Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 9
Vesmír č. 9
Toto číslo vychází
1. 9. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Zářijové číslo Vesmíru
reklama

Kamikadze Cassini

Publikováno: Vesmír 96, 526, 2017/9

Obraz zachycující všech 293 oběhů sondy Cassini okolo Saturnu nazvali operátoři plánující její dráhu klubkem nití. Jsou to vizualizovaná technická data, v nichž je obsažen nejen příběh sondy, ale také dvou generací vědců, kteří planetu zkoumají.

Čtyři generace astronomů s příjmením Cassini zaujímaly v 17. a 18. století nepřetržitě vedoucí postavení na pařížské observatoři. První, Giovanni Domenico Cassini, se zaměřil na planetu Saturn. Objevil čtyři z jejích měsíců a největší mezeru v prstencích, již dnes označujeme jako Cassiniho dělení. Nejméně dvě generace vědců dostaly ve 20. a 21. století příležitost pracovat se stejnojmennou sondou, která se na cestu k Saturnu vydala 15. října 1997. Po sedmi letech byla navedena na oběžnou dráhu okolo Saturnu, kde nyní pracuje už více než třináct let.

Zima, jaro, léto

Zatímco na Zemi se v týmu techniků a vědců střídaly generace, na Saturnu se střídaly roční doby. Díky sklonu rotační osy planety o 26,7° vůči rovině, v níž obíhá okolo Slunce (v případě Země činí sklon 23,5°), střídají se jaro, léto, podzim a zima na Saturnu podobným způsobem jako u nás. Jeden oběh Saturnu okolo Slunce však trvá bezmála tři desetiletí, takže na každou z ročních dob připadá více než sedm roků. Z hlediska meteorologických jevů v atmosféře je podstatné i to, že je Saturn téměř desetkrát dále od Slunce než Země. Letní teploty tam šplhají sotva k hodnotě –140 °C.

Když sonda 1. července 2004 přilétala k Saturnu, byla na jeho severní polokouli zima. Sluncem osvětlený byl jižní pól a jižní strana soustavy prstenců, zatímco severní pól tonul ve tmě. To byla opačná situace než v letech 1980 a 1981, kdy okolo Saturnu proletěly sondy Voyager 1 a 2. Jednotlivé fáze mise sondy jsou na obrázku se změtí drah reprezentovány odlišnými barvami. Měnil se při nich sklon i tvar dráhy sondy, aby bylo možné atmosféru Saturnu a jeho prstence a měsíce zkoumat v různých ročních obdobích z různých úhlů pohledu a pod různým osvětlením.

Primární mise sondy Cassini (šedá barva) byla naplánována do roku 2008, ale poté byla ještě třikrát prodloužena. Nejprve do roku 2010 – během Mise rovnodennost (oranžová) se zima na severní polokouli přehoupla v počínající jaro. Poté ještě do roku 2017 – Mise slunovrat (modrá, fialová a žlutá) trvala do chvíle, kdy na severní polokouli Saturnu vypuklo astronomické léto a opět bylo možné pozorovat šestiúhelník, jejž vytváří tryskové proudění v severní polární oblasti (Vesmír 96, 232, 2017/4). Poslední mise, tzv. Finální, označená zeleně, vrcholí právě teď.

Svět sám o sobě

V době rovnodennosti prochází Slunce při pohledu ze Saturnu rovinou prstenců, takže větší kusy materiálu či nepravidelné vlny v prstencích vrhají dlouhé stíny a jsou lépe pozorovatelné. Tato geometrická situace je také příznivá pro pozorování malých měsí­ců. Sedm z nich bylo objeveno pomocí sondy Cassini, včetně toho k planetě nejbližšího – měsíčku dosud označeného jen kódem S/2009 S1. Jeho velikost je pouhých 300 metrů, ale byl odhalen díky 36 kilometrů dlouhému stínu, který v době rovnodennosti vrhal na prstenec B. Zatímco S/2009 S1 se nachází pouhých 117 tisíc kilometrů od středu planety, vzdálenost měsíce Fornjot činí skoro 25 milionů kilometrů. Tento nejvzdá­lenější ze známých měsíců Saturnu potřebuje na jeden oběh okolo planety přibližně 1400 dní, tedy bezmála čtyři roky. Pohybuje se téměř kolmo na oběžnou rovinu Saturnu, a navíc v opačném směru, než obíhají tzv. pravidelné měsíce a rotuje sama planeta. Saturn s prstencem, tedy všemi těmi velkými, malými i miniaturními satelity obíhajícími jak v rovině rovníku planety, tak po divoce skloněných či výstředných drahách, představuje jakousi malou planetární soustavu uvnitř té velké Sluneční soustavy s plynnými a kamennými planetami, asteroidy a kometami.

Po všechny fáze mise Cassini byl nejsledovanějším ze Saturnových měsíců Titan – těleso větší než planeta Merkur, s vlastní dusíkovou atmosférou a cykly počasí podobnými těm pozemským (Vesmír 96, 96, 2017/2). Právě Titan pomáhal sondě se změnami dráhy. Poslední manévr s gravitační asistencí Titanu byl proveden 22. dubna letošního roku.

Velké prázdno

Tehdy se sonda dostala na dráhu, která prochází mezerou mezi planetou a prstenci ve vzdálenosti pouhých jednotek tisíc kilometrů nad Saturnovou oblačností, vůči níž při průletu dosahuje rychlosti 121 až 129 tisíc kilometrů za hodinu. Sonda je přitom vystavena silné radiaci v magnetickém poli Saturnu. Vědci se obávali, že při takové rychlosti by střet sondy s třeba jen nepatrnými zrnky prachu velikosti částeček cigaretového kou­ře mohl poškodit některý z přístrojů, a proto byla sonda orientována svou čtyřmetrovou parabolickou anténou v roli ochranného štítu dopředu ve směru letu. K všeobecné­ mu obrovskému překvapení se v prostoru mezi viditelným vnitřním okrajem prstence a planetou našlo prachu jen velmi málo – Cassini objevil Velké prázdno…

Skutečně nabitý pracovní program lze ilustrovat například zprávou o činnosti během průletu rovinou prstenců 10. června letošní­ho roku, jež je vyňata z týdenního souhrnu, který pravidelně vydává tým sondy Cassini: „Dnešek byl vědecky rušným dnem. Cassini zapnul rádiové vysílače v pásmu S (2 GHz) a Ka (32 GHz), aby se přidaly k obvyklé­mu vysílání v pásmu X (8 GHz). Na Zemi pak výzkumný tým pomocí šesti stanic soustavy DSN (Deep Space Network) a dvou stanic ESA sledoval dopplerovský posun signálu vysílaného sondou Cassini, aby jej převedl na přesné měření gravitace Saturnu, s jehož pomocí pak mapuje rozložení hmoty uvnitř planety a v prstencích. Současně byly pomocí rádiového signálu aktivně zkoumány prstence a útlum a rozptyl signálu procházejícího prstenci s cílem určit jejich strukturu a stavbu. Během rádiových experimentů se Cassini po osmé ponořil do roviny prstenců a o několik minut později proletěl pericentrem. Po celou dobu pracoval také Analyzátor kosmického prachu, který zkoumal různé druhy prachových částic v blízkosti planety.“

Velké finále

Do všech těch riskantních operací se vědci pustili proto, že sondě dochází palivo pro manévrovací motory. Je lepší se zbytkem paliva zariskovat a pokusit se získat data, k nimž bychom se jinak neměli šanci dostat, než pasivně čekat, kdy nastane konec. Zatímco až dosud sonda vždy ukládala data ve svém počítači a teprve později je v příhodnou dobu odesílala na Zemi, na posledním oblouku své dráhy okolo Saturnu už s žádným později po­ čítat nemůže. Sonda se jako kamikadze vrhne přímo do atmosféry planety, kde zanikne. Dokud bude schopna, bude on­line vysílat údaje na Zemi. Kvůli vzdálenosti Saturnu od Země k nám signál dorazí se zpožděním téměř jedné a půl hodiny. Ten poslední očekáváme 15. září krátce po čtrnácté hodině středoevropského letního času.

Příběh samotné sondy Cassini se tak přesně měsíc před jejími dvacátými „narozeninami“ definitivně uzavře. Zkoumání dat, která sonda za roky trpělivé práce získala, však zaměstná nejméně jednu další generaci vědců.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201709_526-527.pdf (393 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky