Letadlem z Prahy do New Yorku za hodinu? Nový materiál NASA to umožní

Letadla se stala nepostradatelnou součástí dnešního světa, umožňující rychlou a pohodlnou přepravu mezi různými destinacemi. Dlouhé doby cestování na dlouhé vzdálenosti zůstávají jedním z největších omezení současného leteckého průmyslu. Co když existuje nový materiál vyvinutý NASA, který by mohl umožnit letadlům dostat se z Prahy do New Yorku za pouhou hodinu?

Za normálních okolností je naprosto nemožné uletět přes 6 tisíc kilometrů za hodinu bez využití stroje času. Let z Prahy do New Yorku trvá v průměru 8 až 10 hodin, v závislosti na přestupech a dalších okolnostech.

NASA vyvinula nový materiál, který by mohl umožnit leteckou dopravu v kratším čase, než je obvyklé, zatím však neexistuje žádný přímý let trvající jen hodinu.

Vědci z NASA pracovali na vývoji materiálů, které mají potenciál zásadně změnit leteckou dopravu. Klíčovým prvkem těchto nových materiálů je tzv. „metamateriál“, což jsou struktury vytvořené člověkem, které mají unikátní vlastnosti.

Tyto metamateriály mohou ovládat elektromagnetické vlny, světlo a zvuk různými způsoby a otevírají nové možnosti v mnoha odvětvích včetně letectví.

Jak by mohl tento nový materiál z NASA ovlivnit leteckou dopravu?

Jedním z hlavních problémů při dosahování rychlosti nadzvukových letadel je vytváření hluku, který je pro okolní oblasti nepříjemný a může být škodlivý pro lidské zdraví. Nový metamateriál by mohl umožnit lépe kontrolovat šíření zvukových vln a minimalizovat negativní vlivy nadzvukového letu na obyvatele.

Dále by tento materiál mohl pomoci snížit spotřebu paliva, což je další klíčový faktor v letecké dopravě. Nové materiály by mohly zvýšit efektivitu motorů a snížit aerodynamický odpor letadel, což by umožnilo letadlům dosahovat vyšších rychlostí při nižší spotřebě paliva.

Hlavním cílem je zvýšit rychlost letadel na supersonickou úroveň bez negativních dopadů na životní prostředí a bezpečnost.

Konkrétně se vědci snaží dosáhnout tzv. „inverzního Dopplerova jevu„, což by umožnilo, aby letadla létala rychleji, než je rychlost zvuku, aniž by vytvářela přílišné hlukové rány, které by mohly způsobit rušení a znečištění.

Nadzvuková letadla

Nadzvuková (supersonická) letadla nebo letouny jsou letadla, která mohou ve vzduchu dosáhnout rychlosti vyšší než je rychlost zvuku. Tato rychlost se mění s výškou (například u země činí 1226,5 km/h a naopak v 11 000 m a výše je to 1061,3 km/h).

Poměr mezi rychlostmi pohybu letadla a šíření zvuku vyjadřuje tzv. Machovo číslo M.

Prvním nadzvukovým letadlem byl letoun Bell X-1, který poprvé překonal rychlost zvuku v roce 1947 a pilotem byl Chuck Yeager. Jeho vlastnosti ovlivnily vývoj letectví po další desetiletí.

Následně byly postaveny a vylepšeny nadzvukové letouny, jako byl Concorde (Velká Británie spolu s Francií) a Tupolev 144 (SSSR).

Nadzvukové létání dnes

V současnosti se lidé stále více zajímají o cestování vzduchem a tak vzniká řada projektů, které se zaměřují na obnovení vysokorychlostní letecké dopravy a cestování supersonickou i hypersonickou rychlostí.

Materiály pro konstrukci nadzvukových letadel se musí vyznačovat třemi kvalitami, které se jen vzácně nacházejí pospolu, kromě nízké váhy a strukturální stability musí také odolávat vysokým teplotám.

I dnes již z aktivní služby vyřazený Concorde musel čelit teplotám dosahujícím až 126 stupňům Celsia. Dnes používané karbonové nanotuby snesou teploty kolem 400 stupňů Celsia.

Podle vědců by jejich ideální náhražkou mohly být nanotuby nitridu boritého odolávající až 900 stupňům Celsia. Ty by měly letounům umožnit dosahovat rychlostí až 6437,376 km/h. Kromě toho je tento materiál lehčí a pevnější než současná karbonová alternativa.

Háčkem je jeho vysoká cena, která dosahuje 1000 USD za gram. V současné době existuje pouze několik míst, kde jsou schopni nanotuby nitridu boritého produkovat v dostatečně vysoké kvalitě.

Odborníci ovšem nevylučují, že pokud další testy potvrdí kvality materiálu, dojde k jeho použití nejdříve u vojenských letounů a po snížení ceny také u těch komerčních.

Ještě před dvaceti lety byla ostatně cena karbonových nanotub také 1000 USD za gram, dnes dosahuje rozmezí pouze 10 až 20 USD za gram.

Výzkum NASA

NASA se současným vývojem ve výzkumu nadzvukových letadel budoucnosti zaměřuje na zmenšení účinků zvuku, jehož silné vibrace mohou negativně ovlivnit životní prostředí a omezit komfort cestujících. Technologie se také snaží dosáhnout vyšší účinnosti paliva a lepšího výkonu motoru.

NASA v rámci programu Space Technology Mission Directorate (STMD) také spolupracuje s americkou Federální leteckou správou (FAA) na vývoji nového typu bezemisního pohonu pro nadzvuková letadla.

Tento nový pohon má být šetrný k životnímu prostředí, dosahovat vyšší rychlosti než současné naftové motory a snížit emise na minimum. Uživatele budou také zajímat systémy, které zvýší komfort cestujících a sníží obavy z letu. To platí zejména pro netradiční letadla jako například vznášedla.

Tato letadla musí být schopna létat skrz turbulentní prostředí a automatizované systémy jim pomohou udržet stabilitu. NASA se snaží vyvinout pilotní autonomní systém schopný řídit pohyby trupu tak, aby cestující měli pohodlnou jízdu.

Projekty nadzvukových letadel

Jedním z nejslavnějších projektů je Business Jet X-54. Jeho vývoj je v kompetenci společností Gulfstream, Boeing a Lockheed-Martin s pomocí NASA. Tento letoun by měl být 2x rychlejší než Concorde. Jeho rychlost by měla dosáhnout až 2 500 mph a měl by redukovat sonický třesk.

Tento letoun by mohl mít kapacitu pro 12 cestujících a v provozu bude nejspíše až v roce 2030.

Velká Británie představila svůj projekt s názvem SonicStar. Jedná se o letoun dosahující rychlosti až M = 3,6 určený pro cestující s nadstandardními požadavky. Kapacita je pro 20 pasažérů.

Společnost Boeing vyvíjí letoun X-51 Waverider, u kterého byl první testovací let již v roce 2013. Tento typ je určen pro vojenské účely.

Společnost Aerion od roku 2002 vyvíjí letoun jménem Aerion, který má kapacitu až 12 cestujících. Cestovní rychlost by mohla dosáhnout 1,5 M.

NASA ve spolupráci s univerzitou v Miami financuje projekt NinjaStar. Při dobrých podmínkách vývoje by letoun mohl být zaveden na trh během 20 až 30 let.

Do budoucna

Zdá se, že tento vývoj by mohl přinést revoluci v letecké dopravě, což by mělo mnoho pozitivních dopadů.

Rychlejší a energeticky efektivnější letadla by znamenala zkrácení doby cestování na dlouhé vzdálenosti a zvýšení dostupnosti rychlého leteckého spojení mezi vzdálenými destinacemi. Otevřely by se nové možnosti pro podnikání, kulturu a osobní život.

I když nový materiál NASA slibuje revoluci v letecké dopravě, je stále třeba provést další výzkum a testy, aby byla zajištěna bezpečnost a spolehlivost těchto technologií. Také je třeba vyřešit otázky týkající se regulace a infrastruktury, aby bylo možné těmto rychlým letům umožnit bezproblémový provoz.

V každém případě je vývoj nových technologií v leteckém průmyslu vzrušujícím krokem vpřed a může otevřít nové možnosti pro budoucnost cestování.

Letadlem z Prahy do New Yorku za hodinu může zůstat zatím jenom vědeckou výzvou, avšak s pokračujícím vývojem metamateriálů a nadějemi, které přinášejí, se zdá, že budoucnost letecké dopravy bude rychlejší a efektivnější, než si kdy lidstvo mohlo představit.