Lidé se snaží zkoumat zákonitosti fungování vesmíru už od počátku svých prvních letů do kosmu. K tomu jim pomáhají nejrůznější, někdy i dost šokující, experimenty. Díky tomu dnes víme, jak působí mikrogravitace na lidské tělo či na tekutiny.

Všechny tyto poznatky posouvají naše znalosti o vesmírném prostředí, které chce člověk do budoucna obývat dlouhodobě, stejně jako umožňuje vyvíjet například nové léky či postupy, které by na Zemi nebyly možné. Jakých experimentů byl vesmír svědkem?.

Dne 2. srpna 1971 byl na Měsíci proveden experiment týkající se pádu těles ve vakuu. Velitel Apolla 15 David Scott vzal do jedné ruky geologické kladivo a do druhé sokolí pero. Zvedl oba předměty do výšky asi 1,6 metru od země a pustil je.

Jelikož se astronaut nacházel prakticky ve vakuu, padaly oba předměty bez odporu vzduchu synchronizovaně. „Oba objekty procházely stejným zrychlením a zaráz narazily na měsíční povrch,“ popsal experiment astronaut NASA Joe Allen, „výsledek byl předvídatelný, ale přesto uklidňující.“.

Povrchové napětí vody

V roce 2015 zase astronaut Scott Kelly zkoumal na Mezinárodní vesmírné stanici vlastnosti vody, konkrétně fenomén povrchového napětí vody v mikrogravitaci, pomocí potravinářského barviva a šumivé tablety.

Voda je složena z molekul, které jsou přitahovány k sobě navzájem. Molekuly na hladině jsou tak silněji přitahovány zpět ke zbývající kapalině, než k okolnímu prostředí nad hladinou. V konečném důsledku se tak v mikrogravitaci kapka vody snaží dosáhnout kulatého tvaru, protože právě koule má pro daný objem nejmenší povrch.

Do vodní koule vstříkl astronaut nejprve modré a poté červené potravinářské barvivo, aby bylo následně dobře vidět, co s jejím povrchem provede šumivá tableta. Na kameru pak Kelly zachytil, jak elasticky se chová povrch bubliny pod náporem plynů z rozpouštějící se tablety.

Lepší pochopení toho, jak povrchové napěti pracuje, by mohlo vést k vývoji nových technik pro zpracování tekutin, které buď snižují vliv této síly, nebo ji naopak využívají.

Hrátky s ohněm

Vzhledem k tomu, že je oheň jedním z nejstarších nástrojů využívaných lidmi, by se dalo říct, že o jeho chování a vlastnostech toho víme hodně. Ovšem v prostředí mikrogravitace tyto zákonitosti neplatí, tam se plameny mohou chovat nepředvídatelně.

Na Zemi horký vzduch stoupá a gravitace přitahuje chladnější a hustší vzduch, který živí plameny a dává jim charakteristický kapkovitý tvar. Ve vesmíru se horký vzduch nahoru nepohybuje, protože zde není žádné nahoru.

Místo toho jsou požáry ve vesmíru živeny náhodnými molekulami kyslíku. Jde o proces molekulární difuze, který produkuje sférické plameny. Ty se od pozemských liší tím, že hoří pomaleji, delší dobu, přežívají s menším množstvím kyslíku a mají nižší teplotu.

Znát chování ohně ve vesmíru je pro astronauty důležité, už v roce 1997 totiž oheň zachvátil ruskou vesmírnou stanici Mir, když na ní začal hořet generátor kyslíku. Požár samovolně ustal až po jeho dohoření, posádce se naštěstí nic nestalo.

Neviditelný „chladný plamen“

Zkoumání efektivního hašení požáru ve vesmíru je důležité pro plánované cesty na Mars a Měsíc. K největšímu objevu došlo během experimentu FLEX se zhášením plamene v roce 2009. Astronauti zjistili, že se některá kapalná paliva mohou poté, co uhasnou, ve vesmíru opět spontánně vznítit tak zvaným „chladným plamenem“, který hoří při nižších teplotách a je pouhým okem neviditelný.

Metoda spalování při nízkých teplotách by mohlo sloužit k produkci méně látek znečišťujících ovzduší v dieselových motorech na Zemi.

K prvnímu pokusu o svařování ve vesmíru došlo v roce 1969 na palubě Sojuzu 6, dohlíželi na něj sovětští kosmonauti Valerij Kubasov a Georgij Šonin. Svařování mělo být provedeno automaticky pomocí elektronového paprsku zaostřovaného magnetickým polem.

Místo svařených vzorků objevili astronauti stůl, na kterém se vzorky nacházely, přeříznutý napůl s natavenými okraji. Vlivem magnetického pole Země došlo ke změně magnetického zaostřování elektronového paprsku, který místo svařování řezal.

Vesmírný salát

I když se strava astronautů od dob počátků kosmonautiky výrazně zlepšila, čerstvé potraviny nebyly její součástí hodně dlouho. Proto se vědci zaměřili na možnost pěstování čerstvé zeleniny přímo ve vesmíru.

První rostlinka červeného římského salátu byla na ISS vypěstována v roce 2014. Následně byla odeslána zpět na Zemi, aby laboratoře otestovaly její zdravotní nezávadnosti. První čerstvý salát tak vesmírná posádka ochutnala až v roce 2015.