Planetární obr pod drobnohledem
(Seriál o sondách, díl 10/26.) Po úspěšných sondách Pioneer a Voyager, zkoumajících Jupiter v polovině a na konci 70. let 20. století, vzniká nový projekt Jupiter Orbiter-Probe. V následujících letech se postupně s plánem mise změnil i její název na Galileo - jde tedy o poctu významnému italskému astronomovi Galileu Galileovi.
Cílem odborníků z americké NASA bylo postavit a vypustit komplexní meziplanetární sondu pro výzkum Jupiteru a systému jeho měsíců. Se startem bylo počítáno na druhou polovinu 80. let. Bohužel do plánů velmi fatálně zasáhla havárie raketoplánu Challenger 28. ledna 1986. Tato událost neznamenala jenom smrt sedmi astronautů a zničení raketoplánu, ale také zákaz dalších letů až do ukončení vyšetřování a provedení všech nutných opatření. Celkem byly raketoplány uzemněny na 32 měsíců a do provozu přišly opět 29. září 1988. Mimo jiné to znamenalo i zpoždění mise sondy Galileo, která byla uzpůsobena pro vypuštění z nákladového prostoru raketoplánu a nebylo ji tedy možné vynést jiným kosmickým nosičem.
Dlouhá cesta k cíli
Start raketoplánu Atlantis (mise STS-34) se sondou Galileo byl naplánován na 12. října 1989. Z důvodu výměny vadného řídícího systému pro jeden ze tří hlavních motorů SSME a následného špatného počasí Atlantis startoval až 18. října. Dále již nic nebránilo uskutečnění letu a raketoplán s pětičlennou posádkou se bezpečně dostal na oběžnou dráhu kolem Země. Ještě téhož dne byla z nákladového prostoru vypuštěna sonda Galileo, vybavená urychlovacím stupněm IUS, nutným k vyvedení nákladu z nízké oběžné dráhy na meziplanetární trajektorii. Původně měl být místo IUS použit výkonnější stupeň Centaur s motory spalujícími kapalný kyslík a vodík. Opět ale přišla rána zapříčiněná havárií Challengeru. Bylo po ní totiž zakázáno používat urychlovací stupně Centaur ve spojení s raketoplánem a sonda Galileo se tak nevydala k Jupiteru přímo, ale musela cestovat "oklikou".
K odpojení Galilea od raketoplánu došlo ve 23:15:03 UT a následovalo zapálení nejprve prvního a později i druhého stupně raketového systému IUS. Přibližně po hodině byla sonda navedena na meziplanetární dráhu, která však nesměřovala k Jupiteru, ale k Venuši. Začala část cesty označovaná jako VEEGA, při níž je jednou využito gravitačního manévru u Venuše v únoru 1990 a dvakrát u Země v prosinci 1990 a 1992. Teprve nyní se sonda Galileo vydala směrem k největší planetě sluneční soustavy Jupiteru.
| Datum startu | 18. října 1989 v 16:53:40 UT |
| Nosná raketa | STS-34 Atlantis |
| Kosmodrom | Eastern Test Range |
| Průlet kolem planetky 951 Gaspra | 29. října 1991 ve vzdálenosti 1 600 km |
| Průlet kolem planetky 243 Ida | 28. srpna 1993 ve vzdálenosti 2 400 km |
| Navedení na oběžnou dráhu Jupitera | 8. prosince 1995 |
| Ukončení činnosti | 21. září 2003 v 18:57 UT |
| Hmotnost sondy | 2 668 kg |
| Délka | 9,0 m |
| Průměr | 4,6 m |
| Zdroj: Space 40 | |
Zásadní poškození komunikace
Vraťme se ale ještě zpátky do roku 1991, konkrétně 11. dubna, což je černý den celé mise Galileo. Řídící středisko vydalo povel k rozevření velké vysokoziskové parabolické antény pro přenos dat mezi sondou a Zemí. Ramena tvořící anténu se však rozevřela jenom částečně, tři se dokonce vůbec nepohnula a zůstala u centrální konstrukce. Po analýze problému na Zemi bylo přistoupeno k několika pokusům o rozevření paraboly. Nejprve šlo o tepelný šok způsobený ochlazením inkriminované části, které však nepřineslo žádný účinek. Následně přišla na řadu hrubá síla. Motorický pohon ramen byl opakovaně v krátkých intervalech zapínán a vypínán a vzniklé mechanické rázy měly pomoci uvolnění kloubů. Ani tato metoda neměla valný úspěch, byť se provedlo více než 13 000 rázů. Poslední možností bylo prudké zvýšení rotace sondy, kdy se předpokládalo, že by odstředivá síla mohla pomoci k rozevření parabolické antény. Ani teď se úspěch nedostavil a zmrzačená sonda tak nemohla přenášet data předpokládanou rychlostí 134 kbps.
Nejpravděpodobnější příčinou zaseknutí ramen je podle vyšetřovací komise ztvrdnutí maziva způsobené dlouhým skladováním sondy v období do obnovení letů raketoplánů po havárii Challengeru. Další možností je technická závada, ale jak to doopravdy bylo, to bohužel nikdy přesně nezjistíme. Vědci ale sondu neodepsali a vylepšili systém radioteleskopů Deep Space Network (DSN) pro příjem slabých signálů z nízkoziskové antény na Galileu. Do paměti sondy byl nahrán sofistikovaný program na kompresi dat a spojením těchto dvou inovací se zvýšila přenosová rychlost na maximální hodnotu 160 bps, což je ale pořád 800krát méně než s plně funkční vysokoziskovou anténou.
Vesmírný požírač komet
Přejděme od technických problémů zpět k meziplanetárnímu letu sondy Galileo. Ta na své cestě prolétla kolem dvou planetek. V říjnu 1991 došlo k těsnému přiblížení k planetce označované jako Gaspra o nepravidelném tvaru a rozměrech 19x12x11 kilometrů. Palubní přístroje pořídily několik desítek fotografií asi 60 % povrchu s rozlišením až 50 metrů. Druhou navštívenou planetkou byla Ida o rozměrech 56x24x21 kilometrů, kolem které prolétla sonda Galileo v srpnu 1993. Ohromným překvapením byl objev malého měsíčku, který obíhá kolem Idy. Byl pojmenován Dactyl a jeho průměr je pouze 1,4 kilometrů. Sonda Galileo pokračovala dál směrem k Jupiteru.
V roce 1994 se odehrálo velké kosmické drama, které snímaly jak pozemní dalekohledy, Hubblův vesmírný dalekohled, tak i kamery na sondě Galileo (bohužel z poměrně velké vzdálenosti a rozlišení snímků tak bylo 2 400 kilometrů na pixel). A co přesně se stalo? Roku 1993 objevil manželský pár Eugene a Carolyn Shoemakerovi spolu s Davidem Levym kometu, jenž byla oficiálně pojmenována Shoemaker-Levy 9. Tato kometa byla velmi zvláštní. Neobíhala kolem Slunce, ale kolem Jupiteru po spirálové dráze smrti ve formě několika úlomků. Fragmentaci kometárního jádra způsobily slapové síly největší planety sluneční soustavy. Od 16. do 22. července 2004 dopadaly úlomky do Jupiterovy atmosféry a uvolněná kinetická energie při zániku největšího fragmentu je odhadována až na 6 teratun TNT (6 000 000 000 000 tun). Pro zajímavost uvádíme, že síla atomové bomby svržené na Hirošimu byla 20 000 tun TNT a největší termonukleární bomby na světě mají 57 000 000 tun TNT. I tak ohromné planetě jako je Jupiter způsobily dopadající úlomky šrámy v podobě tmavých skvrn, které byly pozorovány ještě rok po události. Každý si asi dovede představit, co by podobný kosmický incident způsobil na naši rodné planetě Zemi.
Sebevražedný let atmosférou
V prosinci 1995 vrcholila přeletová fáze Galilea a schylovalo se k navedení na oběžnou dráhu Jupiteru. Již v červenci se od mateřské sondy oddělilo atmosférické pouzdro JEP (Jupiter Entry Probe) kulovitého tvaru obsahující kromě palubních systémů přístroje pro sedm vědeckých experimentů. JEP mělo vstoupit do Jupiterovy atmosféry a provádět měření do té doby, než bude zničeno vzrůstajícím tlakem a teplotou. Dne 7. prosince 1995 ve 22:04:05 UT proniklo pouzdro JEP do atmosféry rychlostí 47 km/s a během první minuty dosáhlo přetížení 230 G a ablativní štít se rozžhavil na teplotu 14 000 °C. Asi 40 kilometrů pod horní hranicí atmosféry se otevřel padák a pouzdro zahájilo vědecká měření, které předávalo mateřské sondě Galileo. Po necelé hodině práce přestalo pouzdro pracovat v dosažené úrovni kolem 130 kilometrů, okolní teplotě 152 °C a tlaku 2,3 MPa. Fyzicky JEP "žil" ještě o něco déle a zanikl, resp. přestal existovat, 8. prosince kolem 7:00 UT.
| Oddělení od mateřské sondy | 13. července 1995 |
| Vstup pouzdra do atmosféry | 7. prosince 1995 ve 22:04:05 UT |
| Zánik pouzdra | 8. prosince 1995 v cca 7:00 UT |
| Hmotnost pouzdra | 335 kg |
| Délka | 0,86 m |
| Průměr | 1,25 m |
| Zdroj: Space 40 | |
Konečně Jupiter
Mateřská sonda v misi pokračovala už samostatně a její navedení na oběžnou dráhu proběhlo 8. prosince 1995. Na palubě Galilea bylo jedenáct vědeckých přístrojů z nichž mnoho se skládalo z několika subsystémů. Elektrickou energii dodávala dvojice radioizotopových generátorů (RTG) s 25 kilogramy oxidu plutoničitého. Úkoly bylo zkoumat dynamiku Jupiterovy atmosféry, popsat morfologii a geologickou stavbu Galileovských měsíců (Io, Europa, Ganymed a Calisto) a sledovat distribuci i skladbu povrchových materiálů na měsících. Dále určit velikost gravitačního a magnetického pole Galileovských měsíců, studovat u nich připadnou atmosféru a ionosféru a v neposlední řadě sledovat interakci Jupiterova magnetického pole s měsíci. Popisovat konkrétní aktivity sondy Galileo je nad rámec tohoto článku, neboť za téměř devět let svého působení u Jupiteru získala ohromné množství vědeckých dat. Proto jenom ve zkratce několik prvenství, kterých bylo při této misi dosaženo:
- první těsný průlet kolem planetky
- objevení prvního měsíčku u planetky
- první multispektrální pozorování Měsíce
- první atmosférické pouzdro vyslané do Jupiterovy atmosféry
- první meziplanetární sonda na oběžné dráze kolem Jupiteru
- první přímé pozorování dopadu komety na planetu
Na základě zpracovaných měření a fotografií byly učiněny tyto důležité objevy:
- důkaz přítomnosti tekuté vody pod ledovým příkrovem měsíce Europa
- intenzivní přetváření povrchu měsíce Io způsobené nepřetržitou vulkanickou činností
- objev magnetického pole u měsíců Ganymed a Io
- zjištění, že Jupiterovy blesky jsou velmi řídkým jevem asi na úrovni 10 % výskytu na ekvivalentní ploše na Zemi, ale jednotlivé bleskové výboje jsou 10krát silnější než na Zemi
- měření větru v atmosféře Jupiteru: vane rychlostí přesahující 600 km/h
Smrt upálením
Po několikátém prodloužení mise sondy Galileo přece jenom dospěl čas k jejímu ukončení. Z obavy před možnou kontaminací měsíce Europa, v případě, že by se sonda někdy zřítila na jeho povrch, bylo rozhodnuto ukončit její misi spálením v Jupiterově atmosféře. Po průletu kolem měsíce Amalthea v únoru 2003 byla ukončena vědecká činnost Galilea a 21. září 2003 vstoupila sonda rychlostí přes 48 km/s do atmosféry Jupiteru. Opravdový konec nastal v 19:43:14 UT, kdy byly přijaty poslední signály. Takto neslavně dopadla sonda Galileo, která i přes svůj handicap s nerozloženou anténou patří k nejúspěšnějším meziplanetárním průzkumníkům.
E-shop Českého rozhlasu
Hurvínek? A od Nepila? Teda taťuldo, to zírám...
Jan Kovařík, moderátor Českého rozhlasu Dvojka
3 x Hurvínkovy příhody
„Raději malé uměníčko dobře, nežli velké špatně.“ Josef Skupa, zakladatel Divadla Spejbla a Hurvínka
