Letadlem do beztížného stavu
Krátkodobý stav beztíže může nastat i při letu letadlem. Vědci této příležitosti využívají pro řadu experimentů v oblasti lékařství, biologie, fyziky a testování materiálů.
Napodobit v pozemských podmínkách stav beztíže je prakticky nemožné. Při některých experimentech lze k navození krátkodobého stavu beztíže využít volného pádu z vysokých věží. Tento způsob je ovšem využitelný jen ve velmi omezeném rozsahu. Dlouhodobé výzkumy v beztížném stavu umožňuje mezinárodní kosmická stanic ISS. Tam je ovšem nutné plánovat výzkum dlouho dopředu a počítat s vysokými finančními výdaji. V mnoha případech by pro stejný účel postačila dopravní letadla.
PARABOLICKÉ LETY
Jako první na tuto možnost upozornili aviatici Fritz a Heinz Haberovi v odborném článku publikovaném v roce 1950. Oba autoři emigrovali po druhé světové válce z Německa spolu s pozdějším otcem amerického kosmického programu Wernherem von Braunem. Základem myšlenky bylo využití parabolického letu, při němž asi po dobu dvaceti sekund panuje uvnitř letounu stav beztíže. Parabolické lety se dlouho využívaly pouze při výcviku kosmonautů. Teprve v osmdesátých letech dvacátého století se začaly ve větší míře uplatňovat i při vědeckém výzkumu. Později posloužily i filmařům při natáčení vesmírných scén. Tak vznikly záběry z filmu Apollo 13 a některé sekvence ze snímku Matrix.
Oproti experimentům na oběžné dráze mají parabolické lety řadu výhod. Výrazně se zkracuje doba od přípravy k realizaci pokusu, parabolické lety jsou spolehlivé a lze je provádět pravidelně a opakovaně. Jedna série letů přijde zhruba na 500 000 eur, zatímco start raketoplánu by stál tisícinásobek této sumy. Při parabolických letech není třeba využívat drahé speciální přístroje. Vědci se mohou experimentu bez problémů sami zúčastňovat a operativně měnit zadání mezi jednotlivými lety. Evropská kosmická agentura ESA zahájila parabolické lety v roce 1984 se strojem KC-135. Dnes k těmto účelům slouží upravený Airbus A300 B2. Zatím absolvoval přes 6000 letů.
KINETÓZA
Zdaleka ne všichni účastníci beztížných letů si mohou vychutnat dokonalou lehkost bytí. Asi deset až patnáct procent lidí trpí projevy kinetózy způsobené náhlou ztrátou gravitace. Příznaky jsou zblednutí kůže, studený pot, nevolnost, zvracení a únava. Základní příčinou je konflikt dvou smyslových center - zraku a rovnovážného orgánu umístěného ve vnitřním uchu. Otázkou je, proč se u některých osob uvedené potíže objeví a u jiných nikoli. U pokusných osob sledovali lékaři během beztížné fáze letu dechovou frekvenci, tlak krve, teplotu a vodivost pokožky a pohyby očí a hlavy. Jiné přístroje registrovaly elektrické proudy v mozku a hladinu stresových hormonů v krvi.
DALŠÍ DŮSLEDKY
Jiným důsledkem stavu beztíže je přesun tekutin uvnitř těla z nohou do hlavy. Kosmonauti tomuto jevu říkají puffy face (naběhlá tvář) a bird legs (ptačí nohy). Během dvou dní strávených ve stavu beztíže dochází ke ztrátě asi deseti procent krve. Po návratu na Zemi se množství krve vrátí opět k normálu. Testy při parabolických letech ukázaly, že odkrvení nohou proběhne během deseti sekund.
Další experimenty sledovaly prokrvení kůže. Během dvaceti sekund strávených ve stavu beztíže se z nohou přesunulo do horních částí těla asi půl litru krve. V následné části letu se při přetížení poměry obrátily. Překvapením byl fakt, že přesuny tekutin se odehrávají v podkožních partiích, nikoli v pokožce. Přelévání tekutin uvnitř těla se dá částečně zabránit, pokud je spodní část těla vystavena podtlaku.
FYZIKÁLNÍ EXPERIMENTY
Pod názvem TEMPUS probíhá během parabolických letů také série pokusů s bezdotykovým odléváním vzorků v silném magnetickém poli. Cílem je získat přesnější údaje o tuhnoucích taveninách, které pak lze aplikovat i v pozemských podmínkách. Některé údaje například o viskozitě a povrchovém napětí vzorku lze v této podobě získat pouze v beztížném stavu. Výsledky pomohou při konstrukci nových forem ve slévárenství.
Mikrogravitace během letu poslouží při přípravě dalšího experimentu, který má sledovat vznik regolitu, jemné prachové vrstvy pokrývající povrch Měsíce a některých planetek.
V další části pokusu chtějí jeho autoři sledovat fotoforézu, tedy vzdalování prachových částic od světelného zdroje. Tento proces je důležitý při vzniku planet z plynových a prachových mračen.
Uvedené fyzikální experimenty budou pokračovat na palubě mezinárodní kosmické stanice ISS po připojení evropského modulu Columbus.
STUDENTSKÉ AKTIVITY
Od roku 2000 dostávají možnost využít parabolických letů také studenti a mladí vědečtí pracovníci. V rámci programu Student Parabolic Flight Campaign si mohou ověřit vlastní hypotézy a provádět experimenty. Během jednoho pokusu zkoumala skupina studentů vliv beztíže na aktivitu genů v embryích tropické rybky zebřičky (danio pruhované, Danio rerio). Již první výsledky ukázaly u vzorku vystaveného mikrogravitaci výrazné změny v aktivitě určitých genů. Výklad tohoto jevu je předmětem dalších analýz, ovšem již dnes je jasné, že snížená gravitace může mít výrazný vliv na živá embrya.
***
PARABOLICKÝ LET
Parabolický let začíná stoupáním pod úhlem 47 stupňů.
V letadle vládne zpočátku přetížení 1,8 G, které ve vrcholu stoupání vystřídá dvacetisekundový beztížný stav. Odborníci raději mluví o mikrogravitaci, neboť skutečné hodnoty se pohybují kolem setiny zemské přitažlivosti. Po opětovné fázi krátkého přetížení, které nastává během klesání probíhajícího pod úhlem 45 stupňů, se let vrací k normálu. Celý parabolický úsek trvá asi minutu a deset sekund. Při správném nastavení letových parametrů lze navodit i podmínky na Měsíci (šestina zemské gravitace) nebo na Marsu (třetinová gravitace). Jeden let zahrnuje jedenatřicet parabolických úseků v rozmezí dvou až osmi minut. První parabolický let se uskutečnil v roce 1951.
Autor: Eliška
Diskuze: