ikoktejl

Archiv vydání magazínu Koktejl

SONDA K PLANETĚ SATURN

Patnáctého října 1997 v osm hodin a tři minuty Greenwichského času zažehla na mysu Caneveral své motory nosná vojenská raketa TITAN IV. Jejím cílem bylo vynést a úspěšně vyslat jeden z největších, nejtěžších a nejsložitějších strojů jaké kdy lidstvo vyrobilo k průzkumu planety. Stroj, který se vydává na sedmiletou pouť k Saturnu a jeho největšímu měsíci Titanu. Meziplanetární sondu Cassini.

SATURN

Když v roce 1610 pozoroval Galileo Galilei Saturn, nazval jej planetou "s ušima". Jeho nedokonalý dalekohled nedokázal dostatečně rozlišit ty správné tvary a fantazie byla Galileovi málo platná, neboť to, co po něm měli možnost vidět astronomové s kvalitnějšími teleskopy, bylo pro ně tak úžasné, že (a to by se mnou Galileo určitě souhlasil) by ho to ani nenapadlo. Ano, výrazné prstence jsou chloubou Saturnovou. Větší dalekohledy na hvězdárnách mohou ukázat i další zvláštnosti a zajímavosti. Saturnův povrch je, podobně jako Jupiterův, členěn různobarevnými pruhy. V pásech se vyskytují odstíny hnědé a žluté, občas se v nich na pár dnů objeví bílá skvrna.

Prstence jsou zcela jistě tím nejvýraznějším objektem Saturnovy soustavy. Nejsou jednolitým tělesem, nýbrž jsou složeny z mnoha drobných částic, všehovšudy od mikroskopických velikostí, až po velikost běžného rodiného domku. Zatím co jejich tloušťku tedy můžeme počítat řádově v centimetrech, vdálenost od jednoho okraje na druhý je dobře 270 000 km. Stejně jako atmosféra planety, i prstence jsou barevně členěny. A nejen barevně. Celý prstenec je vlastně složen z tisíců tenkých prstýnků. Ze země jsme schopni vidět jednoznačně dvě části celého prstence, vnitřní a vnější, a mezera, která je mezi nimi, je nazývána Cassiniho mezerou.

Stejně jako mnoho dalších objektů, mají i Saturnovy prstence svá mnohá tajemství. Jedním z nejzajímavějších jsou temné, paprsčité šmouhy, viditelné z obou jejich stran. Rotují spolu s prstenci, avšak jsou proměnné. Tvar těchto šmouh jako by znázorňoval jakési odlétavající tmavé částice. Jediné, co víme, je, že tyto úkazy, mají co do činění s magnetickým polem Saturnu.

Saturn je druhou největší planetou sluneční soustavy a posledním ze satelitů Slunce, jenž je vidět pouhým okem. Od naší společné hvězdy je vzdálen desetkrát více než naše Země. Obíhá kolem Slunce na šestém pořadí na 1,5 miliardy km daleko. Saturn je také nejméně hustým tělesem v soustavě, a kdybychom měli dostatečně velkou nádrž s vodou, Saturn by plaval.

Saturn však drží prvenství i v počtu vlastních přirozených družic. Dnes s jistotou známe na 20 jeho měsíců, jichž 18 je pojmenováno vlastním jménem. Některé jsou opravdovými obry, kteří by mohli kandidovat na samostatnou planetu nebýt Saturnu. Jiné jsou spíše ledovými koulemi než měsíci, nebo nepravidalnými balvany velikosti řádově desítek kilometrů.

Mise Cassini bude celkově trvat čtyři roky a cílem projektu je studovat atmosféru Saturnu, jeho magnetické pole, prstence a některé měsíce. Těmi nejexponovanějšími měsíci budou Enceladus, Japetus a především Titan.

Enceladus je jedním z příkladů "ledových satelitů". Jeho složení je poměrně jednotvárné · jedná se o prostou špinavou ledovou kouli, ne však zrovna kulovitého tvaru. Jeho hustota je pouhých 1,24 g.cm·3 a je poset nemnoha krátery. Cassini bude zjišťovat, zda Enceladus generuje nějaké teplo jako výsledek gravitačního působení Saturnu. Bude také hledat stopy po gejzírech, či jiném projevu aktivity měsíce, jež by mohla vytvářet část prstence F, v jehož blízkosti obíhá.

Japetus je dalším předmětem studia sondy Cassini, a to pro jeho unikátní povrch. Polovina měsíce je přikryta velmi dobře reflektujícím materiálem · vodním ledem, zatímco druhá polovina je pokryta temným asfaltově černým nánosem, snad organickým materiálem, což dělá výzkum této sondy o to lákavějším. Prioritou ve výzkumu satelitů má však Titan.

TITAN

Je největším Saturnovým měsícem a ve sluneční soustavě se řadí na druhé místo za Jupiterův měsíc Ganymedes. Titan je charakteristický svým oranžovým zabarvením atmosféry, která je neobyčejně hustá, mnohem hustější než zemská, přičemž sahá až do výšky 1000 km nad jeho povrch. A právě děje, které se na něm díky atmosféře odehrávají, tolik lákají nejen vědce, ale i laiky, pro něž je to jedno obrovské exotické divadlo. Jeho atmosféra se skládá převážně z dusíku, teplota se stabilně pohybuje na hranici ·178?C, a jelikož dusík se při této teplotě nachází v kapalném stavu, jsou na Titanu dusíkové deště běžnou záležitostí. Jakmile dusík dopadne na Titanův povrch, který má teplotu nad jeho bodem varu, vypaří se. Další nedílnou součástí jeho atmosféry je metan a jiné nižší nasycené uhlovodíky. Vědci se domnívali, že metan hraje na Titanově povrchu stejnou roli jako vodní pára na Zemi, a tudíž se zde budou vyskytovat metanová jezera, ne-li moře. Avšak na základě dalších podrobnějších měření se ukázalo, že se metan díky působení UV záření přeměňuje na etylen, acetylen a (ve spojení s dusíkem) kyanovodík. Důležitá je právě poslední molekula, neboť kyanovodík je základní stavební jednotkou nukleových kyselin! Děje, které se nyní odehrávají na jeho povrchu, velmi blízce připomínají prvotní fáze vývoje naší Země v době, než se na ní objevil kyslík. Proto je výzkum Titanu tolik žádán.

Titan ale nebude navštíven poprvé. V roce 1980 se mu při průletu věnovaly samotné sondy Voyager 1 a Pioneer 10. Naneštěstí právě díky jeho tolik zajímavé atmosféře se sondám nepodařilo vyfotografovat nic jiného než stále stejně oranžovou barvu atmosféry, a tak závoj tajemství stále zahaluje tolik zajímavý a neobvyklý povrch Titanův.

Částečně se pod Titanova oblaka podařilo nahlédnout Peteru H. Smithovi z Arizonské univerzity a jeho týmu z Ústavu výzkumu planet a měsíců. To, co zjistili, však pomohlo jen pramálo k vysvětlení některých nejasných faktů, ba naopak, jen rozšířilo okruh otázek, které se nad Titanovým povrchem vznášejí. Díky kameře WF/PC2 (Wide Field/Planetary Camera 2) s rozlišením 220 kilometrů snímající obrazy vlnové délky blízké infračervenému spektru, se jim podařilo oběvit při rozlišení asi 220 km jakési světlé a tmavé útvary, a tak vyvstává další z mnoha otázek. Jedná se o kontinenty, moře, impaktní či vulkanické krátery, nebo jsou horami a kopci? Takovýchto otázek by se jistě našly stovky a právě na ně by měla nalézt odpovědi sonda Cassini, která bude při více než třiceti přiblíženích mapovat Titanův povrch přístroji stejnými jako při mapování Venuše sondou Magellan. Lahůdkou mise bude drobný dáreček v podobě modulu, který bude zkoumat Titanovu atmosféru při pádu na jeho povrch, Titan-Huygensova modulu.

CASSINI A HUYGENSŮV MODUL

Sonda se tedy skládá ze dvou částí. Družice, která bude obíhat a zkoumat Saturn, a lunárního modulu, který přistane a bude operovat na Titanově povrchu. Celý komplex (i s hnací jednotkou), pro úspěšné dosažení Saturnovy soustavy, bude vážit přes 5600 kg. Samotný orbiter Cassini po odpojení Huygensova modulu 2150 kg, Huygensův modul 350 kg a samotná pohonná jednotka 3132 kilogramů. Celkovou váhu tohoto stroje předčil pouze Rusy k Marsu vyslaný Phobos. Orbiter Cassini je vysoký 6,8 m a široký 4 m. Obsahuje 1630 obvodů, 22 000 drátěných spojů a přes 14 kilometrů kabeláže!

Cesta k Saturnu bude sondě trvat sedm let. Bude urychlena díky gravitaci Venuše a Země, ke které se ještě jednou přiblíží. Po té se již rychlostí 19,1 km.s·1 vydá přímo ke svému velkolepému cíli.

Po započetí výzkumu bude schopna denně zaslat přes 4 000 000 000 bitů. Spočítejte si tedy kolik to bude informací za čtyři roky, tedy za dobu, na kterou je plánována celá mise. Přičemž není samozřejmě vyloučeno, že bude fungovat mnohem déle. Sonda je opravdu skvostem techniky a dokonalé lidské práce. Kupříkladu je natolik stabilní, že se za sto sekund pohne o pouhých 107 mikroradiánů (0,22 stupně za hodinu).

Úkolem orbiteru Cassini bude převážně studování Saturnovy atmosféry, jeho prstenců, "ledových satelitů" a Saturnovy magnetosféry.

Huygensův modul je dílem a projektem ESA (European Space Agency) a jeho cílem je studium měsíce Titan, především jeho atmosféry. Je pojmenován po nizozemském astronomovi Christiaanu Huygensovi (1629·95), jenž objevil na přelomu roku 1655·56 saturnův prstenec a největší jeho měsíc Titan. Mimo jiné také zdokonalil kyvadlové hodiny a jako první sestrojil hodiny pružinové. Byl bezesporu hlavním článkem v počínající vědecké revoluci.

Stejně jako byly převratným vynálezem mnohem skladnější pružinové hodiny, tak je špičkou i tento lunární modul. Nebude to mít totiž lehké. Při sestupu bude muset odolávat skutečně extrémním podmínkám a změnám teploty. Posuďte sami.

Od sondy se odpoutá 6. listopadu 2004 a bude odeslán k Titanovu povrchu na "denní stranu". Přistání je plánováno na 27. listopadu 2004, kdy vstoupí do atmosféry rychlostí 6,1 m.s·1. Tato vstupní fáze bude trvat asi 3 minuty, během níž zpomalí na 400 m.s-1. K celému sestupu bude užito tří padáků. Ten první se otevře právě v této popisované fázi (2 m v průměru). Díky němu po dalších třiceti sekundách zpomalí na 0,6 Machu. Otevírá se další padák (8,3 m v průměru). S ním klesá sonda za velmi intenzivní práce přístrojů zkoumající atmosféru a metanové mraky. Následuje otevření třetího padáku (3 m v průměru), sestupová rychlost je s ním větší a na povrch dopadne po dvou a půl hodinách rychlostí asi 7 m.s·1.

Když vstoupí sonda do atmosféry, zažije doslova tepelný šok. Teplota při tomto tření přesáhne 12 000?C (to odpovídá dvojnásobné hodnotě na povrchu Slunce), čemuž bude vzdorovat speciální štít. Přetížení bude sonda vystavena hodnotě 16 g. Vysoká teplota a tlak nesmí ohrozit funkčnost sondy, čemuž byla věnována patřičná pozornost, a tudíž je Huygensův modul opravdu "kamarádem do nepohody". Skořápce sondy však nestačí pouhá ochrana proti vysoké teplotě a přetížení. Je nutné se taky chránit proti extrémnímu chladu, který na povrchu dosahuje téměř ·200?C! Právě na tuto a jiné záležitosti dohlížejí palubní subsystémy kontroly tepla, počítače a obvodů, komunikace nebo zdroje energie · ten garantuje životnost na povrchu 22 dní a zařizuje ohřívání sondy plutoniovými články.

POZOR, NEBEZPEČÍ RADIOAKTIVNÍHO ZAMOŘENÍ!

Tyto, a nejen tyto, ohlasy zaznívají z řad některých ekologů. Otázkou však je, zda jsou odůvodněné.

Mise Cassini používá jako energetický a tepelný zdroj baterií, jejichž hlavní složkou je radioaktivní plutonium 236. Tato látka je nejtoxičtější, jakou známe, a je nebezpečná tím, že emituje do okolí UV-alfa záření, jež je příčinou rakovinného bujení. Toto záření z plutonia sice působí jen na vzdálenost několika desítek centimetrů a bezpečně jej zastaví i pouhý papír, oděv nebo sklo. Problém však nastane při kontaktu s vaším tělem, a to jak požitím, nadýcháním, tak i kontaktem s pokožkou. Radioaktivní materiály však nepocházejí jen z lidských zdrojů. Setkáváme se s nimi na každém kroku. Jsou obsaženy v jídle, v lécích, v kamenech a soli, konfrontuje nás na rentgenových vyšetřeních, napadá nás z kosmu, nemalé množství máme v těle, a potom je tu taky radon, přírodní radioaktivní materiál. Toho je kolem nás nejvíce. Jednotkou pro množství radiace je milirem.

Nyní víme něco o látce a jejich účincích. Zamysleme se tedy nad hrozícím nebezpečím a následcích při případné katastrofě.

Konstrukce, stavba a bezpečnostní opatření mají již za sebou více než 27 let praxe. Tyto topící a elektřinu generující jednotky se používají již od roku 1965 a kvalita jejich zabezpečení se plně osvědčila při dvou haváriích (r. 1968 NIMBUS B satelitu a v r. 1970 APOLLA 13). RTG jednotky již byly použity při 24 misích (Voyager, Pioneer, Apollo, Galileo...).

Pouzdro RTG jednotek je zhotoveno z keramiky a při případné havárii je schopné odolat i pádu do moře, nebo do nějakého měkčího materiálu. Vzhledem k tomu, že starty těchto misí se odehrávají na pobřeží a celá fáze letu (minimálně až na nízkou oběžnou dráhu) se děje nad mořem je možnost porušení schránky minimální. Kdyby i přesto došlo k havárii a rozptylu oxidu plutonia 236 do atmosféry, byla by jeho koncentrace tak minimální, že by to bylo sotva měřitelné. Za padesát let by člověk absorboval pouhý 1 milirem radiace pocházející z havárie. Porovnáme-li to s množstvím, jež absorbujeme přirozenou cestou (15 000 miliremů za padesát let), je to víceméně směšné.

Sondu Cassini nyní čeká sedmiletá cesta ke svému cíli. Do oblastí tajemna, záhad a vesmírného mrazu. Doufejme že bude úspěšná.
 
Prosinec 1997
powered by contentmap

You have no rights to post comments

 

 

Publikování nebo další šíření obsahu webu je bez písemného souhlasu redakce zakázáno. Společnost Czech Press Group, a.s. zaručuje všem čtenářům serveru ochranu jejich osobních údajů. Nesbíráme žádné osobní údaje, které nám čtenáři sami dobrovolně neposkytnou.

 

Publikované materiály na www.czech-press.cz (pokud není uvedeno jinak) jsou vlastní texty iKOKTEJL a texty redakcí a spolupracovníků magazínů KOKTEJL, OCEÁN, EVEREST, PSÍ SPORTY, KOČIČÍ PLANETA, V SEDLE, Koktejl SPECIAL a Koktejl EXTRA.

Czech Press Group