Auguste Piccard: průkopník moderního výzkumu ve stratosféře

„Není mým cílem lámat a držet rekordy, ale otevřít novou oblast vědeckého výzkumu.”
Auguste Piccard, 1931

Před půl stoletím, na jaře roku 1962, zemřel v Lausanne ve věku 78 let švýcarský vědec, fyzik, vzduchoplavec a vynálezce batyskafu Auguste Piccard. Celý svůj život věnoval vyučování studentů a výzkumu. Zprávy o jeho často dobrodružných letech v balonech zaplňovaly ve třicátých letech minulého století přední stránky světového tisku. Byl označován jako průkopník moderního výzkumu ve stratosféře.

On a jeho dvojče Jean Felix se narodili v roce 1884 v Basileji. Jejich otec zde působil jako profesor chemie na zdejší univerzitě. O vědu a techniku se mladí Piccardové zajímali již jako děti, a tak se Auguste hned po maturitě na gymnáziu pustil na Vysoké škole technické (ETH) v Curychu do studia fyziky, jeho bratr do studia organické chemie. Inženýrský diplom získal Auguste ve svých šestadvaceti letech a stal se na technice asistentem. V době první světové války sloužil zpočátku u letectva, později odešel do Curychu přednášet na vojenskou akademii. V letech 1917‑1922 byl profesorem experimentální fyziky na své alma mater, v letech 1922‑1939 a 1945‑1954 pak profesorem aplikované fyziky na univerzitě v Bruselu. Za nacistické okupace Belgie se vrátil zpět do Švýcarska, kde pracoval jako konstruktér. V roce 1927 se zúčastnil slavné Solvayovy konference v Bruselu, kde se setkal a diskutoval s předními světovými učenci.

Balonová dobrodružství začínají

Jako mladý fyzik studoval změny teploty vlivem působení tlaku a zabýval se i otázkami teploty plynu v balonu. Zajímal se o vzduchoplavbu a četl všechny dostupné časopisy a knihy věnované této problematice. V nich uveřejněné hodnoty rozdělení teplot uvnitř balonu se mu zdály být v rozporu s fyzikální teorií. Byl přesvědčen, že je nutné opravit měření v lepších podmínkách. Aby mohl uskutečnit přesnější měření, požádal Švýcarský aeroklub o povolení uskutečnit několik letů v obyčejném balonu.

Do roku 1914, než jeho pokusy přerušila 1. světová válka, se vznesl do vzduchu šestkrát. Během letu měřil tlak i teplotu vzduchu. O stratosféru se začal zajímat již po roce 1912. Tehdy významný rakouský fyzik a pozdější nositel Nobelovy ceny Victor Franz Hess při letu balonem Böhmen v Ústí nad Labem (balon naplnil vodíkem z místní chemičky a dosáhl výšky více než pět km) definitivně dospěl k názoru, že existuje kosmické záření. V letech 1926‑1928 uskutečnil v balonech více experimentů, např. Michelsonův‑Morleyho pokus vedoucí k závěru, že rychlost světla je vždy stejná bez ohledu na orientaci k Zemi, dobu nebo místo experimentu. Pokus se uskutečnil ve výšce 2 500 metrů.

Projektoval i letadla pro velké výšky. V roce 1927 si uvědomil, že letci létající ve výškách, kde je zředěný vzduch a nízký tlak, potřebují mít speciální utěsněnou kabinu udržující normální atmosférický tlak.

Výzkum stratosféry

V roce 1930 se Auguste Piccard rozhodl studovat ve velké výšce kosmické záření. Podle vlastních výpočtů a poznatků zkonstruoval v červenci téhož roku stratosférický balon, tzv. stratostat, určený pro lety do stratosféry ve výškách nad 10 km nad hladinou moře. Uzavřenou gondolu balonu naplněného 14 tisíci krychlovými metry vodíku tvořila zevnitř vyztužená dvoumetrová hliníková koule s okénky a dálkovým ovládáním přístrojů. Kouli vytápělo sluneční záření a mohla se otáčet ke Slunci buď tmavou, či bílou polovinou. Z důvodu nepříznivého počasí byl let odložen.

Spolu se svým asistentem, belgickým inženýrem Paulem Kipferem, chystal Piccard o rok později 27. května 1931 v Ausburgu start stratosférického balonu FNRS‑1. Součástí přípravy startu byla i úprava těsnosti kabiny. V důsledku závanu větru se však balon předčasně utrhl a vystoupil s osádkou až do výšky 15 785 metrů. Nefungovala regulace teploty, tlaku ani měřicí přístroje, začal docházet kapalný kyslík. Ochlazený balon začal klesat až při západu Slunce a přistál nakonec na ledovci v Rakousku.

Následující rok, 18. srpna 1932, vzlétl Piccard s belgickým fyzikem Maxem Cosynsem podruhé ve stratosférickém balonu, tentokrát ze švýcarského města Dübendorf. Dosáhli nového světového výškového rekordu – 16 940 metrů. Další lety absolvoval i na žádost Alberta Einsteina s cílem zkoumat určité efekty související s teorií relativity. Celkem se Piccard do stratosféry podíval 27krát a jeho poslední rekord měl hodnotu 23 000 m. V průběhu všech letů shromáždil velké množství údajů. Týkala se nejen kosmického záření, ale měřením fyzikálních podmínek ve vrchních vrstvách atmosféry prozkoumal vznik ozónu, formování ozónové vrstvy, šíření radiových vln a další jevy. Kromě toho fotografoval zemský povrch z do té doby nedostupné výšky a vytvořil sérii jedinečných snímků.

Z nadoblačných výšek do hlubin moře

Po posledním balonovém letu v roce 1937 se Piccard soustředil na konstrukci plavidla pro výzkum mořských hlubin, tzv. batyskafu. K práci, kterou přerušila druhá světová válka, se vrátil roku 1946 a o dva roky později byl první batyskaf založený na principu balonu hotov. Sestával z kovové nosné nádrže plněné benzinem, na níž byla zespodu zavěšena vodotěsná ocelová kulová kabina pro posádku a přístroje. Ponor a vynoření umožňovala uvolnitelná zátěž.

Piccard sestoupil dvakrát v Tyrrhénském moři v letech 1948 a 1953 do hloubky 3 150 m. V letech 1952 a 1953 řídil v Terstu stavbu nového batyskafu Trieste, při které mu již pomáhal jeho syn Jacques Ernest (1922‑2008), oceánolog, fyzik a vynálezce. Ten v novém batyskafu 23. ledna 1960 sestoupil v průběhu pěti hodin na dno Mariánského příkopu v Tichém oceánu do rekordní hloubky téměř 11 000 m. Šestasedmdesátiletý Piccard očekával synův návrat na palubě doprovodné lodi.

Dynastie objevitelů

Pro úplnost ještě dodejme, že dobrodružství v krvi mají i další členové dynastie těchto odvážných vědců. Piccardův vnuk, švýcarský psychiatr Bernard, jako první na světě obletěl v roce 1999 balonem za 19 dní bez přistání zeměkouli. Tehdy se o tomto činu hovořilo jako „o posledním velkém dobrodružství 20. století”. Vzduchoplavectvím se zabýval i Piccardův bratr Jean Felix (1884‑1963), vysokoškolský profesor chemie, žijící trvale v USA. Experimentoval s materiály pro výrobu balonů a podnikal balonové lety se svou manželkou Jeannette, která se v roce 1934 po dosažení výšky 17 550 m stala první ženou, která dosáhla stratosféry a držitelkou ženského výškového rekordu. Ten vydržel téměř 30 let a překonala ho v roce 1963 až sovětská kosmonautka Valerie Těreškovová. Společně se synem Donaldem vyvíjeli balony plněné héliem a teplým vzduchem. Tento typ balonu pak v 60. letech značnou měrou přispěl k rozšíření a celosvětové oblibě létání teplovzdušnými balony. Po Jeanově smrti se Jeannette stala konzultantkou a později mluvčí americké agentury NASA.