Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Ve vesmíru létá dvacet kosmických sond. Víte, co dělají?

aktualizováno 
K Marsu se blíží sonda Dawn, kolem rudé planety již sedm let obíhá nejstarší fungující umělá družice Mars Odyssey, přímo na povrchu pak pracuje Phoenix. Přečtěte si, co ve vesmíru dělají lidmi vyslané stroje.

Přistání sondy Phoenix na Marsu

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.

Rosetta je velmi rozsáhlý a dlouho připravovaný program ESA, jehož hlavním cílem je výzkum komety. Konkrétní projektové práce začaly po schválení programu roku 1993. Deset let poté byla sonda připravována ke startu. Technický odklad programu vedl ke změně konkrétního cíle.

Původně jím byla periodická kometa Wirtanen, avšak Rosetta, která odstartovala 2. března 2004, je určena k dlouhodobému výzkumu komety 67P/Churyumov-Gerasimenko (čteme čurjumov) a k vysazení malého přistávacího modulu na její povrch.

Ačkoliv k vynesení byla použita nejsilnější evropská raketa Ariane 5, nebylo možné tak těžkou sondu vyslat přímo ke kometě a musela být zvolena komplikovaná varianta, při níž let potrvá dalších deset let, takže k vyvrcholení celé expedice dojde až roku 2014!

Program na dvě desetiletí je i z hlediska filozofie vědy a jí pomáhající techniky docela odvážným krokem. I když některé z původně kladených otázek budou do poloviny příštího desetiletí zřejmě zodpovězeny jinými prostředky, zatím se zdá, že v případě technického úspěchu má sonda šanci podstatně přispět k rozluštění tajemství komet, jako kdysi Rosettská deska přispěla k rozluštění hieroglyfů.

Montáž sondy Rosetta

Dosud jsme se v Technetu programem Rosetta podrobněji nezabývali, takže to nyní částečně napravíme.

Sonda za téměř miliardu dolarů měla startovní hmotnost téměř 3200 kg; prázdná má 1395 kg. Tříosé stabilizované těleso, zkonstruované koncernem EADS – Astrium, má přibližně tvar kvádru o rozměrech 2,8×2,1,0×2,0 m a je vybaveno dvěma panely fotovoltaických baterií (s články Si a GaAs) o celkové užitečné ploše 32 m2 a rozpětí 32 m, dodávajících elektrickou energii (850 W ve vzdálenosti 3,4 AU u komety, resp. 400 W v max. vzdálenosti 5,2 AU od Slunce) a dobíjejících čtyři akumulátorové baterie NiCd s kapacitou 4×10 Ah.

Konstrukci sondy tvoří dvě části: v horní části, zaměřované na cílový objekt, je sekce užitečného zatížení s vědeckým vybavením a mechanismem dvou vyklápěcích tyčí. Ve spodní části je služební (pomocná) sekce se subsystémy sondy. Na jedné straně je připojena otočná parabolická anténa o průměru 2,2 m, na druhé pak přistávací modul Philae. Spodní podstavou prochází válcová šachta motorového úseku o průměru 1,2 m.

Komunikační systém je vybaven vysílačem pracujícím v pásmu X (8,4 GHz, výkon permaktronu 28 W, rychlost přenosu 5 až 20 kbit/s) pro přenos telemetrie a vědeckých dat a zdvojeným transponderem pracujícím v pásmu S (2,1/2,3 GHz, výkon 2×5 W). Komunikační systém využívá dále pevnou anténu o průměru 0,8 m se středním ziskem a 2 všesměrové (nízkoziskové) antény.

Orientační a stabilizační systém využívá dvojici hvězdných čidel a detektor Slunce, navigační kamery a tří souprav laserových měřicích gyroskopů; jako výkonné prvky slouží 24 motorků o tahu po 10 N a klasické silové setrvačníky. Systém korekce dráhy je vybaven dvěma nádržemi, obsahujícími 660 kg paliva (monomethylhydrazin) a 1060 kg okysličovadla (oxid dusičitý). K motorové jednotce rovněž patří čtyři nádrže se stlačeným plynem.

Mezinárodní přístrojové vybavení

V přístrojovém úseku je umístěno zařízení pro 11 experimentů. Hlavním zobrazovacím zařízením je kamerový systém OSIRIS (Německo), který tvoří širokoúhlá kamera s dvouzrcadlovým objektivem (ohnisková délka 140 mm, světelnost f/5,6, prostorové rozlišení 0,1 mrad) a se 2 karusely s celkem 14 úzkopásmovými spektrálními filtry, a dále úzkoúhlá kamera s třízrcadlovým objektivem (ohnisková délka 700 mm, prostorové rozlišení 20 mikrorad) opět se 14 filtry a infračervený detekční systém, přidružený k úzkoúhlé kameře s prostorovým rozlišením 38 µrad a spektrální citlivostí 1 až 3,5 µm.

Aparaturu doplňuje dvoukanálový zobrazující infračervený spektrometr VIRTIS (Itálie), tvořený spektrometrem se středním rozlišením (spektrální obor 0,25 až 5 µm s dvojí optikou a světelností) a ultrafialový spektrometr ALICE, napájený parabolickým zrcadlem 40 x 40 mm (f/3), který má prostorové rozlišení 0,1°×0,6° a registruje v rozsahu 70 až 205 nm.

Sonda Rosetta

Dvoupásmový mikrovlnný spektrometr MIRO (USA) bude sloužit pro detekci zejména molekul H2O, CO, NH3 a CH3OH, rádiový experiment CONSERT (Francie) je určen pro studium vlastností kometární kómy a jádra, přičemž převaděč je umístěn na přistávacím modulu.

Mezi přístroji dále nechybí italský detektor a analyzátor prachových částic GIADA pro minimální velikost částic 10 µm, rakouský mikroskop využívající meziatomových sil pro snímkování jednotlivých částic kometárního prachu submilimetrových rozměrů, iontový hmotnostní spektrometr COSIMA pro studium chemického složení pevných částic kometárního původu (Německo ve spolupráci s Rakouskem, Francií a Finskem); hmotnostní spektrometr ROSINA (Švýcarsko), plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem MODULUS/Berenice pro stanovení lehkých prvků (Velká Británie); soubor přístrojů pro studium vlastností plasmatu a tříosý cívkový magnetometr s rozsahem do 16 384 nT.

Přistávací modul Philae o hmotnosti přibližně 100 kg, tvaru nepravidelného šestibokého hranolu o průměru 1 m a výšce 0,8 m je vybaven fotovoltaickými bateriemi a dvěma chemickými bateriemi s kapacitou 970 Wh a 110 Wh.

K základně je připevněna přistávací třínožka. Pro ukotvení na povrchu kometárního jádra je vybaven vystřelovací harpunou spojenou s tělesem modulu lankem. Komunikaci přistávacího modulu s družicovou částí bude zajišťovat vysílač v pásmu S (2 GHz, výkon 1 W).

Přístroje modulu doplňují výzkum in situ. První záběry místa přistání s rozlišením 0,4 mm má během sestupu pořídit dolů směřující německá kamera ROLIS. Panoramatické snímky okolí bude poté komplexně pořizovat francouzský zobrazovací systém CIVA, tvořený šesti mikrokamerami.

Chemickou analýzu materiálů na povrchu jádra komety bude pomocí rozptylu alfa částic s následnou registrací indukovaného rentgenového záření provádět rentgenový spektrometr. Na palubě modulu je rovněž rádiový německo-francouzský převaděč pro studium elektrických vlastností a vnitřní struktury kometárního jádra na frekvenci 90 MHz, přičemž 2 W vysílač a přijímač jsou umístěny na družicové části.

Dále jsou v pouzdru Philae: německý plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem pro detekci a identifikaci komplexních organických molekul; britský plynový chromatograf s hmotnostním spektrometrem pro stanovení izotopových poměrů vodíku, uhlíku, dusíku a kyslíku; německý soubor pro fyzikální výzkum povrchových a podpovrchových vrstev z hlediska hmotových, tepelných a energetických poměrů; německý magnetometr a monitor plazmatu; italské zařízení pro sběr a podávání povrchových vzorků, doplněné soupravou pro odběr vzorku do hloubky asi 0,25 m a finský soubor přístrojů na zjišťování mechanických, elektrických, seismických a akustických vlastností povrchového materiálu, jehož součástí je též maďarský(!) detektor dopadů prachových částic.

Náročná cesta k cíli

Rok po startu se Rosetta znovu vrátila k Zemi a 4. 3. 2005 proletěla kolem Země ve výši 1955 km nad Tichým oceánem západně od Mexika s cílem zvýšit svou heliocentrickou rychlost. V červenci se ultrafialový spektrometr sondy zapojil do sledování komety 9P/Tempel 1 během impaktu projektilu sondy Deep Impact do jejího jádra.

V prosinci dosáhla na dlouhou dobu své rekordní vzdálenosti od Slunce (1,756 AU). V březnu 2006 sonda pořídila kamerovým systémem OSIRIS celkem 283 snímků planetky (2867) Steins ze vzdálenosti přibližně 150 milionů km. Zkoumání potvrdilo, že tato planetka o průměru 4,6 km rotuje kolem své osy s periodou asi 6 h.

Další dvě korekce (29. 09. a 13. 11. 2006) zajistily budoucí přesný gravitační manévr u planety Mars. 25. 02. ve 02:15 UT sonda prolétla ve výši 250 km nad povrchem Marsu a gravitační manévr vedl ke změně heliocentrické rychlosti sondy o 2,3 km/s. Výzkum byl veden v souladu s družicemi Marsu.

Rosetta uskutečnila gravitační manévr u Marsu

Po další korekci 18. 10. 2007 se uskutečnil druhý průlet kolem Země, kdy 13. 11. 2007 ve 20:57 UT proletěla ve výši 5301 km nad povrchem Země nad bodem o souřadnicích 63,77° j.š., 73,58° z.d.

Deset dní poté se první částí dráhové korekce přidalo 1,526 m/s na heliocentrické rychlosti s cílem budoucího setkání s planetkou Steins. Proběhla řada technických testů (např. tření v závěsech silových setrvačníků) a pokračovala snaha odstranit zbytky plynů, které zůstaly od startu v přístroji ROSINA.

Významnou událostí ve sledovaném období byl průlet perihelem dráhy dne 17. 12. 2007 ve vzdálenosti 0.9108 AU od Slunce. Začal tak čtvrtý oběh kolem Slunce a afelu 2.26 AU sonda dosáhne v prosinci 2008. V dalších měsících se Rosetta vzdalovala od Země i od Slunce.

Sonda Rosetta za letu

18. 01. 2008 se nacházela 48,32 mil. km od Země (0,32 AU), čemuž odpovídala doba letu rádiového signálu 161 s jedním směrem. Vzdálenost ke Slunci činila 146.92 mil. km (0.982 AU). 21. 02. 2008 byla provedena 2. část dráhové korekce změnou o 0,248 m/s, 24. 03. 2008 se uskutečnil nácvik operací budoucího průletu kolem planetky (2867) Steins (vlastně Štejns) a o tři dny později byla sonda převedena do stavu částečné hibernace, během níž byla většina systémů sondy vypojena, aby se prodloužila jejich životnost.

V pravidelných týdenních intervalech se však udržoval rádiový kontakt se Zemí. Počátkem června se sonda nacházela 159 mil. km (1,06 AU) od Země a rádiový signál letěl v jednom směru 8 min 53 s, vzdálenost ke Slunci činila 268 mil. km (1,79 AU).

Koncem tohoto měsíce byla sonda probuzena z hibernace a následovaly zevrubné prověrky systémů, byl instalován nový software a důraz byl kladen na stav přistávacího modulu Philae.

Počátkem srpna se Rosetta nacházela 285,67 mil. km (1,90 AU) od Země, což reprezentovalo 15 min 53 s doby letu rádiového signálu v jednom směru. Vzdálenost od Slunce činila 304 mil. km (2,03 AU). 04. 08. 2008 zbývalo k planetce Steins asi 24 mil. km a sonda zahájila navigační snímkování planetky, které trvalo až do 04. 09. 2008.

Planetka Steins ze sondy Rosetta

Den poté, 05. 09. v 18:38 UT sonda minula planetku ve vzdálenosti 800 km relativní rychlostí 8,6 km/s. Signál o této události by letěl k Zemi vzdálené 360 milionů km asi 20 minut – ovšem vzhledem k nutnému odklonění parabolické antény od směru k Zemi bylo právě spojení se Zemí plánovaně přerušeno a až následující den byla vědecká data včetně snímků přehrána ze záznamu.

13. 11. příštího roku se Rosetta znovu přiblíží k Zemi k poslednímu gravitačnímu manévru. 10. 07. 2010 sonda prolétne rychlostí 15 km/s ve vzdálenosti 3000 km od planetky (21) Lutetia.

Od července 2011 do ledna 2014 budou systémy Rosetty v hibernaci, po probuzení a technických prověrkách bude v květnu 2014 zahájen setkávací manévr s cílovou kometou, t.č. ve vzdálenosti asi 600 mil. km (4 AU). Na „tachometru“  Rosetty bude už 6,5 miliardy kilometrů; od srpna 2014 bude v těsné blízkosti komety, v listopadu bude na povrch jádra komety vysazen modul Philae a celá výprava má skončit v prosinci 2015. 

DAWN

Po řízené heliocentrické dráze se nyní k Marsu blíží sonda Dawn, kterou jsme už v Technetu podrobně popsali. Sonda o hmotnosti 1218 kg se vydala na cestu k planetce Vesta a trpasličí planetě Ceres loni 27. 09. a je vybavená vlastním pohonným systémem – třemi výkyvně uloženými iontovými motory o řiditelném tahu 19 až 91 mN každý (na palubě je 425 kg xenonu jako pracovní látky).

Po počáteční etapě, kdy se po startu musely otestovat všechny důležité systémy, byly 17. 12. zapojeny iontové motory a sonda se vydala na meziplanetární dráhu.
K prvním krátkodobým přerušením došlo 26. 12. 2007 a 02. 01. 2008, kdy bylo podle plánu opraveno zaměření hlavní antény na Zemi.

Sonda DAWN

K dalším vypojením iontového pohonu (vždy jen na několik dní) došlo 15. 01. 2008, kdy byla sonda zasažena částicemi kosmického záření, které narušilo funkci elektroniky a elektrický iontový pohon vypadl a 22. 01., kdy bylo zapotřebí nahrát do palubního počítače nový software.

V dalších měsících pracoval iontový pohon asi 96% celkového času a byl vypojován jen krátkodobě (obvykle jednou týdně) pro zaměření hlavní antény. Na dobu dvou týdnů byl odpojen počátkem dubna za účelem testování některých přístrojů a instalování nového softwaru.

Dráha sondy DAWN sluneční soustavou

Od 14. 04. byl pohon opět ve standardním provozu. 08. 08. 2008 dosáhla sonda největší letošní vzdálenosti od Slunce – 1,68 AU a další trajektorie povede opět blíž k dráze Země. Testování kamerového systému koncem srpna potvrdilo, že přístroje zůstávají v dobrém stavu.

04. 02. 2009 Dawn vykoná gravitační manévr průletem kolem Marsu a zhruba za 1080 dní od nynějška, tedy v polovině srpna 2011, se stane umělou družicí Vesty. Podle plánu od ní odletí koncem května 2012 a přeletí k planetě Ceres, jejíž družicí se stane počátkem února 2015; výprava má skončit v létě 2015.

MARS ODYSSEY

Nejstarší fungující umělá družice Marsu, Mars Geochemical Mapper (MGM alias 2001 Mars Odyssey) o hmotnosti 725 kg, opustila Zemi 07. 04. 2001 a brzdicí motor ji 24. 10. 2001 uvedl na počáteční areocentrickou dráhu.

O dva dny později začalo aerodynamické brzdění a 31. 01. 2002 byla sonda korekčním manévrem navedena na mapovací dráhu kolem Marsu. 18. 02. 2002 byl zahájen pravidelný vědecký program (na palubě sondy o suché hmotnosti 332 kg je umístěno 45 kg přístrojů).

Zobrazující skener tepelné emise THEMIS, pracující v oblasti viditelného a infračerveného záření, umožňuje mj. detekci těch minerálů, které mohou vznikat pouze za přítomnosti vody. Spektrometr gama záření je schopen stanovit přítomnost dvou desítek prvků včetně vodíku.

Sonda Mars Odyssey

Měřením neutronových emisí nepřímo ukázal již v prvních týdnech na značné množství vody v povrchových vrstvách do metrové hloubky; především v oblasti jižního pólu Marsu. Na řadě míst bylo takto v dalších letech v horních vrstvách půdy zjištěno až 10% ledu. Shora jsou vrstvy ledového materiálu pokryty a částečně tepelně izolovány navátou vrstvou prachu.

Během prvního marsovského roku sonda při mapování rozložení materiálu na a těsně pod povrchem planety našla nejen očekávané sezónní změny, ale objevila příznaky dlouhodobého trendu ve vývoji klimatu Marsu. Překvapující je změřené rozšíření ledu v relativně teplých oblastech.

V některých nízko položených regionech poblíž rovníku bylo naměřeno takové množství ledu, které převyšuje objem, jaký by se očekával v rovnovážném stavu při ustáleném klimatu za současných podmínek. Jedním z možných vysvětlení je, že Mars se právě nachází v přechodném období oteplování po předchozí době ledové.

Nyní je sonda již 2500 dní na oběžné dráze a přístroje dosud denně poskytují nedocenitelné poznatky. Původní plán počítal s ukončením primární mise v srpnu 2004, poté NASA uvolnila 35 mil. USD pro pokračující využívání sondy do září 2006 a pak znovu do podzimu letošního roku. I později by ale sonda měla fungovat jako retranslátor dat a povelů v pásmu UHF mezi sondami na povrchu planety a pozemními stanicemi.

MARS EXPRESS

25.12. 2003 byla na oběžnou dráhu kolem Marsu navedena první evropská sonda Mars Express o hmotnosti 1070 kg. Rychlý a relativně levný vývoj umožnilo převzetí řady konstrukčních prvků od sondy Rosetta, sponzorem výpravy se uvolněním více než milionu liber stala firma EADS, Stevenage (Velká Británie).

Sonda startovala 02. 06. 2003 z Bajkonuru raketou Sojuz FG/Fregat a kromě britského přistávacího pouzdra Beagle-2 (jehož přistání v oblasti Osiris Planitia dopadlo neslavně) nesla 116 kg přístrojů. Zatím spolehlivě plní výzkumné úkoly a skvěle spolupracuje v tandemu se dvěma americkými družicemi Marsu, vč. významné pomoci při retranslaci dat ze zařízení na povrchu.

Od počátku vzbuzovaly pozornost záběry německou vysokorozlišující stereoskopickou kamerou s rozlišením až 6 m (ve vybraných oblastech dokonce 2 m) z výšky 300 km, která je modifikací záložního letového exempláře původně pro Mars 96.

Záběry byly aktuálně publikovány na internetu a současně bylo předvedeno počítačové zpracování stereoskopické série těchto snímků do prostorového modelu krajiny, jak by byla vidět z kabiny nízko letícího letadla.

Němečtí specialisté začali na základě získaných snímků vytvářet první mapy Marsu v měřítku obvyklém u turistických map. Zveřejněné ukázky zachycují oblast Iani Chaos v měřítku od 1:200 000 do 1:50 000. Snímky jsou digitálně zpracované a doplněné vrstevnicemi a topografickými názvy.

Sonda Mars Express

Kompletní povrch Marsu je rozdělen do 10 372 jednotlivých polí, která budou zobrazena v základním měřítku 1:200 000. Odvozeně jsou získávány mapy ve větších měřítkách 1:100 000 a 1:50 000. Mezi vědecky nejzajímavější nálezy patří pravděpodobné zamrzlé moře o rozměrech 800 km×900 km×45 m v oblasti Elysium Planitia.

Pro studium mineralogického složení povrchu planety je určen francouzský dvoukanálový mapující spektrometr, pracující ve viditelné a infračervené oblasti spektra s prostorovým rozlišením 1 až 4 km, u vybraných oblastí až 300 m. Další výzkum byl zaměřen na atmosféru Marsu.

Planetární fourierovský spektrometr umožnil měřit globální atmosférickou distribuci vodních par a ostatních minoritních složek s větší přesností, než to dokázaly předchozí expedice. Na jaře 2004 byla zveřejněna senzační informace, že přístroj objevil v atmosféře Marsu metan v množství 10 částic na miliardu.

Mineralogický mapovací spektrometr již na samém počátku jednoznačně detekoval vodní led v permafrostu uprostřed jižní polární čepičky. Je tvořen z 15% vodním ledem a 85% zmrzlým oxidem uhličitým (suchý led). V delším časovém období byl pozorován vývoj jižní polární čepičky, která se během podzimu postupně rozrůstala, jak atmosférický oxid uhličitý mrznul a suchý led postupně překrýval vrstvu permafrostu.

Teprve dodatečně, v květnu 2006 byla rozevřena 40 m dlouhá anténa italského nízkofrekvenčního sondážního radiolokátoru a výškoměru MARSIS pro zkoumání podpovrchových struktur až do hloubky několika kilometrů na frekvencích 1,3 až 5,5 MHz.

Primárním úkolem je mapování rozložení vody a ledu v horních vrstvách marsovské kůry metodou užívanou i na Zemi: analyzuje odraz rádiových vln při přechodu mezi různými vrstvami v hloubce do 5 km, a tím zjišťuje podpovrchovou strukturu vč. rozlišení vlhkosti.

Rozložení antény se odkládalo, neboť technici až po startu usoudili z počítačových simulací, že během rozklápění by se tyče antény mohly rozkmitat s větší amplitudou, než bylo předpokládáno a při tom poškodit sondu.

Nakonec vše dopadlo dobře, pozorování neruší ionosféra a jedním z objevů radaru sondy je důkaz, že pod hladkým povrchem planin na severní polokouli jsou pohřbeny dávné impaktní krátery, které jsou patrně stejně staré jako vrchoviny na jižní polokouli.

Ovšem nejvýznamnějším přínosem je přesné určení vody ukryté v polárních oblastech; jen na jižní polokouli provedl Mars Express více než 300 virtuálních řezů ledovými vrstvami, přičemž jejich spodní okraj detekoval v hloubce asi 3,7 km pod povrchem.

Mars Express kráter s vodním ledem

Nánosy kolem jižního pólu obsahují směs zmrzlého oxidu uhličitého a vodního ledu a vody v pevném skupenství je podle sondy Mars Expres tolik, že pokud by se rovnoměrně rozprostřela po celém povrchu planety, vznikl by oceán o hloubce 11 m.

Letošní žeň vědeckých dat bude zřejmě menší s ohledem na občasné odpojování přístrojů z důvodů zhoršených energetických podmínek sondy a pomoc při retranslaci vysílání z amerických sond na povrchu, avšak činnost Mars Express pokračuje.

MARS RECONNAISSANCE ORBITER

V polovině září 2006 rozložila antény přístroje pro zjišťování přítomnosti vodního ledu pod povrchem Marsu rovněž sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Radiolokátor SHARAD pracuje na podobném principu jako MARSIS, ale s anténou o délce 10 metrů a na vyšších frekvencích; dosáhne tak do maximální hloubky „jen“ 1 km, avšak s vynikajícím vertikálním rozlišením 10 metrů.

Sonda o startovní hmotnosti 2180 kg (přičemž 1200 kg tvoří pohonné látky a 139 kg vědecké přístroje) vzlétla ze Země 12. 08. 2005; 10. 03. 2006 ji raketový motor převedl na aerocentrickou dráhu a ještě v březnu zahájila atmosférické brzdění. Během září se dostala na definitivní dráhu a po nezbytné motorické korekci 11. 09. 2006 mohl být zahájen vědecký výzkum plánovaný nejméně do konce letošního roku.

Sonda MRO

Sonda se nyní pohybuje po téměř polární dráze ve výšce 255 až 320 km synchronizované se Sluncem. V dalším období bude MRO sloužit především jako retranslační družice pro výsadkové moduly na povrchu planety.

Hlavní aparaturou je zobrazující komplex tří systémů: vysokorozlišující polychromatické kamery HiRISE se zrcadlovým objektivem o průměru 0,5 m, pracující v oblasti viditelného záření s prostorovým rozlišením 0,25 m(!), monochromatické širokoúhlé kamery s rozlišením 6 m pro lokalizaci předchozích snímků a širokoúhlé globální barevné kamery s rozlišením 1 až 10 km.

Měření doplňuje zobrazující spektrometr s dalekohledem o průměru 0,1 m pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast, umožňující mineralogickou analýzu a detekci přítomnosti vody s rozlišením 18 m a radiometr se dvěma dalekohledy o průměru 40 mm pro měření vertikálního teplotního profilu atmosféry i obsahu prachu a vodní páry v atmosféře do výšky 80 km nad povrchem s vertikálním rozlišením 5 km.

Pohled na Mars ze sondy MRO počátkem září 2008

Rychlost přenosu a množství předávaných dat jsou obrovské. Polovodičová velkokapacitní paměť má kapacitu 160 Gbit a komunikační systém má dva redundantní vysílače pracující v pásmu X (8 GHz, výkon 100 W) s přenosovou rychlostí 3,5 Mbit/s. Už v únoru 2007 překonal Mars Reconnaissance Orbiter rekord v objemu vědeckých dat, který byl kdy předán jakoukoliv předchozí sondou k Marsu.

Na Zemi jich dorazilo tolik, že by dokázaly zaplnit téměř 1000 nosičů CD-ROM. Dosavadní rekord měla sonda Mars Global Surveyor, která ovšem ke stejnému výkonu potřebovala deseti let (1997- 2006). Na závěr vědecké fáze v roce 2008 se očekávalo, že vědecké týmy získají asi 30 Tb dat, což je objem zaplňující 5000 disků CD-ROM.

V březnu tohoto roku však už bylo na Zemi 50 Tb dat a v současnosti 67,5 Tb, i když vzdálenost Marsu od Země je nyní nepříznivá. Mars se vzdaluje a nejdál od nás bude na konci letošního října, 374 milionů kilometrů. Na podzim bude stát mezi Zemí a Marsem Slunce, rušící rádiové spojení se všemi sondami. Pak se Mars zase začne přibližovat, až 29. 01. 2010 nastane další opozice Marsu.

MARS EXPLORATION ROVERS

Na samotném povrchu Marsu nyní pracují tři sestupové moduly. Dva z nich jsou téměř identické malé mobilní laboratoře MER (Mars Exploration Rover), každá o hmotnosti 174 kg s pěti přístroji. Má rozměry 1,5 x 2,3 x 1,6 m (výška x šířka x délka) a je autonomně řízena. Počítač na palubě užívá 32 bitový procesor Rad 6000 (128 Mbyte RAM, 256 Mbyte flash memory) s malou pamětí, uchovávající data při výpadku proudu.

Komunikace se Zemí se z části odehrává přímo v pásmu X (8 GHz), ale především via družice Marsu v pásmu UHF. Obě vozidla měla za cíl jezdit a pracovat na Marsu nejméně 92 dní (90 solů) a urazit asi 600 m.

Sondy MER

Plánovaná životnost byla, jak známo, mnohonásobně překročena – vozidla přečkala zimní období a potýkají se s usazeným prachem, snižujícím elektrický příkon slunečních fotočlánků, i s drobnými závadami pojezdového systému, avšak dosud zůstávají mobilní a funkční.

SPIRIT (MER-A) odletěl ze Země 10. 06. 2003 a 04. 01. 2004 po sedmiminutovém sestupu atmosférou přistál pomocí airbagů na povrchu Marsu v oblasti kráteru Gusev (souřadnice 14,57° j.š., 175,47° v.d.). Od té doby s občasnými běžnými provozními problémy skvěle funguje (05. 09. 2008 – 1662. sol) a do poloviny března najezdil zatím 7 528 metrů.

Přes zimní období je „zaparkován“ tak, aby na jeho fotočlánky dopadalo maximum sluneční energie; robot nedávno dostal nové povely a na pokračování pořizuje a vysílá panorama okolí.

Spirit na povrchu Marsu

OPPORTUNITY (MER-B) startoval 07. 07. 2003 a na Marsu přistál 26. 01. 2004 v oblasti Meridiani Planum asi 24 km od středu přistávací oblasti uvnitř malého bezejmenného kráteru o průměru 22 m a hloubce asi 3 m (souřadnice 1.95° j.š., 354.47° v.d., tedy na opačné polovině Marsu než Spirit).

Od té doby rovněž skvěle funguje, 03. 09. 2008 měl na svém kontě již 1640 solů. Za tuto dobu najezdil celkem 11 781,5 metrů. Posledních 340 solů, prakticky celý rok, strávil uvnitř kráteru Victoria, z něhož se mu podařilo zvolna vystoupat 1639. sol. Tato činnost patří nesporně mezi nejzajímavější kapitoly dosavadního výzkumu Marsu – nejen z hlediska technického a geologického, ale i z hlediska studia atmosféry a oblačnosti.

Obě mobilní sondy potvrdily, že na Marsu byla kdysi voda v kapalném stavu, a získaly nepřeberné množství vědeckých poznatků. Úctyhodný přehled činnosti sond sol za solem zpracovává A. Havlíček na http://spaceprobes.kosmo.cz.

Poznamenejme, že na Marsu se střídají roční období, která trvají výrazně nestejnou dobu. Obě sondy jsou relativně nedaleko rovníku, avšak na jižní polokouli. V roce 2004 přistály během končícího místního léta. 05. 03. jim začal podzim, který trval do 20. 09. Pak nastala zima až do 22. 03. 2005, kdy byla opět rovnodennost. 16. 08. 2005 začalo léto a trvalo do rovnodennosti 21. 11. 2006.

Po podzimu začala 08. 08. 2006 zima, pak 07. 02. 2007 znovu jaro, 04. 07. 2007 opět léto, 09. 12. 2007 další podzim až do 25. 06. 2008, kdy byl slunovrat; na jižní polokouli přinesl zimu, která potrvá do 25.12. 2008, kdy rovnodenností začne jaro.

Cesta Opportunuity po Marsu

V současnosti je největším problémem nedostatek energie, nicméně vědecký průzkum zvolna pokračuje dál. Fotovoltaické články sluneční baterie o ploše 1,3 m2 (příkon 140 W) mohou produkovat v ideálním případě téměř 900 Wh za jeden sol a předpokládalo se, že na konci tříměsíční primární mise se vlivem zaprášení a sezónních vlivů sníží tato hodnota na 600 Wh/sol.

V současnosti je denní produkce elektrické energie u Spiritu maximálně 240 Wh/sol, přičemž v těchto místech se přiblížila roční doba vyznačující se zvýšeným obsahem prachu v atmosféře, což by mohlo bilanci ještě zhoršit.

Pokud nedosáhne výroba elektřiny aspoň 250 Wh/sol, nelze uvažovat o rozšíření výzkumné aktivity a pokud nepomůže náhlý poryv větru, který by očistil zaprášené sluneční baterie, bude potřebné úrovně 250 dosaženo až v druhé polovině října.

U Opportunity je produkce nyní kolem 600 Wh/sol (ještě nedávno bylo hůř, nejvýše 360 Wh/sol, přičemž vrstva prachu usazená na solárních panelech dovolila jen 80% záření proniknout na účinnou plochu baterií). K ohřevu akumulátorů a vytápění infračerveného spektrometru je zapotřebí denně asi 70 Wh; ostatní energii lze využít k rádiovému spojení a při dobrém hospodaření i k jízdě nebo vědeckým pozorováním.

PHOENIX

Nejnovější sonda na povrchu Marsu pracuje teprve od letošního května, ale dlouhá budoucnost ji určitě nečeká s ohledem na nedostatek sluneční energie pro její fotovoltaické články. Přistála totiž na okraj severní polární čepičky, kde měsíc poté začalo místní léto.

Polární den, v němž zůstává Slunce nad obzorem i o půlnoci, tu trval až do konce srpna. 90. sol kamera skutečně zachytila 51 min po půlnoci místního času okamžik východu Slunce nad severním obzorem, což znamená konec letního polárního dne s maximálním příjmem sluneční energie.

V dalším období už začalo střídání dne a noci. Tato krátká noc trvala pouze 75 min, avšak sol za solem se zvolna prodlužovala. Primární mise, původně plánovaná jen na 90 solů, byla vzhledem k dobrému stavu celého zařízení prodloužena do konce září, avšak očekává se, že již koncem října pravděpodobně klesne příkon energie pod nezbytnou mez potřebnou k zachování tepelného režimu a provozovatelnosti přistávacího modulu sondy.

Phoenix se k Marsu vydal 04. 08. 2007 a 25. 05. 2008 ve 23:31:13 UT vstoupil rychlostí 5,6 km/s do Marsovy atmosféry ve výšce 125 km. Družice Mars Reconnaisance Orbiter pohotově pořídila snímky sondy snášející se na padáku.

Tak vypadalo přistání sondy Phoenix

Ve 23:38:24 UT se zpožděním osmi sekund přistál modul v oblasti Vastitas Borealis (skutečné souřadnice 68,22° areografické severní šířky, 234,3° areografické východní délky, plánované 68,35° .s.š., 233,0° v.d.). Informace o tom dorazila na Zemi ve 23:53:44.

Následujícího dne (sol 1) družice MRO předala barevné snímky místa dopadu tepelného štítu, ochranného krytu s padákem i přistávacího modulu s rozevřenými solárními panely. Meteorologická stanice Phoenix naměřila maximální denní teplotu -30°C, minimální noční teplotu -80°C, tlak 855 Pa plynule v dalších solech klesající na 785 Pa (méně než 1% tlaku na Zemi) a hlásila severovýchodní vítr o rychlosti 20 km/h s oblohou mírně zakalenou prachem do výšky 3,5 km.

Na snímku pořízeném 5. sol je mj. povrch přímo pod sondou, na němž jsou vidět výrazně světlé hladké plochy, ze kterých byla přistávacími motorky odfouknuta 50 až 150 mm silná vrstva povrchového materiálu. Podle prvních předpokladů se mohlo jednat o vodní led, ale na definitivní zjištění jsme museli ještě dva měsíce počkat.

Teprve 64. sol se Phoenixu pomocí lopatky robotické paže podařilo odebrat z výkopu pracovně zvaného "Snow White" (Sněhurka) vzorek ledového materiálu a dopravit jeho dostatečné množství do analyzátoru TEGA. V tomto vzorku, pojmenovaném "Wicked Witch of the West" (Zlá čarodějnice západu), hned první výsledky měření skupenského tepla během zahřívání na teplotu 35 °C a analýza odpařených molekul hmotnostním spektrometrem odhalily přítomnost vody!

Tím byla definitivně potvrzena hypotéza o vodním ledu, nacházejícím se v polárních oblastech jen několik centimetrů pod povrchovou vrstvou prachu. 69. sol potvrdily výsledky rozboru vzorku v mokré chemické laboratoři analyzátoru MECA (Microscopic, Electrochemistry and Conductivity Analyzer), výskyt chloristanu v polární půdě, což poněkud pozměnilo vědecký náhled na možné formy života na Marsu.

Jeden z prvních snímků okolí Phoenixu na Marsu

V pozemských podmínkách se chloristany vyskytují například v půdě velmi suché chilské pouště Atacama. Jsou stabilní a za běžných okolností neohrožují organický materiál. Bude však nutno ještě vyloučit, zda nemohlo dojít ke kontaminaci sondy Phoenix chloristanem amonným při činnosti třetího stupně nosné rakety Delta 2.

78. sol byl poprvé mimo Zemi mikroskopem atomárních sil pořízen 3D obraz kulové prachové částice o velikosti pouhého 1 µm, pocházející z výkopu „Snow White“. Částice této velikosti unášené větrem způsobují růžovou barvu atmosféry Marsu a mají také zásadní vliv na extrémní soudržnost a lepivost místní půdy.

Za 90 solů původně plánované primární mise Phoenix odeslal na Zemi více než 20000 snímků ze svých kamer a mikroskopů a výzkum pokračuje, než na sondě nastane „energetická krize“ – po přistání se denně produkovalo 3500 Wh/sol, nyní je to již necelých 2500 Wh/sol a každým přibývajícím solem se produkce sluneční elektrárny snižuje.

Phoenix na konci svého života

Minulý týden se urychleně připravovalo naplnění poslední čtvrté komůrky „mokrého“ analyzátoru materiálem odebraným z výkopu „Snow White“ a další vzorky pro čtyři zbývající pícky TEGA. Jakékoliv prodlení je nežádoucí, příznaky zimy se projevují stále častěji. Zatímco denní maxima teplot se udržují na -30°C, noční teploty klesají už na -90°C.

Na zemi jsou zatím v plném proudu přípravy na další expedice Marsu. V září příštího roku má startovat nejen další pojízdná laboratoř MSL, ale i mohutná ruská sonda Fobos-Grunt s malou čínskou družicí Rudé planety. K těmto projektům se samozřejmě na Technetu vrátíme, ale zbývá ještě několik sond ve vnější části sluneční soustavy.

Zdroje:

http://sci.esa.int
http://dawn.jpl.nasa.gov

http://marsprogram.jpl.nasa.gov
http://www.dlr.de/mars-express/desktopdefault.aspx/tabid-4677//7747_read-11947/
http://marsrovers.jpl.nasa.gov
http://spaceprobes.kosmo.cz

http://www.lib.cas.cz/space.40

Autor:




Hlavní zprávy

Další z rubriky

Přímý přenos zvuků přírody z jižních Čech do vašich sluchátek. V reálném čase,...
V noci horor, přes den ptačí ráj. Co se děje v lese, když tam nejste

Téměř dvě stě druhů ptáků, hmyz, ježci, žáby, lesní zvěř. Na přímém přenosu SlowRadio pro vás nezištně pracují tisíce zvířátek. Ornitolog Zdeněk Vermouzek...  celý článek

Vizualizace satelitu Iridium NEXT
Už žádné ztracené letadlo. Omlazené satelity Iridia na to dohlédnou

Dosud jediný a plně funkční telekomunikační systém Iridium s celosvětovým pokrytím se dočká deseti nových satelitů. Už je nutně potřebuje. Některé družice už...  celý článek

Částečné zatmění Měsíce 7. srpna 2017 viděné z pražského Žižkova.
Česko sledovalo malou nebeskou podívanou. Země ukousla kus Měsíce

V pondělí večer byl Měsíc v úplňku, především na začátku své noční pouti nebyl vidět úplně celý.  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.