MESSENGER
O sondě, která je na cestě od 3. srpna 2004, jsme psali na začátku a zmiňujeme se o ní i nyní, na konci našeho volného seriálu. Symbolicky a nikoliv nezaslouženě: během tři čtvrtě roku se opět vrací do blízkosti konečného cíle – planety u Slunce nejbližší.
6. října kolem 10 h 40 SELČ prosvištěl 200 km nad povrchem Merkuru a přesnost průletu (odchylka od plánovaného bodu ne větší než 10 km) při gravitačním manévru byla důležitá pro přesnost navedení na dráhu kolem planety 18. března 2011. Při prvním průletu 14. ledna minula bod zacílení jen o 8,25 km.
Tehdy odhalila existenci magnetického pole, generovaného aktivním dynamem v nitru planety, objevila překvapivě hustý plasmový oblak kolem planety a ke znalostem povrchu přidala dalších 20% do té doby neznámého terénu; tentokrát poletí nad opačnou hemisférou, kterou dosud vůbec neznáme, a měla by k našim znalostem přidat asi 500 MB dat včetně 1200 nových snímků s vysokým rozlišením.
Nyní je MESSENGER, který vzlétl 3. srpna 2004, už za polovinou své plánované dráhy v prostoru a těší se dobrému „technickému“ zdraví – doufejme proto, že bez problémů uskuteční blížící se průlet kolem Merkuru, právě tak jako třetí, plánovaný na 29. září příštího roku, a především práci na oběžné dráze kolem Merkuru po roce 2011.
ULYSSES
Západoevropská sonda, jejíž činnost byla z technických důvodů oficiálně ukončena k 1. červenci letošního roku, se zřejmě nechce smířit s vědeckými nekrology, byť byly plné chvály na 17,5 letou činnost, a dál posílá na Zemi cenné informace o současné mimořádně nízké sluneční aktivitě – nejnižší za půl století kosmického výzkumu… Zdá se, že výčet 1500 původních prací, čerpajících z jejích výsledků, ještě dlouho nebude mít konce…
CASSINI
Nejmohutnější sonda pro výzkum sluneční soustavy, která 11 let po svém startu skvěle plní své úkoly. Vzlétla 15. října 1997 a stala se na dlouhou dobu posledním představitelem komplexní laboratoře (koncepčně odlišné od sond programu Discovery).
Po dlouhé cestě sluneční soustavou (byla použita složitá trajektorie s postupným urychlováním u několika planet, zv. trajektorie VVEJGA s gravitačními manévry dvakrát u Venuše, pak u Země a Jupiteru) byla 1. 7. 2004 zakotvena na počáteční oběžné dráze kolem Saturnu, jehož první umělou družicí se stala.
V nynější podobě (bez evropského přistávacího modulu Huygens o hmotnosti 320 kg) má základní těleso délku 6,7 m a hmotnost kolem 3700 kg (tzv. suchá hmotnost 2125 kg a zbytek pohonných látek z původních 3130 kg, z nichž přes polovinu bylo spotřebováno na brzdicí manévr u Saturnu).
O dodávku potřebné energie se stará trojice radioizotopových termoelektrických generátorů, která dodávala na počátku letu 885 W; nyní poklesl příkon na cca 650 W, což zatím bohatě stačí nakrmit všechny systémy sondy.
Pro řízení letu a přístrojů slouží dva redundantní řídící počítače programované v jazyce Ada, kapacita paměti sytému řízení polohy a orientace je 512 kB RAM a 8 kB PROM. Tříosá stabilizace se realizuje nejjemněji pomocí jedné ze tří inerciálních jednotek, každá je sestavena ze čtyř setrvačníků – tři jsou v navzájem kolmých rovinách, čtvrtý je orientován šikmo ke všem zbývajícím.
Všechny tři sady setrvačníků si stále zachovávají dobrou funkčnost, kontrola třecích sil v závěsech se uskutečňuje každých šest měsíců, nicméně letos se již objevují náznaky stárnutí. Poloha je aktivně udržována 16 malými reaktivními motorky o tahu 0,5 až 1,1 N uspořádanými do čtyř skupin po čtyřech kusech.
Pomocí nich se dá udržovat nebo naopak měnit orientace sondy v prostoru, případně lze provádět malé korekce dráhy. Jako pohonná látka se užívá hydrazin (počáteční zásoba 130 kg).
Větší dráhové změny (Δv>5 m/s) se uskutečňují zdvojenými raketovými motory s regulovaným tahem 445 N na oxid dusičitý a monomethylhydrazin, jejichž počáteční zásoba vystačila pro celkovou změnu rychlosti sondy o Δv=2,4 km/s. Motory jsou uloženy ve výkyvných závěsech, čímž se dá měnit směr vektoru tahu. V průběhu letu jsou motory chráněny před nárazy mikrometeoroidů mnohonásobně odsunovatelným krytem.
Dva polovodičové záznamníky dat mají zaručenou kapacitu 2×1,8 Gbit a pracují ve formě DRAM (Dynamic Random Access Memory) bez jakýchkoliv pohyblivých částí. Data jsou periodicky vysílána na Zemi a paměť je mazána.
Konstrukce všech systémů sondy Cassini byla vedena úsilím o maximální jednoduchost a spolehlivost s vyloučením všech rotujících systémů a dosavadní provoz dává tvůrcům plné absolutorium. Mimochodem, mezi šéfy týmů z JPL patřil i jeden z posrpnových českých emigrantů…
Telemetrický systém pracuje se dvěma redundantními vysílači v pásmu X (8.4 GHz, výkon permaktronů 2×19 W) přenosovou rychlostí 14,2 až 165,9 kbit/s při použití pevné parabolické antény o průměru 4 m.
Na palubě jsou přístrojové komplexy o hmotnosti 340 kg: kamerový systém ISS, který tvoří krátkofokální kamera (ohnisková délka 0,2 m, světelnost f/3,5, rozlišení 60 µrad/pixel) s 18 filtry (380-1100 nm) a dlouhofokální kamera (ohnisková délka 2 m, světelnost f/10,5, rozlišení 6 µrad/pixel) se 24 filtry (380-1100 nm); ultrafialové zobrazující spektrografy, pracující v oborech 56 -190 nm; mapující spektrografy pro viditelnou a infračervenou oblast VIMS; kombinovaný infračervený spektrometr CIRS, který tvoří tři interferometry, pracující v oboru 7-1000 µm; radiolokační aparatura (především radiolokátor se syntetickou aperturou pro pásmo Ku, tj. 13,78 GHz s rozlišením 0,35-1,7 km); radiový systém, využívající radioaparatury sondy ke studiu vlastností atmosfér a ionosfér; plazmový spektrometr, hmotový spektrometr, soustava magnetometrů a magnetosférické zobrazovací zařízení pro studium prostorové struktury rozložení iontů a elektronů v magnetosféře; soubor přístrojů pro studium vlastností plazmatu v meziplanetárním prostoru a v magnetosférách planet.
Pro nás je významný analyzátor kosmického prachu CDA, sestávající z vysokorychlostního detektoru pro detekci impaktů do 10 000 částic/s (citlivost 10-9 až 10-15 g) a analyzátoru pro detailní analýzu jednotlivých částic – na tomto německém experimentu se významně podílela Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy.
Sonda až dosud funguje perfektně. Ve čtyřletém intervalu oběhla kolem Saturnu už 74x – a pokaždé po trochu jiné dráze. To si mj. vyžádalo provedení více než 150 přesných korekcí dráhy OTM (Orbital Trim Maneuver) včetně změny sklonu pomocí raketových motorů nebo hydrazinových trysek.
K řadě měsíců se sonda přiblížila velmi těsně (tzv. cílený průlet vyžadoval korekci dráhy k dosažení optimálních možností pozorování) a mnohokrát proletěla jen 950 km nad povrchem největšího měsíce Titan (průměr 5130 km), na který 14. ledna 2005 vysadila rovněž skvěle pracující evropské přistávací pouzdro Huygens.
Právě Titanu byla při přípravě výzkumného programu věnována mimořádná pozornost – mj. s ohledem na teorii, podle níž na povrchu Titanu měl existovat rozsáhlý oceán tvořený kapalnými jednoduchými uhlovodíky. Letos v létě odborníci definitivně potvrdili, že v jižní polární oblasti Titanu se rozkládá prohlubeň o délce asi 230 km vyplněná kapalinou.
Závěry se opírají o pozorování při 38. těsném průletu kolem měsíce v prosinci 2007, kdy jezero o ploše asi 20 tisíc čtverečních km (Ontario Lacus) bylo chemicky analyzováno – mapující spektrometr VIMS v infračervené části spektra detekoval etan, jednoduchý uhlovodík (C2H6), po němž vědci předtím dlouho pátrali.
Etan je součástí směsi kapalin, jejímiž dalšími složkami je metan, dusík a některé další jednoduché uhlovodíky a vzniká působením ultrafialového záření na molekuly metanu, nejjednoduššího uhlovodíku (CH4), který se hojně vyskytuje v dusíkové atmosféře Titanu.
I když neznáme hloubku jezera, víme, že to musí být aspoň několik centimetrů. Přístroje rovněž indikovaly, že jezero Ontario Lacus se odpařuje. Je totiž ohraničeno tmavým pobřežním pásem, který ostře kontrastuje s okolním světlým terénem – zřejmě je materiál při pobřeží nasáknut tenkou vrstvou uhlovodíků.
Titan, větší než např. Merkur, se nám nyní jeví jako mimořádně zajímavý svět, za zcela odlišných podmínek analogický naší Zemi. Pozorování Cassini a přistávacího modulu Huygens představilo svět, v němž z oblohy prší metan, v kapalném stavu vymílá kaňony a shromažďuje se v povrchových jezerech. Metan absolvuje na Titanu stejný koloběh jako voda na Zemi.
Objem a hodnota vědeckých dat získaných sondou Cassini vysoko překročily očekávání a záplava informací, která dosud pokračuje, teprve čeká na podrobné zpracování. Více než 400 dosud publikovaných odborných studií je teprve počátek a nejméně 300 vědců má o práci postaráno ještě na dlouhá léta.
Letos v létě začala nová etapa výzkumu, nazvaná Cassini Equinox Mission a naplánovaná na příští dva roky. Během nich Cassini uskuteční dalších nejméně 60 obletů Saturnu, přičemž se počítá mj. s 26 průlety kolem Titanu, sedmi kolem měsíce Enceladus (první vedl 11. srpna ve výšce 50 km od povrchu při relativní rychlosti 17,7 km/s, další – 9. října 2008 povede jen 25 km nad povrchem při průměru měsíce 500 km) a po jednom kolem Dione, Rhea a Helene.
Pokračovat bude též studium Saturnových prstenců (zřejmě včetně objevování nových), magnetosféry i planety samotné. Do konce roku 2008 se počítá ještě se třetím průletem kolem měsíce Enceladus (31.10.), spojeným s detailním průzkumem jeho polárních oblastí, a se čtyřmi cílenými průlety kolem Titanu (3.11., 19.11., 5.12. ve vzdálenosti jen 950 km nad povrchem a 21.12.). O Vánocích, 26.prosince, prolétne Cassini už po sté pericentrem dráhy kolem Saturnu.
NEW HORIZONS
Daleko za heliocentrickou dráhu planety Saturn pospíchá ke svému cíli první sonda nového programu New Frontier, který se bude zaměřovat na středně nákladné výpravy NASA v ceně do 700 milionů dolarů. Jmenuje se New Horizons alias PKB [Pluto Kuiper Belt Mission] a ze Země odstartovala raketou Atlas 5 dne 19. ledna 2006. Její startovní hmotnost byla 478 kg (prázdná 401 kg).
Tříose nebo rotací stabilizovaná sonda tvaru nízkého nepravidelného šestibokého hranolu o rozměrech základny přibližně 2,1x 1,8 m (resp. 2,7 m včetně zdroje energie) a výšce 0,7 m (resp. 2,2 m s anténami a adaptérem pro připojení k nosné raketě). Je vybavena radioizotopovým termoelektrickým generátorem, dodávajícím na počátku cesty 240 W (v roce 2015 minimálně 200 W) elektrické energie.
Zdrojem tepelné energie je 11 kg oxidu plutoničitého 238PuO2. Sonda nese sedm vědeckých experimentů o celkové hmotnosti 30 kg. Je to především vysokorozlišující spektrometr Alice pro extrémní a vzdálenou ultrafialovou oblast (spektrální rozsah 50 až 180 nm, 1024 kanálů); souprava sedmi multispektrálních kamer ve viditelném oboru Ralph, dlouhofokální kamera LORRI [Long Range Reconnaisance Imager] pro snímkování Pluta a dalších těles Sluneční soustavy (prostorové rozlišení 50 m na vzdálenost 10 000 km) a infračervený zobrazující spektrometr.
Další poznatky jistě získá radiový experiment pro studium vlastností atmosféry Pluta ze změn rádiových vln během rádiového zákrytu sondy za planetou, analyzátor nabitých částic pro studium interakce planety se slunečním větrem a studentský detektor prachových částic.
Řízení sondy zajišťuje procesor typu Mongoose V. Vědecká a technická data jsou zaznamenávána do dvou polovodičových velkokapacitních pamětí s kapacitou po 64 Gbit. Komunikační systém sondy pracuje v pásmu X (8 GHz), přenosová rychlost od Pluta bude 800 bit/s. Předpokládá se, že úplný přenos veškerých dat z průletu kolem Pluta bude trvat 9 měsíců.
Sonda je dále vybavena 12 hydrazinovými motorky o tahu po 0,8 N pro stabilizaci a 4 silnějšími motorky pro korekční manévry na stejné pohonné látky o tahu po 4,4 N. Motorky slouží k udržování orientace během zkoumání planet a během korekčních manévrů; většinu doby přeletu meziplanetárním prostorem je orientace udržována rotací sondy rychlostí přibližně 5 ot/min.
Pro zjišťování orientace v prostoru slouží inerciální plošina a systém čidel jasných hvězd. Sonda získala startem únikovou rychlost a pohybovala se nejrychleji ze všech dosavadních kosmických sond – 16 km/s. Již necelých devět hodin po startu překročila dráhu Měsíce a jen dva a půl měsíce (78 dní) poté překročila dráhu Marsu.
Paradoxně při tom ovšem byla blíž k Zemi než k Marsu a nacházela se 243 mil. km od Slunce. 13. 6. 2006 byla již 368 milionů km od Slunce a 273 mil. km od Země a právě prolétala jen 102 tisíc kilometrů od planetky o průměru 5 km, která tehdy nesla označení 2002 JF56 (nyní se jmenuje „APL“ – tuhle sondu nepostavili v JPL, ale v laboratoři Applied Physics Laboratory (APL) na Johns Hopkins University v Laurelu, MD.
Počátkem září sonda v rámci testování vědeckých přístrojů provedla první pozorování Jupiteru na vzdálenost 291 mil. km. 28. února 2007 proletěl New Horizons rychlostí 21 km/s ve vzdálenosti 2,305 mil. km od středu Jupiteru a tímto gravitačním manévrem se mu zvýšila celková heliocentrická rychlost o 4 km/s. Byl to nejrychlejší průlet ze všech dosavadních sond.
Už 8. června 2008 protnula sonda dráhu planety Saturn ve vzdálenosti 1,5 miliardy kilometrů od Slunce (10 AU) heliocentrickou rychlostí přes 18 km/s. K Plutu zbývá necelých 21 AU, které má sonda překonat za sedm let. 18. března 2011 protne dráhu Uranu a 24. srpna 2014 dráhu Neptunu, aby k cíli dorazila 14. července 2015. Toho dne má proletět ve vzdálenosti 10 tisíc kilometrů od planety a následně krátce poté asi 27 tisíc kilometrů od měsíce Charon.
Další část expedice, výzkum Kuiperova pásu, nebyla dosud specifikovaná. Nyní se sonda pohybuje ve vzdálenosti 11,205 AU od Slunce, od něhož se vzdaluje rychlostí 17,857 km/s a cesta rádiovým signálům k Zemi trvala 1,58 hodiny. Je předurčena, aby po roce 2022 ukončila výzkum vnějších částí planetárního systému a poté nás zvolna opustila rychlostí asi 2,5 AU/rok.
NA POMEZÍ SLUNEČNÍ SOUSTAVY
Čtyři sondy už dokončily svůj výzkumný program ve sluneční soustavě a směřují ven, do mezihvězdného prostoru. Především jsou to dvě identické sondy Pioneer, které startovaly již 3. března 1972 a 6. dubna 1973. První z nich zkoumala poprvé zblízka planetu Jupiter, druhá výzkum o rok později zopakovala, doplnila a byla prvním pozemským tělesem, které prolétlo v blízkosti Saturnu.
Pioneer 10 překročil 24. května 1972 dráhu Marsu a 4. prosince 1973 proletěl kolem Jupiteru ve vzdálenosti 140 000 km nad oblačnou pokrývkou planety. 13. června 1983 sonda překročila dráhu Neptunu (4 527 978 612 km od Slunce), toho času nejvzdálenější planety sluneční soustavy. Pohybovala se heliocentrickou rychlostí 13,69 km/s směrem do prostoru a většina vědeckých přístrojů byla dosud funkčních.
Přesná měření parametrů dráhy koncem 80. let prokázala, že za drahami Neptunu a Pluta se nenachází žádná další hmotnější planeta a v roce 1992 byla stejnou metodou zjištěna existence neznámého tělesa Kuiperova pásu, v jehož relativní blízkosti sonda prolétla - bohužel, v té době už byly její oči slepé.
31. března 1997 byl projekt formálně ukončen pro nedostatek finančních prostředků, avšak sledování sondy příležitostně pokračovalo v rámci jiných vědeckých projektů.
Počátkem srpna 1999 se Pioneer 10 nacházel ve vzdálenosti 73,16 AU od Slunce, radiozotopický zdroj elektrické energie uspokojivě fungoval (napětí v síti 27,5 V) a napájel jak telemetrický systém, tak poslední zapojený přístroj – Geigerův teleskop kosmického záření. Ostatní byly pro úsporu energie postupně odpojeny.
Poslední údaje byly na povel ze Země předány dne 14. července 2002 ze vzdálenosti 80,22 AU při heliocentrické rychlosti vzdalování 12,24 km/s. Palubní napětí kleslo ze standardních 28 V na 26 V a příkon energie klesl na zhruba 40 % původní hodnoty, teplota systémů sondy se pohybovala pod – 41 C°.
Úroveň signálu byla -185 dBm, tj. na hranici citlivosti přijímače. Signály Pioneeru 10 už poté nebylo možné dešifrovat. Počátkem prosince 2002 byl znovu vyslán na sondu povelový signál anténou v Goldstone o výkonu 325 kW a po 22 h 25 min byla zaznamenána odpověď ze vzdálenosti 81,86 AU od Slunce.
Experti došli k závěru, že palubní napětí kleslo pod 24 V, což pro vysílač již nestačí. Rovněž 23. ledna 2003 byla zachycena odpověď na povelový signál ze Země vyslaný předchozího dne, ale signály se nepodařilo dešifrovat.
Doba letu signálu oběma směry činila 22 h 35 min. Signály sondy zachytil také radioteleskop Arecibo (Portoriko) v rámci projektu Phoenix. Další pokusy o navázání radiového kontaktu se sondou v únoru a březnu 2003 na vzdálenost přes 82 AU už nebyly úspěšné. Proto 25. února 2003 NASA oficiálně expedici sondy Pioneer ukončila.
Nicméně sonda se pohybuje dál po své dráze a vzdaluje se do kosmického prostoru. V současnosti se nachází ve vzdálenosti 96,684 AU a vzdaluje se od Slunce téměř konstantní rychlostí 12,1 km/s, takže za rok urazí asi 2,554 AU.
Asi za 126 tisíc let na ni přestane dominantně působit gravitační pole Slunce a Pioneer 10 vpluje do galaktického prostoru zhruba ve směru hvězdy Aldebaran, ležící ve vzdálenosti 68 světelných roků, k níž se po dvou milionech let relativně přiblíží.
Téměř identická sonda Pioneer 11 prolétla kolem Jupiteru (3. 12. 1974 ve výši 42 828 km nad hladinou mraků) a poté „nad plán“ zamířila k Saturnu, kolem něhož prolétla 1.září 1979 ve výši 21 400 km nad hladinou oblaků rychlostí 31,7 km/s a následně prolétla 356 tisíc km od měsíce Titan.
Během 80. let byla většina přístrojů postupně odpojena pro úspory energie. Poslední standardní přenos informací se uskutečnil 30. 9. 1995, kdy se sonda nacházela ve vzdálenosti asi 43,4 AU od Země. Poté byla mise oficiálně ukončena pro nedostatečný výkon palubních radioizotopových generátorů elektrické energie.
Poslední slabý signál byl však zřejmě krátce zachycen ještě v listopadu 1995. Sonda se však sama už neuměla zacílit směrovanou anténou na Zemi, a tak nelze vyloučit, že jako radiomaják vysílala ještě několik dalších měsíců; na Zemi jsme poté už nic nezaznamenali.
Nyní se nachází ve vzdálenosti 77,041 AU od Slunce na hyperbolické dráze a vzdaluje se rychlostí 11,485 km/s, tj. 2,423 AU za rok. Dlouhodobě směřuje na obloze do souhvězdí Orla; hvězdu Lambda Aql mine asi za čtyři miliony let.
VOYAGER 1
Dalšími tělesy opouštějícími planetární systém je dvojice sond Voyager. Každá má hmotnost 722 kg, na počátku letu dodávaly radioizotopové termoelektrické generátory maximálně 470 W pro provozní systémy a 11 přístrojů.
Provoz sondy je řízen zdvojeným palubním počítačem, zpracování vědeckých a telemetrických dat a řízení vědeckých experimentů zajišťuje systém zpracování dat vybavený ztrojeným počítačem.
Data mohou být zaznamenána na magnetopáskové paměti s kapacitou 536 Mbit (u Voy 2 přestala pracovat v září 2007). Data se vysílají – tehdy to bylo poprvé – zejména v pásmu X (8,4 GHz, rychlost přenosu minimálně 8 bit/s, při průletu kolem cílových planet až 115,2 kbit/s, výkon 23 W).
Stabilizační digitální systém využívá detektory Slunce, sledovače hvězd a trojice úhloměrných gyroskopů a jako výkonné prvky slouží osm trysek na hydrazin (celková zásoba po startu 104 kg) o tahu po 0,9 N.
Voyager 1 startoval 5. 9. 1977, Voyager 2 už 20. 8. 1977, ale náskok mu podle plánu vydržel jen do prosince 1977. Voyager 1 proletěl kolem Jupiteru 5. 3. 1979 ve vzdálenosti 349140 km a mj. pořídil asi 18 tisíc snímků, Saturnu 12. 11. 1980 ve vzdálenosti 186 420 km (celkem 16 tisíc snímků planety a jejích měsíců) a pokračuje po hyperbolické dráze se sklonem 34,8° k rovině ekliptiky ven ze sluneční soustavy.
Po devíti letech byl zobrazovací systém uveden naposledy do provozu, aby 14. 2.1990 pořídil asi 60 záběrů Slunce a šesti planet (Venuše, Země, Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu), jejichž mozaika vytvořila známý „rodinný“ snímek sluneční soustavy.
"To je domov. Náš domov," popsal ho tehdy Carl Sagan. "Každý to miluje, každý to zná, každý to občas slyší, každý lidský tvor tady prožil svůj život."
Do konce 80. let stál program obou sond Voyager 875 milionů dolarů, od roku 1990 byl program doplněn o prvních 30 milionů dolarů na dva roky pod názvem Voyager Interstellar Mission. Od 17. února 1998 se stal Voyager 1 nejvzdálenějším tělesem, které lidé vyrobili; do té doby to byl Pioneer 10.
V prosinci 2004 potvrdily údaje magnetometru a přístrojů studujících vlastnosti slunečního větru a okolního plazmatu že Voyager 1 se ve vzdálenosti asi 94 AU již dostal na vnitřní hranici heliopauzy, na tzv. závěrnou rázovou vlnu, kde rychlost slunečního větru přechází ze supersonické na subsonickou.
V srpnu 2006 sonda překročila vzdálenost 100 AU, tedy zhruba 15 miliard kilometrů od Slunce a nyní se nachází ve vzdálenosti 107,522 AU od Slunce, od něhož se vzdaluje rychlostí 17,099 km/s, takže za rok urazí 3,61 AU. Současnou vzdálenost od Země 107,678 AU překonávají signály s daty od dosud fungujících přístrojů 14,97 hodin. Z této vzdálenosti se jeví Slunce jako objekt – 16,5 magnitudy…
Očekáváme, že někdy koncem roku 2010 budou ukončena pozorování ultrafialovým spektrometrem a dříve než bude zahájeno cílené vypojování jednotlivých přístrojů, bude v polovině příštího desetiletí ukončena činnost magnetofonové paměti pro záznam vědeckých dat a skončí funkčnost úhloměrných gyroskopů.
Po roce 2025 zřejmě příkon elektrické energie klesne pod hranici potřebnou k provozu sondy. Někdy v té době se předpokládá dosažení heliopauzy a přibližně za 40 tisíc let se sonda relativně přiblíží (na vzdálenost 1,6 světelného roku) ke hvězdě AC+79 3888 v souhvězdí Žirafy.
VOYAGER 2
Voyager 2 měl mnohem pestřejší osud – a také komplikovanější, protože už v dubnu 1978 byl přepojen na záložní vysílač. 9. 7. 1979 proletěl ve vzdálenosti 721 880 km od Jupiteru a 26. 8. 1981 kolem Saturnu ve vzdálenosti 161 080 km od Saturnu.
Pořídil při tom zhruba stejný počet snímků jako Voyager 1. Průlet byl ale zvolen tak, aby tu došlo k dalšímu gravitačnímu urychlení, takže Voyager 2 zamířil ještě k Uranu, kde 24. 1. 1986 dosáhl minimální vzdálenosti 107 090 km od planety a pořídil při tom mj. asi 8 000 snímků.
Díky přesné dráze a novému gravitačnímu urychlení (a samozřejmě především mimořádně vhodnému postavení planet) pak dorazil k Neptunu, kde pořídil mj. asi 10 000 snímků (25. 8. 1989 minimální vzdálenost 29 215 km).
Nyní se nachází ve vzdálenosti 87,074 AU od Slunce, od něhož se po dráze se sklonem 32,2° na jih od ekliptiky vzdaluje rychlostí 15,518 km/s, takže za rok urazí 3,274 AU/rok. Cesta k Zemi, dlouhá 86,944 AU, trvá signálům přes 12 hodin.
Na palubě sondy stále funguje několik přístrojů (detektor kosmického záření, detektor nízkoenergetických částic, spektrometr plazmových částic a magnetometr).
Heliopauzy dosáhne Voyager 2 kolem roku 2030, za téměř 100 tisíc let na ni přestane dominantně působit gravitační pole Slunce a v roce 296000 proletí kolem hvězdy Sirius, k níž se však nepřiblíží na víc než 4,3 světelného roku.
Jak už bylo řečeno, s Voyagery je dosud udržováno oboustranné spojení, vysílají modulovaný signál a tedy i informace o prostředí, kterým prolétají. Týdně věnuje síť Deep Space Network každému z nich průměrně 70 až 80 hodin, z toho nejméně 10 hodin jsou vytíženy největší (tj. 70 m) antény.
Pokud nedojde k neočekávané technické závadě, mají obě sondy ještě pár let aktivního života před sebou. Do roku 2010 by mělo být zajištěno oboustranné vysokorychlostní rádiové spojení.
Při obvyklé týdenní spotřebě hydrazinu zbývá dost pohonných látek pro systém stabilizace a orientace v prostoru (z původních 104 kg je nyní v nádržích 27,1 kg pro Voyager 1, resp. 28,8 kg pro Voyager 2), které by měly bohatě vystačit nejméně do roku 2025.
Termoelektrické generátory však zvolna degradují: příkon po startu byl 475 W, koncem roku 1995 byl 341 W (resp. 345 W), koncem roku 2000 byl 315 W (resp. 317 W), v létě 2006 asi 290 W (resp. 291 W), nyní 282 W (283,4 W), takže při postupném odpojování přístrojů by měla energie vystačit nejméně do roku 2020.
V té době by Voyager 1 měl být ve vzdálenosti téměř 20 miliard kilometrů od Slunce a Voyager 2 asi 17 miliard kilometrů. Slabý rádiový signál „majáku“ by měl být registrovatelný do roku 2025, ale definitivní konec musí nastat tehdy, až si sluneční čidla začnou plést Slunce s jinými jasnými hvězdami, tedy kolem roku 2030.
Výzkum vnějšího prostoru by však měl v té době pokračovat jinými prostředky. Už za několik dní, 19. října, má raketa Pegasus-XL vynést na oběžnou dráhu kolem Země důmyslnou družici IBEX, jejímž úkolem bude z geocentrické dráhy ve vzdálenosti 7000 až 230 000 km mapovat rozhraní mezihvězdného prostoru s heliosférou, tedy prostředí, kterým nyní prolétají obě sondy Voyager.
NASA má rovněž předběžné plány na pokračování výzkumu „in situ“, avšak k jejich realizaci nedojde zřejmě dříve než v třetím desetiletí tohoto století. Počátkem 20. let tohoto století by se mohla na dalekou cestu vydat malá specializovaná sonda.
Pokud bude zvolena koncepce „Interstellar Probe“ o hmotnosti asi 200 kg, měla by být za pomoci sluneční plachty o průměru až 400 m, oddělené až za dráhou Jupiteru, urychlena na 14 AU/rok a rozšířit naše poznatky až do vzdálenosti nad 200 AU od Slunce.
Po schválení nového typu sondy k Jupiteru se nyní reálnější jeví projekt vycházející ze studie „Innovative Interstellar Explorer“, počítající se sondou o hmotnosti kolem 1000 kg, která by využívala kromě gravitačního „praku“ u několika planet též iontových motorů s radiozotopovým zdrojem energie k postupnému urychlení na 8 AU/rok, takže vzdálenosti 200 AU od Slunce bylo možné dosáhnout za méně než 30 let.
Avšak do doby, v níž bude úkol považován za aktuální, se zřejmě ještě návrhy několikrát (a možná výrazně) změní. Zatím máme dost práce ve sluneční soustavě…
Literatura:
http://solarsystem.jpl.nasa.gov/missions/
http://sci.esa.int
http://saturn.jpl.nasa.gov
http://spaceprobes.kosmo.cz
http://pluto.jhuapl.edu
http://www.nasa.gov/ibex
http://interstellarexplorer.jhuapl.edu
http://www.kosmo.cz
http://www.lib.cas.cz/space.40
http://www.observatory.cz/news/detail.php?page=&id=139&pda=1
