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