Novákoviny

Jen pár týdnů po nepříliš slavném konci pilotovaného programu Space Shuttle si kosmická agentura NASA mohla na své konto připsat tolik potřebný úspěch. V pátek 5. srpna 2011 bez problémů odstartovala sonda Juno mířící k Jupiteru. V létě 2016 , tedy po přibližně pětileté cestě, se stane jeho oběžnicí a dalších 12 měsíců bude vysílat vědecké údaje o největší a nejzáhadnější planetě sluneční soustavy. Můžeme se tak těšit na nové informace z fantastického světa, který od příletu prvních pozemských sond nepřestává překvapovat nečekanými objevy.

 

"Vypuštěním Juno NASA zahájila éru překračování dalších hranic, " uvedl administrátor kosmické agentury Charles Bolden. "Naše budoucnost je ve špičkových vědeckých misích, které nám umožní lépe pochopit sluneční soustavu." Ve skutečnosti je ovšem Juno jen skromným stínem těžkých sond zkoumajících vzdálené planety v minulosti - a možná i labutí písní těchto misí, protože nad všemi plánovanými výpravami se vznáší hrozba rozpočtových škrtů.

Sonda Juno je sice bezpilotní, přesto má na palubě svéráznou posádku: tři miniaturní figurky z dětské stavebnice Lego, které představují boha Jupitera z římské mytologie, jeho manželku (a současně i sestru) Juno a učence Galilea Galileiho, který tuto planetu jako první zkoumal pomocí dalekohledu. Nejde o reklamu, ale o výraz partnerství mezi kosmickou agenturou a hračkářskou firmou při úsilí o popularizaci vědy a výzkumu vesmíru mezi dětmi. Dalším symbolickým nákladem je plaketa s portrétem Galilea a kopií jeho rukopisu.

 

Tajemství plynových obrů

"Na Juno je nejlepší to, že se jejím prostřednictvím podíváme do nejstarší historie sluneční soustavy," uvedl Scott Bolton, vedoucí vědeckého programu mise. "Chceme vědět, proč krátce po zformování Slunce se začaly rodit planety, které se svým složením tolik liší od mateřské hvězdy. Pokud pochopíme roli, kterou hrál Jupiter při formování ostatních planet - včetně naší Země - dovíme se možná víc i o vzniku života. Usnadní nám to také hledání planet podobných Zemi u jiných hvězd."

 

obr: Sonda Juno se odděluje od posledního stupně nosné rakety. Velká cesta začíná

 

Planety podobné Jupiteru totiž astronomové stále častěji objevují i u jiných hvězd: dnes už je známo několik stovek takových těles. Většinou jsou ovšem velmi blízko mateřskému slunci a obvykle také velikost našeho Jupitera převyšují. Mnozí vědci proto soudí, že tyto "žhavé Jupitery" mají při formování planetárních soustav významnou nebo dokonce možná rozhodující roli. Aby bylo možno říci jakou, je třeba o nich vědět víc - a také odpovědět na otázku proč je Jupiter od Slunce naopak daleko.

"Jupiter je Rosetská deska sluneční soustavy," poznamenal k tomu Scott Bolton v narážce na slavný několikajazyčný starověký nápis, který umožnil rozluštit egyptské hieroglyfy. A Steven Leven, další člen vědeckého týmu k tomu dodává: "Pochopení Jupitera je důležitý krok k pochopení celého vesmíru."

 

Sebevražda po splnění úkolů

Sonda Juno by proto měla zjistit složení Jupiterovy atmosféry - nejen na viditelném povrchu, ale i v hlubších vrstvách. Vědci chtějí především vědět, kolik je v ní vody a kyslíku. Znalost jejich množství na největší planetě by totiž mohla rozhodnout, která teorie o vzniku sluneční soustavy (a planetárních systémů obecně) je správná.

 

obr: Povrch Jupitera v okolí tajemné Rudé skvrny

 

"Jupiter byl první planetou, která se ve sluneční soustavě zrodila," vysvětluje Scott Bolton. "Jeho složení ukrývá i recept, podle kterého se °vařily° ostatní planety."

Mise by měla také odpovědět na otázku, zda má planeta patřící do kategorie označované jako "plynoví obři" pevný povrch a pokud ano, tak v jaké hloubce. O povaze planetárního giganta budou při této výpravě vypovídat především jeho radiační pásy, nepravidelnosti v gravitačním poli, magnetické pole a polární záře prosvětlující oblaka v okolí severního a jižního pólu. Planetologové by se také rádi dověděli něco o proudění atmosféry. v níž řádí vichřice s rychlostí přes 600 km/h. Zajímá je především struktura Rudé skvrny - obrovského hurikánu o průměru téměř 20 000 kilometrů, který je stabilní po celou dobu, co planetu astronomové pozorují dalekohledy. Proto je Juno vybavená množstvím kamer, detektorů a spektrometrů (viz infografika).

Juno má Jupiter obíhat po velmi výstřední eliptické dráze (nejnižší bod je ve vzdálenosti 5000 kilometrů od povrchu oblačné vrstvy, zatímco nejvzdálenější bod hodně přes milion kilometrů od Jupitera) která bude protínat obě polární oblasti (tzv. polární dráha). Díky tomu bude možné detailně zkoumat magnetické pole a radiační pásy planety zasahující daleko do vesmíru - současně ale bude sonda vystavená účinkům mimořádně silné radiace. Proto její elektroniku chrání speciální stínící štít z titanu.

Mnoho planetárních sond NASA překročilo svou plánovanou životnost i několikanásobně, Juno ale s dlouhým životem počítat nemůže. Plán mise zahrnuje i její ukončení řízenou sebevraždu vstupem do Jupiterovy atmosféry. Vědci tak chtějí zamezit riziku zavlečení pozemských mikroorganismů na Jupiterovy měsíce, kde je předpoklad existence vlastního života. Stejným způsobem "zemřela" i předchůdkyně Juno, sonda Galileo.

 

Se solární elektrárnou do tmy

Jupiter je daleko, a tak ani raketa Atlas V v konfiguraci 551 - jedena z nejsilnějších nosičů v současném arsenálu NASA - nestačí na přímou cestu. Juno proto po krátkém výletu za oběžnou dráhu Marsu začne padat zpět ke Slunci. V říjnu 2013 ji ale zachytí gravitační pole Země a přidá ji něco málo z rychlosti, kterou naše planeta obíhá kolem své hvězdy. "Šťouch" kosmického kulečníku sondu vymrští opět ven z naší části vesmíru, tentokrát už přímo k Jupiteru. Sonda vybavená třemi obrovskými panely solárních článků bude také kvůli lepší stabilizaci svého letu rotovat. Na své cestě vesmírem tak bude připomínat větrný mlýn.

 

obr: Dráha letu sondy Juno k Jupiteru

 

Problémem všech sond mířících pryč od Slunce je nedostatek energie pro solární panely, protože v oblasti Jupitera je k dispozici pětadvacetkrát méně slunečního záření než u Země. Některé předchozí mise proto používaly pro napájení palubního zařízení izotopové články, a tak jejich starty vzbuzovaly protesty ekologických aktivistů. Konstruktéři Juno se vrátili k běžným fotovoltaickým panelům.

"Rozhodnutí použít solární články nás nutí plánovat misi tak, aby byly stále otočené ke Slunci a aby se sonda nikdy neocitla ve stínu Jupitera," komentuje volbu Bolton. "Nebolí nás to, věda je od toho, aby věci řešila. Bylo by ale lepší, kdybychom mohli řešit cíle mise a nikoliv vylepšovat solární technologie k účelům, pro které se nehodí."

Důvody toho, proč se musela Juno do temných končin sluneční soustavy vypravit se solární technologií, NASA nesdělila. Většina komentátorů ale soudí, že nerozhodly ani tak politické aspekty (ohled na environmentalisty), ale spíš ekonomické - prostě šlo o nejlevnější řešení.

Solární panely Juno musí být obrovské: tři ramena fotovoltaických článků mají celkovou plochu 60 čtverečních metrů. Je to vůbec největší "solární elektrárna", kterou kdy NASA vyslala do vzdáleného vesmíru. Přestože by u Země měla výkon 15 kW, u cíle cesty to bude jen 435 kW, což sotva stačilo roztočit malou kutilskou vrtačku. Během každého obletu Jupitera trvajícího 11 dní tak budou moci být přístroje v provozu pouhých 6 hodin - obvykle ve fázi největšího přiblížení k povrchu. Po zbytek obletu musí sonda shromažďovat energii ze solárních panelů do dvou Li-ion akumulátorů speciálně navržených tak, aby odolaly vysoké radiaci.

 

Příliš drahé úspory

Juno je sice skvělý úspěch NASA, ale současně i smutné torzo mnohem ambicióznějšího výzkumu největší a nejzáhadnější palnety sluneční soustavy. Jeho vlajkovou lodí měla být obří automatická sonda JIMO (hmotnost 20 tun délka 30 metrů) s vlastním jaderným pohonem, jejíž start se plánoval okolo roku 2015. Díky vydatnému zdroji energie v podobě jaderného reaktoru by mohla křižovat mezi měsíci Jupitera nejméně 12 let a nést baterii výkonných vědeckých aparatur včetně silného radaru pronikajícího hluboko pod ledové vrstvy Jupiterových měsíců.

 

obr.: Do vesmíru sondu Juno vynesla raketa Atlas V

 

Měla se tak stát prodlouženou rukou pozemských vědců ve světě, kde je reálná naděje na nalezení mimozemského života. Roku 2004 už dostala firma Northrop Gruman kontrakt na vývoj lodi v hodnotě 400 milionů dolarů a Boeing 6 milionů dolarů na studii jejího jaderného pohonu - krátce na to však byl celý projekt z úsporných důvodů zrušen.

Podobně dopadly i všechny další plánované sondy k Jupiteru a jeho měsícům, například mise Europa Orbiter, která měla z oběžné dráhy zkoumat oceán skrytý pod ledovým povrchem měsíce Europa. Rozpracované a pak zrušené projekty pohltily stovky milionů dolarů, aniž by přinesly nějaký efekt, což je jev, který kritiky amerického kosmického programu pochopitelně dráždí.

Nakonec zůstala jen Juno - a i když to NASA otevřeně nepřiznala, tak hlavním důvodem patrně byla nejnižší cena, jednoduchost a relativně skromné cíle.

Ale ani vývoj Juno neprobíhal jednoduše. Začal před přibližně 10 lety a tehdy se předpokládalo, že bude stát 700 milionů dolarů, což ji řadilo do kategorie malých a levných projektů. Tomu odpovídala i její konstrukce a program. Termín startu byl určen na červen 2009. Pak se ale z důvodu rozpočtových škrtů celý projekt na několik let zastavil a jeho osud byl nějaký čas velmi nejistý. Nakonec se sice opět rozeběhl, zdržení ale nebylo laciné: dnes se předpokládá, že celá mise vyjde na 1,1 miliardy dolarů, obvykle se ovšem ukáže, že tyto předběžné odhady bývají velmi optimistické. Díky politickému tlaku na úspory a chaotickému řízení tak NASA pořídila malou a "levnu" sondu téměř za cenu velké. Například mnohem náročnější mise Galileo stála 1,5 miliard dolarů.

Jan A. Novák

 

přílohové texty

Sonda Juno a její mise, základní údaje

výška: 3,5 m

průměr (bez solárních panelů): 3,5 m

průměr (s rozevřenými panely): 20 m

celková startovní hmotnost: 3625 kg

pohonné hmoty: 2032 kg

výkon solárních panelů u cíle: 435 W

nosná raketa: Atlas V 551

start: 5. srpen 2011

délka trasy sondy k Jupiteru: 2800 milionů kilometrů

přílet k Jupiteru: 4. červenec 2016

předpokládaný počet obletů Jupitera: 33

předpokládaný konec mise: 16. říjen 2017

náklady celé mise: 1,1 mld. USD

 

Program New Frontiers

Americká kosmická agentura NASA má čtyři programy výzkumu kosmického prostoru pomocí sond: Explorer, Discovery, Flagship a New Frontiers. Explorer je historicky nejstarší (začíná už satelitem Explorer 1 z roku 1958) a slouží především k výzkumu Země a jejího blízkého okolí a k astronomickým pozorováním. Do kategorie Discovery jsou zahrnovány relativně levné (méně než miliarda dolarů) a velmi úzce zaměřené mise pro výzkum těles sluneční soustavy, například sonda Mars Pathfinder, která na Marsu vysadila miniaturní vozítko Sojourner. Třída Flagship naopak představuje těžké a drahé sondy (2-3 miliardy dolarů) s komplexním programem výzkumu cílové planety. Patří sem například úspěšné sondy Cassini (Saturn) nebo Galileo (Jupiter). Kvůli nedostatku peněz se tento program prakticky zastavil a budoucnost plánovaných misí (například Mars Sample Return - získání vzorků z Marsu) je nejistá..

Sonda Juno patří do střední kategorie planetárních průzkumníků nazvané New Frontiers, jejichž cena se pohybuje v rozmezí 1-2 miliardy dolarů. V současnosti probíhá ještě druhé mise této třídy: sonda New Horizon je na cestě k Plutu, kam dorazí roku 2015 a Kuiperův pás ledových těles za ním.

 

Historie výprav k Jupiteru

Pioneer 10 a 11 - Start v březnu 1972 a v dubnu 1973, průlet oblastí Jupitera v roce 1973. Pořízeno množství snímků Jupitera a jeho měsíců, které zcela změnily dosavadní představy o těchto tělesech. V současnosti sondy míří pryč ze sluneční soustavy.

-

Voyager 1 a 2 - Start v roce 1977, průlet oblastí Jupitera v roce 1979. Oba Voyagery dohromady pořídily 33 000 snímků Jupitera a jeho měsíců. V současnosti sondy míří pryč ze sluneční soustavy.

-

Galileo - Start v říjnu 1989 z paluby raketoplánu Atlantis. Do oblasti Jupitera sonda dorazila v roce 1995. Krátce před jejím příletem se od ní oddělil sestupný modul, který během pádu do atmosféry Jupitera vysílal vědecké údaje. Sonda samotná působila v oblasti Jupitera až do září 2003 a přinesla obrovské množství poznatků o gigantické planetě i jejích měsících.

 

Psáno pro Hospodářské noviny

 

You have no rights to post comments