Mars je z astronomického hlediska spojen s Prahou. Ze zápisu o pražských pozorování Marsu Tychonem Brahe (žádné "de" ve jménu není!) totiž Johannes Kepler usoudil, že planety se obecně pohybují po eliptických drahách. Postupně se tak zrodily jeho zákony, z nichž dva Kepler formuloval a poté publikoval právě v Česku.
My v těchto dnech můžeme pozorovat jeden z nejzajímavějších okamžiků běhu nebeského mechanismu. Mars se nachází na více než dva roky nejblíže k Zemi. Je teď v takzvané opozici ke Slunci.
Opozice a konjunkce
Vždy, když na obloze Mars zmizí ve slunečním jasu (pozemský pozorovatel ho má v prostoru stejným směrem jako Slunce), hovoříme o konjunkci se Sluncem; v té době jsou Země a Mars na protilehlých místech svých drah a tedy nejdál od sebe. Naopak, když Mars vychází nad obzor v době, kdy Slunce zapadá a můžeme ho vidět po celou noc, hovoříme o opozici se Sluncem. V době kolem opozice dochází k tomu, že obě planety jsou si nejblíže a my můžeme Mars vidět nejlépe.
Ovšem všechny opozice nejsou pro pozemské pozorovatele stejně příznivé. To proto, že planety se pohybují po elipsách a vzdálenost Marsu od nás je při různých opozicích odlišná. Nejpříznivější opozice nastávají tehdy, když se Mars nalézá současně poblíž perihélia (přísluní) své dráhy. Naopak nejméně příznivé nastávají tehdy, když se Mars nachází poblíž afélia (odsluní) své dráhy a v tom případě bývá naše minimální vzdálenost až dvojnásobná.
Při pomyslném pohledu ze Slunce prochází Mars perihéliem ve stejném směru v prostoru, v němž se Země každoročně nachází koncem srpna nebo počátkem září a z toho vyplývá, že nejpříznivější neboli "perihéliové" opozice Marsu nastávají koncem srpna; nejméně příznivé opozice ("aféliové") nastávají na přelomu února a března. Letos tedy bohužel nebude "pozorování nic moc".
Přímé porovnání velikosti Země a Marsu
Opozice Marsu nastává 3. března 2012 večer v jarním souhvězdí Lva. Je aféliová, protože 15. února byl Mars v aféliu své dráhy. Dva dny poté, 5. března v 18 hodin SEČ, vzdálenost obou planet dosáhne letošního minima: 100,78 milionu kilometrů.
Příští opozice nastane 8. dubna 2014 a minimální vzdálenost 14. dubna 2014 bude 92,385 mil. km. Při další opozici to bude zase o chlup lepší: největší přiblížení 22. května 2016 při vzdálenosti 75,280 mil. km. A v tomto desetiletí nejlepší situace nastane v roce 2018: opozice 17. července, minimální vzdálenost 31. července bude jen 57,589 mil. km.
Při rekordním přiblížení obou planet, jaké v budoucnu nastane 28. srpna 2287, bude vzdálenost mezi Marsem a Zemí ještě o něco menší: těsně pod 56 milionů kilometrů. Mars se v té době bude na obloze jevit sedmdesátkrát menší než Měsíc a asi desettisíckrát slabší než úplněk.
Obě planety se pohybují po elipsách a rychlost oběhu je závislá na vzdálenosti od Slunce. Interval mezi dvěma po sobě následujícími opozicemi tak kolísá od 2 roků a 14 dnů až do 2 roků a 80 dnů. Průměrně se tak opakují zhruba po 26 měsících.
Okna nejen pro pozorovatele
Vzájemná poloha obou planet je důležitá nejen pro astronomy za dalekohledy, ale i konstruktéry a provozovatele kosmických sond. Na lety k jiným tělesům lze obecně vzato startovat kdykoliv, existují ovšem období, ve kterých jsou nároky na rychlost udělovanou sondě při startu minimální. Těm říkáme startovní okna.
Přelet od Země k sousednímu vzdálenějšímu Marsu se děje po eliptické dráze, která se obou planetárních drah dotýká. Pro první zjednodušení považujme dráhy obou planet za kruhové a ve stejné rovině. Nejmenší startovní rychlost vyžadují ty dráhy, při kterých sonda prolétne právě polovinu své eliptické dráhy kolem Slunce, což znamená, že Země v době startu a Mars v době příletu budou na opačných stranách od Slunce. Taková vzájemná poloha se opakuje u Marsu po 780 dnech a sonda letící po této dráze by k přeletu potřebovala 260 dnů.
Ovšem skutečné dráhy se od těch ideálních odlišují. To, že dráha Marsu není kruhová, způsobuje posunutí nejlepšího data startu a také rozdílnost výhodnosti jednotlivých startovních oken proti sobě. Ještě důležitější je vliv rozdílného sklonu drah. Samozřejmě, největší část rychlosti přebírá sonda od Země (cca 30 km/s) a čím větší je rozdíl rovin drah, tím větší podíl rychlosti musí na sebe přebrat nosná raketa sondy (mezi rovinami oběhu Země a Marsu kolem Slunce je rozdíl jen 1,85 stupně).
Snímek sondy Phobos na oběžné dráze kolem Země pořízený Nizozemcem Ralfem Vandeberghem. Vznikl na konci listopadu loňského roku (přesně 29.11. v 17:14 našeho času) a sonda se pohybovala ve výšce zhruba 230 kilometrů. V pravé části obrázku je srovnání snímku s podobou nepoškozené sondy ze stejného úhlu. Grunt byl v té době více méně kompletní.
Poletí-li sonda k cíli po oblouku delším nebo kratším než 180 stupňů, rozpadají se vhodné dráhy na dvě skupiny. Obvykle se v praxi využívaly spíše dráhy kratší než 180 stupňů a obecně platí, že startovní okno v praxi trvá asi měsíc okolo optimálního data. Délky letu pro různá optimální data se během 18 let pohybovaly od 178 do 244 dní; naposledy ruská (neúspěšná) sonda Phobos-Grunt startovala 9. listopadu 2011 a k cíli měla dorazit 29. září 2012 – z Technetu víme, že nedorazí.
Energeticky méně náročné jsou takové lety, při kterých se start uskuteční asi 96 dní před opozicí a doba letu pak činí kolem 260 dní. Tak to například probíhá v případě rekordní americké sondy Curiosity, která startovala 26. listopadu 2011 (více zde).
Nyní je ve vzdálenosti přes 31 milionů kilometrů od Země, k cíli jí chybí necelých 95 milionů kilometrů. Pokud vše proběhne, jak se patří, přistane na Marsu 6. srpna letošního roku krátce po páté hodině ráno UT uvnitř kráteru Gale. Rádi se k průběhu této mise budeme v Technetu vracet a budeme držet palce…
