Obsah > Aktuality > Kosmonautické zajímavosti - nepilotované lety > 4. čtvrtletí 2000

KOSMONAUTICKÉ ZAJÍMAVOSTI - NEPILOTOVANÉ LETY

(4. čtvrtletí 2000)

Boeing Satellite Systems

Dne 6. října dokončila společnost Boeing poslední splátku ze sumy 3,75 mld USD (L+K 76 (2000) č. 9, s. 583), za kterou zakoupila od firmy Hughes závod na výrobu telekomunikačních družic a stala se tak jeho definitivním majitelem. Závod na výrobu družic se tak stal pobočkou společnosti Boeing s názvem Boeing Satellite Systems (BSS). Společnost Boeing se tak stala jedním z dominantních světových výrobců družic. S výrobním závodem převzala společnost i 9000 bývalých zaměstnanců firmy Hughes. To přináší společnosti Boeing též intelektuální kapitál, který i do budoucna dovolí rozvíjet nové aplikace komerčních telekomunikačních družic. Sem patří například užití širokopásmových komunikačních systémů pro spojení letadel se sítěmi Internetu. Dále Boeing uvažuje o dalším využití systému GPS pro zlepšení řízení letecké dopravy v blízkosti letišť či o řízení vojenských operací na bojištích, kdy by systém GSP umožnil velitelům přesně znát pozici bojových jednotek v libovolném okamžiku. Předpokládá se, že BSS vyrobí ročně 16 až 18 telekomunikačních družic.

Jak se v podstatě očekávalo, přestala 22. 11. pracovat družice Galaxy 7 společnosti PanAmSat, model BSS 601, pro poruchu jejího záložního řídícího procesoru (primární procesor vysadil již v roce 1998). Jde o výrobní vadu spínačů v systému napájení procesoru, kterou jsme již několikrát zmiňovali. Galaxy 7 fungovala už jen na část své kapacity jako záloha pro výkonnější a zdokonalenou družici Galaxy 11.

Beal Aerospace

Zprávy týkající se vývoje soukromého raketového nosiče BA-2 společnosti Beal Aerospace byly vždy spíše optimistické (viz např. L+K 76 (2000) č. 9, s. 584). O to více je překvapující tiskové oznámení společnosti Beal Aerospace z 23. 10. o ukončení činnosti. Zakladatel společnosti Andrew Beal se sice domnívá, že se při vývoji zejména pohonného systému pro variantu BA-2C na bázi peroxydu vodíku dosáhlo značného pokroku, zejména při vývoji motoru BA-810 spalujícího H2O2 a kerosin. Nakonec ale došel k závěru, že vývoj skutečně spolehlivého nosného raketového systému s nízkými náklady na vypouštění představuje pro soukromou společnost, nedotovanou daňovými poplatníky, určitá obchodní rizika. Mezi tato rizika patří například to, že americká vláda vybrala pro vývoj další generace levných nosných raket pouze společnosti Boeing a Lockheed Martin a dotuje vývoj těchto prostředků prostřednictvím organizace NASA. Nedotovaná soukromá společnost tak těžko může zmíněným dvěma společnostem konkurovat. Nadto Bealovy projekty narážely na značnou opozici z různých směrů. Když chtěl vybudovat svou továrnu na výrobu raket na Virgin Island, narazil na obhájce životního prostředí, kteří u soudu dosáhli toho, že toto území bude zachováno pro veřejnou rekreaci. Pak se Beal zajímal o neobydlený ostrov Sombrero v britském souostroví Anguilla v Karibském moři. Zde se opět střetl s ochránci životního prostředí, kteří označili ostrov jako hnízdiště karibských mořských ptáků. Nakonec se Beal obrátil na jihoamerický stát Guyanu, s jejíž vládou diskutoval o možnosti výstavby startovních zařízení na jejím území. Nebylo ale vůbec jasné, zda by americká vláda povolila vývoz raketové technologie do Guyany. Vzhledem ke všem těmto zmíněným potížím se nakonec A. Beal rozhodl ukončit činnost své společnosti Beal Aerospace. V určitém smyslu je však Bealův odchod ze scény soukromého podnikání v oblasti nosných kosmických prostředků i zklamáním pro představitele Brevard County, což je územní správní oblast, kam patří i Cape Canaveral. Ti nabízeli společnosti Beal Aerospace Inc daňové úlevy ve výši asi 10 mil. USD, pokud by se společnost rozhodla vybudovat svá vypouštěcí a montážní zařízení na Cape Canaveral Air Station.

Cena CATS

O ceně CATS (Cheap Access to Space) byli čtenáři L+K podrobně informováni v zajímavém článku ing. B Křížka, věnovanému amatérským raketám (L+K 76 (2000) č. 15-16, s. 1044). Připomeňme zde pouze, že cena ve výši 250 000 USD, kterou sponzoroval multimilionář Walt Anderson, byla vypsána před třemi lety pro tu skupinu či společnost, nepodporovanou ze státního rozpočtu, které by se do 8. 11. 2000 podařilo dopravit raketou vlastní výroby užitečné zatížení o hmotnosti 2 kg do výšky 200 km. Do soutěže se sice přihlásila řada skupin, které však z různých důvodů nebyly schopné uskutečnit pokusy o vypuštění svých raket. Tak například skupina J.P. Aerospace nedostala včas povolení ke startu od amerického Federálního úřadu pro letectví, i když si žádost o start na den 7. 10. podala již v květnu 2000. Kalifornská skupina SORAC sice dostala povolení uskutečnit start z lodi pohybující se ve vzdálenosti asi 280 km západně od základny Vandenberg AFB, ale nestihla do 8.11. dokončit přípravy ke startu. Dánská skupina Space Challenge z Kodaně sice plánovala svůj start na 1. 11. z místa u města Kangerlussuaq na jihovýchodě Grónska, ale i ona se zpozdila s konstrukcí rakety a tak svůj start odvolala. Poslední tým, který zůstal v soutěži byla skupina HARC (High-Altitude Research Corporation) z Huntsville, Alabama, která naplánovala svůj pokus na 29. 10. Raketa této skupiny měla být vynesena balónem do výše asi 21 km a odtud teprve startovat. Aby nedošlo k ohrožení leteckých koridorů startující raketou nebo balónem, vypuštění balónu se mělo uskutečnit z lodi, pohybující se v Mexickém zálivu ve vzdálenosti asi 320 km západně od města Tampa na Floridě. Tato oblast je vzdálená asi 160 km od nejbližšího civilního leteckého koridoru Gulf Route 26. Dne 29.10. balón nesoucí vypouštěcí zařízení s raketou skupiny HARC skutečně vzlétl a vystoupal do výšky 22,5 km. Přitom byl stále sledován bezpečnostním důstojníkem na Eglin AFB. Zážeh kapalinového raketového motoru rakety se sice v pořádku uskutečnil, ale došlo patrně ke kolizi pěnové isolace nádrže se strukturou vypouštěcího zařízení v gondole balónu. Podle videa přenášeného z rakety bylo vidět, jak raketa po odpoutání od gondoly balónu míří k Zemi a videosignál z rakety byl vysílán až do jejího dopadu na hladinu. Podle záznamu údajů systému GSP raketa snad ani nestoupala. Loď skupiny HARC se sice vydala hledat raketu, která dopadla na hladinu moře, ale byla již noc a tak se raketu nepodařilo nalézt. Balón, sledovaný z Eglin AFB, po startu rakety začal klesat a přistál na hladině moře asi 60 km od místa startu. Rozbor videozáznamu z vypuštění snad dovolí získat přesnou informaci o závadě. Jelikož se do 8. 11. 2000 už nepodařilo skupině HARC start zopakovat, soutěž o cenu CATS skončila a cena tak nebyla udělena. Podle administrátora ceny CATS D. Andermana však ani datum ukončení soutěže ani její prodloužení nepřipadá v úvahu.

Iridium

Po dlouhé době se konečně nalezlo řešení budoucnosti satelitního komunikačního systému Iridium. Dne 16. 11. se vytvořila společnost Iridium Space LLC, která dostala od soudu povolení převzít majetek zkrachovalé společnosti Iridium LLC za pouhých 25 mil. USD. Předsedou společnosti se stal manažerský veterán Dan Colussy, který stál v čele řady leteckých společností, např. Canadian Pacific Airlines nebo bývalé Pan American World Airlines. Společnost hned podepsala kontrakt se společností Boeing o udržování provozu telekomunikační sítě družic Iridium a se společností Motorola, která bude dodávat přenosné individuální družicové telefony za komerčně akceptovatelnou cenu. Plná telekomunikační kapacita sítě Iridium by měla být obnovena do března 2001. Za záchranou celého družicového systému Iridium však stojí Pentagon. Ten, veden “obavami z hromadného sestupu družic z oběžných drah, které se rozšířily mezi širokou veřejností” nalezl ve svém rozpočtu 72 mil. USD, které udělil firmě Iridium Space LLC jako dvouletý kontrakt na zabezpečení neomezeného spojení pro 20 000 vládních uživatelů družicového spojení včetně vojenských uživatelů po celém světě. Dalším důvodem Pentagonu je nutnost přístupu k záložnímu satelitnímu telefonnímu spojení. V této souvislosti se cituje případ torpedoborce USS Cole, kdy po útoku teroristů v Jemenu 12. 10. byla jeho komunikační kapacita dočasně ochromena a posádka musela pro spojení použít družicové telefony.

Primárním úkolem družicové sítě Iridium je samozřejmě spojení s mobilními družicovými telefony po celém světě. Méně známý je však příspěvek této sítě ke studiu elektrických vlastností horních vrstev zemské atmosféry. Každá z družic Iridium nese magnetometr, který měří změny magnetických polí, vznikajících v důsledku elektrických proudů od nabitých částic slunečního větru, zachycovaných v zemském magnetickém poli. Dá se tak zjišťovat celkový elektrický příkon, dopadající na zemskou atmosféru z kosmického prostoru, neboť síť 66 operačních družic Iridium je rovnoměrně rozložena na polárních drahách o výšce asi 780 km kolem Země. Kromě toho se na oběžných dráhách nacházelo dalších šest již nefunkčních družic Iridium, ze kterých v listopadu a prosinci 2000 skončily dvě v hustých vrstvách atmosféry. V některých informacích byl tento přirozený zánik družic nesprávně interpretován jako počátek likvidace celého družicového systému Iridium.

Arianespace

Rok 2000 byl pro společnost Arianespace velmi úspěšný. Posledním startem dne 19. 12. byla dokončena série 12 letošních startů raket Ariane, při kterých bylo vypuštěno 15 družic jako hlavní užitečné zatížení a kromě toho několik menších družic jako druhotné užitečné zatížení. Z těchto 12 startů čtyřikrát startovala raketa Ariane 5. O průběhu druhého letošního úspěšného letu AR 506 jsme podrobně informovali v L+K 76 (2000) č. 23, s. 1561. V listopadu a v prosinci se pak uskutečnily dva další úspěšné starty raket Ariane 5 označených AR 507 a AR 508. Raketa AR 507 dopravila na GTO rekordní užitečné zatížení 6300 kg. Je tedy vidět, že po počátečních neúspěších se spolehlivost rakety Ariane 5 stále zvyšuje. Společnost Arianespace tak má zatím náskok před americkou konkurencí, neboť první start rakety Delta 4 se uskuteční asi až v listopadu 2001 a Atlas 5 ještě o něco později.

V roce 2001 by se mělo uskutečnit pět startů raket Ariane 4 a pět až šest startů raket Ariane 5. Skutečný počet uskutečněných startů však záleží na tom, budou-li příslušné družice k vypuštění připraveny. Například družice Eurasiasat 1, která již byla umístěná na raketu Ariane 4 (V137 – měl to být 13. start raket Ariane v roce 2000), byla znovu sejmuta a odvezena do montážní haly k provedení nepředpokládaných dodatečných zkoušek. Není zatím jasné, zda bude skutečně v polovině ledna 2001 vypuštěna.

Zatím používané rakety Ariane 5 jsou ze série P-1 a budou pravděpodobně spotřebovány do počátku roku 2002. Rakety z následující objednané série P-2, jejíž výroba byla zahájena v roce 1999, budou používány během roku 2002 počínaje raketou AR 517. Objednávka P-2 předpokládá výrobu celkem 20 kusů raket Ariane 5, z nichž 10 nosičů bude používat horní kryogenní stupeň ESC-A s kapacitou 10 000 kg na GTO.

Atlas 5

Další čtyři motory RD-180 byly 23. 11. dodány z výrobního závodu NPO Eněrgomaš v Rusku společnosti Lockheed Martin Space Systems v Denveru, Colorado. Před dodávkou do USA byly motory zkušebně spuštěny na 200 s na zkušebním stavu na různých tahových úrovních.

Před touto dodávkou již firma Lockheed Martin obdržela tři motory RD-180, které jsou určeny pro rakety Atlas 3. Velkou výhodou motoru RD-180 je jeho schopnost regulace tahu při nepatrné ztrátě výkonu. Při prvním letu rakety Atlas 3 v květnu 2000 s motorem RD-180 na prvním stupni se start uskutečnil s tahem o velikosti 74% nominálního tahu. Během prvních tří minut letu byl tah postupně zvyšován na 92%, pak snížen na 65% a po překonání maximálního dynamického zatížení opět zvýšen na 87%. Regulace tahu dovoluje hladší průběh startu se sníženým dynamickým namáháním užitečného zatížení a dovoluje též efektivnější využívání PL.

Jeden z motorů RD-180 z poslední dodávky s číslem 9T bude v lednu instalován na první (urychlovací) stupeň nosiče Atlas 5 (AV-001), jehož nádrže na kapalný kyslík a kerosin RP-1 jsou již dokončovány ve výrobním závodu společnosti Lockheed Martin v Denveru. Dokončený stupeň bude v dubnu 2001 dopraven na Cape Canaveral a zde bude připravován k prvnímu startu, který by se měl uskutečnit počátkem roku 2002. Nový Atlas 5 ponese stupeň Centaur o délce prodloužené na 12,7 m a tudíž i s větší kapacitou kryogenních PL, dovolující delší dobu chodu a tudíž i zvýšenou možnost umisťovat užitečná zatížení na různé typy drah podle požadavků zákazníků. Tento stupeň Centaur, zvaný Common Centaur, bude společný pro všechny varianty raket Atlas od verze Atlas 3B až po těžký nosič HLV (Heavy Lift Vehicle) se třemi urychlovacími stupni paralelně vedle sebe.

H2-A

Pro technické problémy, provázející program vývoje nové japonské rakety H-2A se japonská kosmická agentura NASDA nakonec rozhodla odložit první start této rakety, plánovaný na únor 2001. K tomuto rozhodnutí se kosmická agentura odhodlala po listopadové pozemní zkoušce motoru prvního stupně, kdy došlo k prasknutí přívodního palivového potrubí a menší explozi. Původně měla být listopadová zkouška poslední před prvním zkušebním startem H-2A. NASDA rozhodla, že bude potřebné provést detailní rozbor celého projektu rakety a případně i další zkoušky. Připomeňme, že v únoru 1998 raketa H-2 nedopravila užitečné zatížení na správnou dráhu a v listopadu 1999 bylo nutné zničit za letu poslední exemplář rakety H-2, neboť selhalo palivové turbočerpadlo rakety. NASDA se poté soustředila na dokončování vývoje nové rakety H-2A, která by měla být též levnější ve srovnání s H-2.

X-33

V průběhu října byla zahájena příprava zkušebních zážehů dvojice motorů s lineárním centrálním tělesem (aerospike) ve Stennisově kosmickém středisku v Massachsetts. Počátkem loňského roku zde byla úspěšně dokončena série 14 zkušebních zážehů individuálního motoru s centrálním tělesem. Do konce roku 2000 se mělo zahájit zkoušení dvojice motorů typu XRS-2200, které budou pohánět demonstrátor X-33, ale nakonec se první zkouška odložila až na leden 2001. Nejprve se začne s krátkými zážehy v délce 1,2 s, které postupně přejdou ve zkoušky o délce 210 s potřebné k tomu, aby nepilotovaný demonstrátor X-33 vzlétl ze základny na Edwardsově letecké základně v Kalifornii a přistál v Utahu či Montaně. Celkem by se v průběhu letošního roku mělo uskutečnit 11 zkušebních zážehů této dvojice motorů. Motory XRS-2200 jsou vyráběny ve výrobní jednotce Rocketdyne Propulsion and Power Unit, která patří společnosti Boeing.

Lightcraft

O modelovém raketovém pohonu, využívajícím energie laseru jsme již informovali v L+K 74 (1998) č. 2, s. 105. Přitom si raketa nese jen pohonnou látku, která je zahřívána při letu ze Země výkonným laserem. Tohoto principu se chopila soukromá firma Lightcraft Technologies Inc (LTI), která začala provádět pokusy s modelem takové rakety o průměru 12,2 cm a o hmotnosti 51 g. Na spodní straně tělesa je parabolické zrcadlo fokusující dopadající laserový paprsek na raketový motorek. Tepelnou energií paprsku dochází k vypařování speciální plastické hmoty v komoře motorku a výtokem vznikajících plynů je model rakety urychlován. První let modelu Lightcraft se uskutečnil 2. října 2000 na základně americké armády ve White Sands. Bylo při tom použito pulsního CO2 laseru o výkonu 10 kW produkujícího pulsy záření v mikrovlnné oblasti spektra. Při letu trvajícím 12,7 s dosáhl model rakety výšky 71 m. Experiment byl uskutečněn ve spolupráci s velitelstvím protivzdušné obrany NORAD, které vybralo startovní okna tak, aby se přitom nad základnou ve White Sands nenacházela žádná družice. Laser vysílal své záření k raketě Lightcraft přímo vzhůru a proto se chtělo zabránit případnému poškození jakékoliv družice, která by oblast přelétávala.

Společnost LTI si do budoucna představuje využít této technologie k vypouštění mikrodružic na oběžnou dráhu. Podle jejích odhadů by vypuštění mikrodružice pomocí energie laseru stálo jako nový automobil

Magnetoplazmový raketový motor VASIMR

O magnetoplazmovém raketovém motoru VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) jsme již předběžně informovali v L+K 76 (2000), č. 18, s.1225, kde bylo uvedeno i schéma motoru. Magnetoplazmový motor je vyvíjen v Laboratoři pro pokročilý kosmický pohon Johnsonova kosmického střediska v Houstonu pod vedením bývalého astronauta NASA Dr. F. Changa Diaze. Na internetové adrese www.universetoday.com/html/special/plasmarocket.html (další podrobnosti lze nalézt v příspěvku AIAA 2000-3756 od F. Changa Diaze a spolupracovníků pro 36. AIAA Joint Propulsion Conferece, která se konala od 17 do 19. 7. 2000 v Houstonu) byly zveřejněny některé další podrobnosti konstrukce tohoto motoru. Pohonnou látkou je neutrální plyn, buď vodík nebo helium. Ten se vstřikuje do první magnetické komory, kde je plyn ionizován do stavu vysokoteplotního plazmatu vysokofrekvenčním elektromagnetickým polem, vyzařovaným do plynu helikoidální anténou (helicon) umístěnou kolem komory. Magnetické pole udržuje plazma v definovaném objemu bez kontaktu se stěnami komory. V druhé magnetické komoře dochází dalšímu zahřívání plazmatu mikrovlnným elektromagnetickým zářením a tak plazma má dostatečnou energii, která se přeměňuje na kinetickou v elektromagnetické výtokové trysce. Vhodnou geometrií magnetického pole, tvořícího výtokovou trysku lze dosáhnout proměnného specifického impulsu a tím optimalizovat výkon motoru v různých fázích letu. Pokud se na výstupu z trysky magnetické siločáry prudce zakřiví, hmotnější kladně nabité ionty s vysokou kinetickou energií nemohou díky setrvačnosti již magnetické siločáry sledovat, odtrhnou se od magnetického pole a vytékají do prostoru s vysokým specifickým impulsem. Oblak lehčích elektronů je sice sleduje v důsledku elektrické interakce (dle Coulombova zákona), ale k jejich úniku z magnetického pole dochází obtížněji a nadto mohou na výstupu z trysky způsobit deformaci magnetického pole. Tyto a další technické problémy bude třeba ještě detailněji řešit. Je též možné ochladit plazma vstřikem chladného neutrálního plynu, čímž dojde k jeho rekombinaci a z trysky pak proudí chladnější plyn s nižším specifickým impulsem.

Podle názoru konstruktérů by bylo možné s použitím motoru VASIMR zkrátit let k Marsu na 115 dní. K tomu bude zapotřebí zabezpečit příkon elektrické energie ve výši 10 MW: Při takových výkonech již panely se slunečními články jsou nepraktické, neboť by byly příliš velké. Zřejmě nejefektivnějším řešením by bylo použití nukleárních reaktorů používajících uranu místo nebezpečnějšího plutonia. Na oběžnou dráhu budou dopraveny odděleně a teprve tam by byl motor VASIMR kompletován.

První testy modelu motoru, napájeného elektrickou energií získanou konverzí slunečního záření pomocí slunečních článků, by se mohly uskutečnit v roce 2004. Prototyp motoru by mohl být též testován na Mezinárodní kosmické stanici ISS, která je ideální zkušební laboratoří díky téměř dokonalému vakuu, které ji obklopuje.

Sluneční aktivita

Slunce se blíží k maximu svého jedenáctiletého cyklu aktivity. Období maxima je charakterizováno například mohutnými erupcemi, při kterých je ze sluneční koróny uvolňováno množství plazmatu značnou rychlostí. Např. při sluneční erupci 13. 7. byly z koróny vyvrženy miliardy tun plazmatu rychlostí až 1200 km/s, což je asi 2krát větší rychlost než je obvyklá rychlost slunečního větru. Další dvě velké erupce vznikly 23. a 24. 11., které způsobily na Sluncem osvětlené straně Země asi hodinové výpadky vysokofrekvenčního spojení a poruchy nízkofrekvenčních telekomunikačních signálů. Jakmile nabité částice, vyvržené protuberancemi, dorazily k Zemi, začalo docházet ke stlačování a opětnému rozepínání zemské magnetosféry. Tento efekt registrovaly družice Cluster, které tak díky oscilaci magnetosféry prolétaly několikrát hranicí magnetosféry a mohly tak přinést zajímavá měření hustoty částic a intenzity magnetického pole na této hranici.

Dne 10. 11. vznikla na Slunci protonová erupce asi 100000´ větší než obvykle. Sonda Stardust byla v tom okamžiku ve vzdálenosti asi 1,4 AU od Slunce. Proud vysoce energetických protonů dopadl na sondu a pronikl do CCD prvků hvězdných kamer sondy. Dopadem protonů došlo k nabití obrazových elementů citlivých CCD prvků, což bylo interpretováno jako zobrazení souhvězdí jasných hvězd. Řídící počítač se řadu minut snažil porovnávat tato falešná data se souhvězdími ve svém hvězdném katalogu ale když se nepodařilo nalézt žádnou koincidenci dat se souhvězdími, přepnul sondu do nouzového režimu. Řídící počítač se snažil získat data i z druhé hvězdné kamery, ale výsledek byl stejný. Nakonec počítač natočil panely slunečních článků ke Slunci a čekal, až se ozve řídící středisko. Když se sonda 10. 11. ráno řídícímu středisku neozvala jak bylo plánováno, bylo jasné, že sluneční erupce způsobila přechod sondy do nouzového režimu. Komunikací se sondou byla získána data, potvrzující, že kamery byly skutečně zahlceny protony. Proud protonů však slábl a tak bylo možné 11. 11. vynulovat paměť jedné z kamer a poté získat reálné snímky konstelací orientačních hvězd. Potom bylo možné opustit nouzový režim a přenechat řízení orientace sondy opět palubnímu počítači.

Sonda Stardust je v současné době na cestě k Zemi, kolem které prolétla 15. 1. ve vzdálenosti 6000 km nad východním pobřežím Afriky. Tímto průletem získala sonda dodatečnou rychlost a tak se dostane na vzdálenější dráhu kolem Slunce s oběžnou dobou o 6 měsíců větší, tj. 2,5 roku. Na této dráze pak sonda v lednu 2004 prolétne kolem komety Wild-2 a vrátí se k Zemi v roce 2006 se získanými vzorky meziplanetárního a kometárního prachu.

Sonda Stardust má stále problémy se kontaminací krycích okének, chránících optiku navigačních kamer. Zahříváním komponent kamery se řídící tým snažil odstranit zejména vznikající námrazu. S jakým výsledkem se tato snaha setkala se zjistí po průletu kolem Země, kdy bude zkušebně vyfotografován Měsíc, jehož disk by měl zaplnit polovinu zorného pole kamery, podobně jako jádro komety Wild-2. Pokud se současný stav nezlepší, budou získané snímky jádra komety jen dvakrát detailnější než snímky jádra Halleyovy komety, získané sondou Giotto. Podle projektu se očekávalo, že se získají snímky asi 10´ detailnější.

Cassini u Jupitera

Sonda Cassini na své cestě k planetě Saturn prolétla kolem Jupitera 30. 12. 2000 v 10.12 UT, tj. těsně před koncem tisíciletí (proto je někdy tento průlet nazýván “Jupiter Millennium Flyby”) v nejmenší vzdálenosti kolem 9,7 mil. km. Tato dráha vede sondu vně drah největších Jupiterových měsíců, ale protne dráhy zbývajících devíti menších měsíců. Od října studuje Cassini Jupiterovu atmosféru a magnetosféru. Společně se sondou Galileo sledovala sonda Cassini i záření řídkých atmosfér Jupiterových měsíců při jejich průchodu Jupiterovým stínem. Toto záření je způsobeno excitací zředěných atmosfér energetickými částicemi Jupiterovy magnetosféry a podá informaci o chemickém složení těchto atmosfér. Spektrometr na sondě zaregistroval ve vzdálenosti 21 mil. km od měsíce Io ionty kyslíku, síry a SO2, o kterých se předpokládá, že se tam dostaly díky vulkanické činnosti Io. Vliv značné sluneční aktivity se projevil i u Jupitera. Proud částic slunečního větru narazil na Jupiterovu magnetosféru a přitom vznikla rázová vlna, emitující nízkofrekvenční rádiové vlny, které sonda Cassini zaregistrovala (jako zajímavost lze tyto rádiové vlny převést na zvukové efekty).

Při studiu atmosférických jevů se sonda Cassini zaměřila i na fotografování vírových systémů v atmosféře Jupitera včetně známé “Velké rudé skvrny”, což je gigantický vír v atmosféře Jupitera, existující déle než 300 let. Z hlediska pochopení fyzikálních jevů probíhajících v turbulentní atmosféře Jupitera je zajímavé sledovat dynamiku těchto vírů. Zatím nezodpovězenou otázkou je, do jaké hloubky od horní vrstvy Jupiterovy oblačnosti víry zasahují. Snímky atmosféry Jupitera, získané sondou Cassini, jsou velice pěkné ve srovnání s předchozími sondami, neboť kamera sondy je možná ještě o něco dokonalejší než u sondy Galileo. Původně mělo být studium dynamiky atmosféry Jupitera i úkolem sondy Galileo. Pro sníženou přenosovou kapacitu sondy Galileo, způsobenou nerozevřením její směrové antény, se snímkování Jupiterovy atmosféry vynechalo.

Asi před 60 léty byly v Jupiterově atmosférickém pásu jižně od Rudé skvrny pozorovány tři víry bílé barvy. Do roku 1998 se k sobě vzájemně přibližovaly a opět oddalovaly. V roce 1998 se dva ze tří vírů začaly k sobě přibližovat. Jupiter v té době procházel za Sluncem a tak nebylo možné dynamiku vírů ze Země sledovat. Když opět bylo možné pozorovat Jupitera, oba víry již splynuly a vytvořily jediný. Oba víry, tvořící oblasti vysokého tlaku, měly průměr asi 9000 km. Větry, rotující proti směru hodinových ručiček, v obou vírech dosahovaly rychlostí až 470 km/hod. V loňském roce se oba tyto víry začaly k sobě přibližovat. Mezi nimi se na přechodnou dobu vytvořil vír, rotující v opačném smyslu, který bránil dalšímu přibližování obou původních vírů. Když v prosinci 1999 vírový systém míjel Velkou rudou skvrnu, prostřední vír byl vytlačen více k jihu a oba zbývající víry se začaly k sobě opět blížit. Splynutí obou vírů, ke kterému došlo v průběhu března a dubna 2000, bylo tentokráte možné pozorovat jak pozemskými teleskopy tak HST. Splynutím vznikl jediný vír, mající o třetinu větší průměr než původní víry. Toto pozorování podporuje představu, že velké víry zvyšují svou energii pohlcováním menších vírů. Snímky z HST byly zveřejněny koncem října 2000.

Před příletem sondy Cassini byly provedeny i zkoušky systémů sondy Huygens, určené pro průzkum atmosféry a povrchu Saturnova měsíce Titan. Zkoušky však ukázaly, že může při průletu sondy Huygens atmosférou Titanu a během jejího atmosférického brždění dojít ke ztrátě měřených dat Dopplerovým efektem, který způsobí posun frekvencí rádiového přenosu v důsledku značné změny relativních rychlostí sondy Cassini a atmosférické sondy Huygens. Na řešení tohoto problému je naštěstí ještě několik let čas, neboť Cassini dorazí k planetě Saturn až v listopadu 2004. Specialisté organizace ESA, která je za atmosférickou sondu zodpovědná, předpokládají, že bude možné buď vylepšit sledování sondy nebo změnit dráhy sond tak, aby rozdíl relativních rychlostí nebyl tak dramatický. Rozhodnutí o zvoleném řešení padne v létě příštího roku.

Mars

V průběhu posledních 6 měsíců pracovala NASA na novelizovaném programu výzkumu Marsu (NASA News 00-171). Na první dekádu 21. století se počítá se šesti hlavními misemi. Kromě již oznámeného orbiteru Marsu, nazvaného “2001 Mars Odyssey” a dvojice roverů na rok 2003 plánuje NASA na rok 2005 výkonnou orbitální sondu kolem Marsu nazvanou “Mars Reconnaissance Orbiter”. Sonda prohlédne řadu povrchových oblastí s rozlišením 20 –30 cm, což by mělo přinést další informace například k řešení problému existence vody na Marsu. V roce 2007 by na Marsu měla přistát komplexní pohyblivá vědecká laboratoř s dlouhou životností schopná se přemístit až do vzdálenosti 150 – 160 km od místa přistání, která by měla být předchůdcem budoucích misí zaměřených na dopravu vzorků marsovských hornin na Zemi. Při tomto letu by se měla vyzkoušet i technologie přesného přistávání a minimalizace rizik přistávacího manévru tak, aby v budoucnu bylo možné přistávat v oblastech, zajímavých z vědeckého hlediska, ale s náročným terénem. Tyto velké mise by mohly být doplňovány řadou menších průzkumných misí, nazývaných “Scout”. Při nich by se používalo k průzkumu buď balónů nebo letadel v atmosféře Marsu nebo malých přistávacích sond. První mise typu Scout by se mohla uskutečnit v roce 2007.

V druhé dekádě by k Marsu mohly být vyslány další orbitální či přistávací sondy a dvě výpravy pro automatickou dopravu vzorků marsovských hornin na Zemi. První z nich by měla startovat v roce 2014 a druhá o dva roky později.

V následujících 18 měsících budou specialisté organizace NASA provádět inženýrské studie vyjmenovaných misí s cílem upřesnění potřebných technologií pro jejich realizaci a odpovídající náklady. Náklady na realizaci tohoto programu v prvních pěti letech se zatím odhadují na 2,2 mld USD, ale budou zřejmě vyšší.

Organizace ESA oznámila 20. 12., že pro britský přistávací modul Beagle 2 byla jako místo přistání na povrchu Marsu vybrána oblast Isis Planitia. Tato oblast je relativně teplá v období časného marsovského jara, kdy by tam Beagle 2 koncem roku 2003 měl přistát. Kromě toho rozbor snímků této oblasti ukázal, že jde o místo relativně ploché, bez skal, které by přistání mohly ohrozit. Kromě toho jde o místo, kde by se mohly nacházet stopy života.

Mars Express, jehož součástí je i přistávací modul Beagle 2, bude vypuštěn v období od 1 do 11. 6. 2003 ruskou raketou Sojuz-Fregat, kterou zajistí konsorcium Starsem (Konsorcium Starsem, které komercializuje ruské rakety rodiny Sojuz je tvořené společnostmi Aérosapatiale Matra, Arianespace, RKA a Kosmickým Centrem Samara). Při přistání sondy bude použito airbagů, které se osvědčily při přistání sondy Pathfinder v roce 1997.

V říjnu 2000 zveřejnil americký úřad pro geologii a zeměměřičství USGS (U.S. Geological Survey) geologickou mapu Marsu, zahrnující oblasti mezi 45° severní a jižní šířky. Mapa byla vypracována na základě údajů spektrometru tepelné emise TES (Thermal Emission Spectrometer) sondy MGS, který registruje 143 nebo 286 vlnových délek v oblasti tepelného infračerveného záření, odraženého od povrchu Marsu. Intenzita záření na jednotlivých vlnových délkách dovoluje určit, jaký materiál se nachází na povrchu planety. Mnoho světlých hornin obsahuje sulfáty. To ostatně odpovídá i skutečnosti, že sondy Viking nalezly v roce 1976 na povrchu Marsu síru, i když tehdy nebylo jasné, nač je síra navázána. V basaltických vulkanických horninách tmavšího odstínu, pokrývajících značnou část povrchu planety, byl nalezen minerál olivín – železitý a hořečnatý silikát jehož nazelenalý odstín záleží na množství obsaženého železa. Dále se zde nachází hematit (krevel), zodpovědný za načervenalý odstín povrchu planety. Právě přítomnost hrubozrnného olivínu, který na Zemi ve vlhké atmosféře rychle větrá, svědčí o tom, že na Marsu již dlouhou dobu neexistuje erose vlhkou atmosférou a že je Mars tudíž chladný a suchý po většinu své geologické minulosti. Vědci se zatím shodují v názoru, že se někde na Marsu nachází dostatek vody, ale bude asi ve zmrzlém stavu v hloubce pod povrchem.

Na druhé straně nové snímky povrchu planety Mars, pořízené sondou MGS a prezentované Dr. M. Malinem, jsou interpretovány jako další důkaz skutečnosti, že v dávné minulosti byla na povrchu planety Mars tekoucí voda. Snímky velice sugestivně zobrazují usazené vrstvy, jakoby vytvořené zcela nedávno, i když jsou zřejmě staré 3,5 - 4,3 mld let. Tyto “usazeniny” se nachází prakticky po celé planetě. Jsou pozorovány na dnech impaktních kráterů ve Western Arabia Terra, ve Valles Marineris či v severovýchodní okrajové části pánve Hellas. Dr. Malin ze společnosti Malin Space Science Systems, která pro sondu MGS zhotovila její kameru a je zodpovědná optický průzkum povrchu Marsu, se domnívá, že vznik těchto povrchových útvarů, připomínajících “usazeniny” je skutečně důsledkem činnosti vody. Pokud by tomu tak bylo, je naděje, že by v těchto sedimentech snad bylo možné nalézt fosílie kdysi živých marsovských organismů. Na druhé straně Dr. Malin nevylučuje ani alternativní modely vzniku těchto depositů, například pokud v minulosti měl Mars vyšší tlak vzduchu, mohly tyto sedimenty vznikat nanášením prachu.

V souvislosti s jednou teorií možnosti přenosu živých organizmů mezi planetami sluneční soustavy se opět dostal meteorit ALH84001 do popředí vědeckého zájmu. Připomeňme, že se tento meteorit původem z Marsu, kterému přelet k Zemi trval asi 15 mil. let, stal známý objevem fosílií mikrobakterií, o nichž se vedl spor, zda jsou marsovského původu či jde o pozemskou kontaminaci. Otázka, kterou si vědci z Kalifornského technologického institutu (CALTECH) položili, spočívala v tom, zda případné bakterie mohly tu dlouhou cestu mezi Marsem a Zemí přežít, tj. jaká byla teplotní historie meteoritu. S použitím skanovacího supravodivého kvantově-interferenčního mikroskopu s vysokým rozlišením se podařilo určit orientaci lokálního magnetického pole na vzorku meteoritu ve tvaru destičky o tloušťce 1 mm a délce 2 cm s citlivostí asi 10000´ vyšší, než umožňují dosavadní metody. Profil intenzity magnetického pole ukázal, že uvnitř vzorku jsou náhodně orientované magnetické domény se slabou intenzitou magnetického pole. Naopak na kraji vzorku, tj. na povrchu meteoritu, je vrstva s vyšší velmi uspořádanou magnetizací. Další experimenty ukázaly, že hornina meteoritu se v zemském magnetickém poli homogenně magnetuje při teplotě nad 37° C. Z měření lze tedy učinit závěr, že vnitřek meteoritu nebyl nikdy zahřát nad 37° C a proto se tam zachovalo náhodně orientované slabé magnetické pole. Naopak vnější vrstva meteoritu se při dopadu na Zemi zahřála značně nad tuto teplotu a došlo tudíž k magnetickému zorientování této povrchové vrstvy vlivem magnetického pole Země. Principiálně se tedy takto mohly z Marsu na Zemi přenést biologické mikroorganismy, aniž došlo k jejich sterilizaci při průletu zemskou atmosférou. O výsledcích těchto měření byla vědecká veřejnost informována v časopise Science z 27. 10. 2000.

Zpráva NASA č. J00-84 informuje o tom, že v meteoritu ALH84001 byly zjištěny krystalky magnetitu uspořádané do tvaru řetízků stejně, jako je vytvářejí pozemské magnetotaktilní bakterie kmene MV-1. Objevené řetízky jsou v uhličitanech, o kterých se tvrdí, že vznikly na Marsu. Tento objev lze tedy chápat jako další nepřímý důkaz toho, že na Marsu mohly žít bakterie, podobné pozemským. Podle měření MGS v době vzniku meteoritu ALH84001 existovalo na Marsu magnetické pole, které mohlo zmagnetovat uspořádané krystalky magnetitu, což je v souladu s existujícím slabým magnetickým polem uvnitř meteoritu. Lze tedy říci, že existuje řada nepřímých důkazů o tom, že na Marsu byla jak voda tak živé organismy alespoň na bakteriální úrovni. Budoucí program výzkumu Marsu má tedy před sebou konkrétní úkoly přinést přímé důkazy jako odpovědi na tyto otázky.

Rentgenové záření vesmíru a černé díry

Po dobu asi třiceti let si astronomové kladli otázku, co je příčinou tzv. rentgenového záření pozadí vesmíru. Pomocí rentgenové observatoře Chandra se podařilo zdroje tohoto rentgenového záření identifikovat jako záření z galaxií s aktivními černými děrami. Z optického pozorování těchto galaxií a z určení velikosti jejich rudého posunu je možné určit jejich vzdálenost a tudíž určit dobu aktivity černých děr. Astronomové nazývají černé díry “aktivními”, když ve velkém pohlcují okolní hmotu. Tento proces pohlcování hmoty vede k jejímu zahřívání na vysokou teplotu řádově milionů stupňů a k jejímu urychlování, což je doprovázeno emisí širokého spektra záření (tzv. brzdné záření) značné intenzity včetně rentgenového záření. Pozorování ukazují, že černé díry jsou aktivní, tj. rostou velice rychle jen v určitém stádiu svého vývoje. V jiném stádiu vývoje je růst černých děr pomalejší a tudíž okolí těchto černých děr nevykazuje takovou aktivitu. To je i případ černé díry ve středu naší galaxie. Vysvětlení mechanismu, který reguluje aktivitu černých děr je však ještě otázkou k objasnění.

Další záhadou je původ tzv. záblesků rentgenového záření (GRB – Gamma Ray Burst), jejichž délka se může pohybovat od několika milisekund do tisíců vteřin. Astronomové o jejich původu zatím příliš neví, ale předpokládají, že vznikají minimálně při dvou rozdílných typech kosmických katastrof. Snadněji se analyzují záblesky, trvající déle než 2 s, které mají i delší doznívání. Předpokládá se, že přicházejí z oblastí vzniku hvězd ve vzdálených galaxiích.

Krátké záblesky v délce pod 2 s jsou složeny z méně pulsů a také jejich doznívání je rychlejší. Proto se též špatně registrují a zatím není k dispozici dostatek dat k jejich analýze. Spekuluje se pouze, že by příčinou jejich vzniku mohl být kolaps např. binární neutronové hvězdy nebo magnetaru – rotující neutronové hvězdy se silným magnetickým polem (L+K 75 (1999), č. 7, s. 447).

HST

Neutronovou hvězdu, která je zatím nejbližší Zemi, se podařilo pozorovat ve viditelném spektru pomocí HST. Jde o objekt RX J18535-3754, což je osaměle putující neutronová hvězda, která se v současnosti nachází asi 200 světelných let od Země v souhvězdí Corona Australis na jižní polokouli. Má hmotnost Slunce, soustředěnou do kulového objemu o průměru asi 20 km. Jeví se jako hvězda 26. hvězdné velikosti a má modrou barvu. To znamená, že její teplota je asi 600 000° C. Tato putující neutronová hvězda byla zaregistrována již v roce 1992 družicí ROSAT jako jasný zdroj rentgenového záření. Až v roce 1996 bylo možné pozorovat hvězdu pomocí HST. Ze snímků v období 1996 až 1999 bylo možné určit dráhu neutronové hvězdy i její rychlost prostorem. Ta se odhaduje přibližně na 400 000 km/hod. Za 300 000 let prolétne neutronová hvězda kolem Země v bezpečné vzdálenosti 170 světelných let. Předpokládá se, že neutronová hvězda RX J18535-3754 vznikla před asi milionem let, kdy původně byla velice hmotnou hvězdou v binárním systému patrně s hvězdou Zeta-Ophiuchus. Při vzplanutí hvězdy jako supernovy se oddělila od svého průvodce Zeta-Ophiuchus a stala se izolovanou neutronovou hvězdou.

Nové studie supernovy SN 1987a, prováděné pomocí HST, prokázaly existenci výtrysků vyvrženého materiálu proudícího od neutronové hvězdy v centru exploze. Standardní modely vzniku supernov předpokládají, že po ukončení průběhu nukleárních reakcí jádra supermasivních hvězd začínají kolabovat gravitační silou a v důsledku obrovských tlaků přechází do stavu neutronů. Značná část energie této přeměny je odnášena neutriny. Tato odnášená energie startuje ve standardním modelu explozi supernovy. Standardní modely však jsou kulově symetrické, to znamená, že materiál vyvrhovaný při výbuchu supernovy vyletuje rovnoměrně na všechny strany. Pozorování supernovy SN 1987a však ukazují, že bude třeba modely vzniku supernov upravit. Není vyloučeno, že výbuch supernovy startují právě ony nesymetrické výtrysky materiálů, snad způsobené magnetickými nebo rotačními mechanismy. Ukazuje se, že tyto výtrysky materiálu mají samy dostatek energie k odstartování vzniku supernovy.

 

Těmito “Kosmickými aktualitami” je uzavřeno poslední období roku 2000 a současně i 20. století, tak bohatého na významné události v oblasti vědy, techniky a též i kosmonautiky. L+K se snažilo svým čtenářům tyto události přibližovat tak, jak jen to v průběhu posledních padesáti let nejlépe šlo.

A co nás v kosmonautice čeká v tomto, již 21. století? Odpověď na tuto otázku nastiňuje nedávno zveřejněný článek “Rakety pro třetí tisíciletí” od ing. B. Křížka (L+K 76 (2000), č. 25-26, s.1714). Některé, v jeho článku zmíněné, a zatím nekonvenční principy cestování v kosmickém prostoru však budou vyžadovat ještě hlubší pochopení fyziky našeho Vesmíru. Ostatně během tohoto století bude snad na řešení těchto otázek dost času….

(lek)

Použité materiály:

Air et Cosmos (2000), č. 1765 - 1775.

NASA News: 00-168, 00-169, 00-171, 00-176, 00-199,

Space News This Week:

Dále byly použity internetové informační bulletiny:

- FLORIDA Today Space Online: 100200, 100900, 101600, 102300, 103000, 110600, 111600, 112200,

(poznámka: po pěti letech se kosmonautická příloha internetového denníku “Florida Today”, známá jako “Space Online”, sloučila se SPACE.com na adrese www.space.com).

- SPACE.com: 001103, 001213, 001214, 001218, 001219.

- Jonathan´s Space Reports č.: 435 – 440.

 

Vyšlo v časopise Letectví a kosmonautika 77 (2001) č. 2, s. 104; č. 3, s. 172.


Na MEK byl tento článek publikován se svolením autora.

Aktualizováno: 26.10.2002

[ Obsah | Novinky v kosmonautice | Články | Obsahy L+K | Kosmonautické zajímavosti ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.