Takto funguje parná raketa, ktorá má dokázať, že je Zem plochá

Američan Mike Hughes je profesionálnym vodičom a vo voľnom čase (zo svojho platu a predovšetkým z darov) si postavil malú raketu s reaktívnym pohonom, s ktorou sa tento víkend zranil počas krátkeho letu nad púšťou v štáte Arizona.

Jeho stroj sa dostal do výšky zhruba 572 metrov, potom sa vydal na krátku, rýchlu cestu k zemi. Stroj bol poškodený a 61-ročný pilot a konštruktér veľmi otrasený. Hoci otvoril hlavný aj záložný padák, pristátie bolo tvrdé. Z miesta ho nakoniec s poraneným chrbtom odniesla záchranka (nasledujúce video začína pár sekúnd pred štartom, ale zachytáva aj nasledujúcich desať minút).

Hughes chcel tým všetkým dokázať, že Zem je plochá, a k tomu použil starú známu technológiu horúcovodnej rakety. To je jednoduché zariadenie, ktoré v podstate tvorí pevná nádrž na horúcu vodu (a paru, o tom ďalej) s ventilom a tryskou na zadnej časti daného stroja, píše Technet.cz.

Motorom je v podstate "papiňák", v ktorom je voda pod takým veľkým tlakom, že sa nie všetky zmenia v paru. Ide o tzv. sýtu paru, teda v zmes vody a pary, v ktorej sú obe zložky v rovnováhe (voda sa rovnako rýchlo odparuje, ako kondenzuje).

Keď na jeden koniec dáte ventil a vhodne tvarovanú trysku, unikajúca voda sa bude v tryske navyše ešte rýchlo rozpínať (pretože klesne okolitý tlak a ona sa bude okamžite meniť v paru), tým pádom bude tlačiť na povrchu trysky a teda aj celý motor vpred. Dôležité pritom je, že ako v nádrži klesá tlak, znižuje sa aj teplota varu vody, a tá sa teda ďalej rýchlo odparuje. Celkovo sa teda pary z motora uvoľní viac, než jej tam bolo na začiatku.

Existuje však mnoho dôvodov, prečo horúcovodný motor nie je nijako extra výkonný. Závislosť medzi bodom varu a tlakom nie je úplne lineárny: na to, aby ste zvýšili teplotu varu vody na 200 ° C namiesto bežných 100 ° C, musíte tlak zvýšiť približne na 15-násobok bežného. Tlakové nádoby, ktoré by mohli udržať sýtu paru o nejakej naozaj vysokej teplote, preto musia byť dosť mohutné a ťažké.

Horúca voda tiež neobsahuje príliš veľa energie - chemické palivo je v tomto ohľade oveľa lepším zdrojom energie, ktoré by mohlo tlačiť na trysku. Aby sme uviedli nejaké číslo: každý gram vody schladenej z 200 ° C na 0 ° C uvoľní zhruba 1000 joulov. Spálenie jedného gramu kerozínu (teda veľmi čistého petroleja, ktorý používajú niektoré orbitálne nosiče) uvoľnia približne 50 000 joulov. Kerozín sa navyše nemusí skladovať v ťažkej tlakovej nádrži.

Nie že by horúcovodná raketa nemala žiadne výhody. Napríklad je naozaj neškodná, a tak sa Hughes a jemu podobní kutilovia nemusia báť možnosti katastrofického výbuchu. Samozrejme aj poškodená tlaková nádoba môže narobiť veľkú škodu, nebezpečenstvo je napriek tomu naozaj podstatne menšie ako u chemických raketových motorov.

S autom do steny
Horúcovodné rakety si tak našli využitie v prípadoch, keď sa hodí reaktívny pohon, ale ten pritom nemusí byť nijako silný. Takým pekným príkladom, ktorý by možno aj Hughes ocenil, je využitie pri "crash testoch" (tj. skúškach pasívnej bezpečnosti) automobilov.

V podstate išlo o kotol s objemom 260 litrov, v ktorom sa voda zahrievala pod tlakom štyroch megapascalov (MPa) na teploty okolo 240 ° C. Stačilo to zhruba na päť sekundový impulz, ktorý dvojtonové vozidlo, ako napríklad Tatra 613, mohol rozbehnúť na rýchlosť až okolo 85 kilometrov za hodinu. Ak správne počítame, znamená to, že vodná para unikala z trysiek rýchlosťou zhruba 150 metrov za sekundu (necelých 550 km/h); pre porovnanie, u chemických raketových motorov veľkých rakiet je úniková rýchlosť zhruba 20-krát väčšia.

Ťah rakety bol zhruba šesť kilonewtonov (kN) pri celkovej hmotnosti približne 600 kilogramov. Bohužiaľ nevieme, či ide o hmotnosť s palivom (vodou), v každom prípade nejde práve o motor orbitálnych parametrov. Keby niekto motor postavil "na zadné", mohol by sa maximálne vydať na krátky let do výšky niekoľkých desiatok metrov. Autori ale samozrejme nič také nepotrebovali, im stačilo urýchliť auto na približne 50 km/h.

Parná raketa, ktorá slúžila až do 90. rokov v Ruzyni Ústavu pre výskum motorových vozidiel pri testoch bezpečnosti. Označovala sa ako FODRŠAMARUPUSOPR, čo bola skratka obsahujúca začiatočné písmená mien tvorcov a členov celej vtedajšej skupiny bezpečnosti vozidiel ÚVMV.

Označovala sa ako FODRŠAMARUPUSOPR, čo bola skratka obsahujúca začiatočné písmená mien tvorcov a členov celej vtedajšej skupiny bezpečnosti vozidiel ÚVMV.
Označovala sa ako FODRŠAMARUPUSOPR, čo bola skratka obsahujúca začiatočné písmená mien tvorcov a členov celej vtedajšej skupiny bezpečnosti vozidiel ÚVMV.
Zdroj: VUMV

​Hughesovou inšpiráciou však boli skôr americké horúcovodné rakety, napríklad SkyCykle X-2, s ktorým sa kaskadér Evel Knievel pokúsil prekonať kaňon v Idahu. Vtedy bol pokus neúspešný, ale zhruba o 40 rokov neskôr už to Knievelovým nasledovníkom s podobnou raketou vyšlo a stroj na balistickej krivke dostal do výšky zhruba 600 metrov a prekonal viac než kilometrovú vzdialenosť.

Bohužiaľ, o Hughesovej rakete nevieme dosť, aby sme mohli jej výkony presne porovnať. Nepoznáme žiadne technické údaje s výnimkou pracovného tlaku stroja. Ten mal byť podľa vyjadrenia jeho kolegu pre agentúru AP približne 350 psi, čo je 2,5 megapascalu (teda cca 25-násobok bežného atmosférického tlaku). Pri štarte sa ho však udržať nepodarilo a Hughes štartoval s tlakom 340 psi. V každom prípade teplota sýtej pary v nádrži bola niekde okolo 220 ° C. Aby sme mohli povedať viac, museli by sme poznať hmotnosť rakety aj množstvo pary v kotli.

Ale nech už si do Ciolkovskej rovnice, ktorá určuje maximálnu rýchlosť rakiet, dosadzujeme akejkoľvek z nášho pohľadu len trochu reálne (i veľmi nereálne) parametre, Hughes sa ani vzdialene nemôže priblížiť dosiahnutiu plánovanej výšky okolo sto kilometrov. A ani sa priblížiť desiatich výškovým kilometrom, z ktorých už je dobre vidieť zakrivenie Zeme.

Ale to ste zrejme predpokladali aj bez akéhokoľvek výpočtu. Takže podľa nás najväčšou nezodpovedanou otázkou je, či Mike Hughes naozaj verí v plochú Zem, alebo išlo o "marketingový nástroj", aby zohnal peniaze a "kozmodróm" (štartuje zo súkromného pozemku fanúšika, na štart zo štátneho pozemku nemá povolenie), a uskutočnil tak svoj letecký sen.