| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Kosmické sporty
Rudolf Mentzl
Kdysi dávno, v dobách, kdy člověk chodil pěšky po MěsíciMěsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). a neděkovali jsme si za zpětnou vazbu, nýbrž za odpověď, nikdo nebyl na pochybách, že se do konce století zabydlíme na MarsuMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila.. Vědeckofantastické romány byly plné dobrodružství na vzdálených planetáchPlaneta – nebeské těleso, které: 1) obíhá okolo Slunce. 2) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa (dosáhne kulového tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze). 3) vyčistí okolí své dráhy od drobnějších těles. Planetami jsou Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. V poslední době se název planeta vžil i pro exoplanety obíhající kolem jiných hvězd, než je naše Slunce., ale jak na nich budeme trávit volný čas, řešily jen okrajově. Bude tam místo pro sport?
Kosmické sporty. Zdroj: ChatGpt.
|
Bazilišek hřebenatý – Basiliscus basiliscus, ještěrka žijící ve Střední a Jižní Americe. Dorůstá až 76 cm. Plaz je někdy přezdíván jako Ježíšova ještěrka, protože ten votrok umí běhat po vodě. Sport – forma autotortury většinově omlouvaná představou, že to dělá tělu dobře. Povrchové napětí – síla působící na jednotku délky povrchu kapaliny. Přitažlivé síly mezi molekulami kapaliny nejsou na její hladině dostatečně kompenzovány. Proto se povrch kapaliny chová jako pružná membrána formující objem do tvaru koule. |
Dnes je doba jiná. Peníze napumpované do kosmonautiky se mnohokráte vrátily, doprava nákladu na oběžnou dráhu se stala komerční záležitostí. Snad proto se veřejnost o kosmonautiku nezajímá více než o jiné druhy dopravy. Možná se situace změní, až budou mít fanoušci možnost sledovat sportovní přenosy z míst mimo Zemi.
Jak se sportuje v kosmu?
Od kosmických závodů nejsme daleko. Naše kávová sedlina nemusí být ani moc věštecká, abychom v ní spatřili stopy lunochodů a roverůRover – automatické vozítko schopné vlastního pohybu určené k výzkumu těles slunenčí soustavy. Rovery využívá především NASA k výzkumu Marsu., které se předhánějí na planinách Mare Crisium. Nejprve v automatickém režimu, později řízené lidskou posádkou. Ve chvíli, kdy se první astronaut nasouká za řídicí pult vozítka, nasoukají se do televizních křesel i fanoušci a kola davového šílenství se roztočí.
Největší zájem se dá očekávat u sportů kladoucích důraz na schopnosti samotného člověka a jeho reakce na specifické mimozemské podmínky, což jsou především vakuum nebo menší přitažlivost. Přeskočme aktivity jako třeba, komu v kosmickém vakuu více vylezou oči z důlků nebo kdo v šestinové gravitaci dále dočůrá a zaměřme se na sporty, které by na Zemi nedávaly smysl a kterých by se mohli chopit profesionální sportovci.
Běh po vodní hladině
Je to již drahně let, kdy internet zaplavila videa lidí běhajících po vodě. Většinou se jednalo o skupinu nadšenců, kteří přijeli k rybníku zkoumat zmíněný fenomén. Mladík vběhl plnou rychlostí na hladinu rybníka a utíkal po ní několik metrů. Noha se vždy potopila jen dva tři centimetry. Pak se badatel náhle propadl do vody. To se stávalo pravidelně v místech, kde by tak mohlo končit nejdelší prkno, jaké se dá převézt na střeše nedaleko stojícího auta. Škoda této diskreditace problému.
Z přírody známe živočichy, kteří se po vodní hladině pohybovat dokážou. Nejde jen o hmyz a jiné lehké členovce, kteří bruslí po tenké blance povrchového napětíPovrchové napětí – síla působící na jednotku délky povrchu kapaliny. Přitažlivé síly mezi molekulami kapaliny nejsou na její hladině dostatečně kompenzovány. Proto se povrch kapaliny chová jako pružná membrána formující objem do tvaru koule. vody. Opravdu utíkat po vodě dokáže i 76 cm dlouhý bazilišek hřebenatýBazilišek hřebenatý – Basiliscus basiliscus, ještěrka žijící ve Střední a Jižní Americe. Dorůstá až 76 cm. Plaz je někdy přezdíván jako Ježíšova ještěrka, protože ten votrok umí běhat po vodě.. Plaz, kterému se právě pro tuto schopnost přezdívá Ježíšova ještěrka. Jeho strategie není složitá. Co nejvyšší rychlostí na plocho dupnout na vodu tak, aby voda nestačila z pod chodidla utéci a noha se tak měla oč opřít. Protože bazilišek dokáže dupnout osmkrát za sekundu, udrží se jeho tělíčko o hmotnosti 90 gramů nad vodou.
Člověk je v poměru k síle svých nohou přece jen příliš těžký na to, aby mu voda mohla představovat dostatečnou oporu. Podle teoretického modelu odvozeného Glasheenem a McMahonym, by musel dupnout rychlostí vyšší, než 30 m·s−1, což je zcela mimo jeho možnosti. I kdyby dokázal dupnout rychlostí jen 10 m·s−1, nezbylo by mu než vyzbrojit chodidla ploutvemi s plochou 1 m², což je už z geometrických důvodů nemožné. Běhat po vodě je tedy jen sen.
Sen, který by se nám mohl splnit, kdybychom byli trochu lehčí. Třeba jako na Měsíci. Z teoretického modelu vyplývá, že s pomocí ploutví o ploše 0,1 m² by se trénovaný jedinec dokázal udržet nad vodou už při gravitačním zrychlení 0,22 g. Tým Alberta Minettiho se rozhodl předpoklady ověřit experimentem. Pokusná osoba s přídavnými ploutvemi na nohou se měla na nadlehčovacím závěsu pokusit intenzivním dupáním udržet nad vodou. Postupným uvolňováním závěsu pak badatelé zjistili, při jakém ekvivalentu tíhového zrychlení se člověk ještě nepotopí.
A. Bazilišek hřebenatý prchající po vodní hladině; B. Badatel v závěsu simulujícím
menší tíhové zrychlení; C. Pomocné ploutve zvětšující plochu chodidla.
Zdroj: Plos One.
Nejvýkonnější sportovec se dokázal udržet nad hladinou při ekvivalentu tíhového zrychlení 20 % g, což je v dobrém souladu s teoretickým modelem, který byl navíc navržen pro ještěrku a ne zcela přesně zohledňoval anatomii člověka. Frekvence dupání 1,9 Hz a rychlost plácnutí chodidla 2,4 m·s−1 je sice vysilující, ale v možnostech člověka. Když byl závěs uvolněn na ekvivalent zrychlení 16 % g, což odpovídá tíhovému zrychlení na Měsíci, dokázali se nad vodou udržet čtyři testovaní z šesti. Až budeme mít na měsíčních základnách bazény, soutěže v běhu po vodní hladině na sebe nenechají dlouho čekat.
Létání vlastní silou
Jedna z nástrah, která na nás číhá v prostorové geometrii spočívá v různé rychlosti růstu povrchu a objemu. Zatímco povrch (potažmo aerodynamický odpor) roste s druhou mocninou lineárního rozměru, objem (potažmo hmotnost) se třetí. Jedním z důsledků je třeba to, že velké organizmy neodnese vítr, ale ty malé zase snadno plachtí nebo dokonce aktivně létají. Z tohoto pohledu je hranice mezi velkým a malým někde na úrovni velikosti člověka.
Člověk nelétá, ale vždy po tom toužil. Již ve starých řeckých bájích narazíme na geniálního konstruktéra Daidala a jeho syna Íkara, který svévolně překročil omezení deklarovaná výrobcem a přivodil zničení unikátního vynálezu. Protože při havárii sám zahynul, je dodnes předmětem oslav a obdivu, zatímco Daidalos je chápán jako suchar druhé kategorie. Nepočítáme-li pohádkové bytosti typu Jana Tleskače, tak se člověk doslova po tisíciletí nedokázal vznést vlastní silou. Teprve v minulém století zkonstruovali stroje poháněné lidskými svaly, které zemskou tíži překonaly.
Grossamer Albatros, první lidskou silou poháněné letadlo, které překonalo
kanál La Manche. Zdroj: NASA.
Dalo se očekávat, že vznikne nové sportovní odvětví – závody v létání. Skutečně se tak stalo, dokonce je snaha dostat toto odvětví na seznam olympijských sportů. Jedná se však spíše o soutěž konstrukčních týmů, než o opravdový sport. Může za to právě nutnost obrovských strojů, za kterými (nebo lépe řečeno ve kterých) není sportovec ani vidět. Stroje by nemusely být tak velké, kdyby tíhové zrychlení... A tak můžeme očekávat, že se nad sportovci běhajícími po lunárních bazénech budou vznášet okřídlení lidé.
Zrušíme tíži úplně
Neomezujme se jen na Měsíc. Již Konstantin Ciolkovskij předvídal obří vesmírné stanice otáčející se kolem osy. Setrvačné síly na vnitřní straně pláště měly vyvolat dojem tíže. Původní návrh se podobal nejspíše komolému kuželu, pozdější verze měly tvar toroidu. Dá se předpokládat, že by se z konstrukčních důvodů nechávala stanice točit pomaleji, než je nutné pro vytvoření iluze pozemského zrychlení. Zmenšilo by to především nároky na pevnost závěsných prvků, které budou držet konstrukci pohromadě.
Stanice s menším tíhovým zrychlením by nejen nabízela prostředí pro výše uvedené sporty, ale i něco navíc. Soutěž ve zrušení přitažlivosti. Sportovci běžící proti směru rotace by s rostoucí rychlostí byli paradoxně stále pomalejší, až by se vůči okolnímu vesmíru zcela zastavili. V tu chvíli by se vlastně ocitli v beztíži. Dosažení potřebné rychlosti by bylo stále obtížnější, protože s mizející tíhou by ztráceli i schopnost odrážet se v pohybu vpřed. Překročení kritické rychlosti by vedlo k návratu tíhy.
Bude nebude?
Věštění detailů kosmických sportů je téma hodné odlehčených silvestro-aprílových bulletinů. Laskavý čtenář jistě sám vymyslí, v čem by se dalo soutěžit. Dnešní stav techniky je však takový, že na to ještě nemáme. Dnešní stav techniky je však takový, že na to jednou mít budeme. A že si pak lidé do vesmíru přinesou i zábavu a dobrou náladu je jisté. Hodně dobré nálady do dalšího roku i vám.
Detailní zpomalené záběry baziliška běžícího po vodní hladině. Zdroj: YT.
Odkazy
