Vesmír z oběžné dráhy kolem Země
Asi 10 % nových umělých kosmických těles bylo věnováno vědeckému výzkumu; pět družic patří astronomii. V únoru vzlétla japonská družice Akari (tj. Světlo) alias Astro F neboli IRIS (Infrared Imaging Survey) o hmotnosti 950 kg, kterou během několika týdnů dopravil apogeový motor na kruhovou dráhu ve výšce 700 km.
Hlavním přístrojem je zrcadlový dalekohled systému Ritchey-Chrétien s primárním zrcadlem z pozlaceného karbidu křemíku (průměr 710 mm, ohnisková délka 4,2 m) s infračerveným fourierovským spektrometrem a infračervenými kamerami pro studium vzniku a vývoje galaxií, životního cyklu hvězd vč. průběhu jejich zániku, hledání hnědých trpaslíků i studium protoplanetárních disků. Zásoba supratekutého helia pro chlazení detektorů vystačí na půldruhého roku činnosti.
Posledním startem roku bylo vypuštění francouzské družice COROT (Convection, Rotation des Étoiles et Transits des Planètes Extrasolaires) o hmotnosti 668 kg, pohybující se po polární dráze ve výšce 900 km. Na vědeckém programu spolupracují týmy z Francie, střediska ESTEC v Noordwijku, z Dánska, Portugalska, Švýcarska a Velké Británie, na přípravě se podílely i skupiny z Belgie, Brazílie, Německa, Rakouska a Španělska. Hlavním přístrojem je afokální zrcadlový dalekohled o průměru 270 mm se 2 parabolickými zrcadly (ohnisková délka 1,1 m), vnější sluneční clonou s odstiňovacím faktorem 10-13 , disperzním hranolem pro získávání hvězdných spekter a barevných obrazů hvězd, šestičočkovým dioptrickým objektivem a detektory CCD, přesně chlazenými na nízkou teplotu pro snížení šumu. Každý snímek má objem 109 Mbit.
Dva detektory slouží pro astroseismologii (tj. zjišťování krátkodobých fluktuací jasu hvězd, způsobených konvekčními proudy a rotací hvězd kolem osy) a dva detektory jsou pro detekci exoplanet metodou měření nepatrného dočasného snížení jasu hvězdy při příp. přechodu neviditelných průvodců přes disk hvězdy. Shodou okolností COROT, který je poprvé v historii určen speciálně k hledání exoplanet, odstartoval do vesmíru 27. prosince – v den, kdy se před 435 lety narodil Johannes Kepler, astronom, který svými třemi zákony dal řád pohybům planet (budeme je potřebovat i při určování parametrů nově objevených exoplanet).
Revoluce v názorech na Slunce
V poslední době odborníci věnují stále větší pozornost výzkumu sluneční aktivity, rok 2007 byl dokonce vyhlášen jako Mezinárodní heliofyzikální rok. Začínáme chápat, že žijeme ve vnější atmosféře naší hvězdy. Na tom, že v uplynulých 15 letech došlo k zásadní revoluci v našich názorech na nitro Slunce, jeho atmosféru a urychlování slunečního větru měly lví podíl zejména dvě vesmírné observatoře.
Malá japonská družice SOLAR-A zvaná Yoko (tj. Sluneční světlo) fungovala od roku 1991 do konce 2001 a ročně získala kolem miliónu snímků v rentgenovém oboru záření; její štafetu převzala velká evropská observatoř SOHO v libračním bodě L1 soustavy Země-Slunce. Pracuje od roku 1995 (k 1.1.2007 je to téměř 4050 dnů!), pořídila přes 50 miliónů záběrů těsného okolí Slunce, její archiv obsahuje kolem 15 terabytů dat a díky ní jsou nyní vědci schopni s třídenním předstihem varovat před následky mohutných slunečních erupcí.
Loni startovaly pro výzkum Slunce tři nové družice. V září Japonci vypustili družici Hinode (tj. Východ Slunce) alias SOLAR-B o hmotnosti 900 kg. Nese optický dalekohled s primárním zrcadlem o průměru 500 mm se dvěma kamerami a spektropolarimetrem, rentgenový teleskop typu Wolter-I o průměru 300 mm pro obor 0,2 – 20 nm a zobrazující mřížkový spektrometr pro extrémní UV oblast. Cílem je sledování vzniku a rozpadu slunečních magnetických polí, studium časových změn zářivosti Slunce a výzkum slunečních erupcí vč. expanze sluneční atmosféry. Členem výzkumného týmu s prioritním přístupem k údajům je i Jan Jurčák z Astronomického ústavu AV ČR.
Vrcholem dosavadního kosmického výzkumu naší hvězdy mají být dvě observatoře STEREO (Solar-Terrestrial Relations Observatory) o startovní hmotnosti 620 kg, které vzlétly 27. 10. stejnou raketou a postupně byly uvedeny na mírně odlišné heliocentrické dráhy. STEREO-A (A jako „Ahead“) bude obíhat kolem Slunce blíž než Země 22º před naší planetou ve vzdálenosti 0,962 až 0,989 AU (AU, tzv. astronomická jednotka, 149 597 870 km, přibližně průměrná vzdálenost Země – Slunce) s dobou oběhu 352 dní; STEREO B, kde B značí „Behind“ bude obíhat o 22º za Zemí o něco dál od Slunce než Země (0,99 až 1,09 AU s periodou 389 dní). Tak bude možné nejméně po dva roky získávat komplexní prostorové informace (nejen snímky v 3D) o procesech na Slunci a v jeho okolí.
Nesou shodně po 16 přístrojích, zejm. soubor pro studium vztahů Slunce-Země SECCHI, tvořený dvěma koronografy, kamerou pro snímkování svrchní chromosféry a spodní koróny v extrémní ultrafialové oblasti spektra a dvě kamery pro snímkování koronálních výronů hmoty (tzv. CME, tj. coronal mass ejection) ve vzdálenostech od 15 do 215 poloměrů Slunce. Systémy družice řídí počítač s vnější polovodičovou pamětí s kapacitou 8 Gbit pro záznam naměřeních dat, vysílání dat v pásmu X bude rychlostí až 720 kbit/s. V první prosincové dekádě začaly oba satelity předávat první údaje o stavu kosmického prostředí ve své blízkosti...
Vábení Měsíce
Nejbližší přirozený vesmírný průvodce Země – Měsíc zůstával téměř bez „kontroly“ od vypojení přístrojů Alsep, zanechaných na jeho povrchu výpravami Apollo, k němuž došlo z finančních důvodů na podzim 1977; světlou výjimkou byly sondy Clementine a Lunar
Prospector. Až do 13. 11. 2004, kdy na cirkumlunární oběžnou dráhu dorazila pomocí iontových motorů evropská sonda SMART-1. Cesta jí sice trvala dlouho – přes 400 dní místo několika desítek hodin – ale byl to historický mezník a za pár desetiletí bude možná nákladní doprava v sublunární sféře probíhat právě touto metodou. Od února 2005 do srpna 2006 prováděla cenný průzkum povrchu Měsíce a 3. září 2006 uskutečnila řízený pád na povrch: dopadla rychlostí asi 2 km/s do Lacus Excellentiae (34,4° S, 46,2° W).
Mohli bychom říci, že tím skončila předehra návratu na Měsíc. Již letos začne „měsíční desetiletka“, symfonie přístrojů čínských, indických, japonských, evropských i amerických odborníků, v jejímž finále snad před vánocemi 2019 uslyšíme slova podobná těm, jaká půl století před tím pronesl Armstrong.
Mezi planetami
Daleko od naší Země pokračuje rozsáhlý robotický průzkum sluneční soustavy. V polovině ledna nám pouzdro sondy Stardust přivezlo pevné částice nejen z kometárního okolí, nýbrž i mezihvězdného původu; sonda sama zůstává na heliocentrické dráze a čeká na další úkoly. Pokud je nedostane, přiblíží se k Zemi opět 14. 01. 2009. Joseph Veverka z Cornell University navrhl, aby „Stardust NExT“ zamířil ke kometě Tempel 1, na kterou v létě 2005 dopadlo pouzdro sondy Deep Impact.
Podobné je to s průletovým modulem této sondy. Po splnění úkolu byla dráha průletového modulu Deep Impact dráha korigována tak, aby počátkem roku 2008 proletěl kolem Země a v prosinci roku 2008 se přiblížil k jádru komety 85P/Boethin.
Dvě barevné kamery a infračervený spektrometr jsou plně funkční a za cenu zvýšení nákladů o pouhých 10 % má sonda s modifikovaným názvem „DIXI“ šanci získat téměř 50 % poznatků, jaké jsme se dozvěděli o kometě Tempel.
Prvním startem loňského roku bylo vyslání důmyslné sondy New Horizons o startovní hmotnosti 478 kg na devět roků trvající cestu k hranicím sluneční soustavy; k vyvedení na heliocentrickou dráhu byl použit poprvé model 551 rakety Atlas 5, doplněný stupněm Star-48B.
Sonda je vybavena radioizotopovým termoelektrickým generátorem, dodávajícím na počátku výpravy 228 W (v roce 2015 minimálně 175 W) elektrické energie; zdrojem tepelné energie je 11 kg oxidu plutoničitého 238PuO2. Na palubě je sedm přístrojů o hmotnosti 30 kg, mj. souprava kamer Ralph, kterou tvoří sedm multispektrálních kamer pro viditelnou oblast s rozlišením 250 m na vzdálenost 10 000 km (z toho čtyři jsou barevné) s detektory CCD a dlouhofokální kamera pro fotografování povrchu Pluta s rozlišením 50 m na vzdálenost 10 000 km.
Už 8. dubna sonda překročila dráhu Marsu, v červnu minula v bezpečné vzdálenosti 102 milionů km malou planetku 2002JF56 o průměru 2,5 kilometru, kterou před tím fotografovala. To se už nacházela 273 milionů kilometrů od Země. V září se testovaly vědecké přístroje (vše O.K.) a zkušebně se snímkovala planeta Jupiter, kolem které sonda proletí 28. února 2007 v 6 h 41 min SEČ ve vzdálenosti asi 32 poloměrů planety. Nejdůležitější informace začnou proudit rychlostí 800 bit/s na Sv. Valentina roku 2015, kdy bude zahájeno snímkování přibližujícího se Pluta. Průlet je plánován 14. července 2015, ale sonda má putovat dál ještě k některému z těles Kuiperova pásu…
Nejvzdálenějším tělesem, které vyrobili lidé, je už od února 1998 sonda Voyager 1, vypuštěná na podzim 1977. 17. srpna 2006 překročila vzdálenost 15 miliard kilometrů, tj. zhruba 100x větší, než je vzdálenost Země od Slunce a pokračuje rychlostí 17,15 km/s v letu od Slunce. O šest let pozadu letí poněkud jiným směrem Voyager 2, vzdalující se v téže době od Slunce ve vzdálenosti 12 miliard kilometrů (asi 80 astronomických jednotek) rychlostí 15,59 km/s.
Obě sondy dosud spolehlivě fungují a jsou od nich pravidelně přijímána data. Týdně věnuje síť DSN každé nejméně 75 hodin, z toho 10 až 18 hodin jsou vytíženy největší, tj. 70 m antény. Cesta rádiového signálu ze Země na Voyager 1 a zpět trvala 27 h 37 min. V srpnu 2006 zbývalo na Voyageru 1 ještě přes 28 kg paliva, na Voyageru 2 dokonce 30 kg – to je zásoba na dvacet let. Výkon radioizotopického generátoru je kolem 290 W; před deseti lety to bylo kolem 340 W, degradace tedy pokračuje poměrně rychle, ale i po dalším desetiletí by to mělo stačit na základní činnosti.
Kolem Saturnu obíhá jeho první umělá družice – sonda Cassini – a téměř každý týden odborníci publikují nové snímky a informace. Velmi cenné poznatky poskytuje i analyzátor kosmického prachu, na jehož vývoji se podílela mj. Hvězdárna a planetárium hl. m. Prahy, takže část dat se zpracovává u nás.
Průletem sondy jen 950 km od měsíce Titan 12. prosince 2006 začala série těsných přiblížení k tomuto tělesu (jak zjišťujeme, stále zajímavějšímu). K dalšímu setkání došlo 28.12. ve vzdálenosti 1 500 km a nyní nás čekají těsné průlety cca 950 km od povrchu 13. ledna, 22. února, 10. a 26. března, 10. a 26. dubna, 12. května 2007. Nejnovější zpráva potvrzuje na základě radarových pozorování z července 2006 definitivně, že na Titanu jsou desítky jezer o průměru od tří do 70 kilometrů, obsahujících kapalný metan!
Neprávem je veřejností poněkud opomíjena evropská sonda Ulysses, která od roku 1990 pilně obihá kolem Slunce po unikátní dráze se sklonem 80° k ekliptice (tj. rovině oběžné dráhy Země) a střídavě tak pozoruje oba sluneční póly. Škoda, že nic nefotografuje – to by o ní novináři psali častěji… Roku 2006 znovu proťala rovinu dráhy Jupiteru a od poloviny listopadu se již potřetí věnuje výzkumu jižního pólu Slunce, nad nímž bude 7. února 2007. 18. srpna projde perihéliem (nejmenší vzdálenost od Slunce, 198 milionů km) a 27. srpna se nejvíc přiblíží Zemi – na vzdálenost jen 63 milionů km.
Uvnitř sluneční soustavy
Právě tak mnozí pozapomněli, že od března 2004 je na desetileté pouti ke kometě Churjumov-Gerasimenko třítunová evropská sonda Rosetta. 29. září a 13. listopadu 2006 byla úspěšně zkorigována její dráha, nyní počátkem ledna 2007 z dálky sleduje stokilometrovou planetku (21) Lutetia (k níž se roku 2010 těsně přiblíží) a 25. února se má protáhnout pouhých 250 km nad povrchem Marsu – gravitační manévr je nutný kvůli dalšímu urychlení, právě tak jako opětovný průlet kolem Země 13. listopadu 2007...
U planetky (25143) Itokawa, pohybující se po heliocentrické dráze ve vzdálenosti 0,953 až 1,695 astronomických jednotek zůstala po celý rok japonská sonda Hayabusa, která kolem ní obíhá od podzimu 2005 a ze vzdálenosti 20 až 3 kilometry prováděla detailní průzkum. Výsledky jsou ohromující, i když dosud nevíme, zda pouzdro odebralo plánovaný vzorek nebo nikoliv. Počátkem roku 2006 se podařilo odstranit závady s rádiovým spojením a během prvního pololetí byla činnost sondy plně obnovena. Je reálná šance, že v polovině února 2007 bude možno zapojit iontový pohon a Hayabusa se začne vracet k Zemi, kde by její pouzdro mělo přistát v červnu 2010.
Teprve na své cestě k cíli je sonda Messenger, vypuštěná v srpnu 2004. Během prvních dvou roků letu kosmickým prostorem vykonala 180 271 povelů a uskutečnila 7 korekcí dráhy. 24. října 2006 uskutečnila první gravitační manévr u Venuše při průletu ve výši 3000 km nad povrchem relativní rychlostí 12,78 km/s. Druhý podobný manévr má sonda provést 5. června 2007 ve vzdálenosti jen 300 km nad povrchem poblíž Aphrodite Terra rychlostí 13,57 km/s. Teprve 18. března 2011 se Messenger stane první umělou družicí Merkuru…
Loni 11. dubna dorazila k planetě Venuši, v té době Jitřence, po 19 leté přestávce nová kosmická sonda, Venus Express, jejíž motor během 50 minut snížil rychlost o 1,25 km/s a převedl ji nejprve na dráhu ve výšce 400 až 350000 km, do 7. května průběžně zkorigovanou na operační dráhu ve výšce 250 až 66000 km, s periodou 24 hodin a sklonem 90° k rovníku.
Na palubě sondy o startovní hmotnosti 1270 kg je téměř 100 kg přístrojů, které mají za úkol komplexně zkoumat atmosféru planety, včetně pozorování pohybu oblaků a pořizování snímků v ultrafialové, viditelné a blízké infračervené oblasti spektra. V září 2007 skončí primární mise, ale vše nasvědčuje tomu, že výzkum bude pokračovat do roku 2009.. .
Mars se opět blíží
Oklikou jsme se vyhnuli planetě, která veřejnost i odborníky nejvíc zajímá a která se k nám bude po celý rok blížit, aby nás pár dní před vánocemi 2007 dělilo „jen“ 88 milionů kilometrů. Téměř deset let na areografické dráze (tj. kolem Marsu) pilně pracovala sonda Mars Global Surveyor (start 7. 11. 1996, navedení na oběžnou dráhu 12. 09. 1997, zahájení primárního výzkumu se zpožděním v dubnu 1999).
Mezi čtvrt milionem snímků je i několik desítek jasných důkazů o přítomnosti vody, dokonce krátkodobě kapalné v nedávné minulosti. Počátkem listopadu 2006 však sonda přestala fungovat. Zablokované natáčení panelu slunečních baterií zřejmě vyhodnotil palubní počítač tak, že natočil sondu, aby získávala maximum energie i za cenu přerušení spojení se Zemí; podle předběžné analýzy šlo o softwarovou chybu v novém programu, kterým byla sonda vybavena v létě 2006.
Kolem Marsu obíhají už několik let družice Mars Odyssey (start 7. 04. 2001, navedení na oběžnou dráhu 24. 10. 2001, zahájení výzkumu 30. 01. 2002, poč. 2007 pracuje již téměř 1900 dní), zaměřená na geochemický průzkum (nepřímo prokázala značné množství vody v povrchových vrstvách do hloubky jednoho metru) a evropská Mars Express (start 23. 07. 2003, 25. 12. 2003 navedení na oběžnou dráhu, plánovaný konec činnosti v říjnu 2007) , která mj. odhalila zamrzlé moře v oblasti Elysium Planitia a nyní získává i data o podpovrchových zásobách vody pomocí radiolokátoru.
V březnu 2006 se k nim připojila družice Mars Reconnaissance Orbiter (start 12. 08. 2005, 10. 03. 2006 navedení na oběžnou dráhu, 1. 11. 2006 zahájení výzkumné fáze), která po úpravě dráhy obvyklým brzděním v atmosféře začala v listopadu plánovaný vědecký průzkum a již první snímky téměř vyrazily odborníkům dech. Z výšky několika set kilometrů lze pozorovat i pohyb obou mobilních robotů, Spirit (start 10. 06. 2003) a Opportunity (start 7. 07. 2003), které přistály na téměř protilehlých místech planety v lednu 2004 (3. 01., resp. 24 .01.). Místo původně plánovaných tří měsíců pracují na přelomu roku už téměř tři roky, tedy 12x déle! K narozeninám dostala obě vozítka nový, důmyslnější software, který by měl umožnit ještě efektivnější vědecký výzkum.
Do 28. prosince 2006 pracoval Spirit 1062 marsovských dní, tzv. solů, urazil vzdálenost 6891 m a mj. vystoupal do výšky přes 100 metrů nad okolí. Opportunity toho dne pracoval 1041 solů a urazil vzdálenost celkem 9793 m. A kromě vědeckých dat, potvrzujících působení vody a upřesňujících chemické složení povrchu poskytly kamery neuvěřitelně nádherné pohledy na exotickou krajinu kolem nich: Spirit pořídil přes 88 500 snímků, Opportunity víc než 80 700 záběrů.
Byl tedy rok 2006 v kosmonautice opravdu jen průměrný? Z hlediska šedé statistiky možná ano. Avšak co nových poznatků o vesmíru jsme získali, kolik nových pomocníků dostala civilizace pro svůj další rozvoj a co reálných příslibů do budoucnosti uplynulých 365 dní přineslo!
 O autorovi:
Ing. Marcel GrünNarodil se 20. listopadu 1946 v Chebu. Vystudoval fakultu strojní ČVUT a pokračoval pedagogikou. 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. |
