KOSMICKÉ AKTUALITY - NEPILOTOVANÉ MISE

(4. čtvrtletí 1998)

Letošní, v pořadí již 49. Mezinárodní astronautický kongres se konal v Melbourne v Austrálii koncem září. Ústředním tématem kongresu byla otázka, jak zprostředkovat rozvojovým zemím účast na aplikacích kosmických technologií. Některé země jako Nigérie, Súdán, Keňa, Maroko či Uzbekistán zde přednesly své potřeby a problémy v přístupu k těmto technologiím. Jiné země jako Indonésie, Filipíny či Argentina seznámily přítomné delegáty se svým úsilím v oblasti kosmických telekomunikací a dálkového průzkumu Země. Hostitelská země Austrálie využila této příležitosti k tomu, aby vyjádřila svůj záměr hrát v budoucnosti větší roli v kosmickém výzkumu. V této souvislosti byla zajímavým příspěvkem informace o stavu projektu Kistler, se kterým se čtenáři mohli seznámit v L+K 74 (1998) č. 8, s. 825.

První start této rakety by se měl uskutečnit v druhé polovině roku 1999 právě z australské základny Woomera, na jejíž oživení bude vynaloženo na 76 mil. USD. Celková cena programu Kistler zahrnující flotilu pěti vícenásobně použitelných nosičů se odhaduje na 770 mil. USD.

Dalším ze základních témat kongresu byla problematika snížení nákladů kosmických startů. NASA zde informovala o stavu vývoje technologických demonstrátorů X-33 a X-34, jejichž zkoušky by měly vyústit v konstrukci dopravního prostředku Venture Star v roce2004, který by měl snížit náklady na kosmické starty asi 10x proti současnému stavu. Do té doby by se měly vylepšovat současné kosmické dopravní prostředky. Například americký raketoplán by měl dostat nové vícenásobně použitelné urychlovací stupně na KPL s motory RS-76 firmy Rocketdyne. S prvním startem těchto motorů se počítá v roce 2002. Jejich použitím by se mělo užitečné zatížení raketoplánu zvýšit ze současných 15 800 kg na 21 100 kg a snížit náklady na startovní operace o 400 mil. USD ročně.

V Evropě se uvažuje vybavit také raketu Ariane 5 urychlovacími stupni s vícenásobným použitím. O této možnosti však rozhodne Rada ESA na ministerské úrovni v roce 1999.

Japonsko také předpokládá, že její raketa H-2A s raketoplánem Hope-X bude kolem roku 2004 vícenásobně použitelná.

Organizace NASA informovala na kongresu i o svém programu výzkumu Marsu. Mise Mars Surveyor 1998 předpokládá vypuštění dvou sond Mars Climate Orbiter a Mars Polar Lander koncem minulého a počátkem tohoto roku. Sonda Mars Polar Lander dorazila na mys Canaveral 1. 10. 1998 k předstartovním přípravám. Jejím úkolem bude zkoumání CO₂ jinovatky a hledání vody v blízkosti jižního pólu Marsu. K tomu je sonda vybavena manipulátorem, který vybere vzorky povrchového materiálu, zahřeje jej a pomocí laseru se pokusí detekovat případné vodní páry. Kromě toho se při přistávacím manévru oddělí od hlavního těla sondy dvě menší sondy, nazývané Deep Space 2, které by měly dopadnout asi 100 km od místa přistání Polar Landeru. Rychlost jejich dopadu bude značná, až 600km/hod, což jim umožní proniknout do hloubky asi 1 m pod povrch planety, kde bude jejich úkolem hledání vody. V roce 2001 bude orbitální sonda kolem Marsu vybavena gama spektrometrem pro vytvoření geochemické mapy povrchu Marsu, zatímco přistávací část ponese pohyblivého robota typu Sojourner se stereoskopickou kamerou a přístroji pro chemickou analýzu povrchu a jeho radiaci. V roce 2003 bude na povrch Marsu vyslán raketou Delta 3 pohyblivý rover o hmotnosti 2200 kg, který bude sbírat vzorky povrchu. V roce 2005 bude k Marsu vysláno stejné přistávací zařízení jako s roverem v roce 2003, ovšem s pohonnou jednotkou, která dopraví vzorky na oběžnou dráhu kolem Marsu. Na oběžné dráze budou vzorky přemístěny do návratového pouzdra, které tam dopraví raketa Ariane 5 a toto návratové pouzdro se vzorky odstartuje směrem k Zemi, kde pak přistane. Takové jsou tedy plány získání vzorků hornin planety Marsu a jejich doprava na Zemi.

Také Rusko uvažuje o získání a dopravě vzorků měsíce Phobos na Zemi v roce 2002 s návratem v roce 2006. Tuto studii předložili na kongresu pracovníci Institutu pro kosmický výzkum IKI. Na tomto projektu je zajímavé to, že korekce dráhy a další manévry sondy by měly být zajišťovány elektrickým iontovým motorem.

Průběh kongresu byl poznamenán tragickým výbuchem v továrně na dodávky zemního plynu pro Melbourne, který si vyžádal dva životy a způsobil že většina hotelů, ve kterých byli účastníci kongresu ubytováni, neměla teplou vodu a ani teplé jídlo. Teplá voda a jídlo bylo pouze ve dvou hotelech s elektrickým vyhřívacím systémem. Tato skutečnost vedla ke zvýšenému zájmu o přednášky věnované problematice generace elektrické energie v kosmu a jejím přenosu na povrch Země pomocí svazku mikrovln. Koncepce přenosu elektrické energie mikrovlnami byla studována v USA v 70. letech (jako příklad z té doby viz studii ”Space Manufacturing, Satellite Power and Human Exploration” publikovanou v časopise Interdisciplinary Science Reviews 4 (1979), č.3, s. 193), ale pak byla na dlouhou dobu opuštěna, neboť se zdálo, že je to příliš drahá záležitost. Teprve v roce 1995 NASA obnovila výzkum týkající se této problematiky a založený na využití technologií, které se objevily v posledních 20 letech.

Výlovem trosek rakety Titan 4A, která havarovala 12. 8. 1998, se zabývalo Námořnictvo USA spolu s několika plavidly NASA a asi 60 potápěči. Z mořského dna se do konce října podařilo vylovit na 80 % trosek z tajné družice. Tato záchranná operace stála na 2,25 mil. USD. Celkové ztráty vzniklé při havárii rakety Titan 4A se odhadují na 1 mld USD.

Řídící systém rakety Titan 4A se sice také podařilo nalézt a vylovit z mořského dna, ale byl ve velmi poškozeném stavu. Vyšetřovací komise se tedy musela spolehnout na rozbor telemetrických záznamů a na počítačové simulace, napodobující chování řídícího systému v okamžicích havárie. I když se předpokládalo, že se podaří zjistit příčinu havárie do konce listopadu loňského roku, byla zpráva a závěry vyšetřovací komise zveřejněny až 15. ledna 1999. Zpráva konstatuje, že podle záznamů telemetrie byla zaregistrována v T+39,416 s po startu série zkratů, které způsobily fluktuace v dodávce elektrického proudu pro různé systémy rakety. V T+39,463 s kleslo vstupní napětí řídícího počítače pod 21,8 V a tak řídící počítač přestal vysílat synchronizační časový signál pro inerciální měřící jednotku a tím došlo i ke ztrátě polohy referenčního horizontu. Po obnově napětí v T+39,650 s začal počítač znovu vysílat časový signál pro inerciální měřící jednotku, která ovšem chybně indikovala, že raketa vybočila asi o 26° nad a o 5° vlevo od nominální dráhy. Počítač tedy začal korigovat tuto neexistující odchylku dráhy a vlivem aerodynamických sil se začala raketa rozpadat, jak bylo popsáno v L+K 74 (1998) č. 19, s. 1562 a č. 22, s. 1765.

Počítačové simulace, modelující elektrický systém rakety, měly za cíl zreprodukovat telemetrické signály zavedením částečných zkratů různé délky a napětí do různých míst elektrických obvodů. Z výsledků simulací vyplývá, že se místo zkratu elektrického vedení nacházelo na 2. stupni rakety v okolí napájecí baterie. Jednalo se o místo, na kterém byly podle záznamů prováděny před startem tři opravy. Je tedy možné, že tam došlo před startem k poškození izolace alespoň jednoho vodiče a při vibracích za letu rakety pak nastala zmíněná série zkratů. Komise však uvádí toto vysvětlení jen jako velice pravděpodobné. Není totiž vyloučeno, že mohlo dojít k poruše kabeláže již během výroby. Kontrolou výrobních záznamů celé rakety Titan 4A-20 se ukázalo, že již během výroby bylo zjištěno a opraveno na 44 defektů na elektrickém vedení rakety. Nelze tedy vyloučit, že některé poruchy izolace vodičů třeba nebyly zjištěny.

Závěry komise o příčině havárie rakety Titan 4A byly Letectvem USA zřejmě akceptovány a tak již jsou další dva starty raket Titan 4B s vojenskými družicemi předběžně plánovány na březen a duben 1999.

Jak již bylo zmíněno v L+K 74 (1998) č. 22 s.1765, při prvním startu rakety Delta 3 došlo k rotačním oscilacím rakety podél její osy, se kterými se v řídícím programu nepočítalo. Řídící systém se proto snažil kompenzovat tyto rotace až došlo k vyčerpání hydraulické kapaliny systému ovládajícího natáčení trysek tří urychlovacích stupňů, čímž se raketa dále stala neovladatelnou. Mluvčí společnosti Boeing oznámil 20. 10. 1998 novinářům, že rotace kolem osy rakety nejsou samy o sobě podstatným problémem a proto bude řídící program modifikován tak, aby rozpoznal, že tyto rotace není třeba korigovat. Společnost Boeing předpokládá, že se druhý start rakety Delta 3 uskuteční v prvním čtvrtletí 1999.

Letectvo USA udělilo 16. 10. čtyři kontrakty v celkové hodnotě 3,03 mld USD pro konstrukci a počáteční provoz budoucí nové generace raketových nosných prostředků EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle). Tyto kontrakty byly uděleny společnostem Boeing a Lockheed Martin a budou sloužit k nahrazení současných raket Delta, Atlas a Titan dvěma stavebnicovými typy raket. V rámci tohoto kontraktu má společnost Boeing dokončit vývoj a vyrobit pro USAF 19 raket Delta 4, které budou vypuštěny v období let 2002 - 2006. Rakety Delta 4 budou startovat jak z mysu Canaveral tak ze základny Vandenberg. Raketa Delta 4 bude provozována v pěti variantách: střední (medium), tři typy medium-plus a těžká (heavy). Všechny varianty budou používat společný urychlovací stupeň CBC (Common Booster Core) s kryogenními PL a motorem RS-68 firmy Rocketdyne o tahu 2,9 MN. Jeho konstrukce, určená pro masovou produkci, má asi o 80 % méně pohyblivých součástí ve srovnání s SSME raketoplánu. Delta 4 Medium používá jeden CBC stupeň doplněný 2. stupněm z rakety Delta 3 a aerodynamickým krytem o průměru 4 m. její kapacita je 4140 kg užitečného zatížení na dráhu přechodovou ke geostacionární GTO (geosynchronous transfer orbit).

Verze Delta 4 Heavy s kapacitou 13 050 kg na GTO používá ke startu jednoho centrálního a dvou bočních stupňů CBC doplněných zvětšeným 2. stupněm rakety Delta 3. Aerodynamický kryt o průměru 5 m je stejný, jako vyrábí firma Boeing pro rakety Titan 4.

Společnost Lockheed Martin má v rámci kontraktu od USAF zajistit výrobu a vypuštění devíti raket EELV v období let 2003 - 2005. Koncepce společnosti Lockheed Martin předpokládá, že se její nosič bude skládat z různého počtu stavebnicových dílů jako je unifikovaný stupeň TM, unifikovaná pohonná jednotka s motorem RD-180, jednotné horní stupně se standardními bloky avioniky. Střední nosič MLV (Medium Launch Vehicle) bude schopný vynášet užitečná zatížení o hmotnosti 8573 kg na nízkou oběžnou dráhu nebo 5262 kg na GTO. Těžký nosič HLV (Heavy Lift Vehicle) bude mít kapacitu 19 050 kg na nízkou dráhu nebo 6577 kg na GTO. HLV bude využívat tří stupňů TM doplněných horním stupněm Centaur.

Vývoj prvního stupně rakety Atlas 3A zatím zdárně pokračuje. Během zkoušky dne 4. 11. pracoval motor RD-180 namontovaný na zkušebním stavu s kompletním prvním stupněm 56 s. Jde již o třetí zkoušku tohoto motoru na stavu Marshallova kosmického střediska (viz L+K 74 (1998) č. 23, s. 1832). Čtvrtá zkouška v trvání 64 s  se uskutečnila v prosinci 1998 a motor při ní vyvinul tah 4,665 MN. Cílem těchto testů jsou komplexní zkoušky všech systémů prvního stupně, tj. motoru včetně nádrží KPL, přívodních potrubí KPL, hydrauliky a avioniky.

USAF se rozhodlo pro tyto dva systémy, které si jsou svoji koncepcí celkem dost podobné proto, aby se snížilo riziko, že by z nějakých důvodů byl jeden systém z provozu byl vyřazen. Oba systémy by měly snížit náklady na vypouštění kosmických užitečných zatížení a měly by mít vyšší operační kapacitu.

Dne 21. 9. 1998 byla raketa Ariane 503 shledána schopnou letu a datum startu bylo stanoveno na 20. 10. Raketa byla 3. 10. převezena z budovy, kde byla provedena montáž dvou urychlovacích stupňů rakety k prvnímu stupni nosiče a druhý stupeň rakety, do budovy pro závěrečnou integraci, kde bylo k raketě připojeno její užitečné zatížení, tvořené maketou družice MaqSat 3 o hmotnosti 2730 kg umístěnou v adapteru Speltra, k jehož horní části byla připevněna maketa návratové kabiny ARD (Atmospheric Reentry Demonstrator) o hmotnosti 2750 kg. Dne 16. 10. byla raketa v letové konfiguraci vyvezena na startovní komplex ELA-3.

Třetí zkušební start rakety Ariane 503 se nakonec uskutečnil 21. 10. v důsledku zpoždění při tankování hydrazinu pro systém řízení orientace ARD. Oddělení obou urychlovacích stupňů EAP (étage d´acceleration a poudre) na TPL se uskutečnilo dle plánu 2 min 23 s po startu ve výšce 62 km. Poté došlo k odhození aerodynamického krytu a po 9 min 59 s se oddělil hlavní kryogenní stupeň EPC (étage principal cryotechnique). Asi 12 min po startu, ve výšce 209 km, se oddělila maketa návratové kabiny ARD a potom druhý stupeň EPS rakety Ariane 5 zážehem v délce 16 min uvedl maketu družice MaqSat 3 na dráhu přechodovou ke geostacionární o výšce 1027 - 35 863 km a sklonu 6,9° . Poté byl stupeň EPS zkušebně restartován na 1 s. Let tedy proběhl nominálně až na záchranu urychlovacích stupňů EAP, když se podařilo vylovit pouze jeden. Druhý se patrně v důsledku abnormálního mechanického namáhání rozlomil ve výšce asi 10 km, ještě před rozevřením padáků. Dopad hlavního kryogenního stupně EPC do Tichého oceánu sledovala americká vojenská radarová stanice na atolu Kwajalein.

Návratová kabina ARD, která je tvarově 80% redukovaným modelem kabiny Apollo, pokračovala po suborbitální dráze do maximální vzdálenosti od Země, nacházející se ve výšce 830 km. Asi po 5 min autonomního letu byla zaregistrována telemetrie kabiny stanicí v Liberville (Gabon). Ve výšce 140 km se ARD natočila tak, aby vstoupila do atmosféry pod úhlem 20° . V 75 min po startu přijal sledovací letoun USAF telemetrii kabiny těsně před přerušením spojení v důsledku ionizace atmosféry. Přerušení spojení, ke kterému došlo ve výšce 60 km (místo předpokládaných 85 km), trvalo pouze 2 min a pak byla dalším sledovacím letadlem USAF opět zachycena telemetrie kabiny. Návrat kabiny byl řízen orientačními motorky, které spotřebovaly asi 19 kg hydrazinu. Připomeňme, že ARD, stejně jako kabina Apollo má lehce nesymetrický tvar, jehož obtékání vzduchem způsobuje vztlakovou sílu. Natáčením kolem podélné osy kabiny lze tudíž ovlivňovat směr letu.

Ve výšce 13,89 km, 88 min po startu, se otevřely tři hlavní padáky. Kabina pak přistála 103 min. po startu do oblasti Tichého oceánu mezi souostrovím Marquezy a Havají v místě o souřadnicích 153,35° z. d. a 3,69° s. š. Těsně před přistáním byla přeseknuta jedna padáková šňůra tak, aby kabina dopadla do vody šikmo a tak se snížil šok dopadu na 8 g. Ihned po přistání se automaticky zapnul radiomaják systému Sarsat-Kospas.

Při přistání spolupracoval řídící systém kabiny s americkým družicovým systémem určování zeměpisné polohy GPS (Global Positioning System) a tak kabina přistála ve vzdálenosti pouhých 4,9 km od plánovaného bodu dopadu. Kdyby řídící systém kabiny využíval pouze vlastního inerciálního systému, předpokládaná chyba od plánovaného místa dopadu by činila asi 25 km. Pracovníci v řídícím středisku byli překvapeni, jak dobře pracoval systém GPS při zajišťování přistání návratové kabiny, pohybující se rychlostí 8 km/s.

Kabina byla nalezena letadly USAF a vrtulníkem francouzské fregaty ”Prairial”. Po třech hodinách dorazil ke kabině francouzský remorkér ”Le Révi”, která však byla vyzvednuta o čtyři hodiny později, po zabezpečení zbytku PL orientačních motorů kabiny.

Lze tedy konstatovat, že let rakety byl nominální. Zřejmě všechna korektivní opatření, týkající se jak zdokonalených programů řídícího systému tak úpravy anomálního momentu rekonfigurací odvodů plynů z plynového generátoru (L+K 74 (1998) č. 16, s. 1320) byla úspěšná. Jelikož moment hlavního stupně EPC dosahoval hodnoty mezi 70 - 80 N.m, druhý systém korekce rotačního momentu rakety kolem její osy vůbec nebyl zapotřebí. Pouze z bezpečnostních důvodů bude tento druhý systém použit ještě na další raketě AR 504, ale při dalších komerčních letech asi již nebude na raketu montován.

Druhým úspěšným startem rakety Ariane 5 tak končí 13 let trvající vývojový program této rakety, který stál organizaci ESA a společnost Arianespace asi 9 mld USD. V důsledku havárie prvního startu v roce 1996 a problémů při druhém letu v roce 1997 došlo k uvedení rakety do komerčního provozu o tři roky později.

První komerční start rakety Ariane 5 s družicemi Asiastar a Telkom-1 se plánuje na leden 1999. Společnost Arianespace plánuje v příštím roce vypuštění čtyř raket Ariane 5 a 10 - 12 raket Ariane 4. Předpokládá se, že raketa Ariane 5 bude pro klienty přitažlivější než raketa Ariane 4, neboť společnost Arianespace nabízí v případě havárie rakety Ariane 5 vypuštění náhradní družice zdarma, což dovolí snížit náklady klientů na pojištění družic asi o 50%. Kromě toho kapacita rakety Ariane 5 na dráhu přechodovou ke geostacionární umožňuje vynesení dvou družic o celkové hmotnosti 6000 kg na rozdíl od Ariane 44L s maximální nosností 4700 kg.

V L+K 74 (1998) č. 2, s. 98 jsme informovali, jak budou probíhat letové zkoušky s maketou motoru s lineárním centrálním tělesem LASRE (Linear Aerospike SR-71 Experiment), umístěnou na hřbetě letounu SR-71. Skutečnost byla nakonec poněkud jiná. Celkem bylo uskutečněno 7 zkušebních letů. Při prvních dvou letech byly pouze určovány aerodynamické vlastnosti makety LASRE namontované na SR-71. Při dalších dvou letech byly natlakovány nádrže a palivové potrubí plynným heliem a dusíkem pro zjišťování případných netěsností. Při třech posledních letech byl za letu SR-71 vypouštěn motorem LASRE pouze kapalný kyslík a byly měřeny aerodynamické charakteristiky vzniklého výstupního plynu z motoru v rozmezí rychlostí 0,8 - 1,2 M. Kromě těchto 7 letových zkoušek byly uskutečněny dva pozemní zážehy LASRE. Ovšem v důsledku zjištěných problémů s netěsnostmi motoru a s rostoucími náklady, které z původně plánovaných 17 mil. USD vzrostly na 27 mil. USD, bylo rozhodnuto z bezpečnostních důvodů od provedení zážehu motoru LASRE za letu SR-71 ustoupit a organizace NASA se společností Lockheed Martin se rozhodly letové zkoušky makety LASRE vůbec zastavit. V optimistickém závěrečném prohlášení se však konstatuje, že byla získána cenná data o chování výtokových plynů z motoru s lineárním centrálním tělesem při přechodu od podzvukového do nadzvukového letového režimu, která budou využita při počítačových simulacích aerodynamických vlastností budoucího kosmického dopravního prostředku VentureStar. Některé teoretické i praktické otázky problematiky konstrukce motoru s centrálním tělesem nalezli čtenáři našeho časopisu v zajímavém článku Doc. J. Kusáka v L+K 74 (1998) č. 25 - 26, s. 1968.

Podle tvrzení organizace NASA zastavení letů programu LASRE neovlivní vývoj motoru technologického demonstrátoru X-33. Zkoušky některých komponent motoru s lineárním centrálním tělesem pro X-33 byly již zahájeny. Počátkem října byla ve Stennisově kosmickém středisku NASA uskutečněna první zkouška turbočerpadel a plynového generátoru určených tohoto motoru. Zkouška v trvání 2,81 s měla za úkol kalibraci kyslíkového a vodíkového turbočerpadla a časování otevírání ventilů plynového generátoru. Předpokládá se celkem 18 zkoušek turbočerpadel tohoto motoru. Se zkouškami kompletního motoru s lineárním centrálním tělesem se mělo začít koncem tohoto roku. Ukazuje se však, že s výrobou motoru s lineárním centrálním tělesem jsou problémy, které způsobí odklad první zkoušky kompletního motoru do dubna 1999. Jelikož by kompletní motor měl uskutečnit před prvním startem X-33 na 51 zkoušek, první let X-33 se odkládá z července 1999 minimálně do prosince 1999. Jinak vlastní konstrukce demonstrátoru X-33 je téměř dokončena a montážní a startovní komplex X-33 ve východní části Edwards AFB byl dokončen v listopadu loňského roku.

Po úspěšném oživení sondy SOHO (L+K 74 (1998) č. 22, s. 1765) pokračovali technici ve zkouškách přístrojů. K 16. 10. již bylo jasné, že 9 ze 12 přístrojů sondy je funkčních. Ukázalo se, že přístroje přestály mechanická napětí, způsobená podchlazením sondy bez poškození a byla zahájena první zkušební série pozorování Slunce po téměř čtyřměsíční odmlce. Ovšem z oněch funkčních 9 přístrojů bude v nejbližší době nutné 4 přístroje znovu zkalibrovat, což si vyžádá několik týdnů. Ke kalibraci bude využito i měření, prováděných autonomní družicí Spartan 201-05, vypuštěnou z raketoplánu Discovery dne 1. 11. Zbývající tři přístroje byly zaktivovány do konce listopadu a tak se sonda stala opět plně operační. Ovšem ze tří gyroskopů zůstává z nejasných příčin funkční pouze jeden. Specialisté ESA diskutují problém orientace sondy s výrobcem gyroskopů. Podle některých názorů by šlo provozovat sondu i bez setrvačníků, s pouze s využitím hvězdného čidla sondy.

Dne 11. 10. došlo na japonské družici pro dálkový průzkum zemských zdrojů JERS-1 (Japan Earth Resources Satellite) neboli Fuyo - 1 k  poruše akumulátorů, což způsobilo výpadek řídícího systému družice, která přestala komunikovat s řídícím střediskem. Družice tak ukončila činnost asi dva roky před plánovanou dobou životnosti. Od svého vypuštění v roce 1992 získala družice na milion snímků pomocí svého radaru se syntetickou aperturou a na 300 000 snímků svými optickými kamerami. Organizace NASDA vyšetřuje přesné příčiny poruchy a poté zváží, jak družici převést do hustých vrstev atmosféry.

Jak oznámila společnost EchoStar Communication Corporation, došlo u dvou jejích družic EchoStar 3 a 4, které již jsou na oběžné dráze, k anomáliím v jejich výkonnostních zesilovačích (převaděčích) s putující vlnou TWTA (traveling-wave-tube amplifier). Zatímco na družici EchoStar 3 vysadily 4 TWTA z celkového počtu 44 a družice může pokračovat v činnosti zatím bez problémů, u družice EchoStar 4 došlo ke snížení přenosové kapacity již tím, že se neotevřel jeden z panelů se slunečními články a selhání jejích převaděčů se pouze přidružilo k této poruše. I když výrobcem družic je firma Lockheed Martin, převaděče dodává francouzská firma Tomson. Specialisté firmy Tomson zjistili, že za podmínek, kdy dochází k náhlým změnám teploty, může dojít k prasknutí přívodů k elektronce TWTA a tím i k jejímu vyřazení z činnosti. Vzhledem k těmto vzniklým problémům byly přerušeny přípravy ke startu družic Nimiq společnosti Telesat Canada a Telstar 6 společnosti Space Systems/Loral, aby byla provedena dodatečná zesílení kabeláže elektronek TWTA.

Dne 5. 11. uskutečnila společnost Orbital Science Corporation svůj 101. start sondážní rakety a vůbec první start z nového komerčního kosmodromu KLC (Kodiac Launch Complex) na ostrově Kodiak u Aljašky. Sondážní raketa, které se využívá pro zkoušení technologií sestřelování hlavic balistických raket AIT (Atmospheric Interceptor Technology), byla tvořena 2. a 3. stupněm vyřazené rakety Minuteman II, kterou firma OSC vybavila systémem řízení, telemetrie a bezpečnostním destrukčním systémem. Během 16 min. trvajícího suborbitálního letu dosáhla sondážní raketa maximální výšky 770 km. Raketa dopadla do Tichého oceánu západně od Seattle ve státě Washington ve vzdálenosti asi 1600 km od místa startu. Sondážní raketa simulovala hlavici balistické rakety, která již vstoupila do atmosféry po trajektorii ohrožující území USA. Cílem pokusu byla zkouška radarového systému včasné výstrahy na západním pobřeží USA. Při startu z KLC byl tedy radarový systém včasné výstrahy zkoušen v realističtějších podmínkách než když by sondážní raketa startovala ze základny Vandenberg. Jihovýchodní azimut dráhy rakety vypuštěné z KLC může totiž lépe simulovat hlavice raket startujících v Severní Koreji, Číně či v Rusku (některé neoficiální zprávy naznačují, že se Severní Korea připravuje k opakování pokusu o vypuštění vlastní umělé družice pomocí své balistické rakety). I když výstavba nového kosmodromu měla podporu v Kongresu, oponenti z řad ochránců životního prostředí namítali, že činnost kosmodromu bude mít negativní dopad na život medvědů grizzly v lesích v okolí základny či tuleňů, shromažďujících se na pobřeží ostrova asi 2 km od základny.

Podle názoru pracovníků Marshallova střediska kosmických letů NASA, kteří se zabývají programem pokročilé kosmické dopravy, by technologie využívající magnetické levitace ( o magnetické levitaci (viz též L+K 74 (1998) č. 14, s. 1206) mohly v příštím století podstatně snížit náklady na kosmické lety. Nejnákladnější částí každé kosmické mise je prvních několik vteřin, kdy je třeba kosmické těleso uvést do pohybu. Kosmické těleso, levitující v magnetickém poli by bylo možné urychlit elektromagnetickým katapultem až na 900 km/hod a potom by došlo k zážehu raketového motoru. Tím by bylo možné ušetřit na pohonném systému prvního stupně, neboť urychlovací systém MAGLEV na bázi magnetické levitace zůstává na Zemi a lze jej principiálně využívat řadu let. V Marshallově středisku se v současné době připravuje experiment s urychlovací dráhou asi 12 m. Budou se ověřovat dvě koncepce: první využívá systému permanentních magnetů s novým lineárním motorem bez supravodivých magnetů podél urychlovací dráhy zatímco druhá koncepce předpokládá umístění supravodivých magnetů a lineárního motoru na podvozku, nesoucím kosmickou loď.

První sonda ”Programu pro nové tisíciletí” organizace NASA, nazvaná Deep Space 1, byla 24. 10. vypuštěna na heliocentrickou dráhu pomocí rakety Delta 2. Sonda nese 12 technologických experimentů, které budou používat další kosmické sondy. Jde například o válcové čočky, koncentrující světlo na panely slunečních článků. Další inovací je iontový korekční motor sondy. V tomto motoru jsou neutrální atomy xenonu bombardovány elektrony a tak ionizovány. Kladné ionty xenonu jsou pak urychlovány vysokým napětím o velikosti 1,28 kV na rychlost asi 28 km/s a před výstupem z motoru opět neutralizovány. Tah motoru je sice malý, kolem 90 mN, ale konstantní po dobu několika měsíců. Pro plný výkon potřebuje iontový motor elektrický příkon asi 2,5 kW. Pro celou dobu letu k planetce 1992 KD, ke které by sonda měla dorazit v červenci příštího roku, sonda vystačí asi s 90 kg xenonu, což je asi 10x méně, než kdyby se k úpravám dráhy použilo klasického chemického pohonného systému.

Autonomní řídící systém sondy by měl přiblížit sondu k planetce na vzdálenost pouhých 5 - 10 km. Při takovém přiblížení by se podařilo získat zajímavá data o chemickém složení povrchu planetky a její detailní fotografie. Proto dále sonda nese integrovanou kameru se zobrazovacím spektrometrem, integrovaný elektronový a iontový spektrometr. Pro komunikaci a přenos dat byla vyvinuta nová elektronika komunikačního systému. Délka mise sondy Deep Space 1 je plánována na 11 měsíců a měla by skončit 18. 9. 1999.

Ovšem při prvním zapnutí iontového motoru dne 10. 11., kdy se sonda nacházela asi 3,6 mil. km od Země, motor pracoval asi pouhé 4,5 min a poté se sám vypnul. Inženýři v řídícím středisku se domnívají, že příčinou vypnutí motoru byla přítomnost vodivé nečistoty mezi dvěma kovovými síťkami v zadní části motoru, které slouží k urychlování a neutralizaci iontů xenonu. Dne 24. 11. byl iontový motor znovu nastartován a bez dalších problému se rozběhl. Startovní příkon činil 500 W, o den později zvýšilo řídící středisko příkon na 885 W a pak na 1,3 kW. Zkušební chod iontového motoru trval nepřetržitě do 8. 12.

Problémy s iontovým motorem nebyly jediné, které muselo řídící středisko řešit. Dne 11. 11. došlo na několik minut k vypnutí navigačního systému, určujícího orientaci sondy pomocí hvězdného čidla. Podobná situace se opakovala ještě 17. 11. Přitom navigační systém nepatří mezi nové technologie, které sonda zkouší.

V časopise Nature z 19. 11. 1998 popisuje geochemik F. Kyte nález úlomku z asteroidu, který dopadl na Zemi před 65 miliony lety a jehož dopad byl zodpovědný za takovou změnu klimatu, která vedla k postupnému vymírání dinosaurů. Úlomek byl nalezen v usazeninách v Tichém oceánu a měl by být součástí tělesa o průměru 7 - 10 km, které dopadlo na Zemi v oblasti Yukatánského poloostrova v Mexiku. Úlomek obsahuje velké koncentrace iridia a proto je zřejmé, že dorazil odkudsi z kosmického prostoru jako součást asteroidu s vyšší hustotou ve srovnání s pórovitou kometou. Kyteho nález je v rozporu se zatím uznávanou teorií, že za vymírání dinosaurů a jiných fosilních druhů mohou periodické dopady komet. Bude tedy třeba shromáždit další případné nálezy, které by tuto otázku rozhodly.

O jiném nálezu dopadu asteroidu či komety informuje časopis Science z 11. 12. 1998. Na pobřeží Argentiny mezi městy Mar del Plata a Miramar nalezl P.H. Schultz z Brown University asi 30 km dlouhou vrstvu zeskelnatěné horniny nazelenalé barvy, která vznikla při dopadu asteroidu asi před 3,3 mil. lety. Impaktní kráter se v současné době nachází patrně v oceánu. Geologické vrstvy pod sklovitou horninou obsahují fosílie asi 36 různých druhů živočichů, které zahynuly pravděpodobně při dopadu asteroidu. P. H. Schultz se však domnívá, že v tomto případě šlo jen o místní událost nemající globálních efektů.

Všechny tyto nálezy svědčící o dávných dopadech asteroidů na povrch Země dokazují, že je nutné věnovat se hledání dosud neznámých asteroidů v blízkosti Země a studium jejich vlastností. Let kosmické sondy v blízkosti asteroidu je cenný jednak z vědeckého hlediska, jednak může přinést informace potřebné k odvrácení kolize asteroidu se Zemí. A právě úkolem sondy NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous), vyslané k asteroidu 433 Eros, bude asi rok trvající let ve formaci s asteroidem a určení jeho hmotnosti, hustoty a chemického složení. O letu sondy NEAR jsme již informovali v L+K 73 (1997) č. 16, s. 1063 a v L+K 74 (1998) č. 9, s. 888. Dne 20. 12. 1998 měla být poprvé snížena rychlost sondy tak, aby se sonda postupně blížila k asteroidu. Při zážehu motoru však některé hodnoty měřených parametrů přesáhly bezpečnostní limity v programu řídícího počítače, který motor předčasně vypnul. Nadto se sonda dostala do pomalé rotace a bylo s ní ztraceno spojení do 21. 12., kdy řídící počítač sondu zorientoval a vyslal signál k Zemi. Sonda se nacházela v dobrém stavu, ale měla menší rychlost než asteroid, který ji 23. 12. minul ve vzdálenosti asi 4100 km. Jakmile však bylo řídícímu středisku jasné, že se setkání sondy s asteroidem propáslo, byla sonda přeprogramována tak, aby během průletu bylo možné získat barevné snímky jeho povrchu, spektra v blízké infračervené oblasti a měření magnetických polí. To se podařilo a řídící středisko získalo na 1100 snímků (na internetové adrese http://near.jhuapl.edu lze nalézt některé fotografie asteroidu, snímané ze vzdáleností mezi 11 100 km až 5300 km). Je tedy znám tvar Erosu i odhad jeho hmotnosti. Tyto údaje budou využity při přiblížení sondy k asteroidu v únoru 2000. Další zážeh motoru sondy dne 3.1. 1999 v délce 24 min. se totiž zdařil, sonda získala přírůstek rychlosti 940 m/s a začíná tak dohánět asteroid, vzdálený od sondy v okamžiku manévru asi 910 100 km.

Analýza fotografií povrchu Marsu naznačuje, že v minulosti docházelo na povrchu této planety k velkým záplavám a periodicky, období největšího přiblížení planety ke Slunci, jsou pozorovány písečné bouře (L+K 74 (1998) č. 9, s. 888). Co se týče vzniku záplav, spekuluje se, že po dopadu asteroidu zaplavila voda, nacházející se původně pod povrchem Marsu, vzniklý impaktní kráter. Po erosi stěn kráteru voda zaplavila jeho okolí. Stále však zůstává otázka, kdy povrchová voda zmizela, zda se vypařila či se opět vsákla pod povrch planety.

Pozorování vzniku písečných bouří je též zajímavé. Bouře nejprve začíná jako malá porucha na několika čtverečních km ale během např. 36 hod se již rozšíří na oblast 1000 km². Příčinou je prach, který se dostává do atmosféry. Ten pohlcuje sluneční záření a teplota vzduchu pak může stoupnout až na 20° C. Tím dochází ke zvýšenému proudění atmosféry a relativně malá porucha se může rozrůst v obrovskou bouři. Tyto písečné bouře též způsobují přesýpání terénních písečných vln (dun) pozorované v okolí severní polární oblasti Marsu. Marťanské duny obsahují granulární fragmenty hornin o průměru typicky 0,06 - 2 mm (písečná zrna). Při pohledu na fotografie povrchu Marsu je téměř možné si představit s F. Herbertem povrch jeho románové planety Duna (Frank Herbert: Dune, Galaxy Publ. Corp. 1969).

Detailní snímky povrchu též prozradily, že kdysi na Marsu existovala silná vulkanická činnost. Svědčí o tom obrovské desky ztuhlé lávy v oblasti Elysium Planitia, která tekla po ploše stovek kilometrů. Stejná oblast byla sice již fotografována orbitálními částmi sond Viking, ale s menším rozlišením, které nedovolilo rozhodnout, zda jde o ztuhlou lávu nebo sediment. Teprve fotografie Mars Global Surveyoru toto rozlišení umožnily.

Podle programu průzkumu Marsu, jak o tom referovala NASA na astronautickém kongresu, odstartovala 11. 12. 1998 z mysu Canaveral raketa Delta 2 se sondou Mars Climate Orbiter. Její start se o den opozdil, neboť bylo třeba opravit zjištěnou chybu v programovém vybavení, které má chránit akumulátor sondy před předpětím. První korekční manévr sondy se uskutečnil 21. 12. zážehem hlavního motoru sondy na 2,8 min., při kterém se rychlost sondy změnila o 19,1 m/s. Sonda se v tom okamžiku nacházela ve vzdálenosti asi 2,87 mil. km a od Země se vzdalovala rychlostí 11 950 km/hod. Manévr byl nutný proto, aby se odstranila záměrná chyba v navedení sondy na heliocentrickou dráhu, na které se pohybovala i s 2. stupněm rakety Delta 2. Po korekčním manévru tak 2. stupeň pokračuje v původní dráze, na které mine planetu Mars. Naopak sonda Mars Climate Orbiter po manévru míří přímo k planetě.

Sonda dorazí k planetě 23. 9. a bude uvedena nejprve na polární dráhu o výšce 160 - 38600 km. Aerodynamickým bržděním bude sonda převedena na téměř kruhovou heliosynchronní oběžnou dráhu o výšce 373 - 437 km se sklonem 92,9° , které by měla dosáhnout 23. 11. Z této dráhy bude po dva roky sledovat sezónní změny povrchu Marsu a dále zajišťovat spojení se sondou Mars Polar Lander, která bude mít za úkol hledat v blízkosti Marsova jižního pólu vodu ve formě ledu.

Na cestě k Marsu se nachází i japonská sonda Nozomi (L+K 74 (1998) č. 22, s. 1765), jejíž dráha byla komplikovanější. Po startu dne 3. 7. 1998 se sonda nacházela na parkovací dráze o výšce 700 - 480 000 km, kterou 6x oběhla, než se 24. 9. 1998 přiblížila k Měsíci. Ten změnil její dráhu na protáhlou s apogeem ve vzdálenosti asi 1,6 mil. km, kterého sonda dosáhla 10. 11. 1998. Při druhém průletu kolem Měsíce 18. 12. 1998 minula sonda Měsíc ve vzdálenosti 2809 km a 20. 12. 1998 prolétla znovu kolem Země ve vzdálenosti 1003 km. Při průletu perigeem byl zažehnut korekční motor, který uvedl sondu Nozomi na únikovou dráhu, ale s nižší rychlostí, než bylo plánováno. Korekční zážeh pro úpravu dráhy, uskutečněný 21. 12. 1998, tudíž spotřeboval více pohonných látek, než se předpokládalo.

I plánovaný start sondy Mars Polar Lander dne 3.1. 1999 se zdařil a sonda by měla dosáhnout Marsu v prosinci tr. V tomto období bude v oblasti jižní polární čepičky, na 75° j. š., končit jaro a v tuto dobu Slunce v těchto šířkách nezapadá.

Současná měření sondy Galileo naznačují, že by se pod ledovým krunýřem druhého největšího Jupiterova měsíce Kallisto mohl nacházet vodní oceán. Tím by se tento měsíc podobal měsíci Europa. K tomuto závěru vedou měření intenzity magnetického pole v okolí měsíce Kallisto. Stejně jako u měsíce Europa, u kterého se též podpovrchový oceán předpokládá, dochází při průletu měsíce Kallisto magnetickým polem Jupitera k indukci elektrických proudů pod jeho povrchem a tím i k modifikaci celkového magnetického pole v okolí jeho povrchu podobně jako u Europy. Hypotézu podpovrchového oceánu bude třeba ještě prověřit při dalších čtyřech průletech sondy Galileo kolem měsíce Kallisto v období od května do září 1999. Detailnější informace o měřeních sondy Galileo v okolí měsíce Kallisto byly publikovány v časopise Nature z 22. 10. 1998.

Poslední průlet sondy Galileo kolem měsíce Europa koncem září nebyl tak úspěšný, jak se původně předpokládalo. Z nějakých důvodů byla orientace sondy zajišťována pouze pomocí hvězdného čidla a nikoliv systémem palubních setrvačníků. Sonda tudíž při průletu lehce kmitala kolem své osy, což způsobilo, že data snímaná čidlem v blízké infračervené oblasti spektra nebudou mít takovou přesnost. Důvod vypnutí palubních setrvačníků není znám.

Ani další průlet sondy kolem měsíce Europa, který se uskutečnil 21. 11. 1998, neproběhl bez problémů. Asi 6 hodin před nejbližším přiblížením k měsíci se sonda přepnula do bezpečnostního režimu, při kterém fungují jen základní systémy sondy a měření neprobíhá. Důvodem k přerušení měření byla skutečnost, že se dvakrát resetoval řídící subsystém sondy, zodpovědný za ovládání přenosu dat ze sondy k Zemi. Pracovníci řídícího střediska se domnívají, že k resetování došlo v důsledku silné radiace, která v okolí Jupitera existuje. Proto sonda nebyla schopná v blízkosti měsíce Europa měřit a tak jsou k dispozici pouze data, získaná z větší vzdálenosti. Tři dny po průletu se sonda automaticky přepnula do normálního režimu. Další příležitost pro získání dat z blízkého okolí měsíce Europa nastane 31. 1. 1999.

Přesto vyhodnocování nově získaných snímků povrchu Europy ukazuje detaily prasklin v ledovém krunýři měsíce, způsobenými působením slapových sil. Jedna z těchto prasklin je dlouhá téměř 1000 km a podobně jako známá geologická porucha San Andreas v Kalifornii je skluzového typu. Oba povrchy jsou vůči sobě posunuty o několik kilometrů.

Kromě povrchu Europy sledovaly kamery sondy i obrovské bouře ve vířící atmosféře Jupitera. Některé z těchto bouří přetrvávají desetiletí. Například od roku 1938 jsou pozorovány tři bouře na jižní Jupiterově polokouli, nazývané Bílé ovály (White Ovals). Počátkem prosince bylo oznámeno, že dvě z těchto bouří splynuly v jednu. Ovšem gigantický vír, známý jako Velká Rudá Skvrna, již existuje 300 let.

Čtenáři si jistě všimli v L+K 74 (1998) č. 25 - 26, s. 2022 pěkného přehledného článku o pozorováních Hubbleova kosmického teleskopu HST od ing. M. Grü na. Zde jen poznamenáme, že byly získány další snímky vzdálených galaxií v infračervené oblasti spektra. HST byl zaměřen do oblasti souhvězdí Velkého vozu, kde při expozici trvající 36 hod. zaregistroval dvě galaxie o odhadované vzdálenosti 12 mld světelných let. Jde tedy o jedny z nejvzdálenějších objektů, které byly pozorovány. Ovšem k potvrzení těchto odhadovaných vzdáleností bude třeba nové generace kosmických teleskopů. V roce 2007 by měl být takový teleskop vypuštěn. Ten by měl mít ve srovnání s HST vyšší rozlišovací schopnost.

Dne 27. 8. zaregistrovala na oběžné dráze Comptonova observatoř gama záření organizace NASA velice intensivní záblesk gama záření. Tento záblesk dorazil k Zemi od zdroje SGR1900+14 nacházejícího se ve vzdálenosti asi 20 000 světelných let v souhvězdí Orla (Aquila). Vlny gama záření dopadly na neosvětlenou část atmosféry Země, kterou ionizovaly na úroveň pozorovanou na denní straně atmosféry. Zdroj SGR1900+14 byl pozorován již nějakou dobu před tímto zábleskem a byl charakteristický tím, že čas od času vyzářil záblesk měkkého gama záření, složeného z několika periodicky se opakujících pulsů s periodou 5,16 s. Zdrojů s podobným chováním bylo od roku 1979 pozorováno několik a protože občas opakovaně vyzáří záblesk měkkého gama záření, dostalo se jim označení SGR (Soft Gamma Repeater - opakovač měkkého gama (záření)). Zdroje SGR jsou v poslední době středem zájmu astronomů, kteří se snaží nalézt odpovědi na otázky o jaké objekty jde a důvody jejich pozorovaného chování (viz např. New Scientist (15. 8. 1998) s. 26). Podle současných názorů se pozorované chování dá vysvětlit předpokladem o existenci nového typu hvězdy tzv. magnetaru. Tato hvězda vzniká kolapsem velmi hmotné hvězdy, řádově o hmotnosti 8 našich Sluncí. Část hvězdy exploduje jako supernova a zbytek hmoty po explozi vytváří neutronovou hvězdu o průměru asi pouhých 20 km a hmotnosti přibližně našeho Slunce. Je složena převážně z neutronové kapaliny uvnitř o neutronového krunýře o tloušťce asi 1 km, tvořící její povrch. Neutronová hvězda si zachovává rotaci (moment hybnosti) původní hvězdy i její magnetické pole. Má-li magnetické pole intensitu od 1 do 5 trilionu Gauss (pro srovnání intensita magnetického pole Země u pólů je asi 0,6 Gauss), nazývá se rotující neutronová hvězda pulsarem. Ionizované plyny magnetosféry jsou urychlovány magnetickým polem a vysílají na rádiových frekvencích pulsy s frekvencí rotace neutronové hvězdy, což mohou být řádově setiny vteřiny.

Je-li magnetické pole ještě o 2 - 3 řády vyšší než u pulsarů, neutronová hvězda se nazývá magnetar. Při této intenzitě magnetického pole se neutronový krunýř již rotujícím magnetickým polem deformuje a vytvářejí se v něm poruchy, které uvolňují svou deformační energii vznikem trhlin, podobně jako je tomu na Zemi při zemětřesení. Vzniklé seismické vlny (hvězdotřesení) generují tzv. magnetohydrodynamické Alfvénovy vlny, které vybudí v okolní magnetosféře záblesk měkkého gama záření, pulzujícího s frekvencí rotace magnetaru. Kromě těchto občasných hvězdotřesení rotující magnetické pole budí elektromagnetické záření na úkor rotační energie magnetaru, a tak dochází ke zpožďování jeho rotace (k tomuto efektu přirozeně dochází i u pulsaru, ale vzhledem k nižším intenzitám magnetického pole pulsaru není toto zpožďování tak dramatické). Ze změřené periody rotace 5,16 s zdroje SGR1900+14 byla intenzita jeho magnetického pole odhadnuta na 800 trilionů Gaussů. Vzhledem k tomu, že neutronový krunýř je, na rozdíl od pulsaru, v tak intenzivním magnetickém poli nestabilní, lze předpokládat, že dojde ke katastrofickému rozpadu krunýře a uvolnění velké části magnetické energie. Taková katastrofa se projeví obrovským zábleskem gama záření, podobně, jako se to stalo 27. 8. 1998. O jiném takovém záblesku gama záření bylo informováno v L+K 74 (1998) č. 17, s. 1394. Podotkněme však, že představy o tektonických poruchách neutronových hvězd nejsou nové. O tzv. ”pulsarotřesení” klasických pulsarů je pojednáno například již v knize J. Grygara ”Vesmír je náš svět” z roku 1973.

Zmíněné představy astronomů jsou zatím pracovními hypotézami, které bude třeba postupně ověřovat a doplňovat dalšími měřeními. Pro úplnost dodejme, že zdroje SGR vyzařující měkké gama záření nejsou jedinými zdroji vesmírného gama záření. Existují i klasické gama pulsary tvořené těsnými dvojhvězdami, jejichž jednou složkou je neutronová hvězda i zdroje tvrdého gama záření z okolí černých děr (V. Vanýsek: Základy astronomie a astrofyziky, Academia, Praha 1980).

(ek)

Zpracováno podle Space News, 9, 1998, č. 37 - 47, Air et Cosmos, 1998, č. 1667 -1677, NASA News 98-172, 98-179, 98-190, 98-200, 98-215, 98-228.

Dále byly použity iternetovské informační bulletiny:

- FLORIDA Today Space Online: 052298, 071798, 091398, 092898, 093098, 100598, 101398, 101698, 101798, 102398, 102198, 102298, 110698, 110798, 112098, 112698, 113098, 121198, 121798, 010499.

- Jonathan´s Space Reports č.: 374 - 385.

Publikováno v časopise Letectví a Kosmonautika 75 (1999) č. 5, s. 309 - 311; č. 7, s. 445 - 448.