Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu

Historická událost: sonda New Horizons zblízka prozkoumá záhadné Pluto

aktualizováno 
V úterý 14. července 2015 se to stane. Po téměř desetileté pouti vesmírem dorazí sonda New Horizons k bývalé planetě Pluto. Fotografie z „bezprostřední blízkosti“ nám snad konečně odhalí alespoň některé z mnoha záhad, které Pluto skrývá.

Pluto

Teplota na rovníku Pluta dosahuje v periheliu minus 223° C, v aféliu minus 233°C, takže Pluto je jedním z nejchladnějších těles ve Sluneční soustavě. Průměr Pluta je 2300 km, je tedy menší než náš Měsíc. Jeho velký měsíc Charon dosahuje 1043 km a obě tělesa jsou vzdálena jen 19 640 km od sebe. Proto můžeme jejich pohyb nejlépe popsat tak, že obíhají kolem společného těžiště, které leží mezi nimi. Doba rotace 6,4 dne je přesně stejná jako doba oběhu. Tělesa jsou tedy k sobě obrácena stále stejnou stranou (tzv. vázaná rotace).

Dne 19. ledna 2006 odstartovala k Plutu americká meziplanetární sonda New Horizons. Se změnou kategorie není tedy už Pluto jedinou planetou, neprozkoumanou zblízka automaty.

V únoru 2007 prolétl automat ve vzdálenosti 2 300 000 km od Jupitera a svými sedmi přístroji doplnil informace získané sondami Pioneer 10 a 11, Voyager 1 a 2 a Galileo. Silné gravitační pole největší planety Sluneční soustavy zvýšilo jeho rychlost o 4 km/s, protože by jinak dorazil k Plutu až v roce 2036.

Při vývoji New Horizons využili konstruktéři bohaté zkušenosti získané z úspěšných předchůdců, zkoumajících vzdálené obří plynné planety. Při startu měla hmotnost 470 kg, parabolická anténa na její horní části má průměr 2,1 m.

Základem konstrukce je tříboký hranol z hliníkové slitiny, ve kterém je umístěná většina aparatury. Inženýři použili tohoto rámu jako nosníku. Aby ušetřili zbytečnou zátěž, vnitřní prostor nehermetizovali a neplnili dusíkem, jak to dělali na počátku kosmické éry. Tepelnou regulaci umožňují lehké žaluzie na bocích hranolu. Ty postupně měnily nastavení, jak s rostoucí vzdáleností ubývalo slunečního záření. Uvnitř je také titanová nádrž se stlačeným hydrazinem pro systém 16 na povrchu umístěných trysek, které zajišťují orientaci a stabilizaci i případné korekce dráhy. Celkově mohla sonda změnit rychlost letu o 290 m/s.

Rekordní startovací rychlost

Nosná raketa Atlas 5 jí udělila rekordní startovní rychlost přes 16 km/s. Sluneční přitažlivost sondu při odletu do vzdálených oblastí Sluneční soustavy postupně silně zpomaluje. Vysoká startovní rychlost zajistila, že letí od Slunce po hyperbolické dráze a nakonec Sluneční soustavu opustí. Po většinu letu je sonda orientována tak, že rotuje kolem podélné osy a parabolická komunikační anténa míří na Zemi. Při průletu kolem cílových objektů je sonda stabilizována podle všech tří os pro vědecká pozorování.

Ve speciální schránce je také část popela zesnulého Clyda Tombaugha.

Soubor vědeckých přístrojů

Nejdůležitějším vybavením je samozřejmě soubor sedmi vědeckých aparatur, které NASA vyvinula v mezinárodní spolupráci.

  • Experiment Ralph pořizuje barevné, kompozitní (chemického složení) a teplotní mapy zkoumaných objektů.
  • Experiment Alice používá ultrafialový zobrazovací spektrometr k analýze složení a struktury případné atmosféry Pluta, Charonu a dalších objektů Kuiperova pásu.
  • REX (Radio Science Experiment) je vlastně pasivní radiometr měřící složení a teplotní profil atmosféry.
  • LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) využívá teleskopickou kameru během průletu ve velkých vzdálenostech, zejména k mapování osvětlené strany Pluta a poskytuje geologické údaje ve velkém rozlišení.
  • SWAP (Solar Wind Around Pluto) monitoruje únik atmosféry a její interakci se slunečním větrem pomocí plasmového spektrometru.
  • PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) měří spektrometrem energetických částic složení a hustotu plasmy (iontů) unikající z atmosféry.
  • SDC (Student Dust Counter) vyvinuli studenti pro měření dopadů mikrometeorických částic během letu Sluneční soustavou.

Pluto krouží velmi daleko od Slunce, proto NASA nevybavila sondu panely slunečních baterií. Jako zdroj energie nese 11 kg plutonia 238 v grafitových boxech, které svým radioaktivním rozpadem poskytovalo při startu výkon 250 W. Tímto rozpadem klesl výkon v době průletu kolem Pluta na 200 W. Většinu letu od Jupiteru k Plutu byla sonda v hybernaci, aby ušetřila energii – v provozu zůstaly jenom životně důležité systémy.

Pokyn na obrovskou vzdálenost

Řídicí středisko probudilo New Horizons z hybernace loni sedmého prosince.

Závěrečnou korekci dráhy před průletem spustilo pozemní řídicí středisko letos 10. března, když byla sonda vzdálena asi 4,83 miliardy km od Země. Byla to dosud největší vzdálenost, na kterou se takový pokyn uskutečnil. Palubní trysky pracovaly 93 vteřin a snížily rychlost o 1,14 m/s. Tím zpozdily čas největšího přiblížení o 14,5 min a posunuly dráhu o 3 500 km stranou, takže dokonale odpovídá té plánované (viz graf) s největším přiblížením k Plutu 14. července na 13 600 km rychlostí 13,7 km/s.

Velikost a načasování korekce určili operátoři z optických pozorování Pluta a Charonu senzory na sondě a z nejnovějších astronomických údajů o jejich pohybu. Hlavní podmínkou úspěšného měření atmosféry je, aby se sonda při sledování ze Země skryla za objektem. Na začátku a konci tohoto manévru procházejí totiž radiové vlny vysílače celou vrstvou atmosféry a z jejich deformace mohou vědci atmosféru prozkoumat.

Pozorování už začala

První fázi přibližování zahájila sonda letos 6. ledna ve vzdálenosti 226 milionů km a první snímky aparaturou LORRI s rozlišením 1000 km na jeden bod byly použitelné pouze pro upřesnění její navigace. Přístroje SWAP, PEPPSI a SDC monitorovaly charakteristiky kosmického prostoru, které vzdálený Pluto ještě neovlivňoval.

Pluto, jak jej zachytila sonda New Horizons 9.7.2015 ze vzdálenosti 5,4 milionu kilometrů.

Pluto, jak jej zachytila sonda New Horizons 9.7.2015 ze vzdálenosti 5,4 milionu kilometrů.

Při druhé přibližovací fázi od 4. dubna ve vzdálenosti 121 milionů km předchozí činnost pokračovala a rozlišení se zvýšilo na 281 km. Ralph i LORRI začaly v květnu Pluto mapovat a sledovat případné změny na povrchu a LORRI vyhledávat měsíce a případné prstence.

Zkoumání Hubbla

Po vypuštění Hubbleova kosmického dalekohledu dostali astronomové k dispozici dokonalý nástroj nejen k průzkumu nejvzdálenějších oblastí vesmíru, ale i k detailnějšímu poznání sluneční soustavy. V letech 2005–2012 objevili jeho pomocí u Pluta čtyři drobné měsíce. Nejmenší Styx má rozměry pouze 10–25 km a obíhá nejrychleji (za 20 dní), Nix (podle starogermánské vodní nymfy) o rozměrech 50–100 km potřebuje k oběhu kolem těžiště soustavy 24,9 dne, Kerberos (obrovský pes, hlídající vchod do podzemní říše mrtvých) 15–34 km (32,1 dne) a nejvzdálenější Hydra (netvor s mnoha hlavami z řecké mytologie) 50–100 km (38,2 dne). Měsíce Hydra, Nix a Styx obíhají ve vzájemné rezonanci, protože za jeden oběh Hydry oběhne Nix právě jeden a půlkrát a Styx dokonce dvakrát. To znamená, že se po určité době dostanou do jedné přímky, ale nikdy ne všechny tři na jedné straně soustavy Pluto-Charon. Tato vlastnost je daná vzájemným gravitačním ovlivňováním. Gravitační poruchy způsobují, že oběžné dráhy malých měsíců nejsou jednoduché málo výstředné elipsy, ale mají složitější tvar.

Po vypuštění New Horizons se zájem o průzkum Pluta a jeho okolí značně zvýšil. Astronomové dostali na Hubbleově teleskopu speciální pozorovací čas. Nejzajímavější výsledky pozorování zveřejnili na tiskové konferenci letos 3. června. Dva větší měsíce (Hydra a Nix) jsou světlejší (odrážejí více slunečního světla) a astronomové na základě pozorovaných změn jasnosti soudí, že mají výrazně nepravidelný tvar (je to spíše balvan chaoticky se při svém oběhu převalující). Dva menší měsíce Kerberos a Styx jsou tmavší (odrážejí pouze 4% světla).

Malé měsíce mají tak slabou gravitaci, že nejen nestačila k jejich zformování do pravidelného tvaru, ale patrně ani k udržení prachu na povrchu. Odborníci projektu New Horizons se obávali, že tento prach a další úlomky by mohly kolem Pluta vytvořit nebezpečný prstenec. Proto jako třetí zajímavý objekt Plutovy soustavy vybrali větší Nix.

Třetí fáze přibližování začala 23. června ve vzdálenosti 26 milionů km a rozlišení dosáhlo na jejím konci 13 km. Proto mohl Ralph a Alice mapovat atmosféru a monitorovat její časové změny a LORRI a Ralph mapovat povrchovou geologii a hledat případný opar a mraky.

Závěrečný blízký průlet zahájila sonda 13. července ve vzdálenosti 1,2 milionu km a největším rozlišením 0,4 km při přiblížení 14. července před 16 hodinou našeho času na minimální vzdálenost. K detailnímu mapování přibylo ještě sledování úniku atmosféry a záznam měření při zákrytu za Plutem a Charonem přístroji REX a Alice.

První odletová fáze začne 15. července ve vzdálenosti 1,2 milionu km, kdy rozlišení klesne opět na 4 km a má skončit 4. srpna ve 24 milionech km, až LORRI a Ralph dokončí snímkování srpku vzdalujícího se Pluta a Charonu a pátrání po případných prstencích. SWAP a PEPPSI budou zkoumat ohon magnetosféry, který se zřejmě nachází za temnou stranou Pluta a sledovat variace slunečního větru během každé otočky Slunce.

Ve druhé odletové fázi se nepředpokládá žádné snímkování, ale aparatury SWAP, PEPPSI a SDC budou pokračovat v měření. Náplň třetí odletové fáze od 22. října do konce roku má být stejná jako u druhé, ale případně na ni naváže prodloužená mise, pokud bude schválena.

Metanový led a co dál?

Astronomové zatím objevili na Plutu pouze několik tmavočervených skvrn, o kterých předpokládají, že by to mohl být metanový led. Další tmavé skvrny může tvořit zaprášený vodní led a jasná skvrna uprostřed snímku zmrzlý oxid uhličitý. (viz snímky). Na severním pólu zjistili světlou polární čepičku.

Start sondy naplánovali tak, aby dorazila k cíli v době, kdy je Pluto nejblíže ke Slunci (tedy blízko perihelia dráhy), sluneční světlo mohlo odpařit největší množství zmrzlé atmosféry. Atmosféru tvoří především metan a dusík a snad i oxid uhličitý.

První průzkum těles z Kuiperova pásu nám podstatně doplní informace o vzniku a vývoji sluneční soustavy. Protože se tato tělesa zřejmě nikdy nedostala do blízkosti Slunce, měla by si v podstatě zachovat svou původní strukturu. Zatím astronomové předpokládají, že Pluto má sice pevný povrch a jádro, ale podstatnou část materiálu tvoří led.

Ke čtyřem malým měsícům, které se podařilo objevit pomocí Hubbleova teleskopu, může sonda přidat další. Ovšem také hrozí riziko, že by se s některým mohla srazit. Přístroje New Horizons však podrobně monitorují své okolí, aby možnost havárie snížily na minimum.

Při prvním průzkumu odvysílaném 12.-15. května nezjistili žádné nebezpečí. Podle vzdálenosti sondy při snímkování usoudili pracovníci řídicího střediska, že neznámé objekty nemohou být větší než 5 –15 km a prstenec drobných částic nemůže být širší než 1 600 km. Koncem května odborníci průzkum opakovali s dvojnásobnou citlivostí. Do 4. července mohli ještě uvažovat o manévru, kterým by se New Hozons nebezpečí vyhnul.

Sonda New Horizons nad Plutem v představě ilustrátora NASA

Sonda New Horizons nad Plutem v představě ilustrátora NASA

Zprávy letí 4,5 hodiny

Vzhledem k omezenému výkonu vysílače a velké vzdálenosti od Země je signál (rychlostí světla jí překoná za 4,5 hodiny) i při použití sedmdesátimetrových pozemních parabolických antén systému dálkového kosmického spojení (Deep Space Network rozmístěný v Kalifornii, Jižní Africe a Austrálii tak, aby sondu mohl sledovat netřetržitě a nezávisle na zemské rotaci) velmi slabý. Proto sonda bude od září předávat zakódované výsledky pozorování pomaleji než nejpomalejší internet v pozemských sítích. Celý přenos potrvá 18 měsíců. Nejzajímavější snímky (asi 1 % ze všech) uvidíme dříve, protože pro jistotu budou vyslány okamžitě. Tím se má předejít jejich ztrátě v případě kolize sondy s nějakým tělesem a poškození palubního záznamového zařízení.

Je i další důvod, proč nemůžeme dostat všechny výsledky na Zemi rychleji. Sonda se při průletu musí natáčet tak, aby přístroje mířily na pozorovaný objekt. Natáčet se musí celá, protože pohyblivá přístrojová plošina by mohla po tak dlouhém kosmickém letu selhat. Naopak při vysílání údajů musí parabolická anténa mířit stále na Zemi.

Co bude dělat New Horizons dál? Jeho vědecký tým zkoumal pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu objekty v Kuiperově pásu, které by mohla sonda navštívit po průletu kolem Pluta, aniž by musela významně měnit svoji dráhu. Identifikoval tři taková tělesa. Ve druhé polovině příštího roku by mohl agentuře NASA předložit návrh na další cíl.

Chyba z přetížení

a co už také New Horizons o Plutu zjistil

Po krátkém výpadku rádiového spojení se Zemí 5. července se sonda automaticky přepojila na záložní palubní počítač a od 7. července vrátila k původnímu pozorovacímu programu. Protože signál ze Země k sondě u Pluta dorazí za 4,5 hodiny a teprve po dalších 4,5 hodinách by se řídící středisko dovědělo o výsledku, byla autonomní reakce na takovou závadu založena do paměti sondy ještě před startem. 

Není bez zajímavosti, že k závadě došlo tím, že pozemní středisko přetížilo v nevhodnou dobu palubní počítač aktualizací časové posloupnosti vědeckých pozorování. Opět byla komplikací rekordní vzdálenost od Země. 

Aby sonda mohla zamířit přístroje potřebnými směry, musí mít orientační pokyny uloženy v paměti s přesností načasování na setinu sekundy, Dráha sondy se přitom neustále zpřesňuje pozorováním a také byl palubní motor použit pro devět malých dráhových korekcí. Aby dosáhlo potřebné přesnosti načasování, musí řízení letu údaje v palubní paměti včas aktualizovat.

Po výpadku byla z nových fotografií přístroji LORRI (kamera s velkým rozlišením) a Ralph (širokoúhlá barevná kamera) sestavena první podrobnější barevná mapa Pluta a měsíce Charon.

Největším překvapením je velký rozdíl v charakteru povrchu obou těles. Pluto má mírně červenou barvu, zatímco Charon je bezbarvý. U Pluta vyvolává červenou barvu zřejmě zmrzlý dusík, metan a je tam i suchý led. Na Charonu převládá vodní led a čpavek. 

Zatímco na Plutu je měřitelná atmosféra, menší Charon ji zřejmě vůbec nemá. Na mapě Pluta je zaneseno větší množství podrobností. Nejvýraznější je světlá polární čepička a dvě podlouhé tmavé oblasti na rovníku, prozatímně nazvané „velryba“ a „kobliha“ a mezi nimi čtyři malé světlé skvrny.

Na Charonu byla nejprve zpozorovaná pouze tmavá skvrna na pólu a teprve nyní objevují malé světlejší oblasti, patrně krátery.

Čím se Pluto odlišuje

Pluto, poslední objevená planeta naší sluneční soustavy, se od ostatních hodně odlišuje. Je jediná, kterou našli američtí astronomové. Její polohu na obloze předpověděl v roce 1915 na základě poruch v pohybu planet Neptun a Uran Percival Lowell (1855–1916), proslulý popisem zdánlivých linií kanálů na Marsu. Pluto objevil Clyde Tombaugh (1906–1997) na Lowellově observatoři v arizonském Flagstaffu až roku 1930, tedy po Lowellově smrti. Jméno Pluto podle římského boha podsvětí navrhla patnáctiletá americká školačka. Současně první dvě písmena odpovídají iniciálám Percivala Lowella.

Zatímco dráhy všech ostatních planet jsou téměř kružnice, dráha Pluta je velmi eliptická, ve vzdálenostech 30–48krát větších než je dráha naší Země. To znamená, že se může přiblížit ke Slunci dokonce více než planeta Neptun. Doba jednoho oběhu kolem Slunce je 248,43 roku. Navíc také dráha Pluta leží v rovině odkloněné o 17° od roviny dráhy zemské (tzv. ekliptiky), zatímco dráhy všech planet jsou ekliptice velmi blízké, se sklonem méně než 7°.

Již v roce 1978 astronomové objevili, že spolu s Plutem obíhá měsíc Charon, který dosahuje prakticky poloviny jeho velikosti. Nazvali ho podle převozníka, který podle řecké mytologie převážel duše nově zemřelých přes řeky Styx a Acheron oddělující svět mrtvých Hades od našeho světa.

Dnes víme, že Pluto našli spíše šťastnou náhodou, protože je mnohem menší, než předpokládali. Ani společná hmota Pluta a Charonu (400krát menší než zemská) nestačí k tomu, aby vysvětlila pozorované poruchy pohybu Neptunu a Uranu.

Řada nebeských „příbuzných“

 Kromě toho astronomové v této oblasti Sluneční soustavy později našli ještě další tělesa srovnatelné velikosti, nebo dokonce větší. Nejprve jim přidělili číselné označení, velkým také vlastní jména.

Největší Eris o průměru 2 326 km, nalezený roku 2005, odsunul Pluto na druhé místo. K velkým objektům patří i Makemake (stvořitel lidstva a bůh plodnosti podle původních obyvatel Velikonočního ostrova), Haumea (bohyně plodnosti původních obyvatel Havajských ostrovů), Sedna (bohyně moří a mořských živočichů v legendách eskymáků), Orcus (římský bůh podsvětí a mstitel porušených slibů) nebo Ixion (v řecké mytologii král dávného kmene Lapitů). Od roku 2000 zjistili asi 10 objektů větších než 500 km. Současná technika umožňuje najít těleso velké asi 1 km.

V oblasti 30–55krát dále od Slunce než obíhá Země (tedy 30–55 astronomických jednotek), kterou známe jako Kuiperův pás (po významném nizozemském astronomovi pracujícím v USA Gerardu Kuiperovi, 1915–1973), jsou takových ledových balvanů milióny.

Na základě všech těchto faktů Valné shromáždění Mezinárodní astronomické unie v roce 2006, které se shodou okolností konalo v Praze, přeřadilo Pluto jako první z kategorie planet do nové kategorie trpasličích planet. Přesto někteří astronomové, především v USA, považují toto rozhodnutí za kontroverzní.

Zdroje: www.nasa.gov a www.space.com

Autor:


Témata: Pluto




Hlavní zprávy

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2016 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 součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.