KOSMONAUTICKÉ ZAJÍMAVOSTI - NEPILOTOVANÉ LETY
(4. čtvrtletí 2000)
Boeing Satellite Systems
Dne 6. října dokončila společnost Boeing poslední splátku ze sumy 3,75 mld USD
(L+K 76 (2000) č. 9, s. 583), za kterou zakoupila od firmy Hughes závod na
výrobu telekomunikačních družic a stala se tak jeho definitivním majitelem. Závod na
výrobu družic se tak stal pobočkou společnosti Boeing s názvem Boeing Satellite
Systems (BSS). Společnost Boeing se tak stala jedním z dominantních světových
výrobců družic. S výrobním závodem převzala společnost i 9000 bývalých
zaměstnanců firmy Hughes. To přináší společnosti Boeing též intelektuální
kapitál, který i do budoucna dovolí rozvíjet nové aplikace komerčních
telekomunikačních družic. Sem patří například užití širokopásmových
komunikačních systémů pro spojení letadel se sítěmi Internetu. Dále Boeing
uvažuje o dalším využití systému GPS pro zlepšení řízení letecké dopravy
v blízkosti letišť či o řízení vojenských operací na bojištích, kdy by
systém GSP umožnil velitelům přesně znát pozici bojových jednotek
v libovolném okamžiku. Předpokládá se, že BSS vyrobí ročně 16 až 18
telekomunikačních družic.
Jak se v podstatě očekávalo, přestala 22. 11. pracovat družice Galaxy 7
společnosti PanAmSat, model BSS 601, pro poruchu jejího záložního řídícího
procesoru (primární procesor vysadil již v roce 1998). Jde o výrobní vadu
spínačů v systému napájení procesoru, kterou jsme již několikrát zmiňovali.
Galaxy 7 fungovala už jen na část své kapacity jako záloha pro výkonnější a
zdokonalenou družici Galaxy 11.
Beal Aerospace
Zprávy týkající se vývoje soukromého raketového nosiče BA-2 společnosti Beal
Aerospace byly vždy spíše optimistické (viz např. L+K 76 (2000) č. 9, s.
584). O to více je překvapující tiskové oznámení společnosti Beal Aerospace z 23.
10. o ukončení činnosti. Zakladatel společnosti Andrew Beal se sice domnívá, že se
při vývoji zejména pohonného systému pro variantu BA-2C na bázi peroxydu vodíku
dosáhlo značného pokroku, zejména při vývoji motoru BA-810 spalujícího H2O2
a kerosin. Nakonec ale došel k závěru, že vývoj skutečně spolehlivého
nosného raketového systému s nízkými náklady na vypouštění představuje pro
soukromou společnost, nedotovanou daňovými poplatníky, určitá obchodní rizika. Mezi
tato rizika patří například to, že americká vláda vybrala pro vývoj další
generace levných nosných raket pouze společnosti Boeing a Lockheed Martin a dotuje
vývoj těchto prostředků prostřednictvím organizace NASA. Nedotovaná soukromá
společnost tak těžko může zmíněným dvěma společnostem konkurovat. Nadto Bealovy
projekty narážely na značnou opozici z různých směrů. Když chtěl vybudovat
svou továrnu na výrobu raket na Virgin Island, narazil na obhájce životního
prostředí, kteří u soudu dosáhli toho, že toto území bude zachováno pro veřejnou
rekreaci. Pak se Beal zajímal o neobydlený ostrov Sombrero v britském souostroví
Anguilla v Karibském moři. Zde se opět střetl s ochránci životního
prostředí, kteří označili ostrov jako hnízdiště karibských mořských ptáků.
Nakonec se Beal obrátil na jihoamerický stát Guyanu, s jejíž vládou diskutoval
o možnosti výstavby startovních zařízení na jejím území. Nebylo ale vůbec
jasné, zda by americká vláda povolila vývoz raketové technologie do Guyany. Vzhledem
ke všem těmto zmíněným potížím se nakonec A. Beal rozhodl ukončit činnost své
společnosti Beal Aerospace. V určitém smyslu je však Bealův odchod ze scény
soukromého podnikání v oblasti nosných kosmických prostředků i zklamáním pro
představitele Brevard County, což je územní správní oblast, kam patří i Cape
Canaveral. Ti nabízeli společnosti Beal Aerospace Inc daňové úlevy ve výši asi 10
mil. USD, pokud by se společnost rozhodla vybudovat svá vypouštěcí a montážní
zařízení na Cape Canaveral Air Station.
Cena CATS
O ceně CATS (Cheap Access to Space) byli čtenáři L+K podrobně informováni v
zajímavém článku ing. B Křížka, věnovanému amatérským raketám (L+K 76
(2000) č. 15-16, s. 1044). Připomeňme zde pouze, že cena ve výši 250 000 USD, kterou
sponzoroval multimilionář Walt Anderson, byla vypsána před třemi lety pro tu skupinu
či společnost, nepodporovanou ze státního rozpočtu, které by se do 8. 11. 2000
podařilo dopravit raketou vlastní výroby užitečné zatížení o hmotnosti 2 kg do
výšky 200 km. Do soutěže se sice přihlásila řada skupin, které však
z různých důvodů nebyly schopné uskutečnit pokusy o vypuštění svých raket.
Tak například skupina J.P. Aerospace nedostala včas povolení ke startu od amerického
Federálního úřadu pro letectví, i když si žádost o start na den 7. 10. podala již
v květnu 2000. Kalifornská skupina SORAC sice dostala povolení uskutečnit start
z lodi pohybující se ve vzdálenosti asi 280 km západně od základny Vandenberg
AFB, ale nestihla do 8.11. dokončit přípravy ke startu. Dánská skupina Space
Challenge z Kodaně sice plánovala svůj start na 1. 11. z místa u města
Kangerlussuaq na jihovýchodě Grónska, ale i ona se zpozdila s konstrukcí rakety a
tak svůj start odvolala. Poslední tým, který zůstal v soutěži byla skupina
HARC (High-Altitude Research Corporation) z Huntsville, Alabama, která naplánovala svůj
pokus na 29. 10. Raketa této skupiny měla být vynesena balónem do výše asi 21 km a
odtud teprve startovat. Aby nedošlo k ohrožení leteckých koridorů startující
raketou nebo balónem, vypuštění balónu se mělo uskutečnit z lodi, pohybující
se v Mexickém zálivu ve vzdálenosti asi 320 km západně od města Tampa na
Floridě. Tato oblast je vzdálená asi 160 km od nejbližšího civilního leteckého
koridoru Gulf Route 26. Dne 29.10. balón nesoucí vypouštěcí zařízení
s raketou skupiny HARC skutečně vzlétl a vystoupal do výšky 22,5 km. Přitom byl
stále sledován bezpečnostním důstojníkem na Eglin AFB. Zážeh kapalinového
raketového motoru rakety se sice v pořádku uskutečnil, ale došlo patrně ke
kolizi pěnové isolace nádrže se strukturou vypouštěcího zařízení v gondole
balónu. Podle videa přenášeného z rakety bylo vidět, jak raketa po odpoutání od
gondoly balónu míří k Zemi a videosignál z rakety byl vysílán až do
jejího dopadu na hladinu. Podle záznamu údajů systému GSP raketa snad ani nestoupala.
Loď skupiny HARC se sice vydala hledat raketu, která dopadla na hladinu moře, ale byla
již noc a tak se raketu nepodařilo nalézt. Balón, sledovaný z Eglin AFB, po
startu rakety začal klesat a přistál na hladině moře asi 60 km od místa startu.
Rozbor videozáznamu z vypuštění snad dovolí získat přesnou informaci o
závadě. Jelikož se do 8. 11. 2000 už nepodařilo skupině HARC start zopakovat,
soutěž o cenu CATS skončila a cena tak nebyla udělena. Podle administrátora ceny CATS
D. Andermana však ani datum ukončení soutěže ani její prodloužení nepřipadá
v úvahu.
Iridium
Po dlouhé době se konečně nalezlo řešení budoucnosti satelitního
komunikačního systému Iridium. Dne 16. 11. se vytvořila společnost Iridium Space LLC,
která dostala od soudu povolení převzít majetek zkrachovalé společnosti Iridium LLC
za pouhých 25 mil. USD. Předsedou společnosti se stal manažerský veterán Dan
Colussy, který stál v čele řady leteckých společností, např. Canadian Pacific
Airlines nebo bývalé Pan American World Airlines. Společnost hned podepsala kontrakt se
společností Boeing o udržování provozu telekomunikační sítě družic Iridium a se
společností Motorola, která bude dodávat přenosné individuální družicové
telefony za komerčně akceptovatelnou cenu. Plná telekomunikační kapacita sítě
Iridium by měla být obnovena do března 2001. Za záchranou celého družicového
systému Iridium však stojí Pentagon. Ten, veden “obavami z hromadného sestupu
družic z oběžných drah, které se rozšířily mezi širokou veřejností”
nalezl ve svém rozpočtu 72 mil. USD, které udělil firmě Iridium Space LLC jako
dvouletý kontrakt na zabezpečení neomezeného spojení pro 20 000 vládních
uživatelů družicového spojení včetně vojenských uživatelů po celém světě.
Dalším důvodem Pentagonu je nutnost přístupu k záložnímu satelitnímu
telefonnímu spojení. V této souvislosti se cituje případ torpedoborce USS Cole,
kdy po útoku teroristů v Jemenu 12. 10. byla jeho komunikační kapacita dočasně
ochromena a posádka musela pro spojení použít družicové telefony.
Primárním úkolem družicové sítě Iridium je samozřejmě spojení
s mobilními družicovými telefony po celém světě. Méně známý je však
příspěvek této sítě ke studiu elektrických vlastností horních vrstev zemské
atmosféry. Každá z družic Iridium nese magnetometr, který měří změny
magnetických polí, vznikajících v důsledku elektrických proudů od nabitých
částic slunečního větru, zachycovaných v zemském magnetickém poli. Dá se tak
zjišťovat celkový elektrický příkon, dopadající na zemskou atmosféru
z kosmického prostoru, neboť síť 66 operačních družic Iridium je rovnoměrně
rozložena na polárních drahách o výšce asi 780 km kolem Země. Kromě toho se na
oběžných dráhách nacházelo dalších šest již nefunkčních družic Iridium, ze
kterých v listopadu a prosinci 2000 skončily dvě v hustých vrstvách atmosféry.
V některých informacích byl tento přirozený zánik družic nesprávně interpretován
jako počátek likvidace celého družicového systému Iridium.
Arianespace
Rok 2000 byl pro společnost Arianespace velmi úspěšný. Posledním startem dne 19.
12. byla dokončena série 12 letošních startů raket Ariane, při kterých bylo
vypuštěno 15 družic jako hlavní užitečné zatížení a kromě toho několik
menších družic jako druhotné užitečné zatížení. Z těchto 12 startů
čtyřikrát startovala raketa Ariane 5. O průběhu druhého letošního úspěšného
letu AR 506 jsme podrobně informovali v L+K 76 (2000) č. 23, s. 1561.
V listopadu a v prosinci se pak uskutečnily dva další úspěšné starty
raket Ariane 5 označených AR 507 a AR 508. Raketa AR 507 dopravila na GTO rekordní
užitečné zatížení 6300 kg. Je tedy vidět, že po počátečních neúspěších se
spolehlivost rakety Ariane 5 stále zvyšuje. Společnost Arianespace tak má zatím
náskok před americkou konkurencí, neboť první start rakety Delta 4 se uskuteční asi
až v listopadu 2001 a Atlas 5 ještě o něco později.
V roce 2001 by se mělo uskutečnit pět startů raket Ariane 4 a pět až šest
startů raket Ariane 5. Skutečný počet uskutečněných startů však záleží na tom,
budou-li příslušné družice k vypuštění připraveny. Například družice
Eurasiasat 1, která již byla umístěná na raketu Ariane 4 (V137 – měl to být 13.
start raket Ariane v roce 2000), byla znovu sejmuta a odvezena do montážní haly
k provedení nepředpokládaných dodatečných zkoušek. Není zatím jasné, zda
bude skutečně v polovině ledna 2001 vypuštěna.
Zatím používané rakety Ariane 5 jsou ze série P-1 a budou pravděpodobně
spotřebovány do počátku roku 2002. Rakety z následující objednané série P-2,
jejíž výroba byla zahájena v roce 1999, budou používány během roku 2002
počínaje raketou AR 517. Objednávka P-2 předpokládá výrobu celkem 20 kusů raket
Ariane 5, z nichž 10 nosičů bude používat horní kryogenní stupeň ESC-A
s kapacitou 10 000 kg na GTO.
Atlas 5
Další čtyři motory RD-180 byly 23. 11. dodány z výrobního závodu NPO
Eněrgomaš v Rusku společnosti Lockheed Martin Space Systems v Denveru, Colorado.
Před dodávkou do USA byly motory zkušebně spuštěny na 200 s na zkušebním
stavu na různých tahových úrovních.
Před touto dodávkou již firma Lockheed Martin obdržela tři motory RD-180, které
jsou určeny pro rakety Atlas 3. Velkou výhodou motoru RD-180 je jeho schopnost regulace
tahu při nepatrné ztrátě výkonu. Při prvním letu rakety Atlas 3 v květnu 2000
s motorem RD-180 na prvním stupni se start uskutečnil s tahem o velikosti 74%
nominálního tahu. Během prvních tří minut letu byl tah postupně zvyšován na 92%,
pak snížen na 65% a po překonání maximálního dynamického zatížení opět
zvýšen na 87%. Regulace tahu dovoluje hladší průběh startu se sníženým
dynamickým namáháním užitečného zatížení a dovoluje též efektivnější
využívání PL.
Jeden z motorů RD-180 z poslední dodávky s číslem 9T bude v lednu
instalován na první (urychlovací) stupeň nosiče Atlas 5 (AV-001), jehož nádrže na
kapalný kyslík a kerosin RP-1 jsou již dokončovány ve výrobním závodu společnosti
Lockheed Martin v Denveru. Dokončený stupeň bude v dubnu 2001 dopraven na Cape
Canaveral a zde bude připravován k prvnímu startu, který by se měl uskutečnit
počátkem roku 2002. Nový Atlas 5 ponese stupeň Centaur o délce prodloužené na 12,7
m a tudíž i s větší kapacitou kryogenních PL, dovolující delší dobu chodu a
tudíž i zvýšenou možnost umisťovat užitečná zatížení na různé typy drah
podle požadavků zákazníků. Tento stupeň Centaur, zvaný Common Centaur, bude
společný pro všechny varianty raket Atlas od verze Atlas 3B až po těžký nosič HLV
(Heavy Lift Vehicle) se třemi urychlovacími stupni paralelně vedle sebe.
H2-A
Pro technické problémy, provázející program vývoje nové japonské rakety H-2A se
japonská kosmická agentura NASDA nakonec rozhodla odložit první start této rakety,
plánovaný na únor 2001. K tomuto rozhodnutí se kosmická agentura odhodlala po
listopadové pozemní zkoušce motoru prvního stupně, kdy došlo k prasknutí
přívodního palivového potrubí a menší explozi. Původně měla být listopadová
zkouška poslední před prvním zkušebním startem H-2A. NASDA rozhodla, že bude
potřebné provést detailní rozbor celého projektu rakety a případně i další
zkoušky. Připomeňme, že v únoru 1998 raketa H-2 nedopravila užitečné
zatížení na správnou dráhu a v listopadu 1999 bylo nutné zničit za letu poslední
exemplář rakety H-2, neboť selhalo palivové turbočerpadlo rakety. NASDA se poté
soustředila na dokončování vývoje nové rakety H-2A, která by měla být též
levnější ve srovnání s H-2.
X-33
V průběhu října byla zahájena příprava zkušebních zážehů dvojice
motorů s lineárním centrálním tělesem (aerospike) ve Stennisově kosmickém
středisku v Massachsetts. Počátkem loňského roku zde byla úspěšně dokončena
série 14 zkušebních zážehů individuálního motoru s centrálním tělesem. Do
konce roku 2000 se mělo zahájit zkoušení dvojice motorů typu XRS-2200, které budou
pohánět demonstrátor X-33, ale nakonec se první zkouška odložila až na leden 2001.
Nejprve se začne s krátkými zážehy v délce 1,2 s, které postupně
přejdou ve zkoušky o délce 210 s potřebné k tomu, aby nepilotovaný
demonstrátor X-33 vzlétl ze základny na Edwardsově letecké základně
v Kalifornii a přistál v Utahu či Montaně. Celkem by se v průběhu
letošního roku mělo uskutečnit 11 zkušebních zážehů této dvojice motorů. Motory
XRS-2200 jsou vyráběny ve výrobní jednotce Rocketdyne Propulsion and Power Unit,
která patří společnosti Boeing.
Lightcraft
O modelovém raketovém pohonu, využívajícím energie laseru jsme již informovali v
L+K 74 (1998) č. 2, s. 105. Přitom si raketa nese jen pohonnou látku, která je
zahřívána při letu ze Země výkonným laserem. Tohoto principu se chopila soukromá
firma Lightcraft Technologies Inc (LTI), která začala provádět pokusy s modelem
takové rakety o průměru 12,2 cm a o hmotnosti 51 g. Na spodní straně tělesa je
parabolické zrcadlo fokusující dopadající laserový paprsek na raketový motorek.
Tepelnou energií paprsku dochází k vypařování speciální plastické hmoty v komoře
motorku a výtokem vznikajících plynů je model rakety urychlován. První let modelu
Lightcraft se uskutečnil 2. října 2000 na základně americké armády ve White Sands.
Bylo při tom použito pulsního CO2 laseru o výkonu 10 kW produkujícího
pulsy záření v mikrovlnné oblasti spektra. Při letu trvajícím 12,7
s dosáhl model rakety výšky 71 m. Experiment byl uskutečněn ve spolupráci
s velitelstvím protivzdušné obrany NORAD, které vybralo startovní okna tak, aby
se přitom nad základnou ve White Sands nenacházela žádná družice. Laser vysílal
své záření k raketě Lightcraft přímo vzhůru a proto se chtělo zabránit
případnému poškození jakékoliv družice, která by oblast přelétávala.
Společnost LTI si do budoucna představuje využít této technologie
k vypouštění mikrodružic na oběžnou dráhu. Podle jejích odhadů by
vypuštění mikrodružice pomocí energie laseru stálo jako nový automobil
Magnetoplazmový raketový motor VASIMR
O magnetoplazmovém raketovém motoru VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma
Rocket) jsme již předběžně informovali v L+K 76 (2000), č. 18, s.1225,
kde bylo uvedeno i schéma motoru. Magnetoplazmový motor je vyvíjen v Laboratoři
pro pokročilý kosmický pohon Johnsonova kosmického střediska v Houstonu pod
vedením bývalého astronauta NASA Dr. F. Changa Diaze. Na internetové adrese
www.universetoday.com/html/special/plasmarocket.html
(další podrobnosti lze nalézt v příspěvku AIAA 2000-3756 od F. Changa Diaze
a spolupracovníků pro 36. AIAA Joint Propulsion Conferece, která se konala od
17 do 19. 7. 2000 v Houstonu) byly zveřejněny některé další podrobnosti konstrukce
tohoto motoru. Pohonnou látkou je neutrální plyn, buď vodík nebo helium. Ten
se vstřikuje do první magnetické komory, kde je plyn ionizován do stavu vysokoteplotního
plazmatu vysokofrekvenčním elektromagnetickým polem, vyzařovaným do plynu helikoidální
anténou (helicon) umístěnou kolem komory. Magnetické pole udržuje plazma v definovaném
objemu bez kontaktu se stěnami komory. V druhé magnetické komoře dochází
dalšímu zahřívání plazmatu mikrovlnným elektromagnetickým zářením a tak plazma
má dostatečnou energii, která se přeměňuje na kinetickou v elektromagnetické
výtokové trysce. Vhodnou geometrií magnetického pole, tvořícího výtokovou trysku
lze dosáhnout proměnného specifického impulsu a tím optimalizovat výkon motoru
v různých fázích letu. Pokud se na výstupu z trysky magnetické siločáry
prudce zakřiví, hmotnější kladně nabité ionty s vysokou kinetickou energií nemohou
díky setrvačnosti již magnetické siločáry sledovat, odtrhnou se od magnetického
pole a vytékají do prostoru s vysokým specifickým impulsem. Oblak lehčích
elektronů je sice sleduje v důsledku elektrické interakce (dle Coulombova
zákona), ale k jejich úniku z magnetického pole dochází obtížněji
a nadto mohou na výstupu z trysky způsobit deformaci magnetického pole.
Tyto a další technické problémy bude třeba ještě detailněji řešit. Je též možné
ochladit plazma vstřikem chladného neutrálního plynu, čímž dojde k jeho
rekombinaci a z trysky pak proudí chladnější plyn s nižším specifickým
impulsem.
Podle názoru konstruktérů by bylo možné s použitím motoru VASIMR zkrátit
let k Marsu na 115 dní. K tomu bude zapotřebí zabezpečit příkon
elektrické energie ve výši 10 MW: Při takových výkonech již panely se slunečními
články jsou nepraktické, neboť by byly příliš velké. Zřejmě nejefektivnějším
řešením by bylo použití nukleárních reaktorů používajících uranu místo
nebezpečnějšího plutonia. Na oběžnou dráhu budou dopraveny odděleně a teprve tam
by byl motor VASIMR kompletován.
První testy modelu motoru, napájeného elektrickou energií získanou konverzí
slunečního záření pomocí slunečních článků, by se mohly uskutečnit v roce
2004. Prototyp motoru by mohl být též testován na Mezinárodní kosmické stanici ISS,
která je ideální zkušební laboratoří díky téměř dokonalému vakuu, které ji
obklopuje.
Sluneční aktivita
Slunce se blíží k maximu svého jedenáctiletého cyklu aktivity. Období
maxima je charakterizováno například mohutnými erupcemi, při kterých je ze
sluneční koróny uvolňováno množství plazmatu značnou rychlostí. Např. při
sluneční erupci 13. 7. byly z koróny vyvrženy miliardy tun plazmatu rychlostí
až 1200 km/s, což je asi 2krát větší rychlost než je obvyklá rychlost slunečního
větru. Další dvě velké erupce vznikly 23. a 24. 11., které způsobily na Sluncem
osvětlené straně Země asi hodinové výpadky vysokofrekvenčního spojení a poruchy
nízkofrekvenčních telekomunikačních signálů. Jakmile nabité částice, vyvržené
protuberancemi, dorazily k Zemi, začalo docházet ke stlačování a opětnému
rozepínání zemské magnetosféry. Tento efekt registrovaly družice Cluster, které tak
díky oscilaci magnetosféry prolétaly několikrát hranicí magnetosféry a mohly tak
přinést zajímavá měření hustoty částic a intenzity magnetického pole na této
hranici.
Dne 10. 11. vznikla na Slunci protonová erupce asi 100000´ větší než obvykle.
Sonda Stardust byla v tom okamžiku ve vzdálenosti asi 1,4 AU od Slunce. Proud
vysoce energetických protonů dopadl na sondu a pronikl do CCD prvků hvězdných kamer
sondy. Dopadem protonů došlo k nabití obrazových elementů citlivých CCD prvků,
což bylo interpretováno jako zobrazení souhvězdí jasných hvězd. Řídící
počítač se řadu minut snažil porovnávat tato falešná data se souhvězdími ve
svém hvězdném katalogu ale když se nepodařilo nalézt žádnou koincidenci dat se
souhvězdími, přepnul sondu do nouzového režimu. Řídící počítač se snažil
získat data i z druhé hvězdné kamery, ale výsledek byl stejný. Nakonec
počítač natočil panely slunečních článků ke Slunci a čekal, až se ozve
řídící středisko. Když se sonda 10. 11. ráno řídícímu středisku neozvala jak
bylo plánováno, bylo jasné, že sluneční erupce způsobila přechod sondy do
nouzového režimu. Komunikací se sondou byla získána data, potvrzující, že kamery
byly skutečně zahlceny protony. Proud protonů však slábl a tak bylo možné 11. 11.
vynulovat paměť jedné z kamer a poté získat reálné snímky konstelací
orientačních hvězd. Potom bylo možné opustit nouzový režim a přenechat řízení
orientace sondy opět palubnímu počítači.
Sonda Stardust je v současné době na cestě k Zemi, kolem které prolétla
15. 1. ve vzdálenosti 6000 km nad východním pobřežím Afriky. Tímto průletem
získala sonda dodatečnou rychlost a tak se dostane na vzdálenější dráhu kolem
Slunce s oběžnou dobou o 6 měsíců větší, tj. 2,5 roku. Na této dráze pak
sonda v lednu 2004 prolétne kolem komety Wild-2 a vrátí se k Zemi v roce
2006 se získanými vzorky meziplanetárního a kometárního prachu.
Sonda Stardust má stále problémy se kontaminací krycích okének, chránících
optiku navigačních kamer. Zahříváním komponent kamery se řídící tým snažil
odstranit zejména vznikající námrazu. S jakým výsledkem se tato snaha setkala
se zjistí po průletu kolem Země, kdy bude zkušebně vyfotografován Měsíc, jehož
disk by měl zaplnit polovinu zorného pole kamery, podobně jako jádro komety Wild-2.
Pokud se současný stav nezlepší, budou získané snímky jádra komety jen dvakrát
detailnější než snímky jádra Halleyovy komety, získané sondou Giotto. Podle
projektu se očekávalo, že se získají snímky asi 10´ detailnější.
Cassini u Jupitera
Sonda Cassini na své cestě k planetě Saturn prolétla kolem Jupitera 30. 12.
2000 v 10.12 UT, tj. těsně před koncem tisíciletí (proto je někdy tento průlet
nazýván “Jupiter Millennium Flyby”) v nejmenší vzdálenosti kolem 9,7 mil.
km. Tato dráha vede sondu vně drah největších Jupiterových měsíců, ale protne
dráhy zbývajících devíti menších měsíců. Od října studuje Cassini Jupiterovu
atmosféru a magnetosféru. Společně se sondou Galileo sledovala sonda Cassini i
záření řídkých atmosfér Jupiterových měsíců při jejich průchodu Jupiterovým
stínem. Toto záření je způsobeno excitací zředěných atmosfér energetickými
částicemi Jupiterovy magnetosféry a podá informaci o chemickém složení těchto
atmosfér. Spektrometr na sondě zaregistroval ve vzdálenosti 21 mil. km od měsíce Io
ionty kyslíku, síry a SO2, o kterých se předpokládá, že se tam dostaly
díky vulkanické činnosti Io. Vliv značné sluneční aktivity se projevil i u
Jupitera. Proud částic slunečního větru narazil na Jupiterovu magnetosféru a přitom
vznikla rázová vlna, emitující nízkofrekvenční rádiové vlny, které sonda Cassini
zaregistrovala (jako zajímavost lze tyto rádiové vlny převést na zvukové efekty).
Při studiu atmosférických jevů se sonda Cassini zaměřila i na fotografování
vírových systémů v atmosféře Jupitera včetně známé “Velké rudé
skvrny”, což je gigantický vír v atmosféře Jupitera, existující déle než
300 let. Z hlediska pochopení fyzikálních jevů probíhajících v turbulentní
atmosféře Jupitera je zajímavé sledovat dynamiku těchto vírů. Zatím
nezodpovězenou otázkou je, do jaké hloubky od horní vrstvy Jupiterovy oblačnosti
víry zasahují. Snímky atmosféry Jupitera, získané sondou Cassini, jsou velice
pěkné ve srovnání s předchozími sondami, neboť kamera sondy je možná ještě
o něco dokonalejší než u sondy Galileo. Původně mělo být studium dynamiky
atmosféry Jupitera i úkolem sondy Galileo. Pro sníženou přenosovou kapacitu sondy
Galileo, způsobenou nerozevřením její směrové antény, se snímkování Jupiterovy
atmosféry vynechalo.
Asi před 60 léty byly v Jupiterově atmosférickém pásu jižně od Rudé
skvrny pozorovány tři víry bílé barvy. Do roku 1998 se k sobě vzájemně
přibližovaly a opět oddalovaly. V roce 1998 se dva ze tří vírů začaly k sobě
přibližovat. Jupiter v té době procházel za Sluncem a tak nebylo možné
dynamiku vírů ze Země sledovat. Když opět bylo možné pozorovat Jupitera, oba víry
již splynuly a vytvořily jediný. Oba víry, tvořící oblasti vysokého tlaku, měly
průměr asi 9000 km. Větry, rotující proti směru hodinových ručiček, v obou
vírech dosahovaly rychlostí až 470 km/hod. V loňském roce se oba tyto víry
začaly k sobě přibližovat. Mezi nimi se na přechodnou dobu vytvořil vír,
rotující v opačném smyslu, který bránil dalšímu přibližování obou
původních vírů. Když v prosinci 1999 vírový systém míjel Velkou rudou
skvrnu, prostřední vír byl vytlačen více k jihu a oba zbývající víry se
začaly k sobě opět blížit. Splynutí obou vírů, ke kterému došlo
v průběhu března a dubna 2000, bylo tentokráte možné pozorovat jak pozemskými
teleskopy tak HST. Splynutím vznikl jediný vír, mající o třetinu větší průměr
než původní víry. Toto pozorování podporuje představu, že velké víry zvyšují
svou energii pohlcováním menších vírů. Snímky z HST byly zveřejněny koncem
října 2000.
Před příletem sondy Cassini byly provedeny i zkoušky systémů sondy Huygens,
určené pro průzkum atmosféry a povrchu Saturnova měsíce Titan. Zkoušky však
ukázaly, že může při průletu sondy Huygens atmosférou Titanu a během jejího
atmosférického brždění dojít ke ztrátě měřených dat Dopplerovým efektem,
který způsobí posun frekvencí rádiového přenosu v důsledku značné změny
relativních rychlostí sondy Cassini a atmosférické sondy Huygens. Na řešení tohoto
problému je naštěstí ještě několik let čas, neboť Cassini dorazí k planetě
Saturn až v listopadu 2004. Specialisté organizace ESA, která je za atmosférickou
sondu zodpovědná, předpokládají, že bude možné buď vylepšit sledování sondy
nebo změnit dráhy sond tak, aby rozdíl relativních rychlostí nebyl tak dramatický.
Rozhodnutí o zvoleném řešení padne v létě příštího roku.
Mars
V průběhu posledních 6 měsíců pracovala NASA na novelizovaném programu
výzkumu Marsu (NASA News 00-171). Na první dekádu 21. století se počítá se šesti
hlavními misemi. Kromě již oznámeného orbiteru Marsu, nazvaného “2001 Mars
Odyssey” a dvojice roverů na rok 2003 plánuje NASA na rok 2005 výkonnou orbitální
sondu kolem Marsu nazvanou “Mars Reconnaissance Orbiter”. Sonda prohlédne řadu
povrchových oblastí s rozlišením 20 –30 cm, což by mělo přinést další
informace například k řešení problému existence vody na Marsu. V roce 2007
by na Marsu měla přistát komplexní pohyblivá vědecká laboratoř s dlouhou
životností schopná se přemístit až do vzdálenosti 150 – 160 km od místa
přistání, která by měla být předchůdcem budoucích misí zaměřených na dopravu
vzorků marsovských hornin na Zemi. Při tomto letu by se měla vyzkoušet i technologie
přesného přistávání a minimalizace rizik přistávacího manévru tak, aby
v budoucnu bylo možné přistávat v oblastech, zajímavých z vědeckého
hlediska, ale s náročným terénem. Tyto velké mise by mohly být doplňovány
řadou menších průzkumných misí, nazývaných “Scout”. Při nich by se
používalo k průzkumu buď balónů nebo letadel v atmosféře Marsu nebo
malých přistávacích sond. První mise typu Scout by se mohla uskutečnit v roce
2007.
V druhé dekádě by k Marsu mohly být vyslány další orbitální či
přistávací sondy a dvě výpravy pro automatickou dopravu vzorků marsovských hornin
na Zemi. První z nich by měla startovat v roce 2014 a druhá o dva roky
později.
V následujících 18 měsících budou specialisté organizace NASA provádět
inženýrské studie vyjmenovaných misí s cílem upřesnění potřebných
technologií pro jejich realizaci a odpovídající náklady. Náklady na realizaci tohoto
programu v prvních pěti letech se zatím odhadují na 2,2 mld USD, ale budou
zřejmě vyšší.
Organizace ESA oznámila 20. 12., že pro britský přistávací modul Beagle 2 byla
jako místo přistání na povrchu Marsu vybrána oblast Isis Planitia. Tato oblast je
relativně teplá v období časného marsovského jara, kdy by tam Beagle 2 koncem
roku 2003 měl přistát. Kromě toho rozbor snímků této oblasti ukázal, že jde o
místo relativně ploché, bez skal, které by přistání mohly ohrozit. Kromě toho jde
o místo, kde by se mohly nacházet stopy života.
Mars Express, jehož součástí je i přistávací modul Beagle 2, bude vypuštěn
v období od 1 do 11. 6. 2003 ruskou raketou Sojuz-Fregat, kterou zajistí konsorcium
Starsem (Konsorcium Starsem, které komercializuje ruské rakety rodiny Sojuz je tvořené
společnostmi Aérosapatiale Matra, Arianespace, RKA a Kosmickým Centrem Samara). Při
přistání sondy bude použito airbagů, které se osvědčily při přistání sondy
Pathfinder v roce 1997.
V říjnu 2000 zveřejnil americký úřad pro geologii a zeměměřičství USGS (U.S.
Geological Survey) geologickou mapu Marsu, zahrnující oblasti mezi 45° severní a
jižní šířky. Mapa byla vypracována na základě údajů spektrometru tepelné emise
TES (Thermal Emission Spectrometer) sondy MGS, který registruje 143 nebo 286 vlnových
délek v oblasti tepelného infračerveného záření, odraženého od povrchu
Marsu. Intenzita záření na jednotlivých vlnových délkách dovoluje určit, jaký
materiál se nachází na povrchu planety. Mnoho světlých hornin obsahuje sulfáty. To
ostatně odpovídá i skutečnosti, že sondy Viking nalezly v roce 1976 na povrchu
Marsu síru, i když tehdy nebylo jasné, nač je síra navázána. V basaltických
vulkanických horninách tmavšího odstínu, pokrývajících značnou část povrchu
planety, byl nalezen minerál olivín – železitý a hořečnatý silikát jehož
nazelenalý odstín záleží na množství obsaženého železa. Dále se zde nachází
hematit (krevel), zodpovědný za načervenalý odstín povrchu planety. Právě
přítomnost hrubozrnného olivínu, který na Zemi ve vlhké atmosféře rychle větrá,
svědčí o tom, že na Marsu již dlouhou dobu neexistuje erose vlhkou atmosférou a že
je Mars tudíž chladný a suchý po většinu své geologické minulosti. Vědci se
zatím shodují v názoru, že se někde na Marsu nachází dostatek vody, ale bude
asi ve zmrzlém stavu v hloubce pod povrchem.
Na druhé straně nové snímky povrchu planety Mars, pořízené sondou MGS a
prezentované Dr. M. Malinem, jsou interpretovány jako další důkaz skutečnosti, že
v dávné minulosti byla na povrchu planety Mars tekoucí voda. Snímky velice
sugestivně zobrazují usazené vrstvy, jakoby vytvořené zcela nedávno, i když jsou
zřejmě staré 3,5 - 4,3 mld let. Tyto “usazeniny” se nachází prakticky po celé
planetě. Jsou pozorovány na dnech impaktních kráterů ve Western Arabia Terra, ve
Valles Marineris či v severovýchodní okrajové části pánve Hellas. Dr. Malin ze
společnosti Malin Space Science Systems, která pro sondu MGS zhotovila její kameru a je
zodpovědná optický průzkum povrchu Marsu, se domnívá, že vznik těchto povrchových
útvarů, připomínajících “usazeniny” je skutečně důsledkem činnosti vody.
Pokud by tomu tak bylo, je naděje, že by v těchto sedimentech snad bylo možné
nalézt fosílie kdysi živých marsovských organismů. Na druhé straně Dr. Malin
nevylučuje ani alternativní modely vzniku těchto depositů, například pokud
v minulosti měl Mars vyšší tlak vzduchu, mohly tyto sedimenty vznikat
nanášením prachu.
V souvislosti s jednou teorií možnosti přenosu živých organizmů mezi
planetami sluneční soustavy se opět dostal meteorit ALH84001 do popředí vědeckého
zájmu. Připomeňme, že se tento meteorit původem z Marsu, kterému přelet k Zemi
trval asi 15 mil. let, stal známý objevem fosílií mikrobakterií, o nichž se vedl
spor, zda jsou marsovského původu či jde o pozemskou kontaminaci. Otázka, kterou si
vědci z Kalifornského technologického institutu (CALTECH) položili, spočívala
v tom, zda případné bakterie mohly tu dlouhou cestu mezi Marsem a Zemí přežít,
tj. jaká byla teplotní historie meteoritu. S použitím skanovacího supravodivého
kvantově-interferenčního mikroskopu s vysokým rozlišením se podařilo určit
orientaci lokálního magnetického pole na vzorku meteoritu ve tvaru destičky o
tloušťce 1 mm a délce 2 cm s citlivostí asi 10000´ vyšší, než umožňují
dosavadní metody. Profil intenzity magnetického pole ukázal, že uvnitř vzorku jsou
náhodně orientované magnetické domény se slabou intenzitou magnetického pole. Naopak
na kraji vzorku, tj. na povrchu meteoritu, je vrstva s vyšší velmi uspořádanou
magnetizací. Další experimenty ukázaly, že hornina meteoritu se v zemském
magnetickém poli homogenně magnetuje při teplotě nad 37° C. Z měření lze tedy
učinit závěr, že vnitřek meteoritu nebyl nikdy zahřát nad 37° C a proto se tam
zachovalo náhodně orientované slabé magnetické pole. Naopak vnější vrstva
meteoritu se při dopadu na Zemi zahřála značně nad tuto teplotu a došlo tudíž
k magnetickému zorientování této povrchové vrstvy vlivem magnetického pole
Země. Principiálně se tedy takto mohly z Marsu na Zemi přenést biologické
mikroorganismy, aniž došlo k jejich sterilizaci při průletu zemskou atmosférou.
O výsledcích těchto měření byla vědecká veřejnost informována v časopise
Science z 27. 10. 2000.
Zpráva NASA č. J00-84 informuje o tom, že v meteoritu ALH84001 byly zjištěny
krystalky magnetitu uspořádané do tvaru řetízků stejně, jako je vytvářejí
pozemské magnetotaktilní bakterie kmene MV-1. Objevené řetízky jsou
v uhličitanech, o kterých se tvrdí, že vznikly na Marsu. Tento objev lze tedy
chápat jako další nepřímý důkaz toho, že na Marsu mohly žít bakterie, podobné
pozemským. Podle měření MGS v době vzniku meteoritu ALH84001 existovalo na Marsu
magnetické pole, které mohlo zmagnetovat uspořádané krystalky magnetitu, což je
v souladu s existujícím slabým magnetickým polem uvnitř meteoritu. Lze tedy
říci, že existuje řada nepřímých důkazů o tom, že na Marsu byla jak voda tak
živé organismy alespoň na bakteriální úrovni. Budoucí program výzkumu Marsu má
tedy před sebou konkrétní úkoly přinést přímé důkazy jako odpovědi na tyto
otázky.
Rentgenové záření vesmíru a černé díry
Po dobu asi třiceti let si astronomové kladli otázku, co je příčinou tzv.
rentgenového záření pozadí vesmíru. Pomocí rentgenové observatoře Chandra se
podařilo zdroje tohoto rentgenového záření identifikovat jako záření z galaxií
s aktivními černými děrami. Z optického pozorování těchto galaxií a
z určení velikosti jejich rudého posunu je možné určit jejich vzdálenost a
tudíž určit dobu aktivity černých děr. Astronomové nazývají černé díry
“aktivními”, když ve velkém pohlcují okolní hmotu. Tento proces pohlcování
hmoty vede k jejímu zahřívání na vysokou teplotu řádově milionů stupňů a
k jejímu urychlování, což je doprovázeno emisí širokého spektra záření
(tzv. brzdné záření) značné intenzity včetně rentgenového záření. Pozorování
ukazují, že černé díry jsou aktivní, tj. rostou velice rychle jen v určitém
stádiu svého vývoje. V jiném stádiu vývoje je růst černých děr pomalejší
a tudíž okolí těchto černých děr nevykazuje takovou aktivitu. To je i případ
černé díry ve středu naší galaxie. Vysvětlení mechanismu, který reguluje aktivitu
černých děr je však ještě otázkou k objasnění.
Další záhadou je původ tzv. záblesků rentgenového záření (GRB – Gamma Ray
Burst), jejichž délka se může pohybovat od několika milisekund do tisíců vteřin.
Astronomové o jejich původu zatím příliš neví, ale předpokládají, že vznikají
minimálně při dvou rozdílných typech kosmických katastrof. Snadněji se analyzují
záblesky, trvající déle než 2 s, které mají i delší doznívání. Předpokládá
se, že přicházejí z oblastí vzniku hvězd ve vzdálených galaxiích.
Krátké záblesky v délce pod 2 s jsou složeny z méně pulsů a
také jejich doznívání je rychlejší. Proto se též špatně registrují a zatím
není k dispozici dostatek dat k jejich analýze. Spekuluje se pouze, že by
příčinou jejich vzniku mohl být kolaps např. binární neutronové hvězdy nebo
magnetaru – rotující neutronové hvězdy se silným magnetickým polem (L+K 75
(1999), č. 7, s. 447).
HST
Neutronovou hvězdu, která je zatím nejbližší Zemi, se podařilo pozorovat ve
viditelném spektru pomocí HST. Jde o objekt RX J18535-3754, což je osaměle putující
neutronová hvězda, která se v současnosti nachází asi 200 světelných let od
Země v souhvězdí Corona Australis na jižní polokouli. Má hmotnost Slunce,
soustředěnou do kulového objemu o průměru asi 20 km. Jeví se jako hvězda 26.
hvězdné velikosti a má modrou barvu. To znamená, že její teplota je asi 600 000° C.
Tato putující neutronová hvězda byla zaregistrována již v roce 1992 družicí
ROSAT jako jasný zdroj rentgenového záření. Až v roce 1996 bylo možné
pozorovat hvězdu pomocí HST. Ze snímků v období 1996 až 1999 bylo možné
určit dráhu neutronové hvězdy i její rychlost prostorem. Ta se odhaduje přibližně
na 400 000 km/hod. Za 300 000 let prolétne neutronová hvězda kolem Země
v bezpečné vzdálenosti 170 světelných let. Předpokládá se, že neutronová
hvězda RX J18535-3754 vznikla před asi milionem let, kdy původně byla velice hmotnou
hvězdou v binárním systému patrně s hvězdou Zeta-Ophiuchus. Při
vzplanutí hvězdy jako supernovy se oddělila od svého průvodce Zeta-Ophiuchus a stala
se izolovanou neutronovou hvězdou.
Nové studie supernovy SN 1987a, prováděné pomocí HST, prokázaly existenci
výtrysků vyvrženého materiálu proudícího od neutronové hvězdy v centru exploze.
Standardní modely vzniku supernov předpokládají, že po ukončení průběhu
nukleárních reakcí jádra supermasivních hvězd začínají kolabovat gravitační
silou a v důsledku obrovských tlaků přechází do stavu neutronů. Značná
část energie této přeměny je odnášena neutriny. Tato odnášená energie startuje
ve standardním modelu explozi supernovy. Standardní modely však jsou kulově
symetrické, to znamená, že materiál vyvrhovaný při výbuchu supernovy vyletuje
rovnoměrně na všechny strany. Pozorování supernovy SN 1987a však ukazují, že bude
třeba modely vzniku supernov upravit. Není vyloučeno, že výbuch supernovy startují
právě ony nesymetrické výtrysky materiálů, snad způsobené magnetickými nebo
rotačními mechanismy. Ukazuje se, že tyto výtrysky materiálu mají samy dostatek
energie k odstartování vzniku supernovy.
Těmito “Kosmickými aktualitami” je uzavřeno poslední období roku 2000 a
současně i 20. století, tak bohatého na významné události v oblasti vědy,
techniky a též i kosmonautiky. L+K se snažilo svým čtenářům tyto události
přibližovat tak, jak jen to v průběhu posledních padesáti let nejlépe šlo.
A co nás v kosmonautice čeká v tomto, již 21. století? Odpověď na tuto
otázku nastiňuje nedávno zveřejněný článek “Rakety pro třetí tisíciletí”
od ing. B. Křížka (L+K 76 (2000), č. 25-26, s.1714). Některé, v jeho
článku zmíněné, a zatím nekonvenční principy cestování v kosmickém
prostoru však budou vyžadovat ještě hlubší pochopení fyziky našeho Vesmíru.
Ostatně během tohoto století bude snad na řešení těchto otázek dost času….
(lek)
Použité materiály:
Air et Cosmos (2000), č. 1765 - 1775.
NASA News: 00-168, 00-169, 00-171, 00-176, 00-199,
Space News This Week:
Dále byly použity internetové informační bulletiny:
- FLORIDA Today Space Online: 100200, 100900, 101600, 102300, 103000, 110600, 111600,
112200,
(poznámka: po pěti letech se kosmonautická příloha internetového denníku “Florida
Today”, známá jako “Space Online”, sloučila se SPACE.com na adrese www.space.com).
- SPACE.com: 001103, 001213, 001214, 001218, 001219.
- Jonathan´s Space Reports č.: 435 – 440.
Vyšlo v časopise Letectví a kosmonautika 77 (2001) č. 2, s. 104; č.
3, s. 172.
Na MEK byl tento článek publikován se svolením autora.
Aktualizováno: 26.10.2002
[ Obsah | Novinky v
kosmonautice | Články | Obsahy
L+K | Kosmonautické zajímavosti ]
Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.
(originál je na https://mek.kosmo.cz/novinky/kznl/200004.htm)
