Pro časopis Letectví + kosmonautika zpracovali Marcel GRŰN, Pavel KOUBSKÝ (L+K č. 3/1971)

V L+K č. 22/1970 byla v článku "Nebeská laboratoř" popsána americká družicová laboratoř Skylab. Vzhledem k tomu, že speciálnímu přístrojovému úseku ATM – Apollo Telescope Mount - , připojenému k sekci MDA, byla ve zmíněném článku věnována jen zmínka, vracíme se tímto článkem k popisu jeho konstrukce a přístrojového vybavení.

Z půl stovky plánovaných pokusů pro Skylab je pět výzkumných úkolů věnováno sluneční astronomii. Všechny potřebné přístroje jsou soustředěny ve válcovitém pouzdře o průměru 2,1 m a délce 3,5 m, jehož vnitřní prostor křižem rozdělují přepážky na čtyři oddíly. Požadovanou průměrnou teplotu uvnitř ATM (10 °C) udržuje chladicí kapalina, cirkulující pláštěm válce. Válec sám, chráněný před přímými slunečními paprsky, je uložen v osmistěnné trubkové konstrukci, zajišťující mechanické spojení s MDA. Stabilizaci sekce zajišťují tři 200kg gyroskopy Bendix (průměr 55 cm, rychlost 8000 ot/min). Ve středu trubkového rámu je prstenec o průměru 2,6 m, který nese ložiska závěsů, umožňující jemnou pointaci válce. Válec se může natáčet 2° v náklonu a vybočení a otáčet kolem podélné osy o 120°. Jemná pointace, využívající jemných slunečních senzorů a gyroskopů, dosahuje přesnosti ± 2,5". Nastavení přístrojů na Slunce je možno kontrolovat průmyslovou televizí (pět kamer) na monitorech kontrolního a řídicího panelu v MDA. Systém dovoluje sledovat současně dva experimenty.

Válcovitá část ATM bude obsahovat sedm následujících hlavních přístrojů:

ATM...
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Číslo            Název                 Ústav               Fotografický materiál
experimentu                                             zásoba             typ filmu
-------------------------------------------------------------------------------------------------
S 052          integrální         Observatoř na Kitt    4 kamery po        Kodak Pan X,
               koronograf         Peaku (HAO)           8 025 snímcích     35 mm, délka 228 m
 
S 082 B        koronální          Námořní výzkumná      4 kazety po        Kodak SWR,
               spektrograf        laboratoř (NRL)       1 600 snímcích     pásy 20 x 250 mm

S 082A         koronální          Námořní výzkumná      4 kazety po        Kodak SWR,
               spektrograf        laboratoř (NRL)       200 snímcích       pásy 35 x 250 mm

S 054          rentgenový         American Science      4 kazety po        Kodak Pan X,
               spektroskopický    & Engineering         5 454 snímcích     70 mm, délka 305 m

S 055A         UV                 observatoř 
               spektrometry       Harvardské              -                  -
                                  university

S 056          rentgenový         Goddardovo středis-   4 kazety po        Kodak Pan X,
               teleskop           ko pro kosmické       8 000 snímcích     35 mm, délka 305 m
                                  lety (GSFC)

-              teleskop Hœ        Marshallovo středis-
                                  ko pro  kosmické        -                  -
                                  lety (MSFC)
-------------------------------------------------------------------------------------------------

Koronograf v integrálním světle (S 052) používá vnějšího zástinu - tří kotoučů, jejichž rozměry jsou voleny tak, aby zakrývaly sluneční kotouč. Jsou namontovány spolu s optikou na optické lavici, připevněné k přepážkám uvnitř válce ve vzdálenosti 2,11 m před optickou částí. Prostor mezi optikou a clonami je zakrytován. V zadní části je pak televizní a výměnná filmová kamera (po vyčerpání filmu v jedné kameře musí některý z kosmonautů vystoupit ve skafandru do prostoru a kameru vyměnit). Očekávané expozice jsou 0,5 až 4,5 AT.. Přístroj může pracovat ve čtyřech režimech:

1. minutová pozorování, během nichž se postupně střídají tři expozice (0,5 - 1,15 - 4,5 AT..) přes čtyři různé filtry;
2. šestnáctiminutová pozorování (obdoba minutových);
3. řádkování korony (střídají se tři rozdílné expozice, pracuje se bez polarizačního filtru);
4. dlouhodobé pozorování (expozice každou dvaatřicátou vteřinu, tři osvitové doby, provádí se řádkování).

Dlouhodobé pozorování nemá naprogramovaný konec po určitém počtu operací, a musí se proto ručně přerušit.

Vědeckým programem tohoto přístroje je studium třírozměrné struktury koronálních proudů, vztah slunečních větrů ke koroně a povrchovému magnetickému poli, souvislost slunečního a rádiového záření s optickými efekty. Předpokládá se, že koronograf bude měřit jasnost, tvar, a polarizaci v oblasti 1,5 až 6 slunečních poloměrů.

Ultrafialový spektrometr (S055A) je obdobou přístroje vyzkoušeného na družicích OSO 4 a 6. Kolimované sluneční záření dopadá na otočné parabolické zrcadlo, které zobrazuje Slunce na dvoudílné zrcátko, tvořící štěrbinu spektrometru. Pohybem zrcadla se nastaví žádaná oblast Slunce tak, aby procházela štěrbinou. Konkávní mřížka za štěrbinou zobrazuje jednotlivé vlnové délky na Rowlandově kružnici, kde je osm detektorů, nastavených tak, aby sledovaly Slunce v osmi vybraných čarách. Pohybem mřížky lze navíc sledoval libovolnou vlnovou délku v rozmezí 300 až 1400 Å. Rozlišovací schopnost na Slunci je 5", spektrální rozlišení 1,3 Å. Typickou prací přístroje je snímání šedesátiřádkových obrazů 5x5'. “Nepoužité" sluneční záření, odtažené zrcátky štěrbiny na druhé parabolické zrcadlo, se odvádí ven mimo přistroj, aby nedošlo k přehřátí.

Pro pointaci se používá teleskopu čáry Hœ, kterými lze též pořizovat srovnávací fotografie.

Koronální spektroheliograf (S 082A) sestává z konkávní mřížky, která zobrazuje Slunce na film citlivý v daleké ultrafialové oblasti (150 až 650 Å). Po vyčerpání zásoby filmu v kazetě se postupuje stejně jako v předešlém případě - kazeta se vymění při výstupu kosmonauta.

Spektroheliograf vytváří monochromatické obrázky Slunce o průměru 18 mm s disperzí 24 Å (podél průměru). l když aparatura není náročná na stabilizaci v pevném směru (stačí jedna oblouková minuta), je přesnost 2,5", dosahovaná jemnou pointací během expozice, důležitá pro získání dobrého prostorového rozlišení (při krátkých expozicích se předkládají vteřinové detaily). Doba osvitu bude 5 až 60 vt., při erupcích 0,1 vt.

Druhým přístrojem experimentu je štěrbinový spektrograf pro sledování chromosféry (S 082B), pracující se dvěma konkávními mřížkami, umístěnými za sebou. Má rozlišení 0,08 Å v oblasti 970 až 1970 Å a 0,16 Å v oblasti 1940 až 3940 Å. Je schopen pozorovat Slunce těsně u okraje slunečního disku. Kromě toho bude možné přistroj pointovat tak, aby sledoval některé zajímavé oblasti. Podobně jako u prvního přístroje, musí i zde při výměně zásobníku kosmonaut vystoupit mimo loď. Součástí experimentu je také malý dalekohled (sleduje Slunce v oblasti 170 až 550 Å), napojený na televizní kameru. Obraz budou kosmonauti pozorovat u kontrolního pultu, nebo se vyšle na Zemi.

Rentgenový teleskop (S 054) pracuje v oblasti 5 až 60 Å a má zobrazovat Slunce až do vzdálenosti 1,5 poloměru. Objektiv dalekohledu je konfokální paraboloid a hyperboloid, využívající totálního odrazu. Spektrální oblasti se vymezují šesti filtry. Rentgenové záření se zachycuje na film, uložený ve čtyřech výměnných kazetách (výměnu zajistí posádka Skylabu). Součástí experimentu jsou proporcionální plynové počítače pro zjišťování spektrálního rozložení přechodových jevů na Slunci. Výsledky měření počítačů se zpracovávají přímo na palubě družicové stanice. Autoři pokusu předpokládají, že se jim podaří získat informace o rentgenovém záření klidné korony, z koronálních oblastí nad aktivními oblastmi Slunce a o rychlých změnách rentgenového záření, spojených či nesouvisejících s erupcemi.

Rentgenový spektrografický teleskop (S 056) se podobá předchozímu experimentu. Používá však dvou koaxiálních objektivů, (paraboloid - hyperboloid), z nichž jeden má průměr 30,5 a druhý 23 cm. Celková účinná plocha je 42 cm², ohnisková vzdálenost 2,134 m. Prostorové rozlišení bude asi 2", zorné pole dalekohledu asi 48'. Přestože by se mohlo tohoto přístroje použít k přímým fotografiím Slunce, použije se ho převážně pro získávání rentgenových spekter objektivní mřížkou. Snímky budou zaznamenány na film (jedna výměnná kazeta vystačí přibližně na dva týdny). V době mimo pozorování upozorní kosmonauty na zvýšenou úroveň záření přicházejícího ze Slunce signalizační zařízení, ovládané fotonásobičem (vztahuje se i na experiment S 054). Fotonásobič současně umožní stanovit vhodnou expozici.

Pro orientační sledování je ještě instalován malý teleskop, zobrazující Slunce na stínítku katodové trubice. Místa zvýšené intenzity X záření se zde jeví jako světlé body.

Teleskop záření Hœ (6 562,8 Å) patří mezi pomocné technické přístroje (televizní kontrola činnosti Slunce), avšak jeho činnost doplňuje vědecké experimenty. Lze jej mimoto použít jako záložního přístroje pro teleskop Hœ experimentu S 055. Používá se Cassegrainova systému o apertuře 16,5 cm s připojeným vidiconem. Optika umožňuje plynulou změnu zorného pole od 7' (rozlišení 1,5") do 35' (sledování celého disku).

Přístrojové vybavení ATM pokrývá téměř celý obor rentgenového ultrafialového a viditelného záření, což umožní dosud nejkomplexnější studium sluneční činnosti současně ve všech zmíněných oborech. Přítomnost člověka zajistí mj. lepší využití aparatury, dokonalé pokrytí pozorovací doby a značně zvýší účinnost pozorování z prostoru mimo zemskou atmosféru.