Dělem do vesmíru

Anglický fyzik Isaac Newton při vysvětlování pohybu tělesa po oběžné dráze kolem Země použil příklad náboje vystřeleného z děla umístěného na vysoké hoře. Můžeme skutečně postavit takové dělo, které by vystřelilo projektil do vesmíru?

Střelba do vesmíru na BarbadosuZdroj: Wikipedia

Francouzský spisovatel Jules Verne (1828 - 1905) vystřelil v románu "Ze Země na Měsíc" své cestovatele na Měsíc také z děla. Na jeho příklad navázali i někteří další spisovatelé přelomu 19. a 20. století a pro své hrdiny připravili jako dopravní prostředek dělový náboj. Mezi těmito autory byl například známý polský fantasta Jerzy Žulawski (1874 - 1915), který k cestě na Měsíc (kam jinam?) použil právě dělo. A dělo použité k vesmírné dopravě nepůsobilo nijak rušivě.
Dělo má proti raketám výhodu v tom, že náboj nenese žádné palivo, a proto nemusí vynakládat energii na urychlení zásob paliva; na urychlení paliva v prvních fázích letu rakety je potřeba velkého množství energie. Další předností děla je přesnost (díky pevné hlavni, v níž je náboj veden), mnohem jednodušší konstrukce a tím mnohem nižší cena oproti raketě. Vážným nedostatkem je ale to, že střela musí být urychlena ve velmi krátké době - během průletu hlavní - a zrychlení potřebné pro získání první kosmické rychlosti (v závislosti na délce hlavně) by dosahovalo přes 10.000 g. Vernovi (i jiní) cestovatelé by tak byli ve svém projektilu rozmačkáni ještě před opuštěním hlavně.
Pro upřesnění je třeba ještě dodat, že dělový náboj vystřelený z povrchu Země musí být doplněn raketovým motorem pro úpravu dráhy. Dráha vystřeleného náboje má tvar elipsy (uzavřené křivky), která se zákonitě po obletu Země opět přiblíží k jejímu povrchu a brzděním o hustší vrstvy atmosféry dojde ke ztrátě rychlosti, případně objekt v atmosféře shoří. A druhým důvodem je to, že při průletu atmosférou dojde díky tření ke ztrátě rychlosti, kterou je nutné pro dosažení stabilní oběžné dráhy doplnit.
O tom, že potřebnou techniku bylo možné postavit již na začátku 20. století, svědčí německé kolejové dělo ráže 420 mm (nazývané "Velká Berta" - "Dicke Bertha"), které odpalovalo 120tikilogramový projektil se 7 kg výbušniny do vzdálenosti přes 130 km. Během 170 s letu dosahoval projektil maximální výšku 42 km (toto byla největší výška dosažená člověkem vyrobeným objektem do té doby, než úspěšně vzlétla nacistická raketa V-2); ale výška nebyla při střelbě rozhodující (při kolmém výstřelu vzhůru by byla dosažena ještě větší). Dělo střílelo mezi březnem a srpnem 1918 a na Paříž vyslalo 351 projektil, přičemž zabily 256 lidí a zranily dalších 620 osob. Pokud by byl náboj vybaven dodatečným raketovým motorem (granátraketa), mohly být jeho výkony, co se týká dosažené výšky, ještě impozantnější.
K dělům se vrátil v roce 1950 kanadský inženýr Gerald Vincent Bull (1928 - 1990), který se snažil prosadit tento prostředek k sondování vysoké atmosféry a případně i k vytvoření umělé družice. Bull uváděl, že projekt umožní ve srovnání se sondážními raketami levnější výzkum a současně umožní dřívější výsledky vzhledem k možnosti opakované střelby. Podobnou problematikou se zabýval také tým Charlese H. Murphyho v Ballistic Research Laboratory (BLR) americké armády (tam se hledala levná alternativa raketových sondážních raket). Na jejich výzkumy navázal v roce 1960 americko-kanadský projekt HARP (High Altitude Research Project), který předpokládal studium horních vrstev atmosféry mezi výškami 50 až 130 km pomocí přístrojů umístěných v sondách vystřelovaných z děla.
V roce 1960 byla zahájena "střelba" vědeckých přístrojů z děla o ráži 127 mm na střelnici u řeky sv. Vavřince. Přístroje byly umístěny v pouzdru o hmotnosti kolem 9 kg a běžně bylo dosahováno výšky kolem 60 km. Později byl ke střelbě používán tankový kanón T-123 opatřený nástavcem, který umožňoval dopravu pouzdra s přístroji až do výšky 73 km.
V roce 1961 se projekt HARP přesunul na karibský ostrov Barbados; podle původních předpokladů Bulla měly být experimenty prováděny v severním Quebeku. Ovšem Barbados byl vhodnější zejména polohou (13° od rovníku) a volným prostorem pro střelbu nad Atlantik. V říjnu 1961 se podařilo Murphymu získat pro projekt největší dělo americké armády - 16palcové (406 mm) dělo amerického námořnictva s kompletní montáží (výzkumníci pro své pokusy získali dvě hlavně). Armádní BLR také uvolnila 750 tisíc dolarů na montáž a na sledovací radar. Prostor pro instalaci děla byl na Barbadosu připravován od dubna 1962 (poté, kdy v březnu 1962 byl projekt HARP oficiálně zveřejněn) a během května bylo střelecké místo hotové. V průběhu léta 1962 byla čtyřicetitunová zbraň ustavena na své místo; současně byly dokončeny dílny, sklady, řídící pracoviště a radarová stanice.
Na leden 1963 byly naplánovány první pokusné střelby; v jejich rámci mělo být vypáleno celkem 12 nábojů do výšky nad 70 km. První výstřel se uskutečnil 20. ledna 1963 a dělo udělilo pouzdru o hmotnosti 315 kg rychlost 1 km/s. Náboj, který byl opatřen stabilizačními plochami, byl vystřelen kolmo vzhůru, dosáhl výšku 3 km a dopadl po 58 vteřinách asi 1 km od místa výstřelu. 21. ledna 1963 bylo vystřeleno pouzdro Marlet 1, které dosáhlo výšku 26 km a 1. února 1963 dosáhl stejný typ pouzdra výšku 27 km - toto pouzdro bylo poprvé vybaveno vysílačkou, takže bylo možné celý jeho let sledovat. Pouzdro Marlet mělo ráži 203 mm a při výstřelu bylo mezi ním a hlavní těsnění, jež po opuštění hlavně odpadlo.
Další série výstřelů proběhla s pouzdry Marlet 2 a v červnu byl dosažen výškový rekord (92 km), tedy téměř hranice vesmíru (podle mezinárodní dohody se za hranici vesmíru považuje výška 100 km). Do konce roku 1963 bylo vypuštěno asi 20 pouzder Marlet 2 a pravidelně bylo dosahováno výšky kolem 80 km.
V roce 1964 se výzkumníci pokusili zvýšit výkonnost děla prodloužením hlavně z 20 metrů až na 36 metrů. Dělo pak mělo být schopné urychlit náboj na rychlost 3,6 km/s (tj. asi 13.000 km/hod.). Úpravy zbraně byly dokončeny v září 1964 a byly zahájeny zkušební výstřely. V prodlouženém děle byl používán pomalu hořící střelný prach a přetížení působící na projektil se snížilo na asi 200 g. Improvizované prodloužení, které vzniklo navařením další hlavně, ale nevydrželo a v prosinci, při jedenáctém výstřelu, selhalo.
V následujících dvou letech se začal projekt HARP potýkat s finančními problémy, ale přesto se podařilo instalovat výkonnější zbraň. Nové dělo ale mělo pouze krátkou životnost a vydrželo jen několik sérií výstřelů. S novým dělem je ale spojen největší úspěch projektu: 18. listopadu 1967 (L. Visingr v [3] uvádí 19. listopadu) bylo vystřeleno pouzdro Marlet 2 do výšky 180 km, což je dodnes světovým rekordem.
Přestože v roce 1967 připravovali pracovníci projektu HARP pouzdra Marlet 4, která byla doplněna raketovými motory a předpokládalo se dosažení výška až 1600 km nebo orbitální dráhy, byl projekt dělostřeleckého sondování vysoké atmosféry zastaven a finanční prostředky přesunuty jinam. Vedoucí projektu - kanadský inženýr Gerald Bull, který mezitím získal v roce 1972 americké občanství, se poté věnoval konstrukci děl pro vojenské použití a mj. připravoval i superdělo pro Husajnův Irák (v rámci projektu Babylon) o odhadovaném dostřelu 1000 km (pro už dokončenou zmenšenou verzi miniBabylon byl vypočten dostřel 160 km - zbraň ale byla inspektory OSN po dobytí Iráku zničena); tento projekt se stal Bullovi osudným a zřejmě kvůli němu byl v roce 1990 zavražděn (některé prameny označují za vrahy Izraelce, jiné zase hovoří o Iráčanech).
G. Bull se ještě v roce 1985 pokusil o obnovu dělostřeleckého dosažení oběžné dráhy, když na konferenci agentury DARPA přednesl návrh na výrobu děla s kalibrem 1000 mm a délkou hlavně 150 metrů. Následujícího roku podal Bull oficiální návrh, ale ten nebyl nikdy realizován.
Nejnověji se o podobnou techniky snaží americký fyzik John Hunter z Lawrence Livermore National Laboratory. Hunter se už od roku 1992 snaží vytvořit "dělo", které by mělo za pomoci expanze vodíku v hlavni delší než 1 km (umístěné pod mořskou hladinou) udělit projektilu rychlost přes 20.000 km/hod. První dělo (s hlavní dlouhou 50 metrů) v rámci tohoto projektu vystřelilo v listopadu 1992 a některé prameny uvádějí, že byla překonána výška 180 km - jiné prameny to popírají. Podle představ autorů návrhu z roku 1990 by cena 1 kg nákladu dopraveného na oběžnou dráhu neměla přesáhnout 600 dolarů; cena za dopravu 1 kg nákladu v raketoplánu byla v téže době asi 1000 dolarů.

HLAVNÍ PRAMENY:
[1] A Brief History of the HARP Project - http://www.astronautix.com/articles/abroject.htm[2] K. Pacner: Na obou březích vesmíru, Československý spisovatel, Praha 1968
[3] Lukáš Visingr: Dr. Gerald Bull: Život a dílo dělostřeleckého génia - lvisingr.czweb.org/stazeni/atm/bull.rtf
[4] http://technet.idnes.cz/podvodni-kanon-ma-strilet-zasilky-do-vesmiru-levne-fxg-/tec_technika.aspx?c=A100118_032026_tec_technika_vse[5] http://www.friends-partners.org/mwade/lvs/parisgun.htm[6] http://www-istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/Smartlet.htm

-----
Příště: John Glenn - devadesátník; plánované zveřejnění: 18.7.2011.