Výtah do kosmu čili orbitální výtah je jednou ze sci-fi myšlenek, která by se mohla dočkat realizace. Japonsko má jeho stavbu za národní cíl dokonce již v roce 2050!

Historie připisuje primát v myšlence kosmického výtahu ruskému inženýrovi Juriji Arcutanovi, který ji nadhodil již v roce 1960. Později ji rozpracovávali další vědci a v roce 1979 se stala ústřední ideou románu Rajské fontány britského spisovatele Arthura C. Clarka.

Dotažení tohoto ambiciózního projektu do cíle však stále „brzdí“ jedna věc: pořád neexistuje materiál, který by byl dostatečně pevný na to, aby celý projekt umožnil.

Další krok v materiálovém inženýrství nedávno udělali japonští badatelé za přispění nápadu českého vědce z Přírodovědecké fakulty UK Günthera Kletetschky.

Zatím neexistuje žádný materiál, který by dokázal unést hmotnost, odpovídající délce lana 35 786 km, které by bylo navíc napínáno odstředivou silou.

Aby byla myšlenka kosmického výtahu realizovatelná, je třeba uspokojit poptávku po materiálu, který bude zároveň nesmírně lehký, aby sám sebe nezatěžoval přílišnou hmotností, a zároveň velmi pevný, aby vlastní váhu unesl.

Ideálním kandidátem na takový materiál se zdají být uhlíkové nanotrubičky, které jsou jak lehké, tak několikrát pevnější než známý kevlar a v neposlední řadě také skvěle vodí elektrický proud i teplo.

S nanotrubičkami je však jedna potíž. Jejich průměr se měří maximálně v několika desítkách nanometrů (tedy miliardtinách metru), jejich běžná délka se však měří v milimetrech, maximálně centimetrech. Do délky potřebné pro kosmický výtah tedy stále nějaký kousek schází.

„Nanotrubičky se vyrábějí ve vakuové trubici, do níž se za teploty asi 800 °C vpouští chlorid železitý a poté acetylen, tedy plyn bohatý na uhlík.

Uhlík reaguje na železe z chloridu železitého, čímž vznikne jakýsi „les” nanotrubiček,” popisuje proces výroby Günther Kletetschka z Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky Přírodovědecké fakulty UK. Z tohoto „lesa” je možné díky elektrostatické interakci vytvořit „nit” dlouhou i několik desítek metrů.

Prototyp takového lana podle Kletetschky vědci zkoušeli na Antarktidě v roce 2010. Lano však tehdy ještě nebylo vhodně vyztuženo.

„Důležité je pokusit se propojit jednotlivé části trubičky prostřednictvím pevné kovalentní vazby,” popisuje směr další vědeckého snažení Kletetschka.

S myšlenkou na propojování nanotrubiček do podoby nitě přišel Japonec Yoku Inoue.

Přednášku kolegů z jeho týmu viděl Günther Kletetschka před několika lety na mezinárodní astronautické konferenci, pořádané v Praze v roce 2010. „Hned mě napadlo propojit to s myšlenou, s níž jsem se seznámil již dříve:

totiž že na nanotrubičky se velmi dobře váže látka zvaná perluorofenylazit. Vazba se vytvoří, když se reakci dodá energie v podobě ozáření UV světlem,” popisuje vědec.

Během experimentů konaných v Japonsku vědci trubičky nejen propojili, ale také podrobily nejrůznějším zatěžkávacím zkouškám. A výsledek?

Pevnost se zvýšila prakticky o dva řády!  Zatím jde spíše o přiblížení k ideální struktuře – celá „nit” není stejně pevná jako nanotrubička. Jde však o velmi důležitý krok.