Jan Toman

Sonda CONTOUR (COmet Nucleus TOUR) odstartovala do vesmíru 3. července 2002. Několik následujících týdnů strávila na dočasné oběžné dráze kolem Země, a poté se měla vydat splnit svůj hlavní úkol - získat nové informace o kometách, tělesech, jejichž úkaz fascinuje lidstvo odpradávna. Od 15. srpna 2002, kdy byl zažehnut motor Star 27, který měl sondu navést na meziplanetární dráhu, však už se sondou nebylo navázáno spojení. Sonda byla při tomto manévru pravděpodobně zničena.

Než se budeme věnovat popisu tohoto kometárního průzkumníka a jeho úkolů, podívejme se nejdříve na

která se začala psát 11. září 1985, kdy malá americká sonda ICE (International Comet Explorer) proletěla asi osm tisíc kilometrů daleko od jádra komety Giacobini-Zinner. Samotná historie této sondy je zajímavá tím, že do vesmíru byla vypuštěna pod označením ISEE-3 (International Sun Earth Explorer) 1. září 1978 na dráhu v blízkosti libračního bodu L1, ve vzdálenosti asi 1,5 miliónů kilometrů od Země. Až do června 1982 sledovala vlastnosti kosmického prostoru v závislosti na sluneční činnosti. Poté, mezi červnem 1982 a prosincem 1983 podstoupila sonda sérii manévrů, které vyvrcholily průletem ve vzdálenosti 120 kilometrů nad měsíčním povrchem 23. prosince 1983, po kterém nabrala kurs k setkání s kometou Giacobini-Zinner. Výzkum komety byl úspěšný, byla získána data o okolí kometárního jádra.

Stěží kdy byla věnována větší pozornost kosmickému úkazu, než bylo přiblížení se Halleyovy komety v letech 1985-86. Pozemní kampaň astronomických sledování zaštítěná pod IHW (International Halley Watch) měla vyvrcholit průletem kosmických sond přímo v blízkosti komety. Američané tehdy na svoji sondu nesehnali peníze, přesto k Halleyově kometě zamířilo nakonec pět průzkumníků. Největší a sortimentem přístrojů nejbohatěji vybavené byly sovětské Vega 1 a 2 (VEněra-GAllej). Na jejich konstrukci se podílelo více států, příspěvkem bývalé ČSSR byla plošina ASP-G na níž byly umístěny vědecké přístroje. Po startu z Bajkonuru na sklonku roku 1984 a průletu kolem Venuše v červnu 1985 (mmj. výzkum atmosféry pomocí balónů) se dostaly do blízkosti komety počátkem března 1986 (Vega1 - 6.3. 1986 - 8900km, Vega 2 - 9.3. 1986 - 8030km). Největší pozornost přitahovala mise sondy Giotto evropské agentury ESA, která měla minout jádro komety ve vzdálenosti pouhých několika stovek kilometrů. Aby toho bylo dosaženo, bylo potřeba průběžně zpřesňovat dráhu sondy, a to i několik dnů před průletem. Důležité byly proto i informace z průletu sond Vega, které umožnily závěrečné upřesnění pozice Giotta vzhledem ke kometě (v létech osmdesátých to byl velmi vzácný příklad spolupráce kosmických agentur ve světě rozděleném studenou válkou). Giotto byl do vesmíru vypuštěný raketou Ariane 2. července 1985 na přímou dráhu vedoucí k setkání s kometou v noci ze 13. na 14. března 1986. Snímky byly pořizovány až do vzdálenosti 1400 km od jádra. V té době byla sonda zasažena několika částicemi, které ji dokázaly „rozkývat“, takže signál vysílaný sondou nebyl na Zemi zachycený. Spojení se podařilo obnovit půl hodiny po průletu. Kromě zdevastovaného štítu chránícím sondu před částicemi dopadajícími rychlostí až 70 km za sekundu byla setkáním postižena také kamera HMC (Halley Multicolour Camera), jejíž zorné pole bylo zakryto poničeným štítem. Z větší vzdálenosti pozorovaly kometu japonské sondy Sakigake a Suisei, zaměřily se hlavně na interakci ohonu komety se slunečním větrem. Byly to první příspěvky Japonska do rodiny meziplanetárních sond.

Další kapitolu do historie průzkumu komet kosmickými sondami napsala naše stará známá sonda Giotto. To se již psal rok 1992, kdy se dne 10. července setkala s kometou Grigg/Skjellerup. Při průletu s maximálním přiblížením se k jádru komety až na 200 kilometrů byly aktivovány přístroje zaměřené na částicový výzkum, snímky se získat nepodařilo.

Kosmická sonda Deep Space 1 odstartovala do vesmíru 24. října 1998. Představovala jeden velký experiment pro ověření nových technologii. Získány měly být poznatky s autonomním navigačním systémem, novým typem slunečních článků i integrovaným zobrazovacím zařízením. Při meziplanetárním letu prozkoumala nejdříve asteroid Braille, poté po dalších dvou rocích se přiblížila ke kometě Borelly. Bylo to 22. září 2001, kdy sonda Deep Space 1 prolétla 2200 kilometrů od kometárního jádra a pořídila dosud nejlepší snímky (sondy v roce 1986 měly smůlu, jednak byla Halleyova kometa daleko aktivnější a jádro bylo tudíž lépe schované a jednak byly přístroje automaticky naváděné na nejjasnější místo - nikoho nenapadlo, že se nemusí ztotožňovat s polohou jádra komety. Při poklesu vzdálenosti proto kamera sondy Giotto mířila „mimo“).

V programu sond Discovery byla vypuštěna 7. února kosmická sonda Stardust, jejímž hlavním úkolem je návrat se vzorky komety Wild 2. Setkání s kometou sondu teprve čeká a bude jí věnován samostatný článek.

Popis sondy CONTOUR

Postavila ji na základě kontraktu NASA ve výši 159 mil USD JHU-APL (John Hopkins University - Applied Physics Laboratory, Arizona), do vesmíru byla vynesena raketou Delta 2 firmy Boeing, provoz bude řídit JHU-APL ve spolupráci s JPL (Jet Propulsion Laboratory, Kalifornie), která spravuje síť stanic dálkového spojení DSN (Deep Space Network).

CONTOUR má tvar osmibokého hranolu o výšce 1,8 a šířce 2,1 metru se širší základnou - čelem sondy, které je orientováno ve směru letu. Jeho šířka přesahuje přes ostatní části sondy z praktického důvodu. Je jakýmsi štítem 25 cm silným, chránícím přístroje a zařízení sondy před částicemi z komet. Konstrukce štítu je mnohovrstevnatá, použitý materiál je Kevlar a Nextel. Osm bočních stěn a druhá základna je pokryta slunečními články. Těchto devět panelů galium-arsenidových článků dodává sondě cekem 670 W el. energie ve vzdálenosti oběžné dráhy Země. Jako záložní zdroj je na palubě baterie s kapacitou 9 Ah. V té souvislosti je potřeba poznamenat, že sonda byla zkonstruována pro činnost do vzdálenosti maximálně 1,3 AU, baterie tedy slouží k pokrytí odběrových „špiček“ při průletech kolem komet. Pro řízení sondy se používá el. jednotek IEM (Integrated Electronics Module) vyvinutých v APL. Deset těchto karet řídí povelový systém, shromažďování dat, jejich záznam, formátování, zesílení a předávání vysílači, pracujícím v pásmu X. Jádrem řídícího a operačního systému je potom 32-bitový procesor Mongoose V, povely jsou předávány rychlostí 500bps. Data z vědeckých přístrojů mohou být uschována pro pozdější přenos ve dvou jednotkách o celkové kapacitě 6,6 Gbitů (600 snímků). Přes hlavní anténu o průměru 45 cm je možno vysílat informace rychlostí do 85 kbitů za sekundu v závislosti na vzdálenosti od Země.

Z celkové délky mise stráví sonda 70 % ve stavu hibernace. V tomto „spícím“ stavu jsou na Zemi přenášena průřezová data o stavu přístrojů a zařízení, v prostoru je stabilizována rotací. Při přiblížení se ke kometě na dosah vědeckých přístrojů sonda přechází do módu tříosé stabilizace. K přesnému zamíření přístrojů, ale i ke korekcím dráhy slouží čtyři čtveřice hydrazinových trysek. Při startu má CONTOUR zásobu 80 kg hydrazinu. Dalších 503 kg váží raketový motor na TPH Star 27, jehož hlavním úkolem je navedení na meziplanetární dráhu. Celková startovní hmotnost sondy je 970 kilogramů, „suchá“ potom 387 kg.

Vědecké vybavení tvoří čtyři následující přístroje:

• CRISP (CONTOUR Remote Imager/Spectrograph) kombinuje svojí konstrukcí kameru s úzkým úhlem záběru a citlivostí v oblasti 450 - 770 nm a spektrometr pro blízkou infračervenou oblast spektra se spektrálním rozsahem 800 - 2 550nm. Kamera s ohniskovou vzdáleností 68 cm je vybavena deseti filtry, úhel záběru je 1,2x1,2°. Světlo je do obou přístrojů vedeno přes sklopné zrcadlo, které umožňuje dlouhodobé sledování cíle před i po průletu. Software řídící jeho činnost obsahuje několik módů činností, na základě pořízených snímků je vybrán ten, který nejvíce odpovídá skutečnosti. Kamera se nachází na boku sondy chráněná přesahujícím štítem, její hmotnost je 26,7 kg a spotřeba el. energie 45W (kamera + spektrometr).
• CFI (CONTOUR Forward Imager) na rozdíl od kamery CRISP se tento přístroj nalézá přímo uprostřed štítu sondy, odkud je nejlepší výhled na přibližující se cíl. Citlivost umožní snímkování mnoho dnů před vlastním průletem. Protože kamera není chráněna štítem, je světlo vedeno ke kameře přes jedno ze čtyř výměnných zrcadel. Kamera má deset filtrů, ohniskovou vzdálenost 30 cm, úhel záběru 2,5x2,5°, citlivost v oblasti 308 - 920 nm. Hmotnost je 9,7 kg a spotřeba 9W.
• NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) měří zastoupení a vlastnosti částic a neutrálních plynů v kometární komě. V kombinaci s přístrojem CIDA poskytne klíčové poznatky o složení kometárních jader a rozdílném zastoupení chemických prvků v jednotlivých zkoumaných kometách. Citlivost přístroje je v rozmezí 1 - 294 atomárních hmotnostních jednotek. Hmotnost přístroje je 13,5 kg, spotřeba 36W.
• CIDA (Comet Impact Dust Analyser) slouží k analýze elementárního a chemického složení složení částic v kometární komě. Citlivost přístroje je od 1 do několika tisíc atomárních hmotnostních jednotek. Detekovat umí i těžké organické molekuly. Hmotnost přístroje je 10,5 kg, spotřeba 10W.

Letový plán sondy CONTOUR

Raketa Delta 2 se sondou CONTOUR odstartovala ze startovního komplexu č. 17 na mysu Canaveral 3. července 2002 v 6.47 UT. Prvotní dráhou sondy byla výstředná elipsa okolo Země s periodou obletu 5,5 dne. Na ní setrvala až do 15. srpna 2002, kdy ji zážeh motoru Star 27 měl navést na meziplanetární dráhu. Od tohoto manévru však už se sondou nebylo navázáno spojení. Sonda byla pravděpodobně zničena. Přitom přesně po roce se měla znovu setkat se Zemí, aby po gravitačním manévru zamířila k prvnímu cíli, Enckeově kometě. K setkání mělo dojít 12. listopadu 2003 ve vzdálenosti 1,07 AU od Slunce a 0,27 AU od Země. Vzájemná rychlost komety a sondy měla dosáhnout 28 km za sekundu a sonda se měla přiblížit na minimální vzdálenost snad až 150 kilometrů. Následovat měly tři gravitační manévry u Země - v srpnu 2004, únoru 2005 a únoru 2006. Druhé setkání, jehož účastníkem měla být tentokrát kometa Schwassmann-Wachmann 3 mělo proběhnout 18. června 2006. Od Země by byla obě tělesa vzdálena 0,33 AU, od Slunce 0,95 AU. Byla - li by sonda v pořádku, mohla po dalších dvou průletech kolem Země v únoru 2007 a únoru 2008 prozkoumat kometu d` Arrest v srpnu 2008.