Ohlédnutí za Setkáním českých a slovenských odborníků v kosmickém výzkumu
Toho se chopil vedoucí oddělení dějin techniky Národního technického muzea RNDr. Jaroslav Folta, CSc., který přivítal všechny účastníky a seznámil je s programem setkání. Ve svém projevu vyzdvihl účast kosmonautiky na poli české vědy a nastínil záměr technického muzea o možném vytvoření kosmonautické sbírky. Hlavní snahou ale je zejména archivace veškerých dostupných informací z více jak 50 let trvajícího českého kosmického výzkumu. Na závěr ještě jednou poděkoval RNDr. Folta všem účastníkům za přijetí pozvání a předal slovo prvnímu přednášejícímu.
Následovat budou zápisy z jednotlivých přednášek vycházející z tištěných abstraktů [2] a poznámek autora článku [3]. Celkem bylo na setkání prezentováno 26 odborných příspěvků.
RNDr. Boris Valníček, DrSc.
O tom jaká byla situace a možnosti v československé vědě před 50 lety pohovořil Boris Valníček. Politická izolace velmi výrazně omezovala cestování a účasti na mezinárodních konferencích, kam se dostali jenom vybraní účastníci, jejichž pobyt schválil OV KSČ. Takové podmínky velmi omezovaly navazování kontaktů s odborníky ze zahraničí a udržování povědomí o posledních objevech světové vědy a techniky. Jistým východiskem se stalo udělování stipendií pro československé účastníky ze strany zahraničních organizátorů nebo vycestování pod jinou záminkou než návštěvy odborného semináře nebo konference. To však již mohlo způsobit komplikace a problémy. Nepřímý styk se zahraničím byl ale také obtížný. O telefonické nebo dálnopisné spojení se zahraničím se muselo žádat předem, korespondence podléhala kontrole. Cizí odborná literatura byla velmi těžko dostupná a opět podléhala kontrolám a cenzuře, kdy docházelo k vystřihování článků nebo zadržení celých čísel časopisů (Boris Valníček zmínil konkrétně časopis Nature).
Ekonomická situace také nikterak vědcům neusnadňovala práci. Zahraniční měna se dala získat směnou z tzv. devizových korun, kterých měl ale každý podnik nebo ústav omezené množství. K západní měně se nedalo dostat vůbec. Dovoz materiálu se nedal provádět přímo, ale přes společnosti, které měly výhradní právo obchodovat se zahraničím v dané oblasti. Tím byla znemožněna možnost přímého kontaktu nakupujícího se zahraničním prodejcem. Mnohokrát proto také přišla zásilka úplně něčeho jiného než bylo objednáno. Problémem bylo nutné plánování investic a objednávat materiál dva až tři roky dopředu! Bylo navíc zakázáno vytvářet zásoby materiálu, proto se mnoho přístrojů, zařízení a materiálu skladovalo načerno přímo v kancelářích, laboratořích a vývojových dílnách. Veškeré výše zmíněné problémy a postupy se týkaly jednání se socialistickými státy, v případě kapitalistického státu byl nákup o mnoho těžší až nemožný.
plk. Ing. Oldřich Pelčák
Náhradník našeho prvního a zatím jediného kosmonauta Vladimíra Remka seznámil posluchače s historií a pozadím jeho letu. V roce 1976 byl zahájen výběr z 8 kandidátů, z nichž se pouze polovina dostala do užšího výběru, který odcestoval do Moskvy. Tuto čtveřici tvořili letci Remek, Pelčák, Vondroušek a Klíma. Právě prvně dva jmenovaní se dostali do nejužšího výběru a prodělali kompletní kosmonautický výcvik ve Hvězdném městečku. Spolu s nimi se trénovali i jejich kolegové programu Interkosmos Miroslaw Hermaszewski a Zenon Jankowski z Polska a Sigmund Jähn a Eberhard Köllner z Německé demokratické republiky. Z českých kosmonautů se nakonec do vesmíru podíval Vladimír Remek, který byl v posádce s Alexejem Alexandrovičem Gubarevem na palubě kosmické lodi Sojuz 28. Oldřich Pelčák s Nikolajem Nikolajevičem Rukavišnikovem tvořili záložní posádku.
Po návratu do Československa pracoval Pelčák jako velitel 11. leteckého pluku v Žatci a následně velel divizi protivzdušné obrany. Později pracoval jako pilot Leteckého zkušebního ústavu Vzdušných sil Armády České republiky, kde podnikal například parabolické lety na letounu L-410 (beztížný stav na přibližně 15 sekund). Celý příspěvek Oldřicha Pelčáka doprovázely desítky fotografií ze soukromého archívu, které nebyly nikdy předtím zveřejněny a mnoho z nich dokonce viděl poprvé i Vladimír Remek.
plk. Ing. Vladimír Remek
První československý, resp. dnes český kosmonaut Vladimír Remek pojal svůj příspěvek trošku netradičně ke svému postavení. Nehovořil o svém kosmickém letu, který před ním částečně popsal Oldřich Pelčák, ale vzpomněl na vědce, techniky a lékaře z Československa. Na lidi, z nichž mnoho bylo přítomno setkání, a kteří později přednesli své příspěvky k experimentům prováděných Vladimírem Remkem ve vesmíru.
V současné době je Vladimír Remek poslancem Evropského parlamentu, kde zastává funkce ve Výboru pro průmysl, výzkum a energetiku a ve Výboru pro parlamentní spolupráci EU – Rusko. Probírána byla i problematika prosazovaní české kosmonautiky v Evropě, zejména pak snahu o zřízení řídícího střediska programu družicové navigace Galileo v Praze. Remek zmínil i svoji účast a podporu na českých mládežnických soutěžích Space One, Space Two nebo simulované meziplanetární výpravě dětí Expedice Mars 2007.
Prof. Ing. Karel Kudela, DrSc.
Pozorování kosmického záření bylo prováděno od konce 60. let na Lomnickém štítě ve výšce 2 633 metrů nad mořem. V 70. letech se otevřela možnost umístit automatickou měřící aparaturu na družici. Spolu s Ústavem experimentální fyziky v Košicích se do projektu zapojila Matematicko-fyzikální fakulta UK a Astronomický ústav ČSAV. Výsledkem byla aparatura SK-1, určená k měření gama záření a toku neutronů vznikajících v atmosféře při interakci se slunečním větrem, umístěna na družici Interkosmos 17. Podobné přístroje vyvinuté opět slovenskými odborníky pracovaly na dvou družicích v programu CORONAS a zkoumaly distribuci neutronového a gama záření v okolí Země.
Další oblastí, kterou se zabývali v ÚEF bylo pozorování nabitých částic v intervalu energií nad slunečním větrem a pod klasickým kosmickým zářením. To se vyznačuje velkými prostorovými i časovými rozdíly energetického spektra. Poslední oblastí práce slovenských odborníků je pozorování s využitím pasivních detektorů. Takový detektor byl použit např. prvním slovenským kosmonautem Ivanem Bellou při jeho pobytu na ruské orbitální stanici Mir v roce 1999.
Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc.
Matematicko-fyzikální fakulta UK se podílí na kosmickém výzkumu od roku 1967. Bylo to konkrétně na deseti družicích vypuštěných v programu Interkosmos, jehož součástí bylo i vypuštění prvních čtyř československých družic řady Magion. Pro tyto družice vyvíjela MFF UK plazmové spektrometry a detektory částic vysokých energií. Od poloviny 80. let se začali na Katedře elektroniky a vakuové techniky zabývat studiem vztahu Slunce – Země. Byly vyvinuty vlastní experimentální přístroje, které byly umístěny na palubách sond vypouštěných v rámci programu INTERSHOCK. Výzkum se soustředil zejména na charakteristické hranice a oblasti interakčního prostoru, které zprostředkují přenos energie a hmoty ze slunečního větru do zemské magnetosféry. V dobách největší slávy se na projektu podílelo 40 odborníků z MFF UK. Další účast byla na sondách Fobos 1, Fobos 2 a na ambiciózní sondě Mars 96. Bohužel všechny tři mise skončily nezdarem.
V současné době probíhá spolupráce na evropském programu CLUSTER II a sondě Bepi Colombo k Merkuru. Zajímavý je projekt Taranis Francouzské kosmické agentury CNES, který se bude zabývat výzkumem tzv. red sprites. Jedná se o velmi silné bleskové výboje, které však nesměřují k zemi, ale nahoru až do výšky 100 km (spodní hranice ionosféry). Celý jev trvá jen velmi krátkou dobu 0,003 – 0,01 sekundy a dodnes není jeho podstata vysvětlena. Posledním programem na kterém pracuje v současné době MFF UK je Spectr-R, pro který je vyvíjen rychlý monitor slunečního větru. Běžně obdobné přístroje pořídí záznam v řádech sekund, český přístroj to bude zvládat každých 30 ms. Start družice je naplánován na příští rok.
Ing. František Hruška
V první části svého příspěvku pohovořil František Hruška o vzniku a práci ionosférické observatoře Panská ves, jejímiž zakladateli byli pánové Mrázek a Jiskra. Místo pro vznik observatoře bylo zvoleno zejména pro své malé průmyslové rušení. Zpočátku tvořily vybavení přístroje vlastní konstrukce, později se jejich vývoj a výroba přesunula do Tesly VÚST (jednalo se zejména o telemetrické systémy). Telemetrická stanice se používala pro sledování družic a příjem vědeckých dat ze sovětských sond Vega k Venuši a Halleyově kometě, československých družic Magion a dalších družic z programu Interball.
Druhá část příspěvku pojednávala o sondách Magion pro výzkum magnetosféry a ionosféry Země. Tyto družice byly vypouštěny a fungovaly vždy v páru s mateřskou družicí Interkosmos. V dnešní době se využívá pro výzkum magnetosféry a ionosféry až osm společně pracujících družic. Zajímavý osud měla družice Magion 5, která byla vypuštěna 29. srpna 1996 z kosmodromu Pleseck. Dráha družice protínala radiační pásy Země a proto musely být systémy stavěny s větší odolností proti záření. Po startu však byla zjištěna závada na nabíjení palubních akumulátorů. Jak se později zjistilo, došlo ke zkratování na panelu slunečních baterií a ty tak nedodávaly potřebnou elektrickou energii. Po vybití akumulátorů došlo ke ztrátě spojení. Magion 5 měl ale tuhý kořínek a po dlouhých 20 měsících (přesněji 6. května 1998) se s ním podařilo navázat opět spojení. Družice pak úspěšně pracovala čtyři roky a ve své výbavě měla oproti předchozím Magionům i dvojici televizních kamer. Jedna z nich byla navíc vybavena násobičem světla pro sledování polárních září.
Družice Magion byly velmi úspěšné, o čemž svědčí i 96 vědeckých prací, které byly vypracovány na základě jejich měření a další práce budou ještě přibývat. Zatím poslední česká družice MIMOSA neměla takové štěstí jako Magion 5. Došlo na ní k poškození jediného vědeckého vybavení – velmi citlivého mikroakcelerometru a družice tak nemůže plnit své úkoly. Na stanici Panská ves probíhá v současné době sledování a příjem dat z družic CLUSTER, který dříve zajišťovaly velké antény sledovací sítě Deep Space Network. Kvalita přijmu je přibližně stejná.
Prof. Ing. Ivan Procházka, DrSc.
Československo se stalo v roce 1972 třetí zemí na světě, které se podařilo provést laserové měření vzdálenosti družice. Předtím to dokázaly pouze Spojené státy americké a Francie. Tato měření našla své uplatnění v geodézii, geofyzice a ekologii. Pod vedením prof. Karla Hamala vznikaly přístroje schopné měřit vzdálenost umělých vesmírných těles s přesností na milimetry. Skupina navíc vyrobila světový časový standard s odchylkou 2 ps. Unikátní technologií, která byla také na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT vyvinuta, je polovodičový detektor jednotlivých fotonů.
Do kosmu byl vyslán na sondě Mars 96 výškoměr, který měl mimo měření vzdálenosti od povrchu Marsu možnost měřit dohlednost a další vlastnosti atmosféry. Bohužel mise sondy Mars 96 skončila velmi brzy, když pro závadu na nosné raketě Proton shořela v atmosféře Země. Pro své velmi dobré vlastnosti byl přístroj vybrán v rámci soutěže o jednokilogramové užitečné zatížení na palubu americké sondy Mars Polar Lander. Jeho hmotnost byla 900 g a výkon laseru 30 mW. Na Mars Polar Landeru nemělo zařízení pracovat jako výškoměr, ale po přistání mělo studovat marsovskou atmosféru. Bohužel i tato sonda měla problémy a při přistání se rozbila o povrch Marsu. Pro německou kosmickou agenturu DLR byl pro pozemní testy vyvinut technologický demonstrátor laserového výškoměru, pro některou z budoucích sond Evropské kosmické agentury ESA. Také na připravované evropské sondě BepiColombo bude český laserový dálkoměr. Precizní detektory jednotlivých fotonů se připravují pro francouzskou družici Jason 2 a čínský projekt Compass. V současnosti je také vyvíjen systém synchronizace družic v kosmu ze Země pomocí laserového svazku (pro navigační družice GPS a Beidou).
Mgr. Antonín Vítek, CSc.
Československý krystalizátor ČSK-1 navázal na úspěšné materiálové experimenty Morava-Splav provedené Vladimírem Remkem při jeho kosmickém letu. Ústav fyziky pevných látek a Vývojové díly Československé akademie věd dostaly za úkol vyvinout automatickou pec pro práci v prostředí mikrogravitace. Vzorky se umisťovaly do nerezových pouzder o průměru 16 mm a délkou 140 mm. Topná část pece byla rozdělena do pěti samostatných částí. Tavbu vzorků mohla probíhat za teploty až 800°C, později až 1 200°C.
Provoz krystalizátoru řídil mikrokontrolér řady I8080 na základě dat uložených na magnetické kazetě. Výsledky a data z experimentů se také zapisovala na magnetickou kazetu. Pro přípravu pokusů byl navržen speciální jednoduchý symbolický programovací jazyk CRYCOLA (CRYstallizer Control Language). Ke vkládání dat a následnému vyhodnocování se používal stolní kalkulátor Hewlett-Packard HP8930A. Československý krystalizátor ČSK-1 se využíval na stanicích Saljut a Mir. V anglicky psané literatuře se můžete dočíst o československém krystalizátoru 4CK-1, což vzniklo přepisem z ruského ЧСК-1 (česky ČSK-1).
plk. MUDr. Josef Dvořák, CSc.
Kosmická biologie se jako věda začala vyvíjet od 19. století jako součást astronomie, tzv. astrobiologie. Kosmické lékařství pak vycházelo zejména ve velké míře z lékařství leteckého. Od roku 1957 se můžeme setkat s novým oborem – exobiologií. V Československu se jí zabývala pracoviště Československé akademie věd v Brně a Bratislavě. Vrcholem snažení byl let československého kosmonauta Vladimíra Remka, kdy byly provedeny dva zásadní výzkumy. Prvním byla komunikace členů posádky, kdy se zkoumalo jak mluvit, jak si rozumět, protože ruština nebyla samozřejmě rodným jazykem našeho prvního kosmonauta. Druhou oblastí byla lékařská diagnostika přímo ve vesmíru.
Dnes se tým pod vedením prof. Sýkory zabývá studiem práce skupin v kosmickém prostoru. Od ledna letošního roku probíhá program simulovaného odloučení. Při dlouhodobých letech hrozí nebezpečí nudy, což se dnes ukazuje jako jeden z největších problémů. V této problematice se úzce spolupracuje s U.S. Navy, konkrétně s posádkami ponorek, kde panují podobné podmínky (stísněný prostor, nemožnost opustit loď, téměř nulové soukromí).
Z hlediska hledání mimozemského života, který nemusí být nutně inteligentní, nejsou tak zajímavé Mars nebo Europa, ale Jupiterův měsíc Titan. Na něm panují podobné podmínky jako při vzniku života na Zemi a my máme tak možnost pohlédnout do naši vlastní historie.
akad. MUDr. Ladislav Macho, DrSc.
V Československu se pozorováním zvířat zabývalo 16 pracovišť, z nichž část pak přešla na výzkum v oblasti pilotované kosmonautiky. Celkem se uskutečnilo pozorování při devíti letech zvířat a devíti letech člověka (prvním sledovaným byl let československého kosmonauta Vladimíra Remka). Pro kosmické testy byly chovány speciální zvířata (potkani) bez chorob a virů. Stresové hormony, jejichž hladina se u nich pozorovala, vyprchají z těla několik minut až hodin po přistání. Proto přišli českoslovenští vědci se zajímavým řešením – stavbou výzkumného stanu hned v místě přistání a provedení okamžitého poletového vyšetření. Byl zjištěn výrazný vzestup katecholaminu, kortikosteronu, glukózy a inzulínu v krevní plazmě, koncentrace adrenalinu byla bez výraznějších změn. Roli hraje i trénink a zkušenosti, protože Alexej Gubarev měl po přistání kortizol v normě, ale Vladimír Remek měl hladinu 2,5-krát vyšší.
Originálním zařízením byla lékařská souprava Plazma 01, která umožňovala odběr krve kosmonauta v průběhu kosmického letu. Pomocí centrifugy se krev odstředila a získaná plazma se okamžitě zamrazila. Zjištěno tedy bylo, že v průběhu kosmického letu se stresové hormony udržují v normě a po přistání se jejich koncentrace zvyšuje. Pro let slovenského kosmonauta Ivana Belly byl vyvinut přístroj Plazma 03, kdy se navíc porovnávaly hodnoty stresových hormonů při zátěži. Šlo o fyzickou zátěž při cvičení na veloergometru, mentální zátěž, kdy kosmonaut odečítal čísla a metabolickou zátěž. Na Zemi byl pozorován pouze malý vzestup, ve vesmíru velké rozdíly oproti normální hladině stresových hormonů.
Prof. MUDr. Ludvík Novák, DrSc.
Kolem celého povrchu těla existuje tenká hraniční vrstvička vzduchu, která se na Zemi pohybuje díky gravitaci. Na oběžné dráze v prostředí mikrogravitace se tato vrstvička rozšiřuje a vyvolává pocit horka a pocení. Řešením je nucené proudění vzduchu v kosmické lodi nebo kosmické stanici. Když se však rychlost proudění přežene, hrozí až podchlazení posádky. Proto je velmi kritickým faktorem teplota (přesněji řečeno subjektivní pocit tepelné pohody, viz dále).
Na Biologickém ústavu Československé akademie věd v Brně byl vyvinut prototyp unikátního elektrického dynamického katatermometru, který byl později doplněn o pět snímačů kožní teploty. Letové verze přístrojů postavily Vývojové dílny Československé akademie věd v Praze. První pokusy se uskutečnily se zvířaty na palubě sovětského biosatelitu Kosmos 936. Při pilotovaných letech byl přístroj poprvé použit Vladimírem Remkem a Alexejem Gubarevem při pobytu na kosmické stanici Saljut 6 v rámci experimentu Tepelná výměna 2. Provedené testy srovnání subjektivního pocitu teploty a reálné naměřené teploty byly plně úspěšné a pomohly zpříjemnit pobyt všech následujících kosmonautů. Československé pokusy byly ještě zopakovány při dvou následujících letech posádek Pjotr Klimuk s Miroslawem Hermaszewskim a Valerij Bykovskij se Sigmundem Jähnem. Výsledky byly stejné jako při letu Vladimíra Remka, kdy byla teplota pro zachování tepelné pohody vyšší než při zkouškách na Zemi.
MUDr. Antonín Vacek, CSc.
Další oblastí v kosmickém lékařství, kterou se zabývali pracovníci Biologického ústavu Československé akademie věd v Brně, byl vliv radiace na živý organismus ve stavu beztíže a hledání prostředků pro ochranu a léčbu. Na palubě biosatelitu Kosmos 690 se vystavila pokusná zvířata 24 hodinové dávce záření a podle předpokladu došlo k poškození krvetvorby. Z provedených testů vyšlo najevo, že stav beztíže nemá žádný vliv na průběh nemoci z ozáření, která se projevuje stejně jako na Zemi.
Pro sledování změn cirkulace krve a jejich vliv na okysličování povrchových tkání ve stavu beztíže sloužil přístroj Oxymetr. Ten byl vyvinut odborníky z Chirany Brno a poprvé použit na stanici Saljut 6 při letu Vladimíra Remka. Celý experiment byl ale ohrožen z důvodu vybití baterií přístroje. Československý kosmonaut vytvořil náhradní zdroj elektrické energie a pokus se mohl provést v plném rozsahu. Bylo zjištěno, že při pobytu ve stavu beztíže dochází ke snížení obsahu kyslíku v kůži, ale po přistání dojde k rychlému návratu do normálu. Podobné experimenty pokračovaly s přístrojem Oxymetr II, kdy se měřil u opic obsah kyslíku v mozku. Byl zjištěn nárůst v průběhu pobytu ve stavu beztíže a dále se ukázalo, že tento obsah kyslíku v mozku není ovlivněn složením atmosféry, jak se původně předpokládalo.
Ing. Bedřich Růžička, CSc.
S rozvojem kosmonautiky a raketové techniky došlo i k zajímavým aplikacím raket a raketových motorů. Prvním projektem, kterého se Bedřich Růžička na Vojenské akademii (VAAZ) v Brně účastnil, byla zakázka na vývoj rakety pro čištění podzemních kabelových vedení na letišti. Raketa byla postavena, ale při nasazení se ukázalo, že nečistoty jsou mohutné a raketa je nevytlačí. Účinnější se tedy ukázal starý systém s použitím tlakové vody. Dalším projektem byl vývoj raketového motoru na kapalné pohonné látky jako dlouhodobého zdroje plazmy pro experimentální magnetohydrodynamický pohon. Jako pohonné látky motoru byla použita samozážehová kombinace koncentrované kyseliny dusičné a furfurylalkoholu. Vývoj byl sice ukončen stavbou motoru o tahu 435 N, ale pak byl program zrušen.
Na začátku 70. let se začalo pracovat na projektu s krycím názvem Ryba, který měl za úkol vyvinout raketové motorky pro výzkum flutter efektu (třepetání). Zkoušky probíhaly na letounu L-29 Delfín a odtud pochází i krycí název projektu. Raketové motory musely mít velmi krátkou dobu funkce, obvykle 0,1 až 0,2 s. Pohonnou látkou proto byla prachová fólie stočená do spirály a prokládána mosaznou fólií jako distančním elementem. Zkoušky na upraveném letounu proběhly v letech 1970 a 1971. Další projekt, tentokrát s krycím názvem Vítr měl simulovat působení bočního větru na jedoucí automobil Škoda 1203. Pokusy úspěšně proběhly na brněnském letišti na závěr roku 1971.
Ve spolupráci s Hydrometeorologickým ústavem v Bratislavě se začalo v roce 1973 s vývojem rakety proti krupobití, která měla mít dostup nad 5 km. Ve vrcholu dráhy poté mělo dojít k rozprášení jodidu stříbrného, později byl nahrazen nezávadným bentonitem. Tyto látky se rozptýlily v oblaku a vytvořily velké množství kondenzačních jader, což vedlo k zabránění vzniku krup. Aby raketa při pádu nikoho nezranila byla vyrobena převážně z plastů, které však mají mnohonásobně horší modul pružnosti. Nakonec se podařilo veškerá úskalí překonat a raketa byla roku 1976 předána k užívaní. Bohužel zájem o raketu proti krupobití opadl a projekt byl o dva roky později zastaven.
Asi nejúspěšnější bylo využití raketových motorů k dynamickým zkouškám konstrukcí. Například testování televizních věží na poryv větru, kdy ale neznáme vztah mezi jeho rychlostí a sílou jakou přenáší na konstrukci. Proto se zde uplatňují raketové motory, jejichž tah (síla) se dá předem přesně vypočítat nebo změřit. Celkem se takto pod vedením Bedřicha Růžičky otestovalo devět televizních věží (např. Ještěd). Dále byly provedeny devětkrát zkoušky mostních konstrukcí a devětkrát ocelových komínů. Jako nevhodné se ukázalo použití raketových motorků k dynamickým zkouškám budov, které jsou velmi tuhé objekty a hrozí zde poškození.
Ing. Josef Maršálek
Rozvoj počítačové techniky, nových materiálů a miniaturizace přinesl zásadní změny do konstrukce moderních dopravních letounů. Vysoká spolehlivost vede ke stavbě dvoumotorových strojů místo dřívějších čtyřmotorových. Příklady takových moderních strojů mohou být například Boeing řady 777 a 787 nebo připravovaný konkurenční Airbus A350. Dolet těchto letounů se pohybuje mezi 10 až 12 tisíci kilometry, výjimečně až 16 tisíci. Dvoumotorová dopravní letadla dnes uletí s jedním motorem bezpečně vzdálenost na diverzní letiště při poškození nad oceánem. Nové metody v návrhu letadel přinesly nižší náklady, spotřebu a vyprodukované emise. Toho se dosahuje využitím počítačového 3D modelování, snižováním počtu dílů, využitím tvarové pevnosti materiálů a použitím kompozitních materiálů.
Doc. Ing. Jan Kolář, CSc.
První kontakty mezi Českou republikou a Evropskou kosmickou agenturou ESA přišly ihned po vzniku samostatné republiky v roce 1993. Jednalo se však o osobní vazby a vztahy, které až v roce 1996 posvětilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy uzavřením rámcové smlouvy. V roce 1999 došlo k setkání zástupců států Střední Evropy s ESA v Budapešti, kdy byla projednána možnost zapojení těchto států do vybraných projektů. Evropská kosmická agentura ESA vyšla vstříc vyhlášením programu PECS (Plan for European Cooperating States) a vyhlášením statutu Evropského spolupracujícího státu. V roce 2001 podepsalo smlouvu PECS Maďarsko, v roce 2003 Česká republika. Naše vláda vyčlenila na pětiletý program 13 milionů euro. Protože se pomalu blíží konec smlouvy PECS, zahájila Česká republika v červnu 2007 jednání o plnohodnotném členství v Evropské kosmické agentuře. Průmyslový audit, který je první fází přístupových jednání, máme již úspěšně za sebou. V polovině příštího roku by mělo dojít k podepsání přístupové dohody, která musí projít ratifikací Parlamentem České republiky a prezidentem z důvodu výjimek ze zákona. Dnem uložení dokumentů na Ministerstvo zahraničí Francie v Paříži vstoupí Česká republika do Evropské kosmické agentury ESA.
V současné době je koordinátorem kosmických aktivit v České republice Česká kosmická kancelář ČKK (CSO – Czech Space Office), která byla založena v roce 2003. Mezi její další aktivity patří reprezentace České republiky v zahraničních institucích a vzdělávací aktivity pro žáky základních až vysokých škol. V rámci programu PECS se zakázkami pro Evropskou kosmickou agenturu ESA zabývá 11 společností, které pracují na 22 projektech o celkové hodnotě 5,5 milionů euro. Mezi vládní organizace, které spolupracují s ESA patří Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy (program PECS), Ministerstvo dopravy (družicová navigace Galileo), Ministerstvo životního prostředí (EUMETSAT) a Ministerstvo zahraničních věcí (zastoupení ČR v OSN). Po vstupu do Evropské kosmické agentury ESA by se mělo minimálně 84% vložených financí vrátit zpět v podobě grantů. Podle slov Jana Koláře vypadají přístupová jednání pro Českou republiku dobře a náš vstup mezi elitní státy v kosmonautice by se měl zdařit.
Petr Bareš, MSc.
Česká vesmírná aliance CSA (Czech Space Alliance) byla založena v roce 2006 jako sdružení malých a středních firem zabývajících se kosmickým a leteckým průmyslem. Společnost vznikla za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu České republiky a agenturou CzechTrade a má nyní 12 členů, kteří pracují na poli hardware, software a konzultací. Převážně se zabývají granty získanými v rámci programu PECS, ale pracují i na projektech mimo. Mezi některé programy, na kterých se pracuje patří software pro družicovou navigaci Galileo, vývoj rentgenové optiky, zpracování dat z družic dálkového průzkumu Země, vývoj pátracího a záchranného systému a mnoho dalších. Česká vesmírná aliance je ukázkou schopnosti soukromých českých firem pracovat na projektech kosmických aplikacích.
RNDr. Pavel Koubský, CSc.
Gaia je projekt Evropské kosmické agentury ESA na stavbu astronomické družice, která navazuje na program družice Hipparcos. Se startem se počítá v roce 2011 z evropského kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně pomocí nosné rakety Sojuz-2 s horním stupněm Fregat. Primárním cílem družice bude vysoce precizní mapování oblohy, měření jasnosti a radiálních rychlostí asi jedné miliardy vesmírných objektů. Délka mise je prozatím naplánována na pět let, kdy by měly být některé objekty snímány až 80-krát. Nejslabší objekty, které mají být proměřeny, mají jasnost do +20 mag. Hlavním vybavením sondy je dvouzrcadlo obdélníkového tvaru o rozměrech 1,5 x 0,5 m a ohniskové vzdálenosti 35 m. S ukončením mise se počítá někdy kolem roku 2019 a předpokládá se, že bude pozorováno velké množství supernov, exoplanet i objektů v naší sluneční soustavě.
Česká účast na družici Gaia je zajištěna prostřednictvím programu PECS Evropské kosmické agentury ESA a týká se pozorování horkých hvězd, optických protějšků zdrojů vysoce energetického záření a programového vybavení pro automatickou analýzu dat spekter s nízkou dispersí.
Ing. Čestmír Bárta ml.
Česká soukromá společnost BBT Materials Processing byla založena v roce 1991 a navázala na 20 let předchozího výzkumu v oblasti materiálového inženýrství. Jedná se zejména o odkaz prvních materiálových experimentů Morava-Splav a krystalizátoru ČSK-1 vyvinutého v Ústavu fyziky pevných látek a Vývojových dílnách Československé akademie věd. Další vývojové řady krystalizátorů našly své uplatnění na družici Foton, kosmické stanicí Mir a v současné době se připravují i pro Mezinárodní kosmickou stanici ISS. Mezi projekty firmy BBT patří spolupráce na německém projektu TES při pozemní přípravě experimentů, testování na oběžné dráze a na charakterizaci získaných vzorků. Asi nejznámější prací je vylepšování programovatelného krystalizátoru ČSK-1C, který byl na palubě stanice Mir od roku 1986 až do jejího zániku v roce 2001. Dalším zařízením pro materiálový výzkum v podmínkách mikrogravitace byl krystalizátor TITUS (ČSK-4), u něhož se BBT zabývala pecní, mechanickou a elektronickou částí krystalizátoru včetně jeho programového vybavení. Spolupracuje také na jeho testování a na ověřování jeho technických a technologických vlastností. Na stanici Mir byl vynesen v roce 1995.
Zatím poslední, třetí, generace českých krystalizátorů pro Mezinárodní kosmickou stanici ISS je TITUS MPP pro výzkum růstu krystalů, nerovnovážného tuhnutí vícesložkových tavenin a dalších materiálových experimentů. Programovatelný krystalizátor je vysoce modulární a obsahuje devět samostatných tavných segmentů, ve kterých se může dosahovat teploty až 1 300°C. Stabilita teploty je na 0,05 °C a gravitační pole je měřeno s přesností na 5 μg ve třech osách.
Ing. Jaromír Brzobohatý
Stejně jako v případě kvalitní pozemské elektroniky pro lékařské, vědecké nebo vojenské účely je potřeba i kosmické přístroje a aparatury velmi podrobně testovat a dodržovat postupy při jejich stavbě. Každý výrobce musí být schopen doložit certifikaci všech použitých metod a procedur, které použil a to i zpětně. To je z důvodu hledání viníka v případě nehody nosné rakety, družice nebo sondy. Důležité je zajištění vícenásobné inspekce kritických částí výrobního procesu, vedení přesné a kvalitní dokumentace a povolené způsoby manipulace s koncovými výrobky. Tyto požadavky kladou na společnosti velké nároky na odbornou způsobilost a její dodržení na vysoké úrovni po celou dobu zakázky. Proto probíhá výroba v čistých prostorech s přesně stanovenými podmínkami jako je teplota, vlhkost a hlavně počet částic prachu ve vzduchu. Neméně důležitým je také antistatické zabezpečení výroby.
Doc. Ing. Antonín Novotný, DrSc.
Příspěvek navazuje na prezentaci prof. Ivana Procházky, který popsal práci pracovní skupiny pracující na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské Českého vysokého učení technického v Praze v oblasti laserového měření vzdálenosti družic. Protože naše přístroje byly velmi úspěšné a kvalitní, byla zahájena výstavba sítě laserových družicových radarů.
První odražený signál od družice byl zaznamenán v roce 1970 na geodetické observatoři Skalka. V roce 1973 byla postavena první transportovatelná verze laserového družicového radaru, který měl podobu kontejneru. Ten se naložil na speciální kolový transportér a dopravil se na místo určení. Problém byl, že takové speciální vozidlo vlastnila jenom armáda, ale nakonec se podařilo vše úspěšně zařídit a zrealizovat. Ještě tentýž rok byla v lotyšské Rize tato verze radaru úspěšně testována. Další kusy poté putovaly do Egypta (1974), Polska (1975), Bolívie (1976), Indie (1976), na Kubu (1977), do Peru (1980) a Vietnamu (1984). Pro velké úspěchy se začalo v roce 1978 pracovat na dalších generacích laserových družicových radarů. Od roku 1980 takováto stanice pracuje na egyptské observatoři Helwan a zapojuje se do vědeckých projektů řízených NASA, Eurolas, ESA a ILRS.
Ing. David Holas
Od roku 2004 probíhá ambiciózní a zajímavý projekt na stavbu české amatérské družice nazvané czCube. Smyslem je ověřit schopnost reálné stavby v soukromých podmínkách a vyzkoušení možností dalšího rozvoje kosmonautiky (miniaturizace, komerčně dostupné díly apod.). Pokud by stavba byla úspěšná, kosmonautika by se stala dostupnější i pro amatéry a soukromníky. V současné době skupina pracuje na stavbě technologické družice, která bude sloužit k prověření základních součástí a ověření její činnosti na oběžné dráze. V ideálním případě by na družici mohl být i pohon zajištěný sluneční plachtou nebo elektrodynamickým tetherem. Základními prvky, které se budou na družici czCube ověřovat jsou nosná konstrukce která vydrží start, napájení solárními články, obousměrná radiokomunikace, plná orientace a aktivní stabilizace, snímání a přenos digitálních fotografií, alternativní pohony (elektrodynamický tether, sluneční plachta). Kromě samotné stavby družice je cílem stavitelů také postupně zdokumentovat všechny díly i zkušenosti tak, aby potřebné informace byly volně dostupné dalším zájemcům.
Projekt stavby je v současné době ve stádiu výroby prototypu a řešení dalších problémů a otázek, objevujících se v průběhu realizace. Konstrukce vyvíjené nanodružice je typu CubeSat (po vzoru zkoumaných zahraničních družic), které jsou normalizované krychle o délce hrany 10 cm a maximální hmotnosti 1 kg. Vybavení družice je koncipováno jako řada samostatných inteligentních modulů, které jsou spolu propojeny komunikační sběrnicí. Tato koncepce umožňuje pracovat v několika relativně samostatných vývojových týmech. Vývoj a stavba družice probíhá zcela z finančních prostředků zájemců o stavbu bez nároku na veřejné prostředky. Předpokládá se zatím čistý rozpočet na materiál do 100 000 Kč, ale vývoj je samozřejmě dražší. I k zajištění startu do kosmu se plánuje využít soukromé finance, například od sponzorů. Pro zajištění startu bude zřejmě třeba cca 50 000 USD.
Ing. Martin Holl, Ph.D.
Základními čtyřmi oblastmi, kterými se zabývá Výzkumný a zkušební letecký ústav VZLÚ jsou engineering, zkušebnictví, výzkum a výroba v civilní, vojenské a kosmické oblasti. V minulosti zde probíhaly zkoušky československých letounů L-29 Delfín, L-39 Albatros nebo L-410 Turbolet. O kvalitě Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu vypovídá členství ve skupině EREA (Association of European Research Estabilishment in Aeronautics), která sdružuje sedm špičkových evropských ústavů.
V kosmonautice se Výzkumný a zkušební letecký ústav jako první zabýval testováním aparatur TS1-M a TS2-M pro záznam ionosférických dat v atmosféře, později vibračním zkouškám stabilizovaných plošin pro sovětské sondy Vega 1 a Vega 2. Ty v polovině 80. let zkoumaly planetu Venuši a Halleyovu kometu. Vibračními a rázovými zkouškami prošla ve VZLÚ i zatím poslední česká družice Mimosa. Posledních pět let probíhá vývoj a výroba mikroakcelerometru pro měření velmi malých zrychlení. Tyto mikroakcelerometry se plánují pro projekt SWAN Evropské kosmické agentury ESA a český projekt TEASER. Do budoucnosti plánuje Výzkumný a zkušební letecký ústav pokračovat ve vývoji a výrobě mikroakcelerometrů, pracovat na materiálovém výzkumu v oblasti kompozitních materiálů a nabízet jiným firmám své zkušenosti v rámci poradenské činnost.
Doc. RNDr. Luboš Perek, DrSc.
Luboš Perek se ve svém příspěvku zabýval čtyřmi oblastmi kosmonautiky, které nejsou ani dnes řádně stanoveny a definovány. Tím asi nejznámějším je definice hranice kosmického prostoru. Organizace spojených národů OSN se tímto problémem zabývá téměř nepřetržitě, ale k žádnému celosvětovému a konečnému výsledku nikdy nedošlo. Letos se ale diskuze posunula blíže k cíli. Mezinárodní organizace pro civilní letectví ICAO (International Civil Aviation Organization) by se ráda ujala řízení kosmických letů v blízkosti Země až po geostacionární dráhu. S tím úzce souvisí definice hranice zemské atmosféry, která je však detekovatelná až dva milióny kilometrů od Země. Dnes se obecně považuje za hranici kosmického prostoru výška 100 km, tato hodnota však není schválena OSN.
Dalším palčivým problém je kosmické smetí, které hlavně na nízké oběžné dráze způsobuje mnoho nepříjemností a čas od času musí některé těleso (např. Mezinárodní kosmická stanice ISS) provést úhybný manévr. Směrnice výboru OSN pro omezování rizika vzniku kosmického smetí jsou nezávazné a nikdo tak nemůže vymáhat jejich plnění. Velitelství NORAD, které se mimo jiné zabývá sledováním uvádí, že na oběžné dráze kolem Země je až 600 000 objektů větších než 1 cm (cca 5 000 tun nepotřebného materiálu). Někteří provozovatelé a výrobci raket si uvědomují hrozbu jakou představuje kosmického smetí a konstruují poslední stupně raket tak, že po ukončení své činnosti vypustí veškeré zbytky pohonných látek. Dříve totiž velmi často docházelo při zahřívání těchto již nepotřebných stupňů k jejich explozím. Velkým zdrojem kosmického smetí je také testování protidružicových zbraní. Čína například 11. ledna 2007 vyzkoušela raketu, kterou zničila svoji vlastní družici. Podle odhadů odborníků vzniklo až jeden milion částic o velikosti nad 1 mm (2 300 objektů bylo větších než golfový míček). V současné době se nejvíce kosmického smetí nachází na drahách mezi 800 a 2 000 km a také na geostacionární dráze.
Zajímavým problémem jsou tzv. papírové satelity. Ve své podstatě se jedná pouze o blokované frekvence pro telekomunikační přenosy a místa na geostacionární dráze, ale nikde neexistuje řádný seznam o skutečném fyzickém stavu. Podle Mezinárodního telekomunikačního úřadu existuje 5 770 papírových družic a 635 aktivních sítí. Skutečný stav na oběžné dráze je dost odlišný, registrováno je 1 121 objektů na geostacionární oběžné dráze, z čehož pouze 263 je aktivních. Proto by rozhodně nebylo na škodu vypracovat podrobné a jednoznačné seznamy. Posledním bodem v příspěvku Luboše Perka bylo zamyšlení nad aplikovanou astronomií a jejím vlivu na mezinárodní politiku.
Ing. Viktor Fedossov
Bohužel Viktor Fedossov musel předčasně ze setkání odejít a nestihl tak přednést svůj příspěvek. Místo něj tak, mimo program, pohovořil RNDr. Petr Lála, CSc. o své činnosti v Organizaci spojených národů OSN.
Prof. Ing. Jan Kusák,CSc.
O tom, že výuka kosmonautiky a povědomí veřejnosti o kosmickém výzkumu je na velmi nízké úrovni není třeba pochybovat. Asi nejrozšířenější formou popularizace kosmonautiky jsou přednášky a výstavy konané na hvězdárnách a v planetáriích po cele České republice. V současné době již nějakou dobu funguje občanské sdružení Kosmo Klub, které sdružuje amatérské zájemce i odborníky na kosmonautiku a snaží se propagovat kosmonautiku formou přednášek a besed. Mezi největší přínos zatím patří provozování kosmonautického webu kosmo.cz, který se svým rozsahem a kvalitou prezentovaných informací může řadit mezi evropskou elitu. Spíše na pilotované kosmické lety je zaměřen bulletin Kosmos-News, který již několik let vydává Milan Halousek. Ten se také stará o organizaci největšího tuzemského setkání zájemců o kosmonautiku – Kosmos-News Party, která se koná každoročně v Lázních Bohdaneč u Pardubic.
Na odborné úrovni jsme se s kosmonautikou mohli setkat od listopadu 1965 na hvězdárně ve Valašském Meziříčí, kde její výuka probíhala v rámci dvouletého Pomaturitního studia astronomie PSA. Bohužel dnešní legislativa ve školství již nedovoluje pokračovat v tomto kurzu tak, jak probíhal, a proto byla výuka zrušena. Za celou dobu prošlo studiem 194 posluchačů, kteří po úspěšném ukončení kurzu obdržely osvědčení o složení maturitní zkoušky. V 70. letech probíhal také na hvězdárně a planetáriu v Brně kurz kosmonautiky, ale bohužel byla tato aktivita již před mnoha lety ukončena. Snahu o obnovení kvalitní výuky kosmonautiky projevil Kosmo Klub a podařilo se mu zařídit akreditaci předmětu Základy kosmonautiky, který se od roku 2007 vyučuje na Fakultě strojní Českého vysokého učení technického v Praze. Část výuky zajišťují členové Kosmo Klubu, zbývající hodiny pak vyučují jiní externí odborníci (Kusák, Kroulík, Lejček a další).
Ing. Marcel Grün
Asi největší měrou se na popularizaci kosmonautiky v 60. letech podílel neoficiální klub SPACE (Spolek Pracovníků v AstronautiCE), který se snažil objektivně sbírat a prezentovat informace o kosmonautice jak v Sovětském svazu, tak i ve Spojených státech amerických. Jádro tohoto spolku tvořili, dnes již známí odborníci a popularizátoři kosmonautiky, Petr Lála, Pavel Koubský, Marcel Grün, Jiří Kroulík, Karel Pacner a Antonín Vítek. Články vydávané skupinou SPACE se objevovaly i v dodnes populárním časopise Letectví a kosmonautika.
V roce 1970 vznikla v Planetáriu Hlavního města Prahy okolo Marcela Grüna studentská skupina Liška Space Group (LGS) pojmenována na počest člena klubu SPACE, který tragicky zahynul. Nejúspěšnějším projektem, který tato skupina řešila, byla orbitální stanice Perun, která by vznikla přestavbou vnější nádrže ET amerického raketoplánu. Studenti se s tímto projektem v roce 1979 účastnili mezinárodní studentské konference při kongresu Mezinárodní astronautické federace a získali jako první ze států východního bloku hlavní cenu. Mezi další aktivity patřily studie stálé měsíční základny, orbitální stanice u Měsíce nebo sluneční plachetnice.
Pževzato ze stránek Hvězdárny Vsetín
[2] Kol. autorů: Abstrakta k Setkání českých a slovenských odborníků v kosmickém výzkumu.
[3] Václavík, M.: Osobní poznámky ze Setkání českých a slovenských odborníků v kosmickém výzkumu.
O autorovi
Michal Václavík
Michal Václavík (*1985) studoval na Elektrotechnické fakultě ČVUT. Od roku 2007 spolupracuje s Fakultou strojní ČVUT na výuce předmětů Základy kosmonautiky, Kosmický prostor, Nosiče a družice a Kosmické systémy. V roce 2004 se stal zakládajícím členem Kosmo Klubu, který sdružuje profesionální i amatérské zájemce o kosmonautiku nejenom z České republiky. Od roku 2008 pracuje v České kosmické kanceláři a věnuje se oblastem výzkumu v podmínkách mikrogravitace, průzkumu sluneční soustavy a kosmické vědě. Od roku 2009 je českým zástupcem v tematických výborech Evropské kosmické agentury. Působil také jako poradce v OSN a podílí se na rozvoji iniciativy HSTI. V roce 2013 se stal členem Evropské asociace pro výzkum v podmínkách nízké gravitace (ELGRA).
