Začněme od začátku. A pozor, blíží se fyzika. Aby mohla raketa vzlétnout na oběžnou dráhu Země, musí dosáhnout tzv. kruhové rychlosti, což je minimální rychlost, kterou se těleso musí pohybovat, aby obíhalo planetu po kružnici. V blízkosti povrchu Země se nazývá první kosmická rychlost a její velikost je 7,9 kilometrů za sekundu. Což je prakticky nedosažitelné a to navíc zanedbáváme odpor vzduchu i tření. Naštěstí, čím výš nad povrchem Země se pohybujeme, tím se zmenšuje velikost kruhové rychlosti. Odpadá také starost s odporem vzduchu, který řídne. Proto se v praxi všechny družice pohybují mimo atmosféru.
Lidstvo zatím vynalezlo pouze jeden typ motoru schopného letu do vesmíru - raketový. Jako jediný dokáže fungovat i ve vzduchoprázdnu, jelikož s sebou veze jak palivo (může být tuhé i kapalné, složení se liší), tak okysličovadlo (nejčastěji zchlazený kapalný kyslík) potřebné ke spalování paliva. Funguje na principu akce a reakce. Motor spaluje palivo, horké zplodiny vylétají velkou rychlostí na jednu stranu, čímž tlačí celou raketu na druhou. Díky své rychlosti jsou i lehké zplodiny schopny pohánět těžkou raketu. Kdo se do toho nezamotal do teď, ať zkusí další odstavec.
Finanční problémy
Tím se oklikou dostáváme k samotnému důvodu, proč je let do vesmíru natolik nákladnou záležitostí. Týká se to především paliva. Aby totiž raketa nesoucí několik tun nákladu mohla letět, potřebuje s sebou nést palivo. A čím více ho s sebou nese, tím více ho potřebuje, aby unesla to palivo, které potřebuje aby unesla náklad, čímž zase potřebuje více paliva. A tak to jde stále dokola… K zbláznění. Z toho důvodu tvoří palivo až 90 % hmotnosti. Všechny rakety jsou kvůli tomu vícestupňové. Poté, co vyhoří všechno palivo v jednom stupni, se oddělí od rakety a spadne zpátky na zem. Díky tomu se raketa značně odlehčí a další cesta není tak náročná.
Ciolkovského rovnice
Tuto zákonitost poprvé popsal britský matematik William Moore, avšak nezávisle na něm ji na konci 19. stol. objevil ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij, jeden ze zakladatelů kosmologie a průkopník v teorii letu raket, po němž je rovnice pojmenována. Popisuje maximální rychlost, které může raketa dané konstrukce a hmotnosti dosáhnout, při konkrétní hmotnosti spotřebovaného paliva a výtokové rychlosti zplodin. Vše je to samozřejmě zjednodušené, kdy v úvahách zanedbáváme mnoho důležitých parametrů, kterými se astrofyzikové reálně zabývají (odpor vzduchu, zahřívání pláště v důsledku tření, trajektorie letu, rychlost Země vůči Slunci, rotace Země, …).
I když je nám rovnice známá už celé století, nepodařilo se zatím vědcům popsané zákonitosti překonat ani obejít. Dokud nedojde k vynalezení nového typu pohonu nebo zázračného paliva (dostatečně levného a afektivního), bude se cena letů snižovat zdokonalováním systémů, které umožní přistání jednotlivých stupňů a jejich opětovné využití. V nejbližších letech tak nejspíše budou lety do vesmíru stále záležitostí pro vládní agentury nebo soukromé společnosti dotované dolarovými miliardáři.
Co říkáte na lety do vesmíru vy? Myslíte, že se někdy dočkáme výrazného průlomu a budeme moct jet na prázdniny na Měsíc?
