KOSMONAUTICKÉ ZAJÍMAVOSTI - NEPILOTOVANÉ LETY
(3. čtvrtletí 2002)
Atlas 5
Ještě v květnu se zdálo, že se první start rakety Atlas 5 uskuteční počátkem
srpna (L+K 78 (2002) č. 14, s. 937). Poslední předstartovní zkouška odpočítávání
byla plánována na 15 – 17. 7. Technici si při této zkoušce chtěli speciálně
ověřit funkci systému oddělujícího v okamžiku startu kabely, spojující
raketu se startovní věží. Dne 15. 7. byla tedy raketa Atlas 5 opět vyvezena
z budovy pro vertikální integraci rakety VIF na startovní rampu komplexu
41 na Cape Canaveral Air Force Station k poslední závěrečné zkoušce odpočítávání
ke startu. V úterý 16. 7. provedl startovní tým kompletní odpočítávání
včetně naplnění rakety pohonnými látkami. Na základě tohoto posledního opakování
nácviku odpočítávání bylo nakonec určeno datum startu na 12. 8. Současně s nácvikem
odpočítávání probíhaly v hale pro přípravu družic společnosti AstroTech v nedalekém
Titusville poslední testy družice Hot Bird 6 pro přímé televizní vysílání vyrobené
společností Alcatel Space. Výrobce nakonec požádal ještě o devítidenní odklad
startu, takže družice, plně natankována a pod aerodynamickým krytem, byla nakonec
umístěna na stupeň Centaur dne 10. 8. Závěrečný integrovaný test nosiče a družice
dohromady se uskutečnil 13. 8. a konečně 20. 8. byl Atlas 5 ve variantě 401
(označení letu AV-001) naposledy vyvezen na startovní komplex 41. Raketa byla
kompletně připravena v montážní budově VIF (Vertical Integration Facility),
takže na startovní rampě již není potřeba obslužné věže, obvyklé na startovních
rampách staršího typu. Na startovní rampě probíhalo pouze odpočítávání ke startu,
trvající 9 h 40 min. Startovní okno dne 21. 8. mělo délku 89 min. V T-4 min
se uskutečnila plánovaná 10 min trvající pauza a pak byla spuštěna počítačem
řízená automatická startovní sekvence. V jejím průběhu byly nádrže rakety
natlakovány na letový tlak, stupně CCB (Common Core Booster) a Centaur přešly
na vlastní elektrické zdroje. V T-2,7 s byl zažehnut hlavní motor RD-180
stupně CCB. Při najíždění na plný tah byla prověřována jeho správná funkce.
V T-0 (22.05 UT) byly odpáleny výbušné nýty, držící raketu ve třech uchyceních
ke startovnímu stolu a raketa relativně pomalu vzlétla, neboť její poměr tahu
k hmotnosti je 1,2. V T+15 s minula vrchol startovní věže, v T+20 s začalo škrcení
tahu na 99%, v T+1 min se raketa začala natáčet do letového kursu. V T+1
min 40 s (1:40) byl tah motoru RD-180 snížen na 95%, neboť raketa procházela
režimem maximálního aerodynamického zatížení. V T+4:10 byl po spotřebování
pohonných látek vypnut motor stupně CCB, který byl za 8 s oddělen. V T+4:30
byl zažehnut motor stupně Centaur a za dalších 15 s byl odhozen aerodynamický
kryt, chránící družici Hot Bird 6 při průletu atmosférou. Parkovací dráhy dosáhl
stupeň Centaur s družicí v T+15:20. Druhý zážeh stupně Centaur se
uskutečnil již v T+24:24 a trval 4 min 21 s. Řídící počítač rakety na stupni
Centaur vypnul motor v okamžiku dosažení plánované dráhy přechodové ke
geostacionární (GTO). Pak se stupeň zorientoval, stabilizoval rotací a v T+31:36
byla družice Hot Bird 6 oddělena. Tím první let rakety Atlas 5 úspěšně skončil.
Při prvním letu byla raketa vybavena řadou přístrojů, sledujících výkon rakety
a také dvě kamery pro přímý přenos startu. Jedna kamera byla na vnějšku stupně
CCB, druhá na stupni Centaur v mezistupňové sekci pro sledování oddělení
stupňů a funkce motoru RL-10. J. Karas, zástupce ředitele vývoje Atlasu 5 u
společnosti Lockheed Martin, komentoval let jako perfektní misi. Odpočítávání
před startem bylo velice hladké a první pohled na získaná telemetrická data
naznačil, že i raketa za letu pracovala dobře. Řada předstartovních zkoušek
a důkladná příprava rakety se tedy vyplatila.
Úspěšným prvním startem rakety Atlas 5 se společnosti Lockheed Martin podařilo
předběhnout svého konkurenta, společnost Boeing s její raketou Delta 4.
I když se první start rakety Delta 4 původně předpokládal před prvním startem
Atlasu 5, nakonec Boeing musel řešit problémy s vývojem nového motoru RS-68
a některými technickými problémy s konstrukcí nového startovního komplexu
37. Při konstrukci Atlasu 5 se vsadilo na již vyzkoušenou technologii ruského
motoru RD-180 na prvním stupni CCB a na horní stupeň Centaur s motory RL-10A-4-2,
které již byly úspěšně vyzkoušeny na předchozích verzích Atlas 3A a 3B. Podle
názoru J. Karase se tato evoluční strategie postupného zkoušení nových konstrukčních
elementů osvědčila a přinesla i vyšší spolehlivost a výkonnost nové rakety.
Jak je ostatně známo, raketa Atlas 5 tvoří celou třídu raket, využívajících
jako základu společného základního stupně CCB a jako horního stupně CC (Common
Centaur). Různé varianty se pak liší velikostí aerodynamického krytu, kryjícího
při startu vynášené užitečné zatížení, počtem urychlovacích motorů na tuhé pohonné
látky (TPL) připevněných k CCB a počtem motorů RL-10 stupně Centaur. Při prvním
startu bylo použito nejméně výkonné varianty 401 bez urychlovacích stupňů zavěšených
na CCB, s jedním motorem RL-10 a s aerodynamickým krytem o průměru
4 m. Tato varianta má nosnost 5456 kg na GTO. Nosnosti různých variant raket
Atlas 5 na GTO jsou shrnuty v tabulce. Podle komentáře J. Karase (viz http://spaceflightnow.com/atlas/av001/020814rocket/
) je série 500 určena k vynášení objemnějších užitečných zatížení.
Jelikož aerodynamický kryt má průměr 5 m, je i aerodynamický odpor rakety větší
a zhruba je kompenzován přidáním jednoho urychlovacího motoru k CCB. Proto je
třeba varianta 431 zhruba stejně výkonná jako 541. Dále je zajímavé, že pro
vynášení na GTO se používá jeden motor RL – 10 na stupni Centaur. Přidání druhého
motoru by totiž snížilo nosnost prvního stupně rakety na přechodovou dráhu,
neboť se tak při startu vynáší zátěž navíc. Na druhé straně pro umístění hmotného
užitečného zatížení na nízkou dráhu je potřeba vyššího tahu a tak je druhý motor
na stupni Centaur nutný.
Pro vynášení ještě hmotnějších nákladů se počítá i s tzv. těžkou variantou
Atlas 5 – Heavy se třemi CCB a aerodynamickým krytem, upraveným pro potřeby
takovéhoto zatížení.
Tabulka: Nosnost variant raket Atlas 5 na GTO
| Varianta |
Nosnost [kg] |
| 401 |
5456 |
| 411 |
6558 |
| 421 |
7528 |
| 431 |
8424 |
| 501 |
4376 |
| 511 |
5809 |
| 521 |
6928 |
| 531 |
7936 |
| 541 |
8796 |
| 551 |
9557 |
Číselné označení variant raket Atlas 5 XYZ:
X – průměr aerodynamického krytu, tj. 4 m nebo 5 m.
Y – počet urychlovacích stupňů na TPL, připojených k CCB. U variant 400
se tento počet mění od 0 do 3, u variant 500 od 0 do 5.
Z – počet motorů RL – 10 na stupni Centaur. Pro dopravu družic na GTO se používá
1, pro dopravu těžkých zatížení na nízkou dráhu 2.
Delta 4
Stejně důkladně jako raketa Atlas 5 je ke svému prvnímu letu připravována i
raketa Delta 4. Průběh zkoušek na novém startovním komplexu 37B se však poněkud
opozdil, a tak se start neuskutečnil koncem srpna, jak se původně předpokládalo.
Společnost Boeing žádala u USAF, pod jejíž velení spadá Air Force Station, o
nový termín v září, ale ukázalo se, že další možný termín pro start je
až 9. října. Mezi tím je dvoustupňová raketa Delta 4 od 30. 4. na startovním
komplexu. Byla tam dopravena v horizontální poloze z nedalekého montážního
hangáru a hydraulickým zvedákem umístěna na startovní plošinu. Od té doby byla
uskutečněna řada ověřovacích zkoušek kompatibility nosiče a startovního komplexu.
Ve čtvrtek 1. 8. bylo uskutečněno první tankování rakety, kdy byl první i druhý
stupeň naplněn kapalným kyslíkem. První stupeň je plněn kyslíkem vedeným potrubím
ústícím na startovním stole u základny prvního stupně. Přívodní potrubí je propojeno
s nádrží prvního stupně z krabicového krytu. Na startovní stůl ústí
šest takových krytů. Střední pár slouží k plnění středního stupně CBC (Common
Booster Core) kapalným kyslíkem a vodíkem, dva postranní kryty budou použity
při plnění těžkého nosiče Delta 4 se dvěma bočními stupni CBC na centrálním
stupni. Druhý stupeň byl naplněn kyslíkem, přiváděným středním ze tří otočných
ramen na pevné startovní věži. Toto rameno je určené k tankování druhého
stupně pohonnými látkami. Druhá zkouška předpokládá plnění rakety kapalným vodíkem
a konečně při třetí zkoušce bude raketa naplněna současně kapalným kyslíkem
a vodíkem.
Celá příprava rakety s odpočítáváním byla poprvé komplexně zkoušena 26.
8. Zkouška však musela být přerušena v T-5 min pro problémy s pozemním
počítačovým systémem, který způsobil přerušení záznamu telemetrie z rakety.
Pro špatné počasí již ve zkoušce nebylo pokračováno a raketa byla zabezpečena
přisunutím mobilní obslužné věže.
Druhá zkouška odpočítávání rakety ke startu byla uskutečněna v pátek 30.
8. Měla být zastavena těsně před zážehem motoru RS-68 prvního stupně. Všechny
systémy pracovaly správně až do 17 s před zážehem motoru, ale pak byla
zkouška opět zastavena pro nesprávnou funkci pozemního zařízení startovního
komplexu. Jelikož vznikla obava, že jde o chybu v programovém vybavení,
společnost Boeing nakonec dne 4. 9. rozhodla, že bude datum startu ještě odloženo
z 9. října až na 3. listopadu. Podaří-li se upravit software, bude zkouška odpočítávání
opakována zřejmě v polovině září. Ukázalo se totiž, že jedním z problémů
programového vybavení je časová synchronizace hlavního programu kontrolujícího
odpočítávání a některých podprogramů. Například podprogram sledující polohu
hlavního motoru získával až 300 měření orientace motoru za vteřinu. Ukázalo
se, že takové množství dat je zbytečné a tak bylo možné snížením počtu měření
urychlit tuto proceduru. Před skutečným startem by se měla uskutečnit ještě
závěrečná kompletní zkouška odpočítávání až do zážehu motoru prvního stupně,
který bude zkušebně pracovat 5 s. Ta zřejmě bude realizována až po plánovaném
startu raketoplánu 2. 10. Jak start raketoplánu, tak i zkušební zážeh motoru
RS-68 totiž vyžadují systémovou podporu od řízení kosmodromu Cape Canaveral
Air Force Station. Řízení kosmodromu potřebuje na rekonfiguraci systémů určitý
minimální čas.
Při prvním startu by měla být na oběžnou dráhu vynesena komerční telekomunikační
družice Eutelsat. Ta dorazila na Floridu 6. 9. a je připravována ke startu v hale
pro přípravu komerčních užitečných zatížení firmy Astrotech v Titusville.
Ve stejný den dorazil i stupeň CBC, který bude použit pro vynesení prvního vojenského
užitečného zatížení USAF. Bude konfigurován jako Delta 4 – Medium.
H-2A
Dne 26. 8. byl na startovní komplex v Tanegašimě vyvezen třetí exemplář
japonské nosné rakety H-2A, který je identický s 2. exemplářem rakety,
který úspěšně odstartoval 4. 2. 2002 (L+K 78 (2002) č. 8, s. 514). Jde
o konfiguraci rakety 2024 se dvěma standardními urychlovacími bloky doplněné
čtyřmi menšími urychlovacími motory na TPL. Zatímco předchozí dvě rakety byly
experimentálními starty, tato třetí raketa je určena k vynesení dvou komerčních
družic. Pod aerodynamickým krytem o průměru 4 m byla umístěna družice pro retranslaci
dat, nazývaná DRTS (Data Relay Test Satellite) a zkušební družice USERS (Unmanned
Space Experiment Recovery System) pro experimenty v mikrogravitaci. V průběhu
zkoušek plnění rakety kryogenními pohonnými látkami sice došlo k drobným
technickým problémům, ale start dne 10. 9. jimi nebyl ohrožen. Vzlet rakety
proběhl úspěšně. První stupeň rakety sice nepracoval tak dlouho, jak bylo plánováno,
ale tato ztráta byla vykompenzována delší funkcí druhého stupně. Nejprve byla
uvolněna družice USERS na zhruba kruhové dráze o výšce kolem 450 km. Družice
se skládá ze servisního modulu a návratového modulu obsahujícího experimenty
v mikrogravitaci, doplněného brzdícím motorem. Servisní modul zabezpečuje
pro celou družici elektrickou energii generovanou slunečními články a nese komunikační
systém. Experimenty s růstem krystalů zejména vysokoteplotních supravodičů
v mikrogravitaci budou probíhat asi 8,5 měsíce. Potom návratový modul se
získanými vzorky krystalů přistane.
Telekomunikační družice DRTS byla druhým zážehem 2. stupně rakety H-2A umístěna
na dráhu přechodovou ke geostacionární o výšce 450 –35800 km. Vlastním apogeovým
motorem byla družice DRTS dopravena téměř na geostacionární dráhu, ale motor
pracoval pouhých 103 s místo plánovaných 204 s. Podle zprávy Japonské komise
pro kosmické aktivity ze dne 18. 9. se motor zastavil pro vyčerpání okysličovadla.
Pro dosažení geostacionární dráhy muselo řídící středisko použít malých orientačních
motorů družice a jejich asi půl hodiny trvající zážeh zvýšil dráhu družice o
posledních chybějících 4000 km. Dne 14. 9. se tak družice dostala na téměř geostacionární
dráhu a byly rozevřeny její telekomunikační antény. Po dosažení oběžné dráhy
dostala družice název Kodama. Koncem října by měla dorazit do svého operačního
místa nad Indický oceán nad 90,75° v.d. Zde bude družice zavěšena na geostacionární
dráhu a odtud bude přenášet data z družic na nižších dráhách. Podle specialistů
NASDA má družice stále dostatečnou zásobu pohonných látek pro manévrovací motory,
a tak bude moci na geostacionární dráze pracovat 7,6 roku.
V souvislosti s budoucností rakety H-2A se ve zprávě japonské Komise
pro kosmické aktivity SAC (Space Activities Commision) ze dne 28. 8. doporučuje,
aby raketa byla komercializovaná svým výrobcem, japonskou společností MHI (Mitsubishi
Heavy Industries). Podle zprávy se předpokládá tříleté období počínaje dubnem
2003, kdy by společnost MHI přebírala od organizace NASDA řízení výroby a marketinku
této rakety. Od dubna 2006 by MHI měla být schopná prodávat raketu na komerční
bázi jak organizaci NASDA, tak soukromému sektoru.
Hyshot
Experimentální program HyShot australské university v Queenslandu předpokládá
letové zkoušky náporového motoru s nadzvukovým spalováním vodíku (scramjet).
Při letových zkouškách scramjetu se předpokládá vynesení náporového motoru dvoustupňovou
sondážní raketou Terrier Orion Mk70 společnosti AstroTech do výšky 320 km, odkud
je motor urychlován tak, aby dosáhl rychlosti 7-8 M ve výškách kolem 40 km.
O první neúspěšné zkoušce z 28. 10. 2001 jsme informovali v L+K 78
(2002) č.1, s. 38. Vyšetřování nehody ukázalo, že brzy po startu rakety Terrier
z australské základny Woomera došlo k destrukci stabilizačních ploch
rakety, jejichž uchycení k trupu rakety nevydržela aerodynamická zatížení.
Pro zvýšení stability byly totiž aerodynamické plochy zvětšeny oproti standardní
raketě Terrier, ale jejich upevnění nebylo zesíleno. Proto firma AstroTech znovu
ověřovala navrhované úpravy zvětšení aerodynamických ploch před druhým pokusem
o let scramjetu, který se nakonec uskutečnil 30. 6. Celý let rakety trval 10
min, ale vlastní let scramjetu trval jen několik závěrečných vteřin letu. Podle
A. Paulla, vedoucího výzkumného týmu programu HyShot na Queenslandské universitě
předběžný rozbor přijatých telemetrických dat naznačuje, že pokus byl úspěšný.
Úspěšnost pokusu však bude potvrzena po detailním rozboru dat.
Magnetoplazmový motor VASIMR
Pro zkrácení letu pilotované sondy na Mars se uvažovalo o použití magnetoplazmového
motoru s proměnným specifickým impulzem VASIMR (VAriable Specific Impulse
Magnetoplasma Rocket), jehož projekt řídil astronaut F. Chang-Diaz v Laboratoři
pro pokročilý kosmický pohon v Johnsonově kosmickém středisku organizace
NASA. Připomeňme, jak tento motor, popsaný v L+K 77 (2001) č. 2, s.105,
vypadá a funguje. Motor VASIMR se schematicky skládá ze tří magnetických komor.
Do přední magnetické komory je vstřikován neutrální plyn (např. vodík)
a ionizován. Ve střední komoře je ionizovaný plyn zahříván elektromagnetickým
zářením, podobně jak k takovému zahřívání dochází v klasické mikrovlnné
troubě. Zadní magnetická komora má vlastně funkci výtokové trysky. Zde se plazma
(směs elektronů a iontů), mající kinetickou energii získanou ohřátím ve střední
komoře, odděluje od speciálně profilovaného magnetického pole a opouští tak
motor určitou výtokovou rychlostí (těžké ionty díky elektrické přitažlivosti
sebou strhují i lehčí elektrony). Proměnný magnetický profil trysky pak řídí
i specifický impuls motoru. Například při zrychlování kosmické lodi lze nastavovat
růst impulsu a při zpomalování při příletu k cíli opět jeho pokles. Motor
je nutné od kosmické lodi izolovat chlazeným tepelným štítem, který ji bude
chránit zejména před účinky radiace. Vývoj motoru spočívá na využití řady pokročilých
technologií jako jsou lehké supravodivé magnety nutné pro udržování ionizovaného
plazmatu v komorách či v materiálech pro tepelný štít. Chang-Diaz
se též domnívá, že nejlepší zkušební platformou pro motor VASIMR bude kosmická
stanice ISS. Na ISS například odpadá nutnost používat vakuové komory, které
prodražují laboratorní zkoušky na Zemi.
Kritikové projektu poukazovali zejména na to, že pro let na Mars by motor potřeboval
ke své funkci 4 – 6 MW energie. Takovou energii může dodat jen nukleární reaktor,
jaký zatím pro kosmické aplikace neexistuje.
I když prostředky, vynakládané na vývoj motoru nebyly zatím velké (celá Laboratoř
pro pokročilý kosmický pohon měla roční rozpočet 1,4 mil. USD), NASA chtěla
tento program z úsporných důvodů zrušit. Nakonec bylo financování vývoje motoru
VASIMR pouze pozastaveno. Projekt však zatím nestojí, neboť v jiných laboratořích
se řeší fyzikální problémy spojené s konstrukcí motoru, zejména otázka
chování plazmatu v různých geometriích magnetických polí, které budou na
výstupu z motoru.
Vývoj nových iontových motorů
Úřad pro kosmické vědy organizace NASA oznámil počátkem července výběr týmu,
který pro NASA bude vyvíjet pokročilý iontový motor pro pohon v kosmickém
prostoru. Hlavním vývojem iontového motoru NEXT (NASA Evolutionary Xenon Thruster)
byl pověřen tým z Glennova výzkumného střediska NASA. Jak již vyplývá z názvu,
motor bude používat k pohonu xenon. Pro vývoj tzv. “iontové optiky”, která
koncentruje iontový svazek před jeho opuštěním motoru, byl vybrán tým z oddělení
elektrodynamických přístrojů společnosti Boeing. Nový iontový motor vychází
z iontového motoru úspěšné mise sondy Deep Space 1, který během 20 měsíců
funkce zvýšil rychlost sondy o 3,5 km/s. Iontové motory jsou asi 10× účinnější
než konvenční chemické raketové motory. Je to dáno tím, že lze ionty urychlovat
elektrickým napětím na rychlost 40 km/s, případně vyšší. Nevýhodou iontových
motorů, kde jsou ionty urychlovány pouze elektrostatickým polem, je jejich menší
tah. Vylepšením tohoto principu je umístění iontů do radiálního magnetického
pole. Toho se dosáhne tím, že se ionty urychlují elektrickým polem v komoře
mezi vnitřní a vnější válcovou plochou, které jsou současně i opačnými póly
magnetu. Kombinovaným vlivem elektrického a magnetického pole se ionty pohybují
po spirále podél osy válcových ploch ven z komory. Toto uspořádání dovoluje
při stejné výtokové rychlosti snížit urychlovací napětí ve srovnáním se stejně
výkonným iontovým motorem a také dovoluje řídit proud iontů pomocí magnetického
pole. Tento motor se někdy nazývá Hallův motor vzhledem k tomu, že se ionty
pohybují po trajektoriích podobných jako při tzv. Hallově jevu. V Glennově výzkumném
středisku NASA zkonstruovali prototyp takového Hallova motoru o příkonu 50 kW
a tahu kolem 3 N. Motor, označovaný jako NASA-457M, by měl ukázat cestu ke konstrukci
výkonnějších iontových motorů tohoto typu s vyššími úrovněmi tahu.
“Modifikace gravitace”
Dne 24. 7. zveřejnil N. Cook v časopise Jane´s Defense Word zprávu, že
se společnost Boeing ve svých vývojových dílnách “Phantom Works” v Seattle zabývá
projektem GRASP, týkajícím se využití efektu modifikace gravitace pro pokročilý
kosmický pohon. Tato informace vyvolala značný zájem sdělovacích prostředků
(např. Lidové noviny 3. 8. 2002). Firma Boeing si však pospíšila s upřesňující
informací, že GRASP (Gravity Research for Advanced Space Propulsion) není nějaký
konkrétní vývojový projekt, ale jde o monitorování pokusů ruského vědce E. Podkletnova.
Ten počátkem 90. let informoval o svém pozorování, že nad supravodičem rotujícím
v elektromagnetickém poli dochází ke snižování váhy těles (L+K 74
(1998) č. 14, s.1018). NASA již delší dobu zkouší ověřit tato pozorování v rámci
svého programu “Průlom ve fyzice kosmických pohonů”, ale zatím se jí to nedaří.
E. Podkletnov v současné době přichází s dalším pozoruhodným pozorováním:
při elektrickém výboji mezi supravodičem a elektrodou, mezi kterými byl rozdíl
potenciálů kolem 2 MV, dochází v ose výboje ke vzniku síly, která odpuzuje
hmotná tělesa úměrně jejich hmotnosti (New Scientist 12.1. 2002, s. 25). Síla
je lokalizována do relativně úzkého svazku a působí na velké vzdálenosti. Při
výboji byl podle odhadu Podkletnova vytvořen puls síly (gravitační puls) odpovídající
gravitačnímu zrychlení až 1000g, což je značně silný efekt. Takový puls, podobající
se pulsům gravitačního laseru z vědeckofantastického románu “Charonův prstenec
– ztracená Země” (Vydavatelství AF167, Brno 2000) by jeho autora R. MacBride
Allena jistě potěšil. Je však nutné mít na paměti, že u informací přinášejících
převratné a neočekávané výsledky je třeba počkat na nezávislé experimentální
ověření dříve, než bude akceptována jejich věrohodnost.
Světový kosmický týden
V prosinci 1999 OSN schválila rezoluci č. 54/68, podle které byl každoročně
týden od 4. 10. do 10. 10. vyhlášen jako “Světový kosmický týden” (L+K 76
(2000) č. 23, s. 1563). Začátek tohoto týdne připomíná vypuštění první umělé
družice Země a jeho konec připadá na výročí podepsání Smlouvy o mírovém využívání
kosmického prostoru v roce 1967. V letošním roce se tedy uskuteční v pořadí
již třetí Světový kosmický týden, jehož tématem je “Kosmos a každodenní život”
(Space and Daily Life). Akce, pořádané v průběhu tohoto týdne by měly na
mezinárodní úrovni jednak ukázat, jak kosmické vědy a technologie přispívají
zlepšení životních podmínek lidstva a kromě toho přispět k tomu, aby se
mezi lidmi rozšiřovaly aktuální výsledky ze zkoumání kosmického prostoru kolem
Země i vzdáleného Kosmu. I když jsme my, obyvatelé planety Země, jen malou součástí
Vesmíru, naše budoucnost bude možná záviset na tom, jak tento Vesmír poznáme.
Koordinátorem akcí, které budou probíhat v České republice je Česká kosmická
kancelář, výkonný orgán Rady pro kosmické aktivity ( viz http://www.czechspace.cz/ ), kterou vede
doc. J. Kolář. Připomeňme, že Rada pro kosmické aktivity vznikla na základě
smlouvy mezi ČR a organizací ESA a jejím úkolem je jednak zajišťování spolupráce
naší republiky s Evropskou kosmickou agenturou (ESA) a zabezpečování rozvoje
kosmických věd a aplikací v ČR všeobecně. Do akce je zapojena i řada kosmonautických
nadšenců. Akce amatérských zájemců o kosmonautiku koordinuje M. Halousek, vydavatel
internetového časopisu KOSMOS-NEWS (http://web.quick.cz/kosmos-news/ ).
Aktuální informace o kosmonautických akcích v ČR, uskutečněných v průběhu
Světového kosmického týdne, lze nalézt na adresách http://web.quick.cz/SKT,
nebo na http://www.mus.cz/~ales/.
V souvislosti se Světovým kosmickým týdnem možná stojí za zmínku i první
start rakety, která dosáhla hranic kosmického prostoru (jak upozornil ing. B.
Křížek). Stalo se tak před šedesáti lety při prvním úspěšném pokusu s raketou
A-4/V-2 dne 3. 10. 1942, kdy tato raketa vzlétla do výšky asi 84,5 km. O historii
rakety A-4/V-2 se čtenáři mohou dovědět mnoho zajímavého na české stránce http://jirzy.webzdarma.cz/index.html.
Dopady asteroidů na Zemi v minulosti
Krátery, způsobené dopadem asteroidů na povrch Země v minulosti a které
se zachovaly, jsou velmi řídké. Ty, které vznikly před miliony let, většinou
již z povrchu Země zmizely díky erozi či tektonickým pohybům zemského povrchu.
I známý Barringerův kráter v Arizoně, který vznikl před pouhými 45 000
lety, je již silně erodován působením větru a deště. Proto je zajímavý nález
kráteru v Severním moři, který vznikl impaktem asteroidu přibližně před
60 – 65 mil. lety. Kráter, nazvaný Silverpit, byl nalezen při hledání nafty.
Nachází se ve vzdálenosti asi 130 km od východního pobřeží Anglie (Humber Estuary
blízko města Hull). V současnosti je skryt pod stovkami metrů sedimentů
v hloubce asi 40 m. Zřejmě byl kráter brzy po svém vzniku zanesen naplaveným
materiálem, což jej zachovalo dodneška. Má asi 20 km v průměru. V jeho
středu je centrální vyvýšenina a kolem dalších asi 10 prstencových stupňů. Tvar
kráteru byl zjišťován metodou odrazu seismických vln, což dovoluje odfiltrovat
různé materiály a odlišit tak tvar dna od sedimentů. Datování kráteru je určováno
z usazenin vyplňujících kráter. Hmotnost asteroidu, který kráter vytvořil,
se odhaduje na asi 2×109 kg a rychlost dopadu kolem 20 km/s. Datování
není zatím tak přesné, takže není vyloučeno, že se dopad možná odehrál ve stejném
časovém období jako dopad asteroidu do oblasti Yucatanu před 65 mil. lety, o
kterém se předpokládá, že byl příčinou vyhynutí dinosaurů. To vše je ještě otázkou
dalších výzkumů. Předběžná studie o kráteru Silverpit, jejímiž autory jsou S.
Stewart, P. Allen a J. Spray, byla publikována v časopise Nature z 1.
8. 2002.
Pokud se týče katastrofy, způsobené dopadem asteroidu o průměru kolem 6 km
do oblasti Yucatanu před 65 mil. lety, byly prováděny počítačové simulace následků
srážky. Po dopadu byly z kráteru vymrštěny úlomky, které pak dopadaly znovu
na povrch Země po několik dní. Při průchodu atmosférou se tyto úlomky zahřívaly
a po dopadu na Zemi spontánně zažehovaly vegetaci. Podle výpočtů byla srážka
velice energetická, odpovídající asi 10 mld hirošimských atomových bomb. Asi
12% úlomků bylo vymrštěno do kosmického prostoru. Kolem 25% úlomků spadlo zpět
do dvou hodin po srážce, 55% do 8 hod. a 85 % do 72 hod. po impaktu. Díky rotaci
Země úlomky dopadaly zejména v rovníkové oblasti, kde tedy zejména docházelo
k šíření požárů. Odhaduje se, že následkem požárů se do zemské atmosféry
dostalo asi stejné množství CO2, které se tam dostalo vypařením vápence
v okamžiku srážky. Tím došlo ke vzniku globálního oteplování planety díky
skleníkovému efektu a tak řada živočišných druhů buď nepřežila nebo postupně
vyhynula, neboť se nepřizpůsobila změněným podmínkám.
Asteroidy v blízkosti Země
Problematice asteroidů přibližujících se dráze Země, tzv. objektů NEO (Near
Earth Objects), bylo věnováno pracovní setkání (workshop), které se konalo v Arlingtonu
ve Virginii od 3. do 6. září. Setkání se účastnilo na 70 vědeckých pracovníků
z USA, Evropy, Japonska a Austrálie. Cílem schůzky bylo dohodnout společné
postupy při vyhledávání a výzkumu asteroidů typu NEO vzhledem k jejich potenciálnímu
nebezpečí spočívajícím ve srážce se Zemí (viz např. L+K 78 (2002) č.
15-16, s. 1070). Účastníci setkání se shodli na tom, že nejlepší metodou, jak
předejít srážce s potenciálně nebezpečným asteroidem je změna jeho dráhy
spíše dlouhodobým působením malé síly než jednorázovým použitím tradičních výbušnin,
které by asteroid mohly změnit na roj úlomků. Aby bylo možné použít navrhovanou
metodu, je nutné včasné zjištění takového potenciálně nebezpečného asteroidu
a určení jeho geologických vlastností. Na setkání bylo konstatováno, že jsou
zatím známé dráhy a odhadnuté rozměry asi 1500 objektů NEO, z nichž kolem
600 má průměr 1 km a větší (asteroidy této velikosti již mohou způsobit při
srážce se Zemí globální kalamitu). Asi šestinu z pozorovaných NEO tvoří
binární asteroidy, kdy menší z dvojice je měsícem většího asteroidu. Tato
skutečnost může zkomplikovat úsilí změnit jejich dráhu. Pro určování chemického
složení asteroidů byl např. navržen velký a lehký koncentrátor slunečního záření,
který by mohl soustředit svazek slunečního záření na povrch asteroidu a vypařit
materiál na malé plošce jeho povrchu. Ze spektra par by pak bylo možné odvodit
chemickou kompozici povrchových hornin.
V souvislosti s objekty NEO zmiňme jednu zajímavost. Dne 3. 9. byl
na dráze kolem Země ve vzdálenosti asi dvojnásobku vzdálenosti Země - Měsíce
zjištěn objekt, který byl nejprve zaregistrován ve středisku pro malé planetky
v Cambridge jako J002E3. Nejprve bylo toto těleso zaregistrováno jako asteroid,
ale když se zjistilo, že se pohybuje kolem Země s dobou oběhu 43 dní, bylo
z tohoto seznamu vyňato. Vzhledem k typu dráhy a tomu, že odráží na
50% dopadajícího světla, došli specialisté z Laboratoře tryskových pohonů
(JPL) organizace NASA k závěru, že se zřejmě jedná o 3. stupeň S-IVB rakety
Saturn 5, použité při letu mise Apollo 12 k Měsíci ze 14. 11. 1969. Stupeň
po uvedení velitelské a pomocné sekce spojené s lunárním modulem na dráhu
k Měsíci byl po průletu kolem Měsíce 18. 11. 1969 naveden na dráhu kolem Slunce.
Podle počítačových analýz se jeho dráha příliš nelišila od dráhy Země, i když
byla blíže ke Slunci. Když se stupeň dostal do blízkosti Lagrangerova bodu L1
systému Země – Slunce (místo, kde se gravitační působení Země a Slunce vyrovnávají),
došlo k jeho zachycení na oběžnou dráhu Země. Podle toho, jak postupným
sledováním byly zpřesňovány parametry dráhy tohoto objektu, zpřesňovala se i
předpověď jeho pohybu v budoucnosti. První zprávy naznačovaly, že je 20%
pravděpodobnost, že objekt dopadne v příštím roce na Měsíc. Pozorování
dráhy objektu J002E3 v týdnu do 19. 11. však snížily předpovídanou pravděpodobnost
dopadu na Měsíc na pouhé 1%. Analýza dráhy ukázala, že objekt byl zachycen na
dráhu kolem Země v dubnu tohoto roku a že v červnu příštího roku opět
přejde na heliocentrickou dráhu. Nadto astronomové z Arizonské university
proměřili odražená spektra objektu a zjistili, že se shodují se spektry oxidu
titaničitého. Toto zjištění znovu potvrzuje, že jde velmi pravděpodobně o stupeň
S-IVB, který byl natřen barvou obsahující TiO2.
Když jsme se již zmínili o letu Apolla 12, poznamenejme, že si čtenáři mohou
průběh jeho letu připomenout v článku, který vyšel v L+K 40 (1970) č.
3 – 8 a který je i po 32 letech zajímavý. V této souvislosti je kuriózní,
že s prodlužováním doby, která uplynula od posledního letu na Měsíc, se objevují
i hlasy tvrdící, že NASA vlastně na Měsíci nikdy nepřistála a že celý let na
Měsíc byl trik, podobně jako je možné shlédnout ve filmu “Kozoroh 1”. NASA tyto
názory vyvrací na své adrese http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast23feb_2.htm
.
Vztahy Země-Slunce
Oblast kosmického prostoru mezi Sluncem a Zemí je velice agresivní oblastí.
Při masivních koronárních protuberancích, zejména v období maxima sluneční
aktivity a v důsledku slunečního větru - nabitých částic slunečního větru
vyletujících z povrchu Slunce, dochází v okolí Země ke zvyšování koncentrace
těchto částic, zachycených zemským magnetickým polem. Při dopadu mraku nabitých
částic do zemské magnetosféry jsou zde vytvářeny vysokoenergetické elektrony,
vedoucí k vytváření elektrických nábojů v elektrických systémech družic
případně k jejich zkratování. Takové elektrické efekty mohou působit i
na elektrická zařízení na zemském povrchu. Např. v roce 1989 sluneční bouře
vedla k indukci intenzivních proudů v rozvodné elektrické síti energetického
systému Hydro Quebec v Kanadě, neboť některé transformátory vyhořely. Také
zemské klimatické jevy jsou vázány na sluneční aktivitu. Měnící se sluneční
ultrafialové emise mění tloušťku zemské ozónové vrstvy a tím ovlivňují i proudění
vzduchu nad velkými zemskými oblastmi. V období slunečního minima je naopak
intenzita slunečního větru slabší a do zemské atmosféry naopak snáze proniká
galaktické kosmické záření. V poslední době se tvrdí, že vliv galaktického
kosmického záření ovlivňuje formaci oblaků v nízkých vrstvách atmosféry.
Vliv Slunce na zemské počasí je tedy komplexní a studium vazeb Země – Slunce
tak vytváří novou vědní disciplinu, nazývanou “kosmické počasí”, které bude
zřejmě v budoucnosti věnována stále rostoucí pozornost. Více podrobností
lze nalézt v článku D. Bakera a kol. s názvem “How to Cope with Space
Weather”, který vyšel v Science z 30. 8. 2002.
Použití vlečených družic
Jak již bylo uvedeno, koncentrace nabitých částic v zemské magnetosféře
má škodlivé účinky jak na družice, tak na některá pozemská zařízení. Pracovníci
americké firmy Thethers Unlimited Inc z Lynwoodu ve státě Washington proto
přicházejí s nápadem, jak koncentraci nabitých částic v okolí Země
snížit. Jde o tzv. systém HiVOLT (High Voltage Orbiting Long Tether), který
využívá vlečených družic, spojených vodivým kabelem. Z družice vypuštěné
na eliptickou dráhu se sklonem 0o bude vysunut vodivý kabel o délce asi 100
km. Zdroj elektrické energie družice bude nabíjet kabel na vysoké napětí, převyšující
potenciál magnetosféry. Jelikož má družice rovníkovou dráhu, bude vodivý kabel
protínat kolmo radiační pásy, sledující zemské magnetické siločáry (připomeňme,
že vodivý kabel zakončený malou vlečenou družicí na vysoké dráze je napínán
kombinací odstředivé a gravitační síly, viz L+K 68 (1992) č. 20, s.1261).
Nabité částice v radiačních pásech budou tímto potenciálem vychylovány
ze své dráhy buď do atmosféry Země, kde zaniknou nebo do okolního kosmického
prostoru. Než však bude možné uvažovat o realizaci tohoto nápadu, bude třeba
provést výzkum chování interakce plazmatu v magnetosféře s kabelem o vysokém
napětí. Není též zřejmé, zda se kolem kabelu nevytvoří obálka z plazmatu,
která bude stínit dosah působnosti vysokého napětí. To bude též ovlivňovat velikost
napětí, kterým bude třeba kabel nabíjet.
Dalším využitím vlečených družic je technika kosmického pohonu bez použití
pohonných látek. Ještě v letošním roce by se měl uskutečnit experiment ProSEDS
(Propulsive Small Expendable Deployer System) na raketě Delta 2. Na oběžné dráze
bude z jejího druhého stupně rozvinut kabel o délce 15 km, jehož 5 km dlouhá
část bude vodivá a nevodivý zbytek slouží pouze k napínání vodivé části
kabelu. Vodivá část kabelu bude připojena k velkoplošné elektrodě. Za letu zemským
magnetickým polem se bude do kabelu indukovat proud na úkor pohybové energie
stupně (poznamenejme, že kdyby se naopak do kabelu dodával proud, získaný třeba
slunečními články, družice při průletu magnetickým polem bude kinetickou energii
získávat). Tento proud bude vybíjen do elektricky nabitého plazmatu v okolí
stupně prostřednictvím zmíněné plošné elektrody. Podle výsledků experimentu
by v budoucnu mohlo být tohoto pohonného systému využito ke změnám dráhy družic
bez spotřeby pohonných látek. Experiment ProSEDS je připravován Marshallovým
letovým střediskem NASA.
ESA a výzkum sluneční soustavy
V dubnu 2003 by měla k Měsíci vzlétnout sonda ESA nazvaná SMART-1.
Z oběžné dráhy kolem Měsíce by měla detailně zmapovat chemické složení
celého jeho povrchu. Takový úkol sice již měla sonda Clementine, ale její rozlišení
činilo kolem 100 m a její infračervený spektrometr registroval jen 7 vlnových
délek v infračerveném spektru. Infračervený spektrometr sondy SMART-1 by
měl mít rozlišení kolem 15 cm a registrovat na 266 vlnových délek v infračerveném
spektru. Toto rozlišení by mělo umožnit zjištění lunárních minerálů, vznikajících
za různých geologických procesů. Hlavní teorie vzniku Měsíce vychází z toho,
že po srážce Země s tělesem velikosti Marsu se do okolí Země dostalo množství
úlomků, které se časem shlukly a vytvořily náš Měsíc. Dále je známo, že po svém
vzniku došlo k zahřátí Měsíce a k jeho natavení. Jak dlouho tento
proces trval však není známo. Pomocí rentgenového spektrometru však bude možné
zjistit vzájemný poměr hliníku, železa a hořčíku v povrchových horninách.
Podle specialistů z Měsíčního a planetárního institutu v Houstonu se ze
zastoupení těchto prvků dá soudit na tepelnou historii Měsíce: bude-li na povrchu
více hořčíku než železa, natavení Měsíce bylo slabé. Bude-li zastoupení železa
a hořčíku zhruba stejné, proces zahřívání a natavování Měsíce trval delší dobu.
Stále otevřenou otázkou je existence vody např. ve formě ledu v polárních
oblastech Měsíce. Sonda sice neponese neutronový spektrometr, ale bude studovat
na optických vlnových délkách povrch Měsíce pod různými úhly. Tím by se mělo
zjistit, jsou-li splněny morfologické podmínky pro udržení vody v měsíčním terénu.
Sonda k Venuši, nazývaná Venus Express, byla původně zrušena pro finanční
omezení. Pro protesty vědců však nakonec ESA nechala udělat nové posouzení projektu,
které ukázalo, že by byl možný. O osudu projektu bude tedy ještě jednáno na
podzim tr.
Koncem července byly ukončeny přejímací mechanické testy letového modelu sondy
Rosetta a během podzimu bude odeslán do Kosmického střediska v Guyaně k přípravám
ke startu raketou Ariane 5 v lednu 2003. Sonda by se měla nacházet na heliocentrické
dráze celkem 11 let. Jejím hlavním úkolem je setkání a měření vlastností jádra
komety 46P Wirtanen, která přilétá ke Slunci každých 5,5 roku. K tomu nese
sonda i přistávací modul, který by měl na povrch jádra komety dosednout a na
místě studovat jeho strukturu a složení. Let sondy potrvá tak dlouho, neboť
sonda bude manévrovat tak, aby se dostala na dráhu komety v roce 2011,
kdy se kometa bude opět přibližovat ke Slunci a bude sledovat kometu z povzdálí.
V dubnu 2012 by se měla sonda ke kometě přiblížit a sledovat ji po 17 měsíců
až do nejbližšího přiblížení ke slunci v září 2013. V průběhu manévrování
k dosažení dráhy komety budou delší období průletů po heliocentrických drahách,
kdy bude sonda v klidu. Vzhledem k tomu, že musí vysílat data na velké
vzdálenosti, bude sonda vybavena přesným navigačním systémem jak pro správné
nasměrování antény, tak pro manévrování v blízkosti komety. Elektrická
energie bude zajišťována panely se slunečními články, kombinované s akumulátory.
Jelikož se sonda bude nacházet ve vzdálenostech až rovných pětinásobku vzdálenosti
Slunce – Země, je vybavena speciálními slunečními články využívajícími i nízkou
intenzitu slunečního záření. Vnitřní teplota sondy v těchto vzdálených
oblastech její trajektorie je zajištěna tepelnou izolací, černým nátěrem a elektrickými
ohřívači.
Podrobnosti o konstrukci sondy Rosetta a o cílech její mise lze také nalézt
v článku J. Tomana na http://www.mus.cz/~ales/sondy/ostatni/rosetta/index.htm.
Komunikaci se sondou bude zajišťovat nová sledovací stanice ESA v australském
Perthu s anténou o průměru 32 m a sledovací stanice ve Španělsku s 15
m anténou. Řízení sondy bude novinkou i pro Evropské středisko řízení kosmických
operací v Darmstadtu. Sonda sice bude autonomní (má být schopná samostatně
sledovat i asteroidy, které za letu potká), ale nejvíce práce bude při blízkém
manévrování sondy v okolí jádra komety. Pak bude nutné před každým manévrem
provádět počítačové simulace, které předpoví důsledky každého manévru.
Koncem července byla ve speciální vysoce čisté komoře na Open University v
Milton Keynes v Anglii zahájena montáž britského přistávacího modulu Beagle
2. Montáž ve sterilní komoře je nutná proto, že jedním z cílů přistávacího
modulu je hledání života na Marsu. Proto nesmí dojít ke kontaminaci modulu pozemskými
mikroorganismy. Při vývoji modulu museli konstruktéři vynaložit značné úsilí,
aby vtěsnali své přístroje do omezeného objemu (průměr modulu je 95 cm a hmotnost
65 kg). Hlavní přístroj, analyzátor plynů GAP (Gas Analysis Package), bude zahřívat
vzorky hornin a analyzovat uvolňované plyny pomocí miniaturního hmotového spektrometru.
Toto zařízení včetně vyhodnocovací elektroniky má v komerčním provedení objem
krychlového metru, ale konstruktéři jej umístili do objemu krychlového decimetru.
Dále bude GAP analyzovat i marsovskou atmosféru s cílem hledat stopy případného
současného mikrobiálního života. Modul by měl získávat podpovrchové vzorky speciální
vrtnou soupravou umístěnou na manipulátoru.
Konstrukce modulu by měla být dokončena do 6 měsíců a odeslána organizaci ESA
k integraci se sondou Mars Express. Integrace bude provedena u výrobce
sondy společnosti Matra Marconi Space V Toulouse. S vypuštěním sondy s přistávacím
modulem se počítá v červnu 2003 pomocí ruské rakety Sojuz-Fregat neboť
je levnější než rakety Ariane 4 nebo 5, optimalizované pro vypouštění geostacionárních
komerčních družic. Po příletu k Marsu zůstane Mars Express na polární dráze,
odkud bude sledovat povrch Marsu stereoskopickou kamerou. Vodu ve formě ledu
v hloubkách i několik km pod povrchem by měl zjistit radar. Dále sonda
ponese spektrometr pro geologické mapování povrchu Marsu a atmosférické čidlo
pro sledování meteorologie Marsu. Než bude sonda navedena na dráhu kolem Marsu,
bude oddělen přistávací modul Beagle 2. Během přistávacího manévru bude modul
zbržděn nejprve aerodynamickým krytem a potom pomocí padáků. Při závěrečné přistávací
fázi budou nafouknuty plastikové amortizátory a modul by tak měl měkce dopadnout
do oblasti Isidis Planitia. Na povrchu Marsu by měl pracovat 180 dní. Získaná
data budou přenášena na Zemi prostřednictvím orbitální sondy.
Další podrobnosti o vědeckých programech organizace ESA lze nalézt na internetové
adrese http://sci.esa.int v rubrice Kosmické
mise ESA.
Sonda Stardust
Sonda Stardust při svém letu kolem Slunce pokračuje ve své misi sběru kosmického
prachu (L+K 76 (2000) č. 10, s. 649). V pondělí 5. 8. začala s druhou
fází sběru mezihvězdného prachu, který vniká do naší sluneční soustavy z naší
galaxie, Mléčné dráhy. Mezihvězdný prach je tvořen malými částicemi anorganických
případně organických látek komplexního složení. Předpokládá se, že by mohl zprostředkovávat
v dávné minulosti transport uhlíku a organických látek na mladou Zemi a
tak přispět i ke vzniku života na naší planetě. Mezihvězdný prach se tak svým
složením liší od částic slunečního větru, což jsou v podstatě izolované
atomy či nabité ionty. Sonda Stardust je pro sběr mezihvězdného prachu vybavena
kolektorem ve tvaru připomínajícím tenisovou raketu, který se vysunuje z těla
sondy. Kolektor je rozdělen na řadu buněk, vyplněných tzv. aerogelem, vysoce
pórovitým křemenem. Prachová zrnka se zachytí v aerogelu a nalézají se
na konci vstupního kanálku, podle kterého pak lze mikroskopem zjistit, ze které
strany zrnko do kolektoru vniklo. V současné době sbírá sonda tzv. mladý
mezihvězdný prach, který byl vyprodukován současnou generací vzniklých hvězd.
Až se sonda přiblíží v roce 2004 ke kometě Wild 2, kolektor bude otočen
o 180o a sonda se pokusí sebrat prach, který se v kometě zachytil před miliardami
let. V roce 2006 se sonda přiblíží k Zemi a pouzdro obsahující kolektor
přistane. Tak bude možné zjistit chemické složení “mladého” a “starého” mezihvězdného
prachu.
Sonda CONTOUR
Sonda pro kometární průzkum CONTOUR (Comet Nucleus Tour) organizace
NASA byla vypuštěna dne 3. července. Úkolem sondy měl být fotografický průzkum
jader komety 2P/Encke a komety 73P/Schwassmann-Wachmann 3. Sonda se po úspěšném
vypuštění dostala na protáhlou eliptickou dráhu kolem Země o výšce 183 – 108
498 km a sklonu 30,2° . Tato dráha přivedla sondu zpět k Zemi dne 15. 8.,
kdy se k Zemi měla přiblížit na nejmenší vzdálenost 225 km nad Indickým
oceánem. V tom okamžiku se měl zažehnout motor sondy ATK Star 30 na TPL
a přírůstkem rychlosti o 1920 m/s převést sondu na dráhu kolem Slunce ve vzdálenosti
0,8 – 1,35 AU v rovině ekliptiky. V okamžiku zážehu motoru byla sonda příliš
nízko, takže sledovací antény systému DSN nemohly sondu sledovat v okamžiku
motorického manévru. Asi za 46 min po plánovaném okamžiku zážehu očekával tým,
řídící operace sondy na Universitě J. Hopkinse, že dojde k navázání kontaktu
se sondou. Signál od sondy však nepřicházel. Ihned se tedy začalo s akcemi,
jak se sondou navázat kontakt. Začaly se sledovat nominální trajektorie, na
kterých by se měla sonda nalézat, kdyby se motorický manévr úspěšně uskutečnil.
Nakonec NASA dne 16. 8. oznámila, že se pomocí optického teleskopu, používaného
v programu Spacewatch pro detekci asteroidů, podařilo zjistit na dráze, blízké
předpokládané dráze sondy, dva objekty vzdálené od sebe asi 250 km. Oba objekty
se nacházely ve vzdálenosti asi 400 000 km od Země na odletové dráze. Později
byl na této dráze zjištěn ještě třetí objekt. Až do 23. 8. se řídící středisko
na Universitě J. Hopkinse snažilo navázat se sondou spojení. Potom byly činěny
pokusy vysílat povelové sekvence pro rekonfiguraci sondy pro aktivní komunikaci.
Dne 26. 8. však bylo jasné, že je sonda zřejmě ztracena a tak generální ředitel
NASA S. O´Keefe ustanovil vyšetřovací komisi pro zjištění pravděpodobných příčin
destrukce sondy. Vyšetřovací komisi vede hlavní inženýr NASA T. M. Bradley Jr.,
který má v organizaci NASA provádět nezávislou technickou oponenturu jejích
programů a projektů. Vyšetřovací komise by měla zejména posoudit, zda bylo vhodné,
že nebyla telemetrie sondy sledována při kritickém motorickém manévru. I když
síť DSN nemohla sledovat sondu, ukázalo se, že její motorický manévr byl sledován
několika zařízeními USAF (jak pozemními, tak družicovými). Asi dva týdny před
manévrem totiž informovalo řídící středisko americké vojenské organizace o plánovaném
motorickém manévru, aby se předešlo nějakému nedorozumění. Podle těchto zdrojů
se jevila práce motoru ATK Star 30 normální asi až do 2 – 3 s před plánovaným
skončením jeho zážehu. V tom okamžiku byl zaregistrován “záblesk” (v infračervené
oblasti spektra), asi 10× intenzivnější ve srovnání s intenzitou infračerveného
spektra záření nominálně pracujícího motoru. Sonda či její zbytky se však i
po takto ukončeném manévru dostaly přibližně na odletovou dráhu od Země, blízkou
předpokládané. To potvrdila i optická pozorování, kdy na téměř správné
odletové dráze, byly nalezeny tři úlomky sondy. Podle předběžných úvah se zdá,
že pozorovanou explozi mohlo způsobit buď prasknutí motoru STAR, nebo došlo
k výbuchu nádrže s hydrazinem pro manévrovací motory sondy. Při tepelném
návrhu konstrukce sondy se však počítalo s tím, že by mohlo dojít k zahřátí
konstrukce v důsledku funkce motoru STAR, ale v žádné její části nestoupne
teplota o více než o 20°C. Lze tedy výbuch hydrazinu vyloučit a tak vše nasvědčuje
tomu, že k explozi došlo v motoru STAR. Motor STAR-30BP je velmi spolehlivý
a z 86 misí měl jen dvě poruchy. Dále je zajímavé, že k havárii došlo až
ke konci jeho činnosti. Taková závada nastala v minulosti již u několika
misí, např. při letu sondy Surveyor 4 v červenci 1967, kdy při pokusu o
měkké přistání na Měsíci byl se sondou ztracen kontakt asi 2 s před skončením
funkce brzdícího motoru STAR-37. Předpokládá se, že před skončením funkce během
dohořívání TPL může dojít k tomu, že se odlomí zbytek pohonné látky, který měl
být přilepen ke stěně spalovací komory až do jejího vyhoření a na okamžik ucpe
výtokovou trysku. Tím dojde k momentálnímu ucpání trysky s explozivním nárůstem
tlaku ve spalovací komoře. Taková situace by přirozeně neměla nastat (proto
se kvalita spojení pohonné látky se stěnou komory motoru zkoumá rentgenovým
zářením). Vyšetřovací komise by se tedy při objasňování havárie sondy měla pokusit
odpovědět na tyto i další otázky. Podle USAF bude mít komise k dispozici
i data o chodu motoru STAR, získaná vojenskými prostředky. Podle mluvčího USAF
však nebude sděleno, jakým způsobem byla tato data získána.
Závěry vyšetřovací komise mohou ovlivnit i financování sondy New Horizons k Plutu,
kterou by v případě schválení kongresem USA měla konstruovat opět Laboratoř
aplikované fyziky na Universitě J. Hopkinse. Pokud by totiž ze závěrů vyšetřovací
komise vyplynulo, že na Universitě J. Hopkinse byly nedostatky v řízení
projektu Contour, není vyloučeno, že by NASA pověřila konstrukcí sondy k Plutu
Laboratoř tryskových pohonů JPL v Pasadeně.
V každém případě zničení sondy za 159 mil. USD je spíše citelnou ztrátou
pro kometární výzkum než ztrátou finanční. I kdyby se totiž rozhodlo o realizaci
náhradní sondy, nebude nová sonda k dispozici dříve než za řadu let.
Kosmický teleskop NGST
Dne 10. 9. vybrala organizace NASA společnost TRW, aby do roku 2010 vyrobila
za 824,8 mil. USD nástupce Hubbleova kosmického teleskopu HST teleskop nové
generace NGST (New Generation Space Telescope). Podle zprávy NASA 02-171 se
bude tento teleskop nazývat Kosmický teleskop Jamese Webba. J. Webb byl druhým
generálním ředitelem organizace NASA v období 1961 - 1968, kdy probíhaly
práce na přípravách pilotovaného výzkumu Měsíce v rámci programu Apollo
a zasloužil se i o realizaci dalších meziplanetárních výzkumů pomocí sond. Teleskop
NGST bude vybaven primárním zrcadlem, které bude během startu složené a až na
oběžné dráze bude rozloženo do průměru 6 m. Dalekohled pak bude přesunut do
tzv. druhého Lagrangerova bodu L2 systému Slunce – Země ve vzdálenosti asi 1,5
mil. km od Země. Výhodou této dráhy kolem Slunce, kde se teleskop bude pohybovat
v okolí bodu L2 je skutečnost, že se mezi teleskopem a Sluncem bude stále
nacházet Země. Teleskop tedy bude snazší odstínit od tepelného záření jak Slunce,
tak Země pomocí štítu umístěného jen na jedné straně teleskopu. NGST tak bude
moci provádět pozorování v oblastech blízkého a středního infračerveného
spektra, neboť bude snazší ochlazovat jeho čidla, a tak zvýšit jejich citlivost.
Poznamenejme, že tohoto výhodného místa využívá již sonda MAP proměřující anisotropii
mikrovlnného záření (L+K 78 (2002) č. 2, s. 108). Cílem mise nového teleskopu
je zkoumání procesů, které vedly k vytváření galaxií po rychlé expanzi
a ochlazení Vesmíru několik stovek milionů let po Velkém Třesku, k formaci
planet kolem mladých hvězd a ke studiu superhmotných černých děr v jiných
galaxiích. Detailnější informace o NGST Jamese Webba lze nalézt na internetové
adrese http://www.ngst.nasa.gov/.
Pro dokonalé rozlišení bude NGST patrně osazen detektory, které budou mít rozlišení
řádově 109 obrazových elementů, tj. asi 1000× více než současné astronomické
detektory. To si vyžádát přenosové rychlosti dat až 100 Gbit/s. Současné přenosové
systémy zabezpečují rychlosti asi 100× nižší. Aby bylo možné zvýšit tuto přenosovou
rychlost, je tudíž třeba zvýšit přenosovou frekvenci elektromagnetického záření.
Zemská atmosféra pohlcuje rádiové frekvence nad 300 GHz, ale propouští blízké
infračervené záření. Bylo by tedy možné používat v budoucnosti pro přenos
dat lasery pracující v blízké infračervené oblasti spektra, např. na vlnové
délce 1 µm. I když tuto vlnovou délku pohlcují oblaka v zemské atmosféře,
bylo by možné vytvořit optické přijímací stanice v horském terénu, kde
v některých oblastech je bezmračná obloha po 350 dní v roce. Úzký
laserový svazek by mohl přijímat optický teleskop se zrcadlem o průměru 10 m.
Další výhoda úzkého svazku laseru znamená i úsporu z družice vysílané energie.
Experimentální přenos dat pomocí laseru mezi družicemi Artemis a SPOT-4 vyzkoušela
v loňském roce ESA. NASA také uvažuje o laserových komunikacích, dokonce
i v případě spojení se sondami, obíhajícími planetu Mars, tj. na vzdálenost
až 400 mil. km.
Rentgenová observatoř Chandra
Počítačové simulace vývoje Vesmíru prováděné v posledních letech naznačovaly,
že během prvních několika miliard let po Velkém třesku asi jen 20% veškeré hmoty
Vesmíru se shluklo působením gravitačních sil do galaxií a skupin galaxií. Zbytek
normální hmoty i skryté nezářivé hmoty vytvářel třírozměrnou síť “vláken” spojujících
galaxie. Teorie předpovídá, že do okolí vláken skryté nezářivé hmoty je lokalizován
horký plyn, a protože se jeho teplota pohybuje v rozsahu od 300 000°C do
5×106 °C, září částečně v ultrafialové oblasti spektra a v rentgenové
oblasti, a tak může být registrován rentgenovou observatoří Chandra (NASA News
02-145).
Kombinovaná dlouhodobá pozorování pulsaru v Krabí mlhovině pomocí Hubbleova
kosmického teleskopu HST a rentgenové observatoře Chandra ukazují expandující
rotující prstencové útvary kolem rotující neutronové hvězdy (pulsaru), zářící
jak ve viditelné, tak v rentgenové oblasti spektra. Dalším zajímavým pozorovaným
útvarem je turbulentní lokalizovaný svazek částic tryskající kolmo na rovinu
prstencových útvarů. Detaily pozorování jsou popsány ve studii, vycházející
v časopise The Astrophysical Journal Letters z 20. 9. 2002, jejímiž
autory jsou J. Hester, K. Mori a D. Burrows (další podrobnosti o aktuálních
pozorováních observatoře Chandra lze též nalézt na internetové adrese http://chandra.harvard.edu ).
Studium gama záření budoucími rentgenovými teleskopy by mělo přinést další
informace o tom, jak se v počáteční fázi tvorby našeho Vesmíru vytvářela
jeho struktura. Jedním takovým rentgenovým teleskopem by měl být velkoplošný
rentgenový kosmický teleskop GLAST (Gamma ray Large Area Space Teleskope), který
v rámci kontraktu NASA staví společnost Spectrum Astro. Teleskop by měl
být připraven ke startu v září 2006. Na jeho realizaci se dále podílí Francie,
Německo, Itálie, Japonsko a Švédsko. V průběhu jeho pětileté mise by teleskop
GLAST měl ještě studovat černé díry, magnetické pulsary, záblesky gama záření
(GRB) a další vesmírné rentgenové zdroje.
(lek)
Při přípravě těchto Zajímavostí byly ještě použity další informace z internetových
bulletinů:
www.spacefligthnow.com , www.spacedaily.com , www.space.com
(červenec – září 2002).
Informaci o dosažené výšce při prvním letu A-4/V-2 dne 3. 10. 1942 laskavě
zjistil J. Komprda (http://jirzy.webzdarma.cz/index.html).
Poděkování:
Kosmonautické zajímavosti se do současné podoby vyvinuly během asi posledních
deseti let. S nápadem přibližovat touto formou čtenářům L+K aktuální a zajímavé
dění v kosmonautice přišel tehdejší redaktor a později i šéfredaktor L+K
Mgr. J. Kroulík. Uvědomoval si totiž, jak je důležité, aby se aktuální vědecké
výsledky jak z oblasti výzkumu kosmického prostoru, tak i z jiných vědních oblastí
dostávaly rychle mezi širokou veřejnost. Proto si Mgr. J. Kroulík zaslouží poděkování
a uznání za tuto svou dlouholetou činnost v oblasti popularizace kosmonautiky
v časopise Letectví a kosmonautika.
Publikováno v Letectví a kosmonautika 78 (2002) č. 22, s. 1492
- 1497; č. 23, s. 1560 – 1564.
Na MEK byl tento článek publikován se svolením autora.
Aktualizováno: 23.11.2002
[ 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.
(originál je na https://mek.kosmo.cz/novinky/kznl/200203.htm)
