Zahoďme rakety! Proč do vesmíru nelétáme pomocí vlaků?

TLDR verze: Taky jste si vždycky říkali, „proč NASA prostě jako v Jackovi a obří fazoli nepostaví doslova SCHODY DO NEBE“? Ne, že by to vskutečnosti nešlo – a ROCKETLOBBY tomu fakt nebrání…

Jde to (teoreticky) i bez raket.

Nebudeme teď řešit čistý kosmický výtah jako od A. C. Clarka (už jen proto, že jeho problémy jsme probírali jindy), namísto toho se zaměříme na mnohem nuznější nápad spočívající v ideji „FAKT HODNĚ RYCHLÉHO VLAKU S KOLEJEMI TRČÍCÍMI VEN Z ATMOSFÉRY„, který by v některých vizích mohl zlevnit vynášení nákladu na nízkou oběžnou dráhu (and #make_ČD_great_again!).

Úvodem: vskutečnosti to není zase tak nový nápad, podobné ideje měly třeba nedávné propozice StarTram a a další nápady z minulosti (viz zde). U všech ovšem platí, že jde jenom o teoretické návrhy. StarTram se snad myslím snaží i o reálnou aplikaci… ale v reálu spíše uvidíme, kam až to před bankrotem dotáhnou.

Proč je svět vůči kosmotramvaji tak krutý? Zaprvé, současné možnosti technologie i otravné fyziky kosmických letů jsou pro kosmovlak obecně dost nepřející.

Hlavní problém nápadu pramení z toho, že pro let do kosmu je potřeba zejména zisku rychlosti, ne zisku výšky. Pro únikovou rychlost (i kdyby si nakonec pomohl raketami), musí nosič dosáhnout 7,9 km/s. I hyperloop má dosahovat max. 300 m/s.

Co použít letadlo?

Jasně, pro kosmickou verzi by se to asi mohlo naboostovat, ale jsou určité inženýrské limity, které se budou i s „vlakem MK.II“ překonávat dost blbě. Rakety navíc obvykle nejsou dělaný pro podobný odpal, takže by bylo potřeba si navrhnout a vyzkoušet zcela novou konstrukci nosiče.

Ze stejných důvodů jsem dost skeptický i vůči Stratolaunch, který dodá nosiči taky jen pár set metrů za sekundu rychlosti navíc. Což je rovněž lame (resp. Stratolaunch je určen pro lety na atypické orbity, ne k netradičnímu urychlení satelitu).

Jiná věc je, kdyby to startovalo ze zad nějakého SR-72 při Mach 5 nebo Mach 10. Tam už by to roli hrát mohlo! Ale na to si ještě 10 až 15 let počkáme.

V součtu by poměrně drahá a originální stavba mohla nosiči dodat jen procenta únikové rychlosti navíc, což je, zase, trochu lame.

Druhý zásadní problém je cena stavby jako takové.

Největší z mrakodrapů

I když to postavíte od paty k vrcholu Mt. Everest, opět nejde ani tak o VÝŠKU (ač nižší hustota atmosféry hraje minoritní roli), ale o RYCHLOST – tj. náš vláček by potřeboval FAKT DLOUHÉ koleje na nabrání nějaké užitečné rychlosti.

O jaké konverzi se bavíme? 90 % energie rakety při startu padne pro překonání gravitace/zisk rychlosti, ne na překonání atmosféry/zisk výšky. Když postavíte 300 km vysokou věž, budete na ní nahoře moct stát více méně podobně jako na Zemi – a když uděláte krok z ní, nebudete na orbitě, ale spadnete dolů.

Je to až rychlost, čím se uniká z gravitace (ano, u Clarkeova výtahu na orbitě jste, ale jen protože horní část výtahu má orbitální rychlost – ale pro to musíme jít až na GEO, ne LEO, což je z hlediska konstrukcí jaksi náročnější).

A taková stavba obří superdlouhé dráhy na velehoře… to není zrovna triviální podnik, na který si s kámošema založíte start-up za půjčku od babičky. Na to by byly potřeba mnohamiliardové investice a pravděpodobně by šlo o dost rizikový projekt s velmi drahou údržbou a rizikem pro konstrukci i jen v případě, že trochu fouká vítr.

Málokdo chce být horolezec & zároveň dělník na stavbě. Nejpozději ve chvíli, kdy musíte denně poslat partu 10 chlapů, aby zkontrolovali, jestli v 7000 m něco nezkratovalo, by vám došly výhody stavby a údržby nosiče v hangáru někde na Floridě.

Zdroj: StarTram

Snad jednou

Kdyby do toho nějaká vláda nasypala 20 miliard doláčů, asi by to nějak šlo, soukromý sektor ale nebude jen tak riskovat ani desetinu, když má raketky. Takže je logické, že soukromé společnosti neinvestují do podobného projektu, ale třeba jen do těch retro raketek – a souvisí to i s celým ekosystémem státních vs. soukromých letů do kosmu.

SpaceX může přetahovat inženýry od Lockheedu, NASA nebo Roskosmosu, ale hledat KOMPETENTNÍ lidi pro stavbu kosmovlaku, to je o dost náročnější a hlavně dražší.

StarTram apod. jsou fajn vize, ale příliš složité a s příliš malým užitkem. JEDNOU (hádám 50+ let nejméně) se jich třeba i dočkáme – až bude v kosmu mnohabilionový byznys, který (spolu s běžnějšími maglevy/hyperloopy) obhájí podobně šílenou investici. Zatím ale spíše ne.

[Ladislav Loukota]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a přátel vědy UP Crowd za podpory MUDRstart – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube.

5 komentářů: „Zahoďme rakety! Proč do vesmíru nelétáme pomocí vlaků?

  • 22. ledna 2023 (17:12)
    Permalink

    Pokud ovšem v článku zmíněná věž nebude vysoká 300 km, ale 36000 km, tak už pád na zem nehrozí :-D.

    Reagovat
    • 24. ledna 2023 (20:47)
      Permalink

      Když ji netrefí a nesundá nějaký kosmický bordel, … 😉

      Reagovat
  • 22. ledna 2023 (18:34)
    Permalink

    Proč stavět schody do nebe když je příroda dávno postavila za nás ? Je jimi magnetické pole Země.

    Reagovat
  • 22. ledna 2023 (18:35)
    Permalink

    Přeju dobrý den, pánové, a děkuju za vaše hezké povídání k vesmírnému výtahu. Mám ale jednu technickou poznámku, o které se myslím nikde nehovoří. Představte si, že máte už postavené „centrum“ výtahu na geostacionární dráze (GEO) a máte taky připravený ten asteroid coby protizávaží třeba 100 km nebo 1000 km nad GEO (asteroid zatím nepřivázaný). No jo, ale volný asteroid, protože je dál od Země, tak obíhá menší úhlovou rychlostí než „centrum“. Když budete chtít, aby obíhal jednou za 24 hodin, budete ho muset lanem z „centra“ trochu táhnout dopředu. Tedy lano vedoucí z „centra“ na protizávaží nepoběží radiálně (vůči Zemi), ale šikmo dozadu vzhledem k otáčení Země. Obdobně lano z „centra“ směrem k Zemi bude mít tendenci se předbíhat. Nikdy jsem nebyl odborník na řešení řetězovek a úkolů tohoto typu, ale jsem si jistý, že v rovnovážném stavu bude lano sledovat nějakou netriviální křivku a že tvar té křivky se dá spočíst (challenge pro vás – ale pozor, lano je v každém místě jinak tlusté, takže ty rovnice budou asi trochu složitější než u řetězovky). Samozřejmě by šel výtah postavit jako velice masivní svislý monoblok, tak masivní, že by ty boční síly vydržel, ale to mi připadá technologicky ještě méně proveditelné než lano. Matematice, fyzice, vesmíru a vaší práci zdar! Libor Judas

    Reagovat
  • 22. ledna 2023 (19:07)
    Permalink

    Pro pár tun nákladu rakety stačí, ale až půjde o miliony, nebo dokonce miliardy tun, tak se bez něčeho podobného asi neobejdeme a rozhodně to nebudou desítky miliard, spíš biliony, takže se bude jednat o globální stavbu s globálním dosahem a využitím. Na elektromagnetické dráze urychlili projektil na rychlost 8000 km/h před patnácti lety, sice jen pár kg a je to jen cca třetina požadované rychlosti, ale taky je to mnohem víc, než těch 300 km/h. Několikatunový náklad bude jistě potřebovat pořádný zdroj, ale astronomický program si prostě bude žádat astronomické výkony a prostředky. Při mnohabilionových obratech je ale taková stavba reálná. Když se za desítky miliard můžou stavět fabriky na hračky, …

    Reagovat

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama