vlny se změní na tepelnou.
00:28:30 Bubliny absorbují zvuk. Jak to pomůže ponorkám?
00:28:37 2. světová válka. Německé ponorky čelí útokům.
00:28:41 Němci chtějí,
00:28:43 ať jejich ponorky Spojenci svými sonárními systémy nenajdou.
00:28:48 Sonary Spojenců vysílají zvuky z lodí
00:28:51 a pak čekají na odraženou vlnu od pevného objektu.
00:28:55 Tím mohou zjistit, kde jsou německé ponorky.
00:28:59 Kdyby Němci pohltili pípání sonaru, zruší ozvěnu a budou neviditelní.
00:29:04 Vymysleli gumové desky, nalepené na boky ponorky.
00:29:08 Desky s bublinami uvnitř.
00:29:14 To, co držím,
00:29:16 je pravé obložení německé ponorky z 2. světové války.
00:29:21 K ponorce se upevnilo touto stranou, ta je hladká.
00:29:25 Ale tato strany má otvory, díry.
00:29:30 Otvory zachycují vzduch a vytváří tisíce malých bublinek.
00:29:34 Když k tomu dojde zvuk ze sonaru,
00:29:38 bubliny v otvorech ho absorbují stejně, jako to udělaly tamty.
00:29:43 Díky bublinám byly německé ponorky neviditelné.
00:29:47 Ale raketoplán není pod vodou. Jistě.
00:29:51 A musí si poradit s větší energií, než s pípáním.
00:29:55 Musí absorbovat obrovský hluk při startu raketových motorů.
00:30:00 NASA postavila absorpci zvuku na hlavu.
00:30:06 Místo vzduchu ve vodě dali vodu do vzduchu.
00:30:10 Tim tu má další trubku, jen se vzduchem.
00:30:14 Pořád do ní posíláme pípání.
00:30:17 Ale tentokrát se ho pokusíme blokovat mlhou vodních kapek.
00:30:23 -Tohle do tohoto?-Vodu do ledu.
-Dobře, leju to tam.
00:30:29 Vznikne mlha.
00:30:31 Ani nevidím, kam to leju. Snad do té trubice.
00:30:34 Teče to tam? Jsem kouzelník.
00:30:38 A zdá se, že mé kouzlo funguje. Podívejte!
00:30:42 Naprosto je to zarazilo.
00:30:45 A je to jen mlha, žádnou vodu tam nevidím.
00:30:48 Mikroskopické kapky vody ve vzduchu vibrují
00:30:52 a mění zvukovou energii v tepelnou.
00:30:55 NASA chrání svůj orbiter vlastně stejným způsobem,
00:31:00 ale musím říct, že její systém je trochu složitější.
00:31:04 Vypadá to jako skladiště,
00:31:07 ale je to mobilní startovací plošina.
00:31:10 Raketoplán sedí nahoře, ty 3 věci jsou postřikovače.
00:31:15 A ty začnou 9 sekund po zážehu prudce chrlit vodu
00:31:19 rychlostí 900 000 galonů, to je 3, 5 milionu litrů za minutu.
00:31:23 Uvolněním takového množství vody takovou obrovskou rychlostí
00:31:29 se miliony vodních kapek rozptýlí ve vzduchu.
00:31:34 A právě tyto vodní kapky absorbují ohromnou energii zvuku.
00:31:42 Systém, který uvolní takové množství vody,
00:31:46 je neuvěřitelně prostý.
00:31:49 Vodní věž.
00:31:52 Srdcem je v podstatě velká verze vodních nádrží,
00:31:56 které vídáme na okrajích měst.
00:32:00 Je to elegantní, jednoduché
00:32:03 a poskytne nám rychlost toku, co potřebujeme.
00:32:06 Po otevření ventilů se vyřítí víc než milion litrů vody.
00:32:10 Rozstřikuje se pod raketové motory a absorbuje ohlušující zvuk.
00:32:16 Může voda fungovat proti vzduchovému dělu?
00:32:20 Je čas se podívat, jestli to bude fungovat i u mé zdi.
00:32:25 Nejdřív ji musíme znovu postavit.
00:32:35 Bezva. Dál potřebujeme vodu.
00:32:38 Toto je náš rozprašovač, pěkně jednoduchý.
00:32:42 Neříkám, že ho všichni mají doma, ale v postatě to jsou tyhle pumpy.
00:32:47 Pumpují vodu z jezera těmito trubkami
00:32:50 a pak horní částí ven, kde rozprašovač vytvoří vodní stěnu.
00:32:55 Teď už zbývá jen to vyzkoušet. Přivezte to!
00:33:02 Výstřel bude mít v podstatě identickou sílu, jako měl předtím.
00:33:09 Ale tentokrát bude mezi stěnou a dělem
00:33:13 záclona vody.
00:33:16 Fajn, jestli jsou všichni připraveni...
00:33:19 3, 2, 1. (ZVUK)
00:33:30 Ve zpomalení vidíte, jak vzduchový vír narazí na vodu
00:33:35 a ztratí energii.
00:33:46 Vidíte to?
00:33:48 Dá se říct, že to hlavy z NASA vymyslely dobře.
00:33:52 Teorie funguje, dokázal jsem to.
00:33:55 Byli by mi vděční, vážně to funguje.
00:33:58 Použitím miliard a miliard kapek vody k absorpci zvukové energie
00:34:04 je NASA schopná chránit svůj cenný orbiter a jeho náklad.
00:34:10 A to všechno jen díky síle bublin.
00:34:20 8 a půl minuty po startu
00:34:23 je orbiter více než 300 kilometrů nad Zemí.
00:34:28 Je ve vesmíru.
00:34:33 Jen pár minut nato je posádka připravena začít svou misi.
00:34:44 Orbiter byl vlastně konstruován na dopravu nákladu.
00:34:49 Velmi a drahý a technologicky vyspělý náklaďák.
00:34:52 Má doručovat věci do vesmíru.
00:34:55 Zatím tam dopravil satelity, teleskopy
00:34:59 a větší část Mezinárodní vesmírné stanice.
00:35:02 Ale nemůžete jen tak skočit dozadu a vyndat náklad.
00:35:06 Hlavně když to má být satelit nebo část vesmírné stanice.
00:35:10 S nimi se nedá jen tak hýbat,
00:35:13 je to pěkně drahé, když vám něco upadne.
00:35:17 Proto je každá nákladní rampa vybavená pomocným ramenem.
00:35:22 Nebojte se, nevyloží mě do vesmíru.
00:35:25 Stejně velký model je v Kennedyho centru.
00:35:28 I když astronauté mohou náklad fyzicky zvednout
00:35:32 a manipulovat s ním, výstup do vesmíru je velmi nebezpečný.
00:35:35 Tak si NASA pomáhá roboty,
00:35:38 nebo přesněji ramenem, zvaným Canadarm.
00:35:42 Byl postaven slavnými kosmickými vědci, Kanaďany.
00:35:46 Ti řešili problém, jak něco chytit a držet ve vesmíru,
00:35:50 a náhodou to nevykopnout do galaxie.
00:35:53 Odpověď našli v čočkách foťáku.
00:36:00 Čočky, jako naše oči, mají zornice,
00:36:04 které kontrolují množství světla, které jimi může procházet.
00:36:08 Ve foťáku jsou dané řadou kovových lamel,
00:36:12 které otáčením mění velikost apertury, neboli otvoru uprostřed.
00:36:17 Ale jak se tohle dostalo na Canadarm? Na raketoplán.
00:36:24 Prvním pokusem bylo chytat předměty podobným způsobem jako rukou.
00:36:29 Ale inženýři velmi rychle zjistili, že je tu zásadní problém.
00:36:34 Jen nepatrné šťouchnutí a náklad může svištět daleko do vesmíru.
00:36:39 V kosmu není odpor vzduchu.
00:36:42 Jak se něco dá do pohybu, už se to nezastaví.
00:36:48 Z nějakého důvodu mi NASA nedovolila si hrát s ramenem
00:36:52 za 100 milionů dolarů na orbiteru.
00:36:56 Abych zjistil, jaký je to problém, požádal jsem Neila Billinghama,
00:37:01 aby mě představil jednomu svému robotovi.
00:37:06 Mám s tím pohnout?
00:37:08 To je dopředu? Trochu strašidelný.
00:37:13 To, co teď dělám, musí astronauté v podstatě dělat ve vesmíru.
00:37:20 Už to začínám trochu ovládat.
00:37:28 Můžu si poškrábat nos?
00:37:31 Vadí mi to.
00:37:35 Nejlepší, s čím jsem si kdy hrál. Super!
00:37:40 Na Zemi se mohou úchyty na konci otvírat a zavírat
00:37:44 a perfektně věci chytat.
00:37:48 -Jé!
-To úchyty zavře, to otevře.
00:37:51 Ještěže jsem tam neměl nos!
00:37:54 Takže tohle zařízení je na Zemi užitečným a všestranným nástrojem.
00:37:59 Jak funguje ve vesmíru? To zjistíme.
00:38:02 Tady jsem si sestavil svůj vlastní satelit.
00:38:06 Balon s heliem se chová velmi podobně jako satelit ve vesmíru.
00:38:10 Je opravdu těžké ho chytit.
00:38:13 Já si to nevymýšlím.
00:38:16 Peter Stibrany je expert na Canadarm.
00:38:20 Dobře, je na místě, zkusím to chytnout.
00:38:23 Vůbec to nejde. Dokonce to dostalo impuls.
00:38:27 Ve vesmíru by to asi bylo hodně špatné.
00:38:30 To, co chcete chytit, byste mohl odstrčit.
00:38:34 A už by se to nezastavilo.
00:38:36 Jediný špatný pohyb u 15metrového ramene
00:38:40 a satelit za miliony dolarů by byl nenávratně pryč.
00:38:44 Někdo by se zlobil.
00:38:47 NASA potřebovala nový způsob, jak věci ve vesmíru držet.
00:38:52 Se stoprocentní přesností.
00:38:55 Pak měl jeden z inženýrů u robotického ramene skvělý nápad.
00:39:00 Byl nadšený fotograf a inspirovala ho clona foťáku.
00:39:05 Mám tu miniverzi toho, co jeho systém dostalo do vesmíru.
00:39:10 Otáčí se to jako clona kamery.
00:39:14 Ale místo lamel to uzavírají 3 dráty.
00:39:19 A skoro ihned jsem chytil to, co jsem chtěl.
00:39:23 Myslím, že svůj teleskop držím.
00:39:29 Trvalo mi to jen pár sekund.
00:39:32 Proč je to o tolik snadnější než s obyčejným úchytem?
00:39:36 Původní objem, který to může chytit, je velký.
00:39:40 Takže musíte zajistit, že váš předmět už v tom někde je,
00:39:44 a vy to nemusíte nastavovat.
00:39:47 Konec Canadarmu má průměr 20 centimetrů.
00:39:53 Jakmile se dostanu do tohoto rozsahu,
00:39:57 může to něco chytit a dát na správné místo.
00:40:00 Správně. Může to být pod špatným úhlem,
00:40:04 mimo dopředu nebo dozadu, to už vlastně tak moc nevadí.
00:40:07 Když je pevně uchycen,
00:40:10 mohou astronauté s daným satelitem snadno manévrovat.
00:40:13 Roku 1981 použili astronauté
00:40:16 Canadarm k uchycení Hubbleova teleskopu.
00:40:20 Přepravu 200 tun vesmírné stanice na orbit a na elegantní výměnu.
00:40:29 Díky cloně fotoaparátů
00:40:32 je nyní Canadarm živou součástí všech vesmírných misí.
00:40:38 Ale jakmile mise skončí, je tu stále jeden problém.
00:40:42 Jak se dostat zpátky na Zem. Bezpečně.
00:40:54 Návrat na Zemi je nejnebezpečnější částí každé mise raketoplánu.
00:40:59 Může skončit fatálně, každý astronaut si je toho vědom.
00:41:08 V roce 2003 při návratu do atmosféry shořela Columbia.
00:41:14 Všech 7 členů posádky zahynulo.
00:41:23 Problémem je obrovská rychlost.
00:41:27 Při návratu letí orbiter rychlostí 27 000 kilometrů za hodinu.
00:41:37 Ve vesmíru není rychlost problém, není tam atmosféra.
00:41:42 Ale když v horní části atmosféry
00:41:45 začnou dopadat kvanta malých částic, je zle.
00:41:49 Dopadem částic vzniká tření. Obrovské tření, a to vyvíjí teplo.
00:41:53 Letadla, řízené střely, kulky jsou aerodynamické.
00:41:57 Vyvíjí co nejmenší tření.
00:42:00 Původně si vědci mysleli, že to bude platit i u raket.
00:42:04 Ale v 50. letech si kosmický vědec Harvey Allen uvědomil,
00:42:09 že rychlost rakety přináší jiný problém.
00:42:12 Při rychlosti 5krát větší než rychlost vzduchu i víc
00:42:16 je velké tření.
00:42:18 Bez ohledu na tvar žádný materiál takové teplo dlouho nevydrží.
00:42:24 Allenovo řešení se zdá na první pohled příliš radikální.
00:42:29 Místo, aby přední část, která se vrací do atmosféry,
00:42:33 byla ostrá a hladká, chtěl ji udělat tupou.
00:42:36 Schválně ne aerodynamickou.
00:42:40 A proto tupé nosy orbiterů souvisí
00:42:44 s obzvláště neaerodynamickým letícím tělesem, dělovou koulí.
00:42:50 Dnes víme, že kulatá dělová koule není pro let perfektní.
00:42:54 Ale jejím prvním cílem není letět, ale co nejvíc toho rozbít.
00:42:59 Přesně to si Allen myslel,
00:43:02 že by měl vracející se orbiter udělat.
00:43:05 Rozrazit vzduch a uklidit ho z cesty.
00:43:08 Ne se skrz něj snažit dostat.
00:43:11 To popíralo všechny obvyklá pravidla aerodynamiky,
00:43:15 jak je známe.
00:43:17 Ale jak rozbití vzduchu pomůže orbiteru při návratu?
00:43:24 Jsem na univerzitě v Manchesteru, ale ve velmi speciálním oddělení.
00:43:30 Protože tyto stroje jsou určené ke službě jiným speciálním strojům.
00:43:38 Tamhle, větrný tunel.
00:43:40 Ale vítr bude foukat nadzvukovou rychlostí až do 6 machů.
00:43:46 To je 6krát víc než rychlost zvuku. Opravdu.
00:43:49 Takový výkon představuje uvolnění
00:43:53 a také řízení ohromného množství energie.
00:43:57 Proto skutečný tunel nebude takový, jaký byste možná čekali.
00:44:04 Vložím dovnitř jeden miniorbiter se špičatým nosem.
00:44:08 A jeden s tupým nosem.
00:44:12 Kostas Kontis je šéfem leteckého výzkumu.
00:44:16 Nejdřív chci přesně vidět,
00:44:18 proč je špičatý nos pro orbiter nevhodným řešením.
00:44:23 Myslím, že to tam musí držet pevně.
00:44:26 Jistě. Nechceme, aby nám tam lítaly, to je nebezpečné.
00:44:29 Co když tunel spustí, když tam budu mít ruce?
00:44:32 -Asi byste o tu ruku přišel.
-Uletěla by mi?-Jistě ano.
00:44:36 To bych nerad, raději rychle.
00:44:41 Při těchto rychlostech vidíte, co se uvnitř děje,
00:44:46 jen pomocí systému zrcadel, čoček a vysokorychlostní fotografie.
00:44:52 Tak, vypneme světla, prosím.
00:44:57 -Dojde k uvolnění velkého množství energie.-Přesně tak.
00:45:02 Proud vzduchu o rychlosti 6 000 kilometrů za hodinu.
00:45:06 Zapnout.
00:45:16 To bylo strašidelné, podíváme se na obrázky.
00:45:20 -To je ten se špičatým nosem.
-Správně.
00:45:24 U tohoto systému vidíte šokovou vlnu.
00:45:28 Vzduch kolem nosu je tak stlačený,
00:45:31 že vytváří superzahřáté šokové vlny.
00:45:35 Skutečně narazí na křídla.
00:45:38 To je ta ošidná část.
00:45:40 Je to nebezpečné, teploty jsou moc vysoké.
00:45:44 Šoková vlna prorazí vzduch a dopadne na křídla.
00:45:48 Tady to vytváří malou dutinu, ale je to hladké.
00:45:52 Ale tam, kde to dopadne na křídla, předá to spoustu energie.
00:45:56 Okraje křídel jsou vystaveny velké rychlosti vzduchu,
00:46:00 takže velkému tření.
00:46:02 Při rychlosti orbiteru může mít šoková vlna tisíce stupňů Celsia.
00:46:08 Kvůli tvaru toho nosu mu to může utrhnout křídla.
00:46:11 -Správně.
-A křídla jsou dost důležitá.
00:46:16 Až do vstupu do atmosféry to byla raketa,
00:46:19 ale teď je to letadlo, které musí klouzat zpátky k Zemi.
00:46:25 Úplně opačně, než bychom čekali. špičatý tvar nefunguje.
00:46:29 Jaký bude tupý nos?
00:46:35 Zapnout.
00:46:43 -Tak, a je to.
-Zapnout světla.
00:46:47 Teď okamžik pravdy, snad uvidíme nějaký rozdíl.
00:46:51 Mám zmáčknout knoflík?
00:46:54 Jé! Může to být vůbec jasnější?
00:46:59 U tupého nosu šoková vlna křídla úplně míjí.
00:47:03 A rychlý vzduch je úplně odkloněn od křídel orbiteru, žádné tření.
00:47:08 Úplně proti očekávání.
00:47:11 Kdybych konstruoval návrat do atmosféry, ihned bych myslel,
00:47:15 že špičatý nos je nejlepší. Popírá to, co vám instinkty říkají.
00:47:20 Díky dělové kouli je tupý nos pro návrat nejlepší.
00:47:25 Ale jak je vidět ze záznamu z kokpitu orbiteru,
00:47:29 okolní šoková vlna intenzivně září.
00:47:32 Při rychlosti 25 machů je přehřátá na 5 500 stupňů Celsia.
00:47:37 Orbiteru se možná nedotkne,
00:47:41 ale stejně vidíte, že ho pěkně zahřeje.
00:47:45 Vědec Martin Wilson je v Kennedyho vesmírném centru NASA
00:47:50 zodpovědný za tepelně odolné desky na ochranu lodi.
00:47:55 Teplo, je to horké. Tohle je vlastně pec?
00:47:59 Ano, je to jedna z pecí,
00:48:02 co používáme na tepelné zkoušky dlaždic během výroby.
00:48:07 Jakou teplotu asi mají?
00:48:09 Uvnitř pece je 2 200 stupňů Fahrenheita,
00:48:13 To je asi 1 160 stupňů Celsia. A používáme tento materiál na...
00:48:18 -Teď jste to vyndal!-Čistý křemen.
-Ale byl v peci!-Ano byl.
00:48:21 -Před vteřinou.
-Pořád jsou horké.
00:48:25 -Co to máte za ruce? Můžu taky?
-Zkuste si to, dotýkejte se rohů.
00:48:29 Právě to vyšlo z pece, to je...
00:48:31 To je ohromné! Pořád je vevnitř vidět tu energii.
00:48:35 Křemen chladne v rozích velmi rychle.
00:48:39 Ale protože dlaždice jsou fakticky z křemenné pěny,
00:48:43 jsou také plné vzduchu. a proto skvěle izolují.
00:48:52 Díky tepelně odolným dlaždicím a dělovým koulím
00:48:56 dokončí orbiter vstup a klouže na přistání.
00:49:00 Dosedne rychlostí 350 kilometrů za hodinu.
00:49:04 Tedy, po 6,5 milionech kilometrů
00:49:08 a rychlosti 23krát větší než rychlost zvuku,
00:49:12 je orbiter, poslední část raketoplánu, bezpečně tady.
00:49:16 Zpět na Zemi.
00:49:18 Za 30 let nalétala vesmírná flotila NASA přes 800 milionů kilometrů
00:49:25 Vzala lidstvo do vesmíru, aby obletělo náš svět,
00:49:29 a posunula hranice našich znalostí.
00:49:34 Její inženýrská DNA obsahuje kostelní varhany,
00:49:38 německou ponorku, tramvajové koleje,
00:49:42 fotoaparát a dělovou kouli.
00:49:47 Skryté titulky: Matěj Hodr Česká televize 2015
Tentokrát nám Richard Hammond představí konstrukční souvislosti stroje, jenž je napůl letadlem a napůl vesmírnou raketou. Orbiter, samotná část plující později po oběžné dráze Země, se musí dostat 650 kilometrů nad povrch naší planety. V rámci vesmírného programu Space Shuttle mají raketoplány NASA za sebou více než 100 úspěšných startů a miliony zdolaných kilometrů. Jak ovšem zajistit dopravení raketoplánu do kosmu i jeho následné přistání, když v motorech panují teploty kolem 3300°C schopné roztavit většinu látek a vznikající zvukové vlny by během startu dokázaly celý stroj zničit? Navíc je při nejnebezpečnější části letu – opětovném návratu do atmosféry a přistání – raketoplán vystaven extrémnímu tření. Uvidíme nečekané vynálezy, na nichž stojí existence jednoho z největších a nejobdivuhodnějších strojů, jaké kdy člověk vytvořil.