Je těžké rozbít sklo kosmického skafandru?

Rozbité sklo přilby ve vesmíru je oblíbené drama hollywoodských scenáristů. Ve skutečnosti je to složitější. Jste připraveni zjistit, kolikrát byste museli udeřit, abyste zopakovali hollywoodský trik na opravdovém skafandru?

Co je dovoleno Jupiterovi, není dovoleno býkovi. A co je dovoleno býkovi, není dovoleno Jupiterovi.

Na vážné debaty tu máme tištěné časopisy. Na blogu si povídáme s nadsázkou.

Jedna z nejoblíbenějších scén ve sci-fi filmech o vesmíru: rozbité sklo na přilbě. Nezasvěcený divák se u toho může kochat celou paletou různých způsobů, příčin a dojemných následků – podle toho, co si zrovna scenárista usmyslí. Mohl bych tu s vážnou tváří přednášet o Saint-Venantově–Wantzelově zákoně, který popisuje rychlost úniku plynu z nádoby do prostředí s nižším tlakem. Mohl bych počítat parciální tlak kyslíku, porovnávat ho s fyziologickou časovou rezervou, než ztratíte vědomí, a vykládat o tom, jak tělesné tekutiny začnou vřít při tlaku pod 46 mm Hg. Ale buďme k sobě upřímní (a nemusíte mi to ani nahlas přiznávat): na můj blog jste nepřišli kvůli teorii. Přišli jste pro praxi. A už jste si v duchu připravili kladivo.

Autor blogu a prsní plát skafandru pro výstup do volného vesmíru Orlan s rozbitým sklem při testování (autorská fotografie)

Zorník moderního skafandru se vyrábí z polykarbonátu nebo podobných materiálů s vylepšenými pevnostními vlastnostmi. Ale i přesto – když se opravdu snažíte – jde ho rozbít. Klidně během hvězdných válek, nebo když vám při stavbě vesmírné laboratoře spadne na hlavu cihla. Samozřejmě hodně záleží na síle a počtu úderů. Ale když to vezmeme vážně, v reálné kosmonautice připadá v úvahu v podstatě jen jediný scénář: jediný náraz různé intenzity.

První problém, na který nejspíš narazíte, je tlumicí účinek samotného zorníku – rozkládá sílu nárazu do větší plochy. A pitomé Newtonovy zákony ve stavu beztíže vám náladu rozhodně nezlepší, hlavně když zapomenete, že zrychlení je síla dělená hmotností. Ani teoretický pád na ostré kameny na Měsíci, kde je gravitace šestkrát slabší než na Zemi, nevypadá tak hrozivě. Pád je tam totiž pomalejší, takže ani nevznikne síla, která by zorník kriticky ohrozila.

Ten úder musí být opravdu hodně silný a hlavně bodový, protože moderní skla mají vysokou odolnost. Jednou jsem neopatrností upustil těžký předmět na hledí izraelské letecké přilby DASH-4. K mému překvapení na něm nezůstal ani škrábanec – předmět se prostě odrazil. Přitom během těch zlomků vteřiny, co ten kovový kus letěl ostrým rohem přímo na sklo, jsem si ve své zbabělosti už stačil představit, jak se to stříbrné sklo efektně roztříští na milion kousků.

Další problém: i když se vám podaří udělat prasklinu, neznamená to, že tlak ve skafandru okamžitě klesne na kritickou úroveň. Únik může být tak malý, že ho lze ignorovat – nebo ho stačí vykompenzovat injektorem, který doplní zvýšenou spotřebu drahocenného kyslíku, a klidně se vrátíte do přechodové komory.

Čím větší je poškození, tím větším otvorem vzduch uniká. Když dojde k dekompresi ve vakuu, celá záchrana se točí kolem jediného: udržet uvnitř skafandru takový tlak, aby kosmonaut zůstal při vědomí a schopný pohybu. Při výstupu do volného prostoru je tlak uvnitř skafandru plného čistého kyslíku 0,3 atmosféry podle amerického standardu, nebo 0,4 podle ruského. Hlavní úkol je prostý: objem kyslíku, který uniká otvorem, nesmí překročit množství, které umí dodat záchranný kyslíkový systém. Představte si vanu plnou vody. Když trochu pootevřete odtok, voda začne pomalu odtékat. Ale pokud zároveň přitáhnete kohoutek, hladina může zůstat stejná – a když přidáte tlak, klidně i stoupne, i když voda pořád odtéká. I kdyby kohoutek, tedy přívod kyslíku, nestíhal, samotný postupný pokles tlaku není okamžitá katastrofa. Může klesnout – byť se srdcem na dlani – až na 0,15 atmosféry. Tehdy podle Saint-Venantova–Wantzelova zákona rychlost úniku poněkud klesne, a vy získáte drahocenný čas na záchranu. Na rukavici skafandru je přehledná tabulka. I ve stresu z ní během okamžiku zjistíte, kolik času máte na návrat do lodi se zapnutým injektorem – stačí porovnat zbývající kyslík v láhvi s aktuální spotřebou.

A víte, co je na tom všem nejhorší? Rozbijete sklo, ještě si nestihnete oddechnout a oprášit si ruce, a už se najde nějaký chytrák, třeba jako já, který se jízlivě zeptá: „A nezapomněl jste zvednout sluneční filtr?“ Jde totiž o to, že nad hlavním zorníkem je ještě jeden, u skafandrů pro výstup do vesmíru, nebo dokonce dva, u lunárních skafandrů, sluneční filtry. Ty na sebe vezmou hlavní náraz jako první. Takže celou tu dřinu s rozbíjením byste si museli zopakovat na bis.

A to pořád není všechno. Kdybyste náhodou prorazili sluneční filtr i hlavní zorník pod ním, čekalo by vás nepříjemné překvapení: skafandr má kromě filtrů ještě dvojité hermetické zasklení. Takže pokus číslo tři – a možná i čtyři. Záleží na typu skafandru. U Sokola je vnější ochranné sklo sice nehermetické, ale výborně chrání vnitřní tlakové sklo před poškrábáním a drobnými úrazy. U výstupního skafandru Orlan je to mnohem vážnější – má rovnou dvojité hermetické zasklení, a k tomu ještě ten přídavný sluneční filtr. Takže rozbít sklo na přilbě skafandru je teoreticky možné, ale prakticky skoro vyloučené. I kdyby kosmonaut náhodou narazil hlavou na ostrý výčnělek, jako první to odnese sluneční filtr nebo první vrstva tlakového skla. Na proražení úplně skrz naskrz byste potřebovali obrovskou sílu – a v podmínkách, ve kterých dnes kosmonauti pracují, by to chtělo neuvěřitelnou tvrdohlavost.

Bohužel to tak nebylo vždycky. Všechna dnešní bezpečnostní pravidla a požadavky na spolehlivost v letectví a kosmonautice jsou psaná krví. 2. listopadu 1962 se výsadkář–zkoušející Petr Dolgov při výstupu z gondoly Volha ve výšce 28 kilometrů uhodil hlavou o vyčnívající část průlezu. Rozbil tím prostorovou přilbu skafandru SI-3M, vyrobenou z křehkého plexiskla. Došlo k dekompresi – a k smrti. Přestože byla trhlina jen asi centimetr dlouhá, k úplné dekompresi nedošlo hned. Dolgov ještě chvíli bojoval o život – pokoušel se přestřihnout šňůry otevřeného padáku, aby rychleji klesl do bezpečnější výšky. Od té události se přilby začaly vyrábět s dvojitým zasklením a opatřovat ochrannou kovovou přilbou.

S pozdravem

Mgr. Sergej Dvornikov.