Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Zajímavé experimenty NASA
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: Zajímavé experimenty NASA

Na výstavě EXPO, kterou u příležitosti 15-ti let svého trvání uspořádala začátkem letošního roku Akademie aeronautických modelů v jihokalifornském městě Ontario, prezentovala NASA model kosmického kluzáku.

Výzkumné středisko NASA Dryden Flight Research Center (severně od Los Angeles), vyvíjí nový systém umisťování družic na oběžnou dráhu. Tento technický program nese název Glieder Air Lunch. Jedná se tedy o tažný kluzák, který by mohl výrazně snížit náklady a zvýšit efektivitu vypouštění družic. Vědci a technici si kladou za cíl postavit buď bezposádkový, nebo pilotovaný kluzák, který ponese raketu s družicí či jiným nákladem a bude vytažen velkým dopravním letadlem do výšky dvanácti kilometrů. Tam uvolní raketu, která vystřelí družici na oběžnou dráhu, a sám se vrátí na zem. To znamená, že bude moci být znovu použit.

Vývoj kluzáku pokračuje

Projektový inženýr Gerald Budd, který pracuje na vývoji tohoto systému v NASA, představil model kosmického kluzáku na výstavě ve městě Ontario v jižní Kalifornii. Při této příležitosti slíbil, že model bude dálkově ovládán a bude létat ještě letos.

Nejnovější studie proveditelnosti ukazují, že díky vlečnému kluzáku se může zvýšit výkon až o čtyřicet procent. Obecně řečeno, horizontální starty mají ve srovnání s vertikálními nižší náklady na umístění družic až o 25 procent, což je důležitý faktor právě dnes, kdy NASA musí hodně šetřit.

Dosud jsou družice vynášeny především kolmo startujícími raketami. Druhý princip využívá například raketa Pegasus. Je umístěna pod trupem velkého letadla, který ji potom ve stanovené výši uvolní a ona vyšle družici na oběžnou dráhu. Pegasus začal svou kariéru v roce 1990, kdy poprvé vysadil na oběžnou dráhu navigační družici. Od té doby byl samozřejmě modernizován a podnikl už čtyřicet misí. Naposledy loni na podzim vypustil do vesmíru NuStar, nukleární spektroskopický teleskop. Dosud se tato raketa vynáší připoutána pod letadlem L-1011 „Stargazer“. V současné době je ve výstavbě nové letadlo od společnosti Stratolaunch Systems. Letos v únoru dokončila tato firma své výrobní a operační středisko s velikým hangárem v Mohavské poušti. Ovšem s výrobou svého prvního letadla začala už loni v říjnu.

„Tato koncepce, kdy je raketa umístěna pod trupem letadla, má svoje bezpečnostní rizika,“ říká Gerald Budd. „Proto v NASA hledáme svou novou koncepci s kluzákem.“


Kresba názorně vysvětluje princip nové koncepce: vlevo dole je na podvozku volně umístěna raketa s družicí. Potom nad ni nacouvá dvoutrupový kluzák, uprostřed se družice nadzvedne a připoutá, podvozek odjede. V další fázi se ke kluzáku připoutá lano a letadlo startuje a vytáhne jej do patřičné výšky. Kluzák se odpojí a pokračuje v letu, letadlo se vrací na letiště. Kluzák uvolní raketu s pohonem a ta pokračuje v letu, vystřelí družici na oběžnou dráhu a sama padá a shoří v atmosféře. Kluzák se vrací na letiště.


Detailní kresba ukazuje okamžik, kdy raketa vystřeluje družici a letadlo i kluzák se vracejí.


Model ukazuje, že nový kosmický kluzák se vlastně skládá ze dvou identických kluzáků spojených na křídlech.

Velký úspěch balonu

Americký úřad pro kosmonautiku a letectví (NASA) ohlásil další úspěch svého vědeckého balonového programu v Antarktidě.

Balon nazvaný Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (Super-Tiger) je určen pro vědecké experimenty a byl vypuštěn 8. prosince 2012 nedaleko stanice McMurdo. Jeho let trval 55 dní, 1 hodinu a 34 minut, a to ve výšce asi čtyřiceti kilometrů, tedy asi čtyřikrát výš, než kde mohou létat běžná dopravní letadla. Překonal tak rekord z roku 2009, který držel jiný balon NASA. Ten při zkušením letu byl ve vzduchu 54 dní, 1 hodinu a 29 minut.

„Balony umožňují vědcům shromažďovat důležitá vědecká data po dlouhou dobu za relativně velmi nízké náklady,“ uvedl při této příležitosti Vernon Jones z ústředí balonových projektů NASA ve Washingtonu. Super-Tiger nesl na palubě nový přístroj pro určování frekvencí výskytu prvků těžších než železo v toku vysokoenergetických kosmických paprsků, jež stále bombardují Zemi z Mléčné dráhy. Měřicí přístroj zaznamenal padesát milionů kosmických paprsků. Analýza těchto údajů potrvá asi dva roky.


Antarktida je výhodné prostředí pro balonové vědecké experimenty.

Hra s ohněm

Japonsko začíná jako první na světě se zkušební těžbou metanhydrátů pod mořským dnem. Státní energetická společnost Japan Oil, Gas and Metals National Corp (JOGMEC) vyslala do vyhlédnuté oblasti loď, která začala těžit z vrtu připraveného v loňském roce.

Japonsko je ve světě nejdál na cestě k využívání metanových hydrátů, ložisek plynu uzavřeného v ledových krystalech. Jde o potenciálně obrovský zdroj energie, jehož světové zásoby by podle různých odhadů mohly až desetinásobně přesahovat známé zásoby fosilních zdrojů na Zemi.

Podle zprávy ČTK je vrt v oblasti Nankai, asi sedmdesát kilometrů jihovýchodně od pobřeží prefektury Aiči ve středním Japonsku, hluboký jeden kilometr a narazil na oblast, kde se nachází 300 metrů silná vrstva metanhydrátů.

Loď umístila do vrtu potrubí, které bude štěpit hydrát na metan a vodu. Během dvoutýdenních prací se vytěží až deset tisíc krychlových metrů plynu.

Naděje pro budoucnost?

Podle japonské výzkumné studie se jen v oblasti příkopu Nankai nachází nejméně 1,1 bilionu krychlových metrů plynu, ekvivalentem je asi dvanáct let japonské spotřeby. Odhaduje se, že japonské pobřežní vody by celkově mohly obsahovat možná až stonásobek roční spotřeby plynu v Japonsku.

Japonsko už investovalo do rozvoje technologií pro těžbu metanhydrátů stovky milionů dolarů a chce tento program dovést do komerčního využití do roku 2018. Hnacím motorem tohoto plánu je zřejmě snaha zajistit domácí zdroje energetických surovin, jež získala na naléhavosti po jaderné krizi z roku 2011, která vedla k prudkému růstu dovozu plynu. Japonsko je dnes největším světovým dovozcem zkapalněného zemního plynu.

Pozadu nechtějí zůstat ani Spojené státy, protože potřebují snížit svou závislost na dovozu energetických zdrojů z Blízkého východu. Není divu, že se tento motiv objevil v novém pokračování populárního televizního seriálu Dallas.

Ministerstvo energetiky USA ve spolupráci s americkou ropnou skupinou ConocoPhillips a již výše zmíněnou japonskou státní společností Japan Oil, Gas and Metals National Corp vhánělo do formace metanhydrátu v severozápadní aljašské oblasti North Slope směs oxidu uhličitého a dusíku. První testy ukázaly stabilní tok plynu z ložiska, sdělilo ministerstvo podle agentury Reuters. Ministerstvo energetiky investovalo loni do průzkumu metanhydrátů 6,5 milionu dolarů (123 milionů Kč). Ovšem výzkumy podniká v tomto ohledu i společnost BP v Mexickém zálivu. Není divu. Podle některých informací způsobilo nedávnou katastrofu její ropné plošiny pravděpodobně právě náhlé uvolnění metanu z hydrátu. Hydrát pak údajně ucpával i různá zařízení na odchytávání ropy, kterými měla být havárie vyřešena.

Podstoupíme velké riziko?

Nikdy není nic stoprocentní. Platí to i o metanhydrátech. Skrývají v sobě totiž velké riziko. Připomeňme si, že únik metanu do ovzduší může být smrtelný. Surový metan uvolněný do atmosféry vytváří skleníkový efekt pětadvacetkrát účinnější než oxid uhličitý. V důsledku těžby by mohlo dojít k rozsáhlému uvolňování metanu do ovzduší, a tím k prudkému zvýšení teploty. Teoretické studie i experimentální výzkumy zjistily, že rozklad metanhydrátu může vyvolat sesuvy a deformovat mořské dno. Takže musejí být vynaloženy obrovské investice na bezpečnost případné těžby.

Metanhydrát je substance kombinující metan a molekuly vody. Vysokotlaké a nízkoteplotní prostředí pod mořským dnem přiměje molekuly vody obalit se metanem. Ledové kousky metanhydrátu hoří, jsou-li vystaveny žáru. Ložiska plynu ve formě ledových krystalů se nacházejí na dně kontinentálních šelfů a těsně pod arktickým permafrostem. Hydrát metanu je chemická sloučenina, jejíž vzorec se udává jako CH4 x 24 H20. Lze si ho představit jako molekulu metanu v krystalu ledu. Pokud se metan z krystalu ledu uvolní, může se použít jako palivo podobné zemnímu plynu, jehož je metan hlavní složkou. Nabízí se široká možnost využití, hlavně v elektrárnách, ale i v pohonech aut. Kromě této energetické role by mohl být využit i jako výchozí surovina pro další chemické syntézy.


Tak hoří ledové kostky metanhydrátu.


Hakurei je japonská průzkumná loď sondující možnosti těžby metanhydrátu.


Červeně jsou na mapě označena místa výskytu metanhydrátu a žlutě předpokládaná ložiska.

Dvoustranu připravil Karel Sedláček

Karel Sedláček
sedlacek.kar@seznam.cz

Další články

Všeobecné strojírenství
Zajímavosti ve vědě a technice
Letecký průmysl
Výzkum/ vývoj

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: