Metan mění vesmírné lety: Proč je levnější a snazší než vodík, ale vyžaduje precizní kontrolu

Vesmírné společnosti jako SpaceX a Blue Origin se v posledních letech přiklánějí k metanu jako k raketovému palivu pro své lodě Starship a New Glenn, což představuje významný posun od dříve používaného kapalného vodíku.

Vesmírné společnosti jako SpaceX a Blue Origin se v posledních letech přiklánějí k metanu jako k raketovému palivu pro své lodě Starship a New Glenn, což představuje významný posun od dříve používaného kapalného vodíku. Fyzikální chemici zkoumají výhody a nevýhody různých chemikálií pro energetické aplikace, a metan se ukazuje jako zajímavá alternativa.

Tradiční palivo, kapalný vodík (H₂), reaguje s kyslíkem za vzniku vody a obrovského množství energie. Je extrémně lehký a jeho poměr výkonu k hmotnosti je astronomický, což umožňuje rychlé a efektivní vynesení hmoty z povrchu Země. Vodík má však i značné nevýhody. Jeho malé molekuly mohou unikat stěnami většiny palivových nádrží, což vyžaduje drahé speciální materiály. Navíc musí být zkapalněn při extrémně nízkých teplotách kolem minus 250 stupňů Celsia, což je nákladný proces. Plnění nádrží zkapalněným vodíkem je také pomalé, aby se zabránilo ucpání palivových potrubí, což dále zvyšuje náklady.

Metan nabízí řešení těchto problémů. Ačkoli je také zkapalňován, vyžaduje podstatně méně extrémní chlazení, pouze na minus 162 stupňů Celsia, což je výrazně levnější. Molekuly metanu jsou navíc více než dvakrát větší než molekuly vodíku, takže neunikají snadno z nádrží a palivových potrubí. Díky tomu je přeprava a plnění nádrží metanem mnohem snazší a rychlejší. Jelikož metan méně uniká a lépe se skladuje, umožňuje to opakované použití celé rakety, což celkově snižuje náklady na starty.

I přes své výhody v manipulaci a ceně má metan jednu zásadní vlastnost: je vysoce výbušný. Dne 28. května 2026 se společnost Blue Origin přesvědčila o tom, jak výbušný metan dokáže být, když během testovacího zážehu na rampě došlo k rozsáhlé explozi, viditelné desítky kilometrů daleko. Reakce uhlovodíků, jako je metan, je stejný typ exploze, který pohání automobily. V motoru automobilu je však exploze řízena tak, aby vykonávala práci (pohyb pístu). V raketě je reakce metanu s kyslíkem soustředěna a směrována tryskou, aby vykonávala práci a vynesla plavidlo do vesmíru. Pokud je však tato reakce nekontrolovaná, produkuje teplo ve formě exploze, což může znamenat značný zádrhel v letech plánování. Nehody tohoto typu jsou v raketové technice poměrně běžné, a i SpaceX zažila řadu explozí. Přesto desetiletí úspěšných vesmírných letů ukazují, že jde o překonatelnou výzvu.

Chemie reakce uhlovodíků s kyslíkem v raketových motorech nebo automobilech je v podstatě stejná jako metabolické procesy v lidském těle. Například cukr nebo sacharidy reagují s kyslíkem, který dýcháme, za vzniku oxidu uhličitého a vody. Lidské tělo však tuto reakci provádí pomalu a v každé buňce, čímž se zahřívá. Raketa naopak koncentruje a směruje energii této reakce v jediném bodě trysky, aby loď vynesla do vesmíru – pokud ovšem nedojde k nekontrolované ohnivé explozi.