11,2 KILOMETRU ZA VTEŘINU

Myšlenka cesty do vesmíru je snad tak stará jako lidstvo. Člověk byl prvním tvorem, který se odvážil pozvednout hlavu k nebi a zahledět se do bezedných propastí, které před ním otvírá každá noc. V pradávných náboženských bájích a pověstech nacházíme příběhy o ohnivých létajících vozech a bohatýrech, kteří v nich jezdili. Lidé se pokoušeli přijít na kloub tajemství letu, které ptáci tak dokonale ovládli, ale uplynuly dlouhé věky, než se vznesl do vzduchu první létající přístroj, montgolfiéra naplněná ohřátým vzduchem, slepá, neovladatelná hříčka větrů.

V osmnáctém století nechávali filosofové, píšící jinotajné romány s mravokárnou tendencí, vzlétnout své hrdiny k hvězdám a používali k tomu jako dopravního prostředku balonu. Ale i později, kdy přístroje lehčí než vzduch byly vytlačeny stroji těžšími než vzduch, letadly, přesvědčil se člověk, že má ještě daleko k tomu, aby se mohl v prostoru volně pohybovat všemi směry. Letadla se mohla vznášet pouze tam, kde byla atmosféra dostatečně hustá. Vzdušné koráby musely křižovat nízko nad zemí, u samého dna vzdušného moře, které obklopuje naši planetu vrstvou silnou dvě stě kilometrů.

Než se na konci XIX. století zrodila astronautika, věda o mezihvězdných cestách, posílali spisovatelé fantastických románů a nejznamenitější z nich, Věrné, své hrdiny do vesmíru v náboji, vystřeleném z děla obrovských rozměrů. Bohužel i velmi zběžné výpočty dokazují nemožnost takového záměru, a to hned ze tří důvodů najednou. Za prvé, má-li těleso opustit Zemi, musí dosáhnout rychlosti nejméně 11,2 kilometru za vteřinu, to jest 40 320 kilometrů za hodinu, ale ani nejlepší druhy výbušnin nevytvářejí plyny s větší rychlostí než 3 kilometry za vteřinu. Až by z děla vystřelený náboj dosáhl určité výšky, musel by spadnout zpět na Zemi. Nepomůže ani prodloužení hlavně, ani zvětšené množství výbušniny. Za druhé, obrovské zrychlení, které by začalo působit na cestující od okamžiku výstřelu, rozdrtilo by je. Jeho obrovskou prudkost pochopíme, uvědomíme-li si, že v okamžiku výstřelu udeří podlaha do cestujících silou a rychlostí granátu zasahujícího cíl! Za třetí, i kdyby nějakým zázrakem lidé zavření v náboji vyvázli celí z drtivého tlaku a kdyby proti zákonům mechaniky nespadl náboj zpátky na Zemi, nutně by se roztříštil ve chvíli dopadu na povrch Měsíce.

Bylo třeba revolučního vynálezu, aby bylo možno překonat zemskou tíži a přitom se vymanit ze závislosti na atmosféře, která skýtá oporu balonům a křídlům letadel a kyslík motorům. Na tento vynález přišli velmi dávno — již kolem r. 1300 n. 1. — Číňané, kteří vyráběli prvé rakety poháněné zpětným tlakem plynů střelného prachu. Ale uplynulo více než sedm set let, než ruský vědec Ciolkovskij narýsoval první plány meziplanetárního dopravního prostředku. Po něm přišli Goddard, Oberth a mnoho jiných. Ti položili základy astronautiky, která se během doby rozrostla v samostatné rozsáhlé odvětví techniky.

Princip pohonu byl jasný. Opíral se o slavný Newtonův zákon, že se akce rovná reakci. Raketa musela mít zásoby pohonných hmot, měnících se v proud plynů, které tryskaly velkou rychlostí. Síla zpětného tlaku, který při tom vznikal, poháněla ji vpřed. Ale zde narazili konstruktéři na první obtíže. Při nejprudší ze všech chemických reakcí, při slučování kyslíku a vodíku ve vodu, vznikají plynné zplodiny s rychlostí 5 kilometrů za vteřinu. K rychlosti 11,2 kilometru, nazývané rychlostí kritickou, je ještě daleko. Tuto rychlost musí ovšem mít jen těleso, které se pohybuje bez pohonu, tedy ku příkladu vystřelený náboj. Jinak je tomu s raketou. Raketa může opustit Zemi i rychlostí menší než 11,2 km/vt za předpokladu, že její motory budou pracovat až do okamžiku, kdy se značně vzdálí od Země. Ale ani toto řešení nebylo uspokojivé. Kyslíko-vodíkového paliva, zdánlivě nejdokonalejšího, nikdy se neužívalo, protože oba tyto plyny se dají jen velmi těžko zkapalnit. A udržovat je v nádržích zkapalněné je spojeno s velkými obtížemi a nebezpečím. Kromě toho působí škodlivě i vysoká teplota reakce. Užívalo se tedy pohonných hmot, které dávají plyny rychlosti od jednoho do tří kilometrů za vteřinu. Na neštěstí, má-li raketa překonat zemskou tíži za těchto okolností, musí váha pohonných hmot mnohosetkrát převýšit váhu rakety samé. I kdybychom mohli užít kyslíko-vodíkového paliva, raketa vážící deset tun a s desetitunovým nákladem spotřebovala by na cestu se Země na Měsíc 40 000 tun pohonných hmot. Byl by to dopravní prostředek velký jako zaoceánský parník, se stěnami nutně velmi tenkými, zkrátka obrovská nádrž, na jejíž špičce by byla kabina pro cestující. Řídit takový stroj by bylo nesmírně obtížné, protože jeho stabilita by se neustále měnila, úměrně tomu, jak by ubývalo pohonných hmot. U samého cíle by se taková raketa změnila v obrovskou prázdnou skořápku.

Obtíž, o které jsme se právě zmínili a která činí celý problém zdánlivě neřešitelným, je pouze jedna těžkost z celé řady jiných. Dokonce i tak nevýhodný váhový poměr mezi vahou pohonných hmot a užitkovou vahou rakety, jaký se objevuje při kyslíko-vodíkovém palivu, je ideálem těžko dosažitelným. Mimo to vzniká ve spalovací komoře v době chodu motoru teplota řádu 3 000 stupňů, při níž měknou po několika minutách i nejstálejší ohnivzdorné slitiny. A snížíme-li teplotu, snížíme tím i rychlost tryskajících plynů. To je další bludný kruh konstruktérů. Nové pohonné hmoty byly hledány po celá léta. Konaly se pokusy pohánět rakety čpavkem a kysličníkem dusičitým, střelnou bavlnou, benzinem a kyslíkem, anilinem a kyselinou dusičnou, alkoholem a peroxydem vodíku, ba dokonce i pevnými hmotami, jako uhlíkem, hliníkem a hořčíkem, vháněným v práškovité formě do proudu čistého kyslíku. Nebyla nouze ani o neobvyklé nápady, na jakém se zakládá třeba vynález Hohmannův. Tento vědec navrhoval, aby kuželovitá kabina byla umístěna na válci tvrdého prachu, který by se zapálil odspodu, rovnoměrně by se spaloval a dodával by tak hnací sílu. V tomto údobí prvních pokusů, omylů a neúmorného hledání dospívali inženýři k stále vyhraněnějšímu názoru, že jsou jim jejich dosavadní zkušenosti při řešení astronautických problémů málo platné. Síla motorů, pohánějících největší letadla a plavidla, byla ve srovnání s obrovskou silou, které bylo třeba užít v zápase se zemskou přitažlivostí, směšně malá. Jedna z prvních raket schopných překonat větší vzdálenosti byla tak zvaná odvetná zbraň V2, sestrojená Němci za druhé světové války. Tato ocelová střela doutníkového tvaru, dlouhá asi 10 metrů, nesla ve špičce tunu třaskavin. Celé její válcovité těleso vyplňovaly nádrže s pohonnými hmotami, alkoholem a kapalným kyslíkem. Vzadu, mezi široce rozestavenými stabilisačními plochami, byla umístěna čerpadla na pohonné hmoty a spalovací komory. Střela vážila asi 10 tun, z toho sedm tun připadalo na pohonné hmoty. Tato zásoba stačila, aby motory běžely asi jednu minutu. Raketa, vyvíjejíc v této chvíli výkon 600 000 koňských sil, mohla dosáhnout — byla-li vystřelena kolmo vzhůru — výšky něco přes dvě stě dvacet kilometrů (výška celkem nepatrná, srovnáme-li ji třeba jen s poloměrem zeměkoule, měřícím více než 6 000 km). Konstrukce střel schopných vzlétnout do vesmíru nebyla na tomto principu možná. Řešení přinesla jiná methoda.

Vyskytla se myšlenka konstruovat rakety vícestupňové. Byly to střely stojící jedna na druhé. Při startu pracovala dolní střela, tak zvaná mateřská raketa. Když jí docházely zásoby pohonných hmot, odpojila se automaticky a začaly pracovat motory následující střely. Takto vznikly v šedesátých letech XX. století „raketové vlaky“, umožňující let přes oceán. Po celou dobu letěly ve vzduchoprázdnu, ve výši 500 kilometrů, a tak se nesmírná rychlost, jaké nabyly při startu, až do chvíle přistání téměř nezmenšovala. Z počátku byly stavěny rakety dvoustupňové, později, aby bylo možno úspěšněji bojovat s obrovskou disproporcí mezi hmotou střely na začátku a na konci letu, byly konstruovány obrovské „stratosférické vlaky“. Největším letadlem tohoto typu byl „Bílý meteor“, skládající se z osmi postupně se zmenšujících raket. Největší z nich vážila devět tisíc tun, nejmenší, poslední, sotva jedenáct. Tento kolos, vypálený do vesmíru r. 1970, měl obletět Měsíc a pořídit fotografie jeho druhé, se Země neviditelné polokoule a vrátit se po 118 hodinách letu bez zastávky. „Bílý meteor“, viditelný dalekohledy, zdánlivě couval na obloze a zanechával za sebou ve vzduchoprázdnu prázdné obaly vypotřebovaných raket. V předepsaném čase dosáhl měsíčního kotouče a zmizel za jeho okrajem. Zakrátko se vynořil na jeho druhé straně a začal padat k Zemi s výše 380 000 kilometrů. Avšak nepatrná chybička ve výpočtech způsobila, že střela minula široké pláně Sahary, určené jako místo přistání, a spadla do Atlantického oceánu, kde zůstala ležet v hloubce 6 000 metrů. Vyzdvižení střely by bylo bývalo spojeno s obtížemi tak nesmírnými, že od něho bylo upuštěno i za cenu ztráty drahocenného materiálu a fotografických snímků.