Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Jak probíhá výzkum sluneční soustavy: kometární sondy. Grün exkluzivně pro Technet

aktualizováno 
V prostoru sluneční soustavy pracují v současnosti téměř dvě desítky umělých kosmických sond. Některé známe z prvních stránek deníků, na mnohé jsme již pomalu pozapomněli. Je na čase si je připomenout - každá z nich přináší spoustu nových dat, většina nás obohatila vědeckými poznatky nebo se je chystá odhalit – a především, každá je důkazem technických schopností svých tvůrců.

Hayabusa při pohonu iontovými motory | foto: JAXA

EPOXI

Sondu pod tímto názvem příliš neznáme, ačkoliv se prostorem kolem Slunce pohybuje již od 12. ledna 2005. Tehdy se totiž jmenovala Deep Impact a jejím úkolem bylo studium komety 9P/Tempel 1, což splnila v létě téhož roku. 3.7. se od mateřské sondy oddělilo samonaváděcí pouzdro, které následujícího dne zasáhlo jádro komety a vytvořilo na jeho povrchu kráter.

Hlavní část sondy, pracující jako retranslátor, pořídila 4500 snímků jádra s rozlišením až čtyř metrů a vyslala je na Zemi. Tím měl její úkol skončit, avšak ještě před vypojením byla 21.7.2005 korigována dráha hlavní části sondy tak, aby se v prosinci 2007 vrátila zpět a gravitačního manévru u Země mohlo být použito k novému zacílení. Poté byla sonda uvedena do stavu elektronické hibernace.

EPOXI v současném stavu

Deset měsíců poté byla nová výprava pojmenována EPOXI, což je složenina ze dvou zkratek: EPOCh, tedy „Extrasolar Planet Observation and Characterization“ a DIXI neboli „Deep Impact Extended Investigation“.
Sonda EPOXI je samozřejmě jen torzem původní sondy bez impaktoru.

Nyní je její  hmotnost asi 550 kg a má tvar pětibokého hranolu o průměru 1,7 m a výšce 2,3 m, k němuž je z boku připevněn dvojdílný panel fotovoltaických baterií o rozměru 2,8×2,8 m, dodávající maximálně 92 W elektrické energie a dobíjející NiH akumulátorovou baterii s kapacitou 16 Ah.

Užitečné zatížení tvoří vysokorozlišující dalekohled o průměru 0,3 m, k němuž je připojena multispektrální kamera s infračerveným spektrometrem a dále menší dalekohled se středním rozlišením o průměru 0,12 m s multispektrální kamerou.

Systémy sondy řídí zdvojený počítač s procesory Rad 750, které sdílejí společnou paměť o kapacitě 1024 Mbyte. Komunikační systém sondy pracuje v pásmu X (8 GHz). Otočná parabolická anténa s vysokým ziskem je umístěna na horní podstavě základního tělesa sondy, dvě pevné všesměrové antény jsou umístěny na bocích. Pro korekce dráhy je sonda vybavena motorky na hydrazin (zásoba při startu 86 kg).

EPOXI ; hlavní dalekohled

30.10.2006 schválilo vedení NASA, že novým cílem se stane kometa 85P/Boethin, do jejíž blízkosti EPOXI dorazí 5.12.2008. Jenže ouha: kometu se astronomům při dalším návratu ke Slunci nepodařilo znovu nalézt. Není vyloučeno, že se její relativně malé jádro rozpadlo – a proto na podzim 2007 NASA operativně našla náhradní cíl: kometu 103P/Hartley 2. Sonda byla 25.9.2007 uvedena do funkčního stavu a 1.11.2007 se na tři minuty zapojily korekční motory sondy tak, aby sonda proletěla 31.12.2007 ve výšce 15560 km na Austrálií.

Gravitačním manévrem se dostala na novou dráhu kolem Slunce ve vzdálenosti 0,91 AU až 1,01 AU (1 AU, tzv. astronomická jednotka = 149,598 mil. km) s periodou 365,2 dny. Epoxi tedy bude doprovázet Zemi, znovu se k ní těsně přiblíží 30.12.2008 a 29.12.2009, čímž se dalšími gravitačními manévry dráha upraví tak, aby v říjnu 2010 došlo k setkání s kometou.

Hledání exoplanet

Nevýhodou je, že let k náhradní kometě potrvá o dva roky déle, avšak část této doby stráví sonda opět v hibernovaném stravu. Nyní se Epoxi věnuje druhému výzkumnému programu – EPOCh. Její přístroje, zejména velký dalekohled, jsou využity pro sledování několika vybraných známých hvězd, u nichž dochází k transitu obřích exoplanet, tj. přechodu planet jiných hvězd přes hvězdný disk.

22.1. 2008 bylo zahájeno soustavné sledování velké tranzitující planety HAT-P-4 (u hvězdy v katalogu SAO číslo 64638, 11. magnitudy v souhvězdí Pastýře, vzdálené asi 1000 světelných roků od nás), které mělo vést k získání několika desítek tisíc přechodů.

Vzhledem k přílišnému zahřívání jednoho ze stabilizačních setrvačníků však sonda pozorování už 17.2. přerušila a přešla do bezpečnostního režimu; spojení se Zemí ovšem zůstalo zajištěno.

Do normálního stavu byla sonda převedena 29.2. a nejprve odvysílala zbytek získaných dat. Od 6.3. začala nová pozorování horkého Jupiteru“ TrES-3, dne 18.3. bylo provedeno srovnávací měření Země jako exoplanety a 20.3. systému XO-2, od něhož bylo získáno přes 5000 fotometrických záznamů.

V dubnu následovala přestávka v pozorování, kdy se vhodným režimem orientace podařilo sondu poněkud ochladit. V květnu se pozorovaly transity exoplanety o hmotnosti Neptunu u červeného trpaslíka GJ436 (vzdálenost 33 sv. roků v souhvězdí Lva).

EPOXI ; dráha před červnovou korekcí

Přitom bylo zjištěno, že u této hvězdy ve stejné rovině obíhá s periodou až 30 dní ještě další exoplaneta o velikosti nejvýše pětinásobku Země, což by potvrzovalo čerstvá pozemní pozorování z počátku roku! Na přelomu května a června se přístroje znovu zaměřily na Zemi a byly pořízeny komplexní srovnávací informace ve viditelném a infračerveném oboru; unikátní data se týkala zejména přechodu Měsíce přes Zemi 29.5., což bude jistě cenným vkladem pro plánovaný projekt Planet Finder. Další pozorování se nyní dokončují a už teď lze říci, že projekt Epoch splnil své poslání.

19.6. byla provedena důležitá úprava dráhy a během léta bude sonda Epoxi znovu uvedena do stavu elektronické hibernace, z níž bude „probuzena“ vždy jen při novoročních průletech kolem Země a korekcích dráhy. Naposledy to bude koncem srpna 2010, aby se technicky připravila na finále velké cesty.

V září 2010 začne studium přibližující se komety, které vyvrcholí 4.11.2010 průletem ve vzdálenosti necelých 1000 km od jejího jádra, odkud lze očekávat mj. snímky se skvělým rozlišením. Zatím toho o kometě 103P/Hartley 2 ještě moc nevíme: byla Malcolmem Hartleyem objevena teprve roku 1986 a patří do tzv. Jupiterovy rodiny.

Obíhá kolem Slunce s periodou 6,4 roků; letos na jaře prošla aféliem a začíná se vracet, takže pár dní po setkání se sondou proletí 28.10.2010 perihéliem ve vzdálenosti 1,059 AU od Slunce. Až sonda ze záznamu odešle všechny získané poznatky - tedy někdy o Vánocích 2010 - odmlčí se Deep Impact alias Epoxi tentokrát už navždy…

STARDUST - NExT

Když byla jako 4. program Discovery vybrána mise s cílem sběru meziplanetárního materiálu vč. kometárního a následnou dopravou na Zemi, zdál se být tento úkol mírně za hranicí reality. Nicméně sonda se 7. února 1999 vydala úspěšně na cestu a štěstí ji doprovázelo prakticky na každém kroku.

Během následujících  4,5 miliardy kilometrů se podařily tři déletrvající odběry meziplanetárního a mezihvězdného prachu, navigační test na planetce AnneFranck (2.11.2002 průlet rychlostí 7 km/s ve vzdálenosti 3300 km) a především perfektní průzkum komety Wild 2 v době kolem 2.1.2004, kdy vzdálenost od jádra byla pouze 236 km, spojený s odběrem prachu a snímkováním.

15.1.2006 vstoupilo malé pouzdro s nasbíranými vzorky rychlostí 12,8 km/s do zemské atmosféry a spolehlivě přistálo. Dodnes se vzorky analyzují a vědci se radují z mnoha překvapivých informací.

Stardust

Ovšem když se onoho dne v 05:58 UT pouzdro oddělilo, jen málo pozornosti se věnovalo tomu, že současně hlavní část sondy provedla úhybný manévr tak, aby pokračovala po heliocentrické dráze. Mnohý fanda si jen tiše posteskl: škoda takové šikovné sondy…

„Hvězdný prach“ míří ke kometě

Jenže šéfové projektu s tím počítali a již v té chvíli začal nový program, který byl oficiálně navržen v červenci 2006 a schválen na podzim. Stardust dostal nový cíl: zamířit ke kometě Tempel, u níž jsme už jednou byli, a zkontrolovat, jak po průletu perihéliem vypadá kráter, který na jejím jádru vytvořila před několika lety jiná sonda, Deep Impact. S novým cílem dostala sonda v létě 2007 i pozměněné jméno – Stardust NExT (New Exploration of Tempel).

Nyní má sonda hmotnost necelých 340 kg, rozměry zůstaly 1,7×0,66×0,66 m, přístroje jsou kryty protimeteorickým štítem a elektrickou energii dodávají dva paralelní panely slunečních baterií o celkové ploše 6,6 m2, dobíjející jednu NiH2 akumulátorovou baterii s kapacitou 16 Ah.

Telekomunikační systém pracující v pásmu X (8 GHz, rychlost přenosu 40 až 4000 bit/s) využívá především antény se středním ziskem; parabolická anténa o průměru 0,6 m bude využita opět jen při průletu kolem komety. Palubní počítač s procesorem RAD6000 využívá větší části operační paměti (RAM) o kapacitě 128 MB pro ukládání naměřených dat.

Pro korekce dráhy slouží 8 motorků na hydrazin o tahu po 4,4 N a pro stabilizaci dalších 8 motorků o tahu po 0,9 N. Systém prostorové orientace využívá dvou redundantních inerciálních plošin s laserovými gyroskypy a akcelerometry, hvězdnou kameru a dva detektory Slunce.

K dispozici jsou následující funkční přístroje:

1) Analyzátor prachových částic, jehož základem je hmotový spektrometr pro stanovení složení prachových částic kolem kometárního jádra. Zařízení  německé firmy von Hoerner & Sulger, GmbH má příkon asi 13 W a celkovou hmotnost 12,9 kg.

2) Detektor prachových částic, který tvoří dva foliové detektory pro menší částice a dva vibrační senzory pro větší částice. Zařízení University of Chicago má hmotnost 1,9 kg a potřebný příkon je pouze 1,8 W.

3) Pro veřejnost je nejdůležitější navigační kamera, umožňující nejen lokalizovat jádro během příletu k němu, ale i s vysokým rozlišením (12 m ze vzdálenosti 200 km) pořídit snímky detailů jádra. Kamera z  Jet Propulsion Laboratory je vybavena osmipolohovým karuselem s filtry a detekčním prvkem CCD s maticí 1024×1024 bodů, má celkovou hmotnost 9,5 kg a potřebný příkon jen 18 W.

Přerušovaný spánek

Sonda byla hned koncem ledna (29.1.2006) uvedena do stavu elektronické hibernace. V tomto stavu absolvovala průlet perihéliem (0,92 AU), avšak mimo původní plán byl řídicí počítač dvakrát ze spánku „násilně“ vyrušen: 10.7. 2006 a 7.12.2006 zřejmě v důsledku silných slunečních erupcí.

Kometa Wild 2 ze Stardustu

Proto byla počátkem února 2007 provedena zevrubná kontrola všech systémů. Protože vše na palubě je funkční, sonda byla 8.2.2007 povelem ze Země znovu uvedena do klidového režimu.

13. srpna zareagoval Stardust na první zavolání ze Země a v dalších dnech, kolem průletu perihéliem (0,92 AU) ve vzdálenosti asi 281 mil. km od Země, proběhla příprava klíčové korekce dráhy TCM-21 alias DSM. K té nakonec nedošlo 19.9., ale až 10.10., kdy se motorky zažehly přesně podle plánu a změnily rychlost o 3,57 m/s.

Následovalo potřebné ohřátí kamery a poté byla sonda znovu uložena ke spánku. Další program letu už nepočítá s výraznými korekcemi kromě průletu kolem Země v lednu 2009. To vše proto, aby se 14. února 2011 sonda přiblížila ke kometě Tempel na minimální vzdálenost  200 km. S ukončením programu se počítá nejpozději v říjnu 2011.

CÍL MĚSÍC

V pořadí směrem od Slunce bychom se nyní měli zaměřit na Měsíc – avšak pár řádek sondám pro průzkum našeho vesmírného souseda je málo a na víc v tomto přehledu nezbývá místo.

Takže nyní jen telegraficky a podrobněji v samostatné „nudli“ později: čínská i japonské sondy zatím stále fungují podle plánu a oficiální sumární zprávy se teprve chystají, start indické byl posunut až na podzim (nové cílové datum 19.9. 2008) a americká dvojice poletí nejdříve koncem listopadu.

HAYABUSA

Japonská sonda, na kterou kromě specialistů asi veřejnost pozapomněla, je na cestě zpět domů! Na pouť se vydala 9.5.2003 a o rok později (19.5.2004 v 6:23 UT) upravil její dráhu gravitační manévr při průletu kolem Země ve výši 3725 km.

Teprve pak se technologická meziplanetární sonda o hmotnosti 510 kg za 100 mil. dolarů (Japonci jsou levní…), postavená firmou NEC Toshiba Space Systems, Ltd. v Jokohamě dostala na dráhu k cíli. Vlastně cílem byla ona sama, protože sonda byla určena primárně k prověření techniky pro budoucí sondy.

Hayabusa ; montáž

První studie podobné výpravy byla diskutována již v polovině 80. let, avšak odložena jako tehdy technicky nerealizovatelná. O deset let později byl zahájen projekt MUSES-C – nejprve k planetce Nereus, poté byl cílový objekt nahrazen planetkou 1989 ML a po dvojím odkladu startu bylo rozhodnuto navštívit planetku 1998 SF36.

Na počest japonského průkopníka raketové techniky prof. H. Itokawy byla sonda dodatečně nazvána Hayabusa (Sokol - jako jeho úspěšná konstrukce letadla z první poloviny 40. let) a planetce přiznáno definitivní označení 25413 Itokawa.

Testy technických novinek

Sonda měla zejména za úkol vyzkoušet v praxi iontový pohon, což před ní realizovala jen americká sonda Deep Space 1. Již „zaběhnuté“ motory byly ve vesmíru poprvé zapojeny 27.5.2003 a na plný tah přešly 25.6.2003. Vypojeny byly při průletu kolem Země od 31.3. do 27.5.2004 a pak pracovaly do 28.8.2005, kdy byla sonda před cílem.

K setkání s cílovou planetkou mělo dojít v červnu 2005, ale ohromná sluneční bouře způsobila degradaci slunečních baterií, které poté nemohly produkovat výkon potřebný k plnému tahu iontového pohonu. Sluneční fotočlánky Ga-As na dvou paralelních panelech o celkové ploše 12 m2 jsou schopny dodat u Země maximálně 700 kW elektrické energie.

Hayabusa ; schem (1x1,2x2 metry)

Pracovní látkou je xenon, ionizovaný mikrovlnným záření a urychlovaný elektrostatickým polem. Plazma je urychlována vysokonapěťovými elektrodami do čtyř trysek, které jsou instalovány na boku tělesa sondy.

Jejich maximální tah je 0,02 N, ovšem po velmi dlouhou dobu. Během cesty k Itokawě fungovaly úhrnem 25800 hodin, čímž  bylo dosaženo změny rychlosti o Δv=1400 m/s. Přitom se spotřebovalo jen 22 kg z 65 kg xenonu. A fungují i při zpáteční cestě.

Ke korekcím dráhy a udržování orientace v prostoru se standardně používaly klasické dvousložkové chemické raketové motorky s tahem 22 N, pro něž bylo při startu na palubě 50 kg kapalných pohonných látek, kterým je oxid dusičitý a hydrazin. V zásadě však lze využít jako impuls výstřik jakékoliv látky (třeba i vzduchu nebo dusíku). V nouzi nejvyšší – xenon nejbližší, řekli by asi nyní konstruktéři Hayabusy.

Další významnou technickou zkouškou bylo ověření autonomní navigace. Nejprve byla planetka zaznamenána koncem července 2005 hvězdným čidlem. V návaznosti na to byla vyfotografována dlouhofokální optickou navigační kamerou ONC-T ze vzdálenosti téměř 10 tisíc km.

Dále byl ve výbavě laserový lokátor, přesný laserový dálkoměr a optické senzory. Díky tomu bylo možné sledovat pozvolna se přibližující planetku a detaily na ní až do vzdálenosti asi 20 km. Odběr vzorků minerálů z povrchu planetky a další technicko–výzkumná činnost v jejím okolí však probíhaly dramatičtěji, ne vždy úspěšně a návrat vzorků na Zemi dosud neskončil. Bez ohledu na to lze již nyní konstatovat, že koncepce výpravy byla úspěšná a japonští odborníci uvažují o další obdobné sondě po roce 2012.

Hayabusa ; při pohonu iontovými motory Hayabusa ; čtveřice iontových motorů

„Cesta tam“ (téměř) bez problémů skončila úspěšnou korekcí chemickým motorkem, při níž bylo sondě 12.9.2005 přidána rychlost 14 cm/s tak, aby se vyrovnala její rychlost s heliocentrickým pohybem planetky ve vzdálenosti 20,25 km.

Od té doby Hayabusa letěla „ve formaci“ s Itokawou (nikdy se nestala její družicí). Během letu došlo ke dvěma vážnějším závadám: hned na podzim 2003 gigantická sluneční bouře způsobila degradaci slunečních článků a 31.7.2005 selhal jeden ze tří silových setrvačníků pro orientaci a stabilizaci sondy, když se u gyroskopu v ose X  projevilo zvýšené tření. Sonda byla ale navržena tak, aby byla schopna pokračovat v letu i se dvěma funkčními gyroskopy.

Horší bylo, když 3.10.2005 selhal obdobně i druhý silový setrvačník s gyroskopem v ose Y. Autonomní režim sondy to zvládl a řízení orientace sondy převzal zbývající setrvačník (gyroskop v ose Z naštěstí funguje dodnes), podporovaný dvojicí motorků stabilizačního systému. Ovšem provozní komplikace to byla (dokud to takhle fungovalo) a bylo zapotřebí s palivem nadále zacházet co nejúsporněji.

První nálety na Itokawu

3.11.2005 večer UT byl povelem ze Země zahájen první cvičný sestup sondy z výšky 3,5 km,  autonomně řízený palubním navigačním počítačem. Úkolem byla kalibrace laserových výškoměrů, vizuální kalibrace a vyhodnocování snímků značkovacích terčíků a případně uvolnění výsadkového modulu MINERVA.

Nicméně poté, co byly během sestupu ve výšce asi 700 m nad povrchem planetky zaznamenány odchylky od předpokládaného průběhu manévru, byl na sondu vyslán povel k přerušení dalšího sestupu, a ta se manévrem korekčního motoru od planetky opět vzdálila.

Hayabusa ; MINERVA letový exemplář

Opakování testu se uskutečnilo 9.11.2005, tentokrát z výšky asi 9,5 km, v plánu bylo jeho přerušení ve výšce 70 m – a vše dopadlo výborně. Byl mj. otestován laserový dálkoměr a zjištěno, že přistávací oblast zvaná Woomera je pokryta nebezpečnými balvany. Poslední test 12.11.2005 začal ve výšce 1,4 km a byl zakončen ve výši 55 m. Poté se sonda opět vzdálila přibližně do vzdálenosti 1 km.

V závěrečné fázi sestupu (asi v 6:34 UT) se od mateřské sondy oddělil malý výsadkový válcový modul MINERVA (=Micro/Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid) o hmotnosti 591 gramů, výšce 100 mm a průměru 120 mm (jako plechovka konzervy), který měl poskakovat po povrchu planetky a byl určen k průzkumu povrchových detailů trojicí miniaturních barevných CCD kamer (dvě z nich tvoří stereoskopickou dvojici určenou k pořizování snímků objektů ve vzdálenosti 0.1 až 0.5 m s rozlišením až milimetrových detailů).

Hayabusa ; MINERVA

Ze spodní a horní podstavy modulu dále vystupovalo šest tepelných senzorů k měření povrchové teploty (z rychlosti změn teploty lze mj. usuzovat na charakter povrchu). Modul byl řízen mikroprocesorem, napájen slunečními články (maximum 2,2 W) a data se předávala rychlostí 9600 bit/s prostřednictvím mateřské sondy, pokud nebyla vzdálena od planetky víc než 20 km.

Nadšení, že s Minervou je udržováno rádiové spojení, se ukázalo jako předčasné: impuls, udělený modulu, měl chybný směr. Místo aby MINERVA klesala k planetce, vzdalovala se, protože k rozdělení došlo zřejmě v okamžiku, kdy se už Hayabusa začala od Itokawy vzdalovat. Slibné zařízení tak skončilo bez užitku v prostoru.

Osleplý „Sokol“

Hlavním úkolem sondy bylo přivézt na Zemi nejméně gram vzorku povrchu planetky. Ten však bylo nutno nejprve získat. Proto byla Hayabusa vybavena odběrovým zařízením, které v optimálním případě mělo vzorek odebrat z různých míst podle stejného scénáře.

Před zahájením odběru bude z výšky asi 50 m shozen na povrch značkovací terčík o průměru 10 cm, připomínající lesklou bóji, který poslouží při autonomním manévrování, při němž musí být zachována téměř nulová relativní horizontální rychlost mezi sondou a planetkou.

Hayabusa ; zaměřovací terčík Hayabusa ; zaměřovací terčík zabalený

Vlastní odběrové zařízení sestává z rozšiřující se nálevkovité trubice o průměru max. 0,4 m těsně nad místem odběru. Pyrotechnika poté proti povrchu vystřelí středem „násosky“ projektil o hmotnosti 10 gramů rychlostí 200 až 300 m/s; tím se vytvoří malá jamka a současně zvíří prach - materiál z impaktu bude zachycen a přesunut do návratového pouzdra. Na odpověď, zda se jediný odběr podařil, umíme zatím jen pokrčit rameny…

Hayabusa ; při odběru ( vize ) Hayabusa ; při odběru, v popředí terčík ( vize ) Hayabusa ; schema odběru

19.11. mělo dojít k prvnímu letmému přistání na Itokawě. Sestup byl zahájen kolem 12h UT ve výšce 1 km rychlostí 12 cm/s, avšak z předběžných zpráv to vypadalo, že poté, co sonda ve 20:28 UT ve výšce 54 m uvolnila značkovací terčík (mimochodem, se jmény 880 tisíc lidí ze 149 zemí, mj. filmového režiséra S. Spielberga a spisovatele A. C. Clarka) se přiblížila k povrchu na několik metrů, avšak náhle nebyla schopna vyhodnotit svoji polohu. Teprve z analýzy palubní paměti vyplynulo, že Hayabusa ve skutečnosti na povrch dosedla necelých 30 m od terčíku a setrvala na planetce půl hodiny, aniž by o tom věděla!

Ve 20:30 UT sonda ve výšce 40 m autonomně snížila rychlost a přistávala rychlostí 3 cm/s. Značkovací terč dopadl v jihovýchodní části povrchového útvaru pracovně pojmenovaného "MUSES Sea".

Hayabusa pak ve výšce 35 m přepnula měření vzdálenosti z laserového výškoměru na dálkoměr, zvolna snižovala rychlost téměř na nulu a z výšky 17 m se pohybovala volným pádem.

Souběžně byl ukončen přenos telemetrie k Zemi v reálném čase a vysílač sondy začal generovat signály v režimu "maják", které byly následně na Zemi využity k dopplerovským měřením rychlosti, přičemž anténa s nízkým ziskem je schopna kompenzovat větší odchylku směru vysílání.

Od této chvíle již nebylo možno kontrolovat stav palubních přístrojů v reálném čase, ale zapisovala se pouze do záznamníku. Z něho vyplývá, že Hayabusa se zřejmě autonomně pokusila přistávací manévr přerušit poté, co jeden z optických senzorů registroval neznámý odraz světla, avšak podle instrukcí v počítači to poloha v prostoru neumožňovala, a proto se „mozek“ sondy rozhodl pokračovat v přistávání.

Bohužel kontaktní čidlo selhalo a Hayabusa tak nepoznala, že již leží na povrchu Itokawy. Před tím při dopadové rychlosti asi 10 cm/s dvakrát mírně poskočila (v 20:40 UT a 21:10 UT), než se ve 21:30 zastavila. Poznamenávám, že na malé planetce (podle měření Hayabusy 540x270x210 m) je asi stotisíckrát menší přitažlivost než na Zemi.

Hayabusa ; sestup 20.11.

Řídící středisko mohlo zastavení sondy zjistit z měření Dopplerova efektu, avšak sledování se právě v tu chvíli přepínalo ze stanice NASA na japonskou stanici v Usuda a kritický okamžik se propásl.

Hayabusa zřejmě dosedla tak, že na povrchu spočíval spodní konec odběrové trubice a současně bok sondy nebo konec panelu slunečních článků. V klidu ležela do 21:48 UT, kdy ze Země dostala povel k odletu.

Hayabusa ; oblast přistání na Itokawě

Ovšem protože nebyl aktivován dotykový senzor, nebyl odpálen ani projektil pro zvíření prachu a plánovaný odběr vzorků se tudíž neuskutečnil. Po odletu přešla Hayabusa do bezpečnostního režimu pro nestabilní komunikaci a konflikt priorit v palubním počítači a normální režim byl obnoven až po dvou dnech.

Drama u Itokawy

Hayabusa ; pohled na Itokawu

Druhý pokus o letmé přistání a hlavně odběr vzorku se uskutečnil 24.11.2005. K dispozici zbýval ještě jeden značkovací terč, avšak protože hrozilo nebezpečí zmatení sondy, kdyby zahlédla odlesky od dvou terčů, rozhodli se technici přistát u prvního. Ten kamera spatřila z výšky asi 40 metrů.

Ve výšce 35 m klesala sonda rychlostí 4,5 cm/s a přešla na měření dálkoměrem. Ve výšce 14 m se sestup zastavil a sonda upravila svoji polohu tak, aby vertikální osa směřovala kolmo na terén, rádiové vysílání bylo přepojeno na radiomaják a následoval zhruba půlhodinový „volný pád“.

Poté (ve 22:07 UT) byl signalizován kontakt s povrchem rychlostí asi 10 cm/s. Při dosednutí se odběrová násoska zkrátila asi o 10 cm. Plán počítal s pouhou minutou na to, aby v rozmezí 0,2 s byly odpáleny dvě střely vůči povrchu, násoska odebrala zvířený materiál a sonda znovu odstartovala.

O několik hodin později bylo jasné, že něco není v pořádku. A že Hayabusa v tuto chvíli zvolila jediné správné řešení: přepnula se do bezpečnostního režimu. Co se skutečně událo, bylo možné analyzovat z palubní paměti – avšak až poté, co by se podařilo obnovit normální komunikaci. A to nebylo snadné.

Až po třech dnech se pozemním stanicím podařilo zachytit slabý signál nosné vlny radiomajáku. Periodickým zapínáním a vypínáním modulace nosné vlny povelem ze Země se posléze podařilo registrovat slabou telemetrii, vysílanou rychlostí jen 8 bit/s přes anténu s nízkým ziskem.

Bylo zřejmé, že sonda má velmi vážné problémy s orientací v prostoru a provoz chemického pohonného systému se nepodařilo plně obnovit – dodatečně se potvrdilo, že za anomálním chováním sondy se skrývá jeho mechanické poškození a že zásoby chemických pohonných látek jsou nulové.

Naštěstí se pohotovým technikům zdařilo najít další nouzové řešení: pro řízení orientace sondy se pokusili využít (spolu se zbývajícím setrvačníkem) tahu tryskajícího xenonu. Jenže ke standardnímu využívání tohoto způsobu bylo zapotřebí metodu ještě domyslet.

Poté se sice nastavení polohy sondy vůči Zemi zlepšilo a rychlost přenosu se zvýšila na 256 bit/s, ovšem nic příjemného jsme se nedozvěděli. Letmý kontakt  s planetkou sice nastal, avšak údaje z pyrotechnického zařízení nebyly schopny potvrdit, že opravdu došlo k "výstřelu" a odběru materiálu. Jedinou nadějí zůstává, že systém tyto informace „zapomněl“ při restartu počítače.

Sisyfovská práce japonských techniků

Vědecký výzkum byl v každém případě u konce a těžce poškozená sonda se vzdalovala od Itokawy. I kdyby neudělala nic jiného, tak už odborné informace, které nám poskytla, ji řadí mezi mimořádně úspěšné. Samotné snímky stojí za to: čtyřikrát si sonda prohlédla celý povrch planetky z výšky 20 km a poté 7 km, kamera jej globálně zmapovala s rozlišením 30 m a zblízka byly zachyceny i centimetrové detaily.

Hayabusa ; přístroj AMICA

Kromě systému AMICA (Asteroid Multi-band Imaging Camera) posloužily vědeckému výzkumu rovněž krátkofokální optická kamera ONC-W; laserový lokátor LIDAR, rentgenový fluorescenční spektrometr XRS a spektrometr pro blízkou infračervenou oblast NIRS.

Hayabusa X spektrograf Hayabusa ; IČ spektrometr Hayabusa ; laserový výškoměr

6.12. se vzdálenost od Itokawy zvětšila na 550 km a každou hodinu narůstala o dalších 5 km. To už bylo jisté, že pokud bude návrat na Zemi vůbec možný, bude velmi komplikovaný a zřejmě k němu dojde později. Nejprve bude nutno plně obnovit radiové spojení. V té době však sledovací stanice v Usudě zjistila náhlé zeslabení rádiového signálu.

Příčina spočívala v opětovné ztrátě orientace, způsobené reaktivním účinkem unikajícího paliva z poškozených rozvodů, přičemž odpouštěný xenon nedokázal rušivou sílu kompenzovat. Následně se spojení přerušilo a oboustranné spojení se podařilo obnovit až koncem února.

Ještě před Vánocemi padlo definitivní rozhodnutí, kterému však už jen málokdo věřil: zpáteční cesta bude zahájena až v roce 2007 s přistáním na Zemi v polovině roku 2010. Až pak zjistíme, zda pouzdro něco přivezlo. To, co se dělo koncem roku 2005 a prakticky po celý rok 2006 snad nemá obdoby v historii kosmonautiky a lze to přirovnat pouze k úsilí o záchranu havarovaného Apolla 13.

Krok za krokem se technici na dálku několika set milionů kilometrů pokoušeli diagnostikovat závady a posléze je provizorně odstraňovali. Heroická práce, občas hodná Sisyfa, se však vyplatila. Už skutečnost, že malá sonda je nyní na cestě domů, je obrovským vítězstvím současné techniky. A nadějí do budoucnosti…

Na jaře 2006 byla nejprve obnovena tříosá prostorová orientace sondy pomocí řízeného odpouštění xenonu, přičemž se podařilo tlakem slunečního záření eliminovat krouticí moment vyvolaný činností jediné trysky. Následně byla obnovena trvalá komunikace se Zemí přes parabolickou anténu. 6.3.2006 se Hayabusa nacházela 13 tisíc km před Itokawou a vzdalovala se rychlostí 3 m/s.

Bylo nutno prověřit technický stav sondy, jejíž důležité systémy byly vystaveny silnému podchlazení a provést opatření, která by zabránila negativnímu působení rozmrzávajících  plynů. Těžce poškozená sonda se jen zvolna vracela k životu. Ale elektřina fungovala, na palubě zůstávalo 42 kg xenonu a iontové motory byly provozuschopné…

Konečně domů!

25.4.2007 kolem 5:30 UT byl zapojením iontového pohonu (motorky B a D, které měly odpracováno už 9600, resp. 11400 hodin, pracovaly střídavě nebo společně) zahájen návrat od planetky (25143) Itokawa k Zemi. Sonda se v tu dobu nacházela ve vzdálenosti 154 milionů km od Slunce a 81 milionů km ji dělilo od Země.

Hayabusa ; sonda

7.6. prolétla perihéliem ve vzdálenosti 0,95 AU. Po celý následující aktivní úsek dráhy bylo nutné udržovat provizorní a energeticky náročnou metodou - tříosou stabilizací. 29.8.2007 byl úspěšně uveden do provozu i iontový motor C (6500 hodin; motor A znovu zůstával v záloze).

Půlroční působení skončilo 24.10.2007 a sonda se nyní pohybuje po pasivní dráze, kde stabilizaci stačí udržovat jen rotací sondy tak, aby panely s fotočlánky zůstávaly orientovány na Slunce; správnou orientaci v prostoru pomáhal udržovat tlak slunečního záření.

Iontový pohon měl za sebou už 31000 hodin(!) a svou činností změnil rychlost sondy o 1700 m/s. 28.2.2008 proletěla sonda (celkově už potřetí) aféliem své heliocentrické dráhy (1,63 AU). Na počátku června t.r. se nacházela na opačné straně od Slunce než Země (při pohledu od nás „za Sluncem“), přičemž nás dělila vzdálenost 2,5 AU (tj. 375 milionů km).

Se sondou je udržováno občasné oboustranné rádiové spojení. V posledním aktivním úseku, který začne v únoru příštího roku, by měly iontové motory dodat ještě rychlost 400 m/s – a  pokud se to podaří, bude Hayabusa v červnu 2010 zpět u Země. Ale to si jistě nenecháme na Technetu ujít.

Dnešní „nudle“ se mi zdá být už příliš dlouhá, a tak si evropskou kometární sondu Rosetta, nedávno probuzenou z hibernace, necháme na příště společně s dalšími sondami.

Odkazy:

http://nasascience.nasa.gov/missions
http://www.isas.ac.jp/e/enterp/missions/hayabusa/index.shtml
http://www.ep.isas.ac.jp
http://jda.jaxa.jp
http://www.isas.jaxa.jp/e/topics
http://www.komety.cz
http://www.kosmo.cz 
http://www.lib.cas.cz/space.40

ing. Marcel GrünO autorovi:

Ing. Marcel Grün

Narodil se 20. listopadu 1946 v Chebu. Vystudoval fakultu strojní ČVUT a pokračoval pedagogikou.
Astronomií a kosmonautikou se zabývá téměř celý život; od 15 let byl demonstrátorem Štefánikovy hvězdárny. Od roku 1967 pracuje v Planetáriu Praha, nyní je ředitelem Hvězdárny a planetária hl. m. Prahy.

Věnuje se zejm. výuce a popularizaci astronomie, kosmonautiky a kosmického výzkumu. Na svém kontě má několik knih a byl oceněn i jako popularizátor vědy; od r. 1999 nese jeho jméno planetka č. 10443. Desítky let působil v různých funkcích v České astronomické společnosti, nyní je mj. členem Rady pro kosmické aktivity při MŠMT, předsedou Sdružení hvězdáren a planetárií a předsedou dozorčí rady České kosmické kanceláře, u jejíhož zrodu stál.

Autor:




Hlavní zprávy

Další z rubriky

Aukční síň Sotheby's připravila na čtvrtek 20. července velkou dražbu 173...
Aukční síň draží vesmírné artefakty, třeba taštičku na prach za miliony

Aukční síň Sotheby's připravila na čtvrtek 20. července velkou dražbu 173 položek, které souvisí s lidským dobýváním vesmíru. Právě 20. července slavíme 48....  celý článek

Ilustrace základny na Marsu
Lidi na Mars hned tak nepoletí, není dost peněz, ozvala se NASA

Americký prezident Donald Trump by chtěl dostat lidi na Mars nebo alespoň znovu na Měsíc. Má to však háček: NASA na to nemá peníze.  celý článek

Špionážní satelit KH-4 programu Corona obsahoval dva návratové moduly, které na...
Počátky vesmírné špionáže: USA zachraňovali zajatci a váleční zločinci

(I. část) V srpnu 1960 se z kosmu na Zemi vrátilo první lidmi vyrobené těleso. Věděl o tom ovšem málokdo: šlo totiž o pouzdro s filmy z americké špionážní...  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.