Ochranne prvky
Ochranné prvky pred vesmírnym prostredím
Dôvody ochrany vo vesmírnom prostredí
Vesmír je najnepriateľskejšie prostredie aké človek dosiaľ spoznal. Mnohé z jeho nebezpečí sme si neuvedomovali, pokým sme toto prostredie nenavštívili.
Zem má svoju prirodzenú ochranu vďaka svojmu magnetickému poľu. Práve vďaka nemu sa večšina nebezpečného žiarenia z nášho Slnka a vesmíru Zemi vyhne (odkloní sa). Iba veľmi nepatrná časť tohto žiarenia preniká cez našu atmosféru v podobe Polárnej žiari cez akýsi magnetický lievyk. Ak je však magnetické pole Zeme narušené (Slnečný vietor, turbulencie...), dostáva sa toto žarenie v omnoho vyššej intenzite na povrch Zeme a zasahuje omnoho väčšie oblasti. Vtedy môžu nastávať poruchy v elektrifikačných sieťach, výpadky rádiového signálu, dochádza k ohrozeniu zdravia ľudí a pod. Boli už prípady, kedy v obývaných oblastiach musel byť vyhlásený zákaz vychádzania práve kôli vysokej úrovni vesmírneho žiarenia. Preto ak vesmírna loď opúšťa tento magnetický štít Zeme, musí byť vybavená dostatočnou ochranou voči intenzívnemu žiareniu rozličného druhu.
Slnko vytvára taktiež magnetické pole, avšak o omnoho vyššej intenzite, čím chráni celú slnečnú sústavu pred ešte vyšším žiarením z voľného vesmíru. Ak by teda vesmírna loď mala opustiť Slnečný systém, musí sa pripraviť na ešte omnoho vyššie žiarenie, ako vnútri solárneho systému.
Žiarenie však nie je jediným nebezpečenstvom. Vesmírny prach, kamienky, planétky - to všetko sú telesá s vysokou rýchlosťou a obrovskou kinetickou energiu. Pre zem netvoria žiadne vážnejšie nebezpečenstvo, pretože má atmosféru v ktorej tieto telesá zväčša zanikajú, alebo sa aspoň zbavujú svojej vysokej energie. Pre vesmírne lode však môže aj malý úlomok znamenať ich zánik. Pre človeka môže byť smrteľným nebezpečenstvom aj zrnko piesku.
Hoci sa to zdá ako nepodstatná záležitosť, pri letoch ľudskej posádky je najdôležitejšie zabezpečiť dostatok dýchateľnej atmosféri, pretože prípadna pomoc môže byť nemožná.
Skafandre
Mimo ochranného prostredia vesmírnej lode musí kozmonaut nosiť skafander, aby zostal nažive. Skafander zaisťuje v okolí kozmonautovho tela správny tlak. Bez tohto tlaku by kozmonaut zomrel, pretože plyny v jeho krvnom obehu by vytvorili smrtelné bubliny (jeho krv by zovrela) a z jeho tela by unikol všetok volný vzduch.
Batoh na chrbte dodáva kozmonautovy vzduch, aby mohol normálne dýchať. Vonkajšie časti skafandra okrem toho chránia kozmonauta pred rýchlo sa pohybujúcimi okolitými časticami. Dokážu zbrzdiť a bez poškodenia zastaviť čaystice zhruba o veľkosti zrnka piesku. O niečo väčšie častice síce skafander poškodia, možno zasiahnu aj kozmonauta, tlak vzduchu však dokáže udržať na dostatočnej úrovni až po bezpečný návrat do lode. Väčšie predmety sú však napriek tomiu smrteľne nebezpečné.
Špeciálny priezor chráni kozmonauta pred nebezpečným UV žiarením Slnka. Mikrofóny a sluchátka vnútri helmy zabezpečujú oboljsmernú komunikáciu.
Na obrázku vidíme vrchnú a spodnú časť skafandra, batárie, sekundárnu kyslíkovú nádobu, zariadenie pre zber moču, sistém zaisťujúci základné životné funkcie a chladiaci sistém.
Ochrana Zeme
Hlavnou ochranou Zeme pred dopadom veľkých vesmírnych telies je jej vlastná atmosféra.
Nech je teleso ohrozujúce Zem akokoľvek veľké, do atmmosféry Zeme vstupuje rýchlosťou od 15 do 20Km/s. Sila nárazu telesa na Zem závisí od jeho hmotnosti.
Ak je hmotnosť telesa menšia ako 1000kg, jeho rýchlosť sa odporom atmosféry podstatne zníži ešte pred dosiahnutím výšky 20km nad Zemou. Ďalej potom padá voľne.
Jeho rýchlosť ovplyvňuje iba zemská gravitácia. Vo chvíli, kedy sa odpor vyvýjaný atmosférou rovná gravitácii Zeme, prestáva urýchľovanie dopadajúceho telesa. Tento stav (medzná rýchlosť) nastáva zhruba pri rýchlosti 0,1km/s.
Ak má však teleso počiatočnú hmotnosť vyššiu ako 1000Kg, trenie o atmosféru ho nedokáže spomaliť a teleso dopadne s katastrofálnymi následkami na Zem.
Práve pre tieto telesá je nutné vyvynúť systém ochrany. Zatiaľ totiž žiadny reálny a funkčný systém neexistuje. Zatiaľ sa spoliehame na to, že takéto veľké telesá dopadajú na Zem iba raz za niekoľko tisíc, prípadne miliónov rokov.
Všetky systémy, ktoré sa zdajú byť reálne však majú jedno spoločné: počítajú z odklonom telesa od svojej dráhy tak, aby sa v čase NULA vyhol Zemi a to, že teleso musí byť odhalené včas. Myslí sa tým predstich niekoľkých rokov až desiatok rokov.
V súčasnosti existuje projekt pre sledovanie oblohy a odhaľovanie nebezpečných telies, zatiaľ je však pre nedostatok finančných prostriedkov takmer neúčinný.
V prípade včasného odhalenia telasa sú však možné viaceré varianty. Všetky však počítajú s tým, že ak je nebezpečné teleso dostatočne vzdialené, stačí ho iba `popostrčiť` a zmena o nikoľko centimetrov môže znamenať minutie Zeme o niekoľko miliárd kilometrov.
Počíta sa so sondou s "motorom" pre teleso, buď na chemický alebo fyzikálny pohon (napr.Solárna plachta). Vyskytujú sa však aj teórie o ťažobných súpravách, ktoré budú palivo pre `motor` ťažiť priamo na asteoride. Tieto metódy však vyžadujú dokonalé zariadenia a takmer neskutočne presnú a úspešnú navigáciu ochrannej sondy.
Preto sa v poslednom čase začína uvažovať o tzv. kinetických spôsoboch. Navigácia síce musí byť taktiež presná, ale už nie dokonalá.
Princíp kinetických ochranných systémov je založený na uvoľnení (výbuchom alebo inak) veľkého množstva drobných častíc v blízkosti hroziaceho telesa. Teleso sa pri prechode týmto hustým "mračnom" mierne vychýli zo svojej dráhy, Prípadne sa o niečo spomalí, čím sa zabráni jeho zrážke so Zemou.
Ochrana vesmírnych staníc a družíc
Pri zrážke telesa so stanicou alebo astronautom v blízkosti Zeme je situácia podstatne iná, ako pri zrážke telesa so Zemou.
Kým Zem nemohli ohroziť ani telesá o hmotnosti 1tony, astronauta alebo loď môžu ohroziť telesá o veľkosti zrnka piesku.
Astronautov skafander našťastie dokáže tak drobné telesá zachytiť. Ak ho však zasiahne teleso povedzme veľkosti drobného kamienku, kyslík začne unikať a on má len niekoľko minút na návrat do bezpečia stanice. To všetko samozrejme so zranením, v strese a iba v prípade, že drobný úlomok nezasiahol životne dôležitý orgán. V prípade zásahu väčším telesom (o veľkosti päťkoruny), však dôjde k takmer okamžitému úniku vzduchu a astronaut nemá žiadnu šancu na prežitie.
Až úlomky tejto veľkosti, ktoré sú pre astronauta smrteľne nebezpečné, začínajú ohrozovať aj vesmírne stanice. Takéto drobné telesá spôsobujú zväčša len malé technické problémy, prípadne drobné trhliny, ktoré sa dajú zaplátať v priebehu niekoľkých minút a únik vzduchu nie je príliš veľký.
Pri ochrane pred väčšími telesami sa zatiaľ využíva princíp pasívnej ochrany. Tieto telesá sú neustále monitorované radarovým systémom zo Zeme a v prípade zistenia kolízneho kurzu je zmenená letová dráha stanice alebo satelitu. Najtesnejším kontaktom bol prelet solárneho panelu jeden meter pred čelným sklom amerického raketoplánu.
Ak však dôjde ku kolízii väčšieho rozsahu, je zväčša jedinou možnosťou záchrany astronautou opustenie stanice v únikových moduloch a jej následná nákladná oprava. Pri satelitoch dôjde zväčša k totálnemu zničeniu a nyvyše sa jeho trosky stanú ďalšími nebezpečnými objektmi poletujúcimi v blízkosti Zeme.
Aktívny systém ochrany zatiaľ zrejme neexistuje. Počíta sa však s použitím laserov, ktoré by mali tieto telesá odkláňať, prípadne ničiť.
Ochrana lodí
Ochrana lode s ľudskou posádkou mimo obežnej dráhy Zeme (vonkajší solárny systém, voľný vesmír) je ešte zložitejšia ako ochrana stanice alebo družice. Nie je tu totiž v prípade núdze možný únik do bezpečia Zeme, ani dodávka vzduchu a materiálu v prípade potreby zo Zeme.
Taktiež vzájomné rýchlosti kolíznych telies sú niekoľkonásobne vyšie a radarový systém ich nemusí zachytiť včas.
Jedinou ochranou sa preto zdá dostatočne odolný plášť tejto lode, dostatok paliva na prudké zmeny kurzu (čo nie je také jednoduché ako v blízkosti Zeme (silného gravitačného poľa)) a dokonalý systém aktívnej ochrany.
Mimo Slnečnú sústavu pripadá ešte odolnosť voči mnohonásobnému zvýšeniu všetkých druhov žiarení.
Pri súčasných technických poznatkoch je teda 100%-ná ochrana ľudí mimo našej sústavy takmer nemožná!