Jak se pije kafe ve vesmíru?

Dnes se podíváme na to jak díky 3D tisku si dnes mohou astronauti na ISS vypít kávu nebo jiné nápoje stejně jako na zemi. Jedná se také o první patent, který byl vynalezen na orbitě Země.

Pokud bych se vás zeptal, jak myslíte že se pijí nápoje ve stavu beztíže, pravděpodobně by vás napadlo brčko v sáčku. Je to metoda dodnes používaná, poměrně jednoduchá a hlavně dostačující. Přeci jen zabraňuje tekutině aby volně poletovala vzduchem a zároveň dodává člověku potřebný dostatek dané tekutiny. Jenže pokud po několik měsíců jen sajete ze sáčku, asi to není úplně nejpohodlnější a to zvlášť, když se bavíme o nápoji jako je káva, která je pro mnohé i jakýmsi rituálem.

Historie vzniku

V podobné situaci se nacházel před více než dekádou americký astronaut Donald Pettit, který v té době byl na Mezinárodní vesmírné stanici. V jeho situaci to byla spíše chuť vychutnat si i samotnou vodu z otevřené nádoby, tak jak byl zvyklý celý svůj život a tak jak jsme zvyklí všichni zde na Zemi. Jak sám Pettit o sobě říkal, rád si, kdykoliv když na to měl příležitost, “pohrával” s nápady jak obohatit svůj pobyt a výzkum ve vesmíru. A tak se začal zajímat o chování tekutin v prostředí mikrogravitace.

Sám později také připomenul, že zde na Zemi bereme chování tekutin jako samozřejmost. Řekl také: “Běžně si neuvědomujeme váho našich rukou, nebo jak lehce se nalévá káva do hrnku. Nepřemýšlíme nad tím jestli kafe nepoteče nahoru a nevyleje se?”

Na obrázku: Donald R. Pettit, americký astronaut

Princip vesmírného hrnku

První prototyp, který D. Pettit vyrobil byl vytvořen z použité stříbrné fólie, podobné té kterou můžete najít v lékárničkách a pásky určené k odrazování tepla. Pomocí těchto materiálů vytvořil zaoblený trojrozměrný kapkovitý tvar, který díky tření stran zaručoval že se jeho obsah nedostane mimo hrnek a zároveň využíval kapilárního efektu, kde z jedné strany hrnku byla malá drážka, která po nasátí vytlačovala tekutinu hrdlem ven. Přestože neměl tento hrnek pevnou strukturu, ani nebyl velmi odolný, ukázalo se že skutečně funguje a jeho zdokonalení se ujal Mark Weislogel z Portlandské Státní Univerzity, který se mimo jiné věnuje kapilárnímu chování tekutin.

Na obrázku: 3D tištěný vesmírný hrnek podle designu M. Weislogela,
vynalezen D. Pettitem

3D tištěný hrnek

Společně se svým týmem vyvinul M. Weislogel druhou variantu hrnku. Tento hrnek byl již plně funkční a dodnes se používá na ISS a jiných vesmírných misích. Je vytištěn na 3D tiskárně z plastového filamentu určeného ke kontaktu s potravinami. Na hrnek byl také přidán uzavíratelný spodní otvor pomocí kterého se tekutiny do hrnku dostávají ze sáčku běžně používaným na ISS.

Na základě Weislogelova designu si nechal Pettit vytvořit vlastní porcelánový hrnek, který si vzal s sebou na další misi a dodnes je na ISS a stal se tak první patentovanou věcí, která byla vynalezena na oběžné dráze Země.