wz

Sonda New Horizons a její mise k planetě Pluto

Z floridského mysu Cap Canaveral odstartovala 19.ledna 2006 raketa Atlas V nesoucí na palubě sondu New Horizons. Tím americká vesmírná agentura NASA zahájila svou vůbec první misi k planetě Pluto. Vědci zatím k podrobnějšímu výzkumu planety Pluto neměli a nemají možnost - k výzkumu pomocí teleskopů, včetně teleskopu Hubbleova, je od Země příliš daleko.

Výhoda startu v primárním okně

Sonda New Horizons se od nosné rakety oddělila necelou hodinu po startu a zamířila na svou mnohaletou pouť Sluneční soustavou. Cesta k Plutu jí bude trvat devět let - a to si ji ještě zkrátí způsobem, který donedávna znali jen čtenáři knih A. Clarka - urychlí svůj let využitím gravitačních sil planety jupiter. New Horizons se tak stane nejrychlejším lidstvem vyrobeným tělesem, jaké se v novodobých dějinách kdy pohybovalo Sluneční soustavou. K cíli své cesty by se sonda měla dostat za devět let. Kuriózní ovšem je, že potom bude mít pouhých 24 hodin (!) na to, aby splnila všechny úkoly, které má v programu.

Start rakety Atlas V se sondou New Horizons byl dvakrát odložen - 17. ledna kvůli nepřízni počasí a poruše palivového ventilu a o den později opět kvůli nepříznivému počasí. NASA si mohla dovolit hrát na jistotu - primární startovací okno je otevřené od 17. ledna do 14. února 2006. Tím, že se podařilo odstartovat v této době, znamená to velkou výhodu - právě v tom, že sonda bude v průběhu letu moci využít gravitačního urychlení při průletu kolem  Jupiteru, kam by se měla dostat v únoru 2007. Pokud by se nepodařilo odstartovat v období primárního okna, byla by tu ještě okno sekundární - v únoru 2007. Pak by ale sonda musela zamířit k Plutu přímo a cesta by se protáhla - místo v roce 2015 by k cíli dorazila někdy v letech 2019 až 2020. Byla zde snaha sondu vypustit co nejdříve - Pluto má značně protáhlou dráhu a od roku 1989 se vzdaluje od Slunce - tím od něj dostává méně a méně tepla a mohlo by dojít ke zkapalnění či ztuhnutí plynů v atmosféře.

Plánované výzkumy

Pokud vše půjde podle plánu, dostane se sonda k planetě Pluto poměrně dost blízko - měla by ji minout ve vzdálenosti i 9 600 km, přičemž se také dostane na  27 000 km k Plutovu měsíci Charonu (Vzdálenost Měsíce od Země je 358 000 až 406 000 km). Sonda kolem Pluta jen proletí a nepřejde na jeho oběžnou dráhu; na to poletí příliš rychle a na zabrzdění není schopna nést s sebou palivo. Během těch zhruba 24 hodin, co bude v blízkosti obou těles, bude mapovat jejich povrch v několika oborech spektra - při tom by měly být pořízeny snímky s rozlišením až kolem 60 metrů. Dalšími úkoly bude výzkum atmosféry Pluta a složení povrchu obou těles.

Sonda po průletu kolem Pluta bude pokračovat k některým z objektů Kuiperova pásu planetek. Její cíle budou upřesněny později.

Sonda New Horizons

Sonda není příliš velká - po oddělení od nosné rakety by se vešla do prostoru zhruba 3 x 2 x 1 m. Její startovní váha je 465 kg - z toho připadá na palivo 77 kg a na vědecké přístroje 30 kg.Pohonný systém slouží pouze pro dráhové korekce a k řízení polohy sondy. Motorický impuls potřebný k dosažení Pluta je zcela zajištěn funkcí nosné rakety.

K manévrování je sonda vybavena šestnácti hydrazinovými raketovými motorky namontovaných kolem celého tělesa sondy po dvojicích na osmi místech. Motory jsou určeny jednak pro dráhové korekce a jednak ke změnám orientace sondy a k ovládání rotace.Sonda je totiž během letu stabilizována rotací 5 ot/min a teprve po přiblížení k cíli bude stabilizována.Osm motorků tvoří  hlavní sestavu, dalších osm je záložních.

New Horizons bude komunikovat se Zemí prostřednictvím vysokoziskové parabolické antény o průměru 2,1 m. Její signál na Zemi bude zachycován  pomoci sítě antén rozmístěných ve zhruba 120tistupňových úhlových rozestupech tak, aby sonda měla stále kontakt alespoň s jednou z nich. Antény jsou pevně spojeny s tělesem sondy, takže k přesnému zaměření signálu je třeba manévrovat s celou sondou. Rychlost přenosu dat od Pluta se předpokládá zhruba 700 bit/s (pro zajímavost - rádiové vlny letí od Pluta k Zemi skoro 4 hodiny!). K odvysílání dat získaných během průletu kolem Pluta a jeho měsíce bude sonda potřebovat celých 9 měsíců.

Sonda není vybavena panely se slunečními fotočlánky, jak jsme zvyklí u sond operujících v oblasti vnitřních planet Sluneční soustavy. Cíl její mise je již tak daleko od Slunce, že by takové články byly úplně k ničemu. Proto je energetickým srdcem sondy radioizotopový termoelektrický generátor, kde je elektrická energie vyráběna způsobem, který je trnem v oku ekologům -  přirozeným radioaktivním rozpadem oxidu plutonia.Plutoniová náplň má v tomto případě hmotnost 11 kg a měla by dodávat v blízkosti cíle mise do palubní sítě výkon kolem 200 W při napětí 30 V. Podobné zdroje energie byly využity již například v sondě Galileo, která studovala planetu Jupiter nebo v sondě Cassini, zkoumající planetu Saturn.

Vědecké vybavení sondy tvoří sedm přístrojů:

Nezapomínejme na nosnou raketu Atlas V

Atlas V je nejnovější a nejsilnější řada osvědčených raket Atlas. Její sestava může být modulární, podle účelu, ke kterému je určena. Základem je centrální první stupeň s motory RD-180. K němu mohou být z boku navěšeno až pět startovacích bloků na tuhé pohonné látky. Druhým stupněm je vždy Centaur s jedním nebo dvěma motory. Posledním dílem je aerodynamický kryt pro náklad - v našem případě družici New Horizons - který může mít průměr 4 nebo 5 metrů.

K prvnímu a úspěšnému startu (varianta 401 s družicí Hot Bird 6) došlo 21.08.2002.

Ke startu sondy New Horizons bylo použito rakety v "nejsilnějším složení", takže družici byla udělena rychlost 16 km/s; tím se stala nejrychlejším tělesem vytvořeným lidstvem v této fázi jeho dějin.

Co víme o planetě Pluto a jejím měsíci?

Moc toho není - co byste také chtěli, na tu příšernou dálku. Planeta Pluto byla objevena Američanem Clydem Tombaughem poměrně pozdě - v únoru 1930. A zcela nedávno - v roce 1978 - byl objeven její měsíc Charon, který je zhruba poloviční velikosti než samotný Pluto a obíhá ve vzdálenosti pouhých 20 000 km. Proto bývá někdy dvojice Pluto - Charon označována jako dvojplaneta. Ovšem podle některých astronomů jsou Pluto s Cháronem spíše velká tělesa z Kuiperova pásu planetek než regulérní planeta s měsícem... Zdá se, že složení Pluta a Charonu jsou odlišná - má se za to, že povrch měsíce je pokryt spíše vodním ledem z vody než z metanu, jak je tomu zřejmě u planety. Pluto s Charonem se vyznačují tzv. vázanou rotací - jsou k sobě otočeni stále stejnou stranou.

V roce 2005 se na snímcích z Hubbleova teleskopu podařilo objevit další dva  pravděpodobné průvodce Pluta. Tělesa byla předběžně pojmenována kódy S/2005 P 1 a S/2005 P 2. Odhaduje se, že mají průměr mezi 50 a150 km. Obě tělesa nyní čekají na potvrzení a přidělení jmen Mezinárodní astronomickou unií.

Dráha Pluta kolem Slunce se vyznačuje velkou excentricitou. Ta způsobuje, že Pluto není od Slunce nejvzdálenější planetou  po celou dobu oběhu. Při oběžné době 249 let se totiž Pluto na 20 let kuriozně dostává do menší vzdálenosti od Slunce než planeta obvykle předposlední - Neptun. Nejblíže byl Pluto Slunci v roce 1989 a teprve 14. března 1999 se opět stal nejvzdálenější planetou sluneční soustavy.

A nyní pár čísel. Poloměr Pluta je 1 160 km, poloměr Charonu 635 km (poloměr Země je 6 378 km). Jeden den na Plutu trvá zhruba 6,4 dne pozemského a jeden rok (oběh kolem Slunce) dokonce trvá 248,5 našich let. Nedožili bychom se tam tedy ani půl roku ... smutná představa. A byla by nám tam pěkná zima - teplota na povrchu se odhaduje na 37 K (tedy zhruba -236º C). Velmi nízká teplota na povrchu Pluta je zřejmě způsobena tím, že energie dopadajících slunečních paprsků (už tak nízká v té vzdálenosti od Slunce) se ještě snižuje při udržování rovnovážných dějů  mezi ledovým povrchem a řídkou atmosférou. Energie dopadající na povrch Pluta je spotřebována k odpařování dusíku z povrchového "ledu" na plynný dusík, čímž se povrch planety ochlazuje místo aby se ohříval.

Byla by nám tam tedy pěkná zima ... zato bychom se tam cítili velmi lehcí; gravitační zrychlení na rovníku se odhaduje na 0,4 m/s2 (na Zemi je to 9,98 m/s2). Ovšem snadno by se z povrchu Pluta startovalo s kosmickou lodí - úniková rychlost je tu jen 1,1 km/s - zatímco na zemi 7,9 km/s. Takže  bychom tam mohli skákat jako (velmi studení) klokani. Ale otužilci, neradujte se - bez skafandru byste se tam  ihned udusili ... pokud neumíte dýchat směs metanu s dusíkem. No a pokud vás ani to neodradí od cesty na Pluto, tak si vezměte s sebou brusle, protože povrch tam zřejmě je z větší části tvořen ledem - i když ne z vody, ale z metanu.


Kdyby se pozemské "vědě" dařilo všechno takhle využívat pro účely života v míru a nevěděli bychom, že používané technologie většinou vznikly jako drobky od stolu výzkumů vojenskejch ...


JL

Zpět na Úkazy na nebi a ve vesmíru

 

Zpět k Mostu ?