Apollo: Užitečné odpady za stamiliardy

Autor : Karel Pacner 🕔21.07.2009 📕5.986

Cesta ke zlepšování života lidí i v těch nejzaostalejších částech planety

Když začali ve druhé polovině padesátých let američtí a sovětští odborníci chystat první družice, vůbec netušili, co to může lidstvu všechno přinést. Usilovali pouze o to zjistit, jak vypadá prostor okolo Země, současně však museli přinést generálům, kteří jim dávali rakety, úlitbu ve formě špionážních družic. Dál nikdo pořádně neviděl.

---

Teprve když se začalo vypouštění družic, automatických sond k Měsíci a k planetám a nakonec i příprava kosmonautů rozvíjet, zjišťovali tihle specialisté, že potřebují znalosti i z mnoha dalších odvětví. V podstatě k sobě začali stahovat smetanu ze všech oborů lidské činnosti. Tím obohatili průmysl a medicínu o nové poznatky, které se zase velmi rychle přelévaly do pozemské praxe. Aspoň ve Spojených státech, kdežto v Sovětském svazu patřila raketokosmické oblast pod vojáky, takže všechno, co se tam udělalo, zůstávalo státním tajemstvím – to byla typická sovětská paranoia, která se začala rozbíjet teprve ve druhé polovině osmdesátých let, když do Kremlu vstoupil Michail Gorbačov. Proto sovětský výzkum, průmysl a zdravotnictví tolik zaostaly za Západem.

Co všechno tedy dala kosmonautika lidstvu?

Interdisciplinární spolupráce

Pro Američany bylo vypuštění prvních dvou sovětských družic na podzim 1957 obrovským šokem. Jak je možné, že nás, technicky nejrozvinutější zemi světa, předstihli Sověti, kteří od nás donedávna kopírovali auta, letadla a mnoho jiných? Tahle frustrace se ještě zvýšila v dubnu 1961, když první člověk, který se dostal do vesmíru, byl Rus Jurij Gagarin.

Prezident John Kennedy vyhlásil o měsíc později zahájení projektu Apollo, jehož cílem mělo být vysazení lidí na Měsíc a jejich bezpečný návrat na Zemi do konce desetiletí. V létě 1961 se to zdálo fantazií.

Ovšem vládní finanční injekce a vlastenecké nadšení rozproudily vědecké laboratoře i průmysl k obrovskému vypětí, takže v červenci 1969 stanuli na Měsíci první Američané – Neil Armstrong a Buzz Aldrin. V příštích letech ještě desítka dalších. Naproti tomu sovětský lunární projekt ztroskotal.

Už koncem padesátých let vrhla vláda prezidenta Dwighta Eisenhowera obrovské investice do výzkumu základního i aplikovaného a na reorganizaci školství. To byl základ.

Nejednou se stávalo, že k vyřešení různých zapeklitostí se museli sejít specialisté z oborů, které k sobě měly daleko, aby hledali společný jazyk – pak se před nimi vynořovaly nové pohledy, nové inspirace, nové objevy a také vznikalo nové umění interdisciplinární spolupráce. Americký průmysl, medicína, věda a veškerá infrastruktura to všechno vstřebávaly a postupně uplatňovaly rovněž v pozemské praxi.

Samozřejmě s civilní oblastí úzce spolupracovali výzkumníci ve vojenských laboratořích. I tam vznikaly špičkové technologie a materiály, které se s určitým zpožděním přelévaly do civilu. Jindy zase vojáci zabavili za několik let vrcholné výsledky soukromých a univerzitních laboratoří na několik let pro sebe – to se třeba stalo u detektorů CCD, které nejdřív dostaly špionážní družice.

Žádné hotové výroby

Nemůžeme očekávat, že by se z kosmického výzkumu vynořily přímo hotové výrobky, kterými by bylo možno zaplavit trh – upozornili zástupci agentury NASA představitele průmyslu na konferenci v roce 1963. Efekt musíme hledat v šesti možných směrech, a to:

- ve stimulování základního a aplikovaného výzkumu,

- ve zdokonalování výrobních procesů a technik,

- ve zdokonalování již existujících výrobků, na které klade kosmonautika větší nároky než jiné lidské činnosti,

- na zcela nové výrobky zhotovené na základě principiálně nových potřeb kosmického výzkumu,

- na zvýšení dostupnosti dříve málo vyráběných produktů, které však vyžaduje kosmonautika v mnohonásobně vyšším objemu,

- na vývoj nových či zdokonalení existujících měřících a testovacích metod,

- na zlevnění řady výrobních procesů a v návaznosti na to i snížení ceny finálních produktů.

Samozřejmě první bod je zcela zřejmý. Souvisí to s rolí základního výzkumu v návazné řadě, kterou je možno zkráceně zapsat jako tento zákonitý sled: základní výzkum - aplikovaný výzkum - vývoj prototypů - jejich testování - uvedení do výroby - marketing - prodej - ekonomický úspěch. Naproti tomu poslední se může projevit zejména tehdy, když kosmonautika vyvolá hromadnou výrobu nějakého produktu, který se buď stane přímo prodejním artiklem, nebo bude použitelný jako surovina pro výrobu jiných výrobků.

Objev dávno objevených

Příkladů pro takové věci máme spoustu.

Třeba teflon – tepelně odolná umělá hmota. Teflon nevznikl pro potřeby kosmonautiky, nýbrž ho náhodou vynalezli v roce 1938 chemici koncernu DuPont. Teprve pokusy NASA využít ho při konstrukci tepelných štítů kosmických lodí, tepelně namáhaných izolací elektrických vodičů v blízkosti raketových motorů či tepelně namáhaných komponent družic a kosmických lodí způsobily, že o tento materiál se začaly zajímat různé firmy včetně výrobců kuchyňského nádobí.

Podobný osud měl i známý suchý zip. Vymyslel ho švýcarský inženýr George de Mestral v roce 1941 a o 14 let později, kdy zahájil dokonce jeho malovýrobu, si ho patentoval. Ovšem teprve jeho použití v kabinách kosmických lodí Apollo pro uchycování různých předmětů způsobilo, že tento výrobek (Velcro) vešel ve všeobecnou známost a téměř přes noc se stal šlágrem.

Poněkud cílenější byl osud jiného chemického produktu, umělé hmoty polybenzimidazolu. Tuto hmotu poprvé syntetizovali koncem padesátých let 20. století, a to při hledání látek pro přípravu nehořlavých tkanin pro potřeby amerického vojenského letectva. Práce však byly dotaženy do úspěšného konce teprve v rámci kontraktu spolufinancovaného USAF a NASA na výrobu tkanin pro skafandry. Dnes se tento materiál používá na výrobu ohnivzdorných oděvů například hasičů či záchranářů.

Na zakázku NASA

Vývoj tepelných štítů kosmických lodí si vyžádal zrod pružných keramických kompozitních materiálů. Ty se zrodily na bezprostřední zakázku NASA. Dnes se kompozity používají k nehořlavé povrchové úpravě například plastických hmot, dřeva a dokonce i papíru.

Rovněž na objednávku NASA vyvinuli chemici speciální pružnou pěnovou hmotu jako výplň pro křesla kosmonautů v kosmických lodích, a to zejména v raketoplánech. Její vnitřní struktura zajišťuje, že se do původního tvaru sice vrací, ale se zpožděním, takže síla tlačící tělo astronauta do sedačky způsobí, že se křeslo přesně vytvaruje podle jeho pozadí a síla se tedy na křeslo rozloží zcela rovnoměrně. Dnes se tento materiál používá nejen při výrobě sedaček do vojenských a civilních letadel, ale také při výrobě vozíčků pro invalidy, kteří v nich musí trávit mnohdy dlouhé hodiny, a tím se vyhnou nepříjemným otlačeninám.

Chemické obrábění pro rakety

Pro trupy nádrží pro legendární nosné rakety Saturn 1 a Saturn 5, známé z programu Apollo, museli zdokonalit chemické obrábění. Řízené odleptávání kovového materiálu umožnilo vytvořit velmi tenké stěny se složitou strukturou vnitřních žeber, přičemž mechanické vlastnosti původního materiálu zůstaly zachovány. Není divu, že z těchto raket ani jedna nehavarovala.

Kosmonautice a raketové technice vděčí strojírenství také za nebývalý pokrok numericky řízeného obrábění složitých dílů, i za jiskrové obrábění, které se tak široce rozšířilo.

Nedestruktivní testovací metody

Provoz raketoplánů – na které se někteří lidé dívají kvůli dvěma haváriím přes prsty – vyžadoval jejich důkladnou kontrolu mezi jejich jednotlivými starty, a to zejména po poslední havárii. Snaha o maximální bezpečnost jejich posádek přinesla zdokonalení či vývoj řady nedestruktivních testovacích metod, které nyní nacházejí uplatnění například v letecké dopravě.

Například zahřáté části konstrukce zkoumá zobrazovací termografie televizní kamerou citlivou na infračervené – tedy tepelné – záření. Porušení místa – například mikroskopické praskliny nebo podpovrchová korose, či snížení přilnavosti krycího nátěru – se projeví lokálními změnami teploty, které jsou vidět na snímku. Navíc záběr v digitální podobě může technik okamžitě a spolehlivě prověřit počítačem.

Obrovským problémem ve vesmíru je mazání pohyblivých dílů. Běžná mazadla na bázi parafinických uhlovodíků jsou pro kosmonautiku nepoužitelná, protože se ve vakuu velmi rychle vypaří. U mazadel anorganických - například na bázi i u nás běžně dostupného molybdensulfidu – je problémem jejich rovnoměrné nanášení v tenkých vrstvách. I tady přinesly kosmické aplikace nové metody.

Vědecké plánování

Nezbytnost sladit práci statisíců lidí na rozsáhlých projektech si vynutila, aby se začala přesně plánovat návaznost jednotlivých kroků. Vědci vyvinuli objektivní metody plánování výroby, kde na sebe jednotlivé etapy plynule navazují. Jsou založené na matematické analýze a neobejdou se bez výkonných počítačů. Poprvé se to podařilo při vývoji bojových raket Polaris pro jaderné ponorky.

Tyto postupy se ukázaly užitečné i u velkých projektů pozemských, například při stavbě továren, elektráren a přehrad. A v šedesátých letech se používaly i u nás.

Skutečně vědecké plánování tedy nevzniklo v sovětském impériu, které se pyšnilo tím, že „plánuje veškeré národní hospodářství“, přičemž své „pětiletky“ nikdy nesplnilo, nýbrž v kapitalistických USA, kde byla výroba podle marxistických ekonomů podřízena „chaosu trhu“.

Miniaturizace elektroniky

Američané brzy přišli na to, že palubní mikroelektronika umožňuje zmenšovat rakety, družice a automatické sondy, rovněž tak zvyšuje jejich spolehlivost. S tím úzce souvisel vývoj výpočetní techniky.

Požadavky raketové a kosmické techniky byly velmi agresivní, takže se mikroelektronika a výpočetní technika musely rozvíjet velice prudce. Nové počítačové metody současně dávaly předpoklady k úspěchům i mnoha jiným odvětvím výzkumu, průmyslu a služeb, samozřejmě i rovněž k tomu, aby se tyhle plody rychle přelévaly do běžného života. To je dnes obrovská oblast spotřební elektroniky, která se neustále proměňuje a zdokonaluje.

Ano, i bez závodu o Měsíc by nynější počítačová revoluce přišla, ale určitě o několik desetiletí později.

Zdravého člověka neznáme

Když se lékaři chtěli hledat první kandidáty pro kosmické lety, uvědomili si, že neví, jak vypadá zdravý člověk – dosud vždycky přicházeli do styku jenom s pacienty. Nejdřív tedy museli určit – zpočátku jenom zběžně – parametry člověka zdravého. Trvalo snad dvacet let, než se na představě ideálně zdravého člověka sjednotili a určili rovněž jeho nepatologické zvláštnosti.

A to byl prazáklad současné preventivní medicíny. Teď je třeba možné oddělit u pacienta, který je dlouhodobě upoután na lůžko, vedlejší důsledky léčby od samotného ležení.

Požadavek neustálého sledování kandidátů během výcviku i za letu zase vedl k vývoji spousty diagnostických přístrojů a počítačového zpracování jejich výsledků. Tato technika dnes bdí nad životy těžkých pacientů v nemocnicích.

Globální propojení

Mezikontinentální telefonní spojení a televizní přenosy dnes plně závisí na družicích. Specializované družice umožňují předvídat počasí na týden dopředu s přesností na 60 i více procent, zatímco před půlstoletím to meteorologové uměli s nižší pravděpodobností nanejvýš na tři dny. Odborníci mohou sledovat vývoj počasí v celoplanetárním měřítku, umí varovat i před hurikány. Další družice monitorují nadcházející zemětřesení, postup tsunami a podobně. Družice dálkového průzkumu sledují stav porostů a vod, usnadňují územní plánování i řešení potíží po přírodních katastrofách a podobně. Navigační GPS zase ukazují polohu.

Svět se stal menším, propojenějším, ale současně křehčím, zranitelnějším – výpadky ve vysílání, v přívodu elektřiny a závady družic nám působí obrovské obtíže. Nicméně všechny tyto systémy už zachránily statisíce lidí a předešly velkým materiálním škodám. Na některých místech způsobily revoluci ve výrobě, kultuře, vzdělávání a zdravotní péči. Například tři čtvrtě milionu vesnic v Indii, dříve izolovaných, dnes družice financované tamní vládou spojily se světem. A tisíce rolníků, kteří v minulosti po neúrodě páchaly sebevraždy, se mohou na nepřízeň počasí připravit a většinu úrody zachránit.

Zlepšování kvality života

Kosmonautika přináší lidstvu obrovské zisky. Zlepšuje život všem lidem, i těm neprivilegovaným. Koncem osmdesátých let si sovětský raketový konstruktér Michail Rešetňov posteskl, že Američany přišel projekt lunární Apollo na 24 miliard dolarů, ale dal jim vedlejší zisky, které se tehdy odhadovaly na 300 miliard. Dnes to bude mnohonásobně víc.

Kosmonautika je jenom vnějším projevem obrovského úsilí o zlepšení života tady na Zemi – přitom ze všeho nejdůležitější je rozvoj infrastruktury, o níž se kosmonautika opírá. A stát, který tohle zanedbá, bude za dalších padesát let skomírat na spodních příčkách životní úrovně. Proto Česká republika tolik spěchala s přijetím do Evropské kosmické agentury (ESA).

Napsali jsme spolu s ANTONÍNEM VÍTKEM
Vyšlo v časopisu Ekonom číslo 28

Se svolením autora převzato z www.karelpacner.cz

Autor : Karel Pacner 🕔21.07.2009 📕5.986

Komentáře Disqus

Komentáře Facebook

Sociální sítě

Reklama

Poslední komentáře