Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  Deep Impact aneb "Drtivý dopad"
Jiří Srba Vytisknout článek

Deep Impact aneb "Drtivý dopad"

V Kennedyho vesmírném středisku na Floridě je ke svému startu připravena sonda Deep Impact. Jejím úkolem je průzkum komety 9P/Tempel pomocí speciálního zařízení, takzvaného impaktoru (od anglického impact - dopad, srážka), které dopadne na povrch jádra. Ve vytvořeném kráteru bude možné zkoumat látku, která nikdy nebyla vystavena přímému slunečnímu svitu a která tak může poskytnout odpovědi na některé otázky spojené s ranou fází vývoje sluneční soustavy.

Mise Deep Impact je společným projektem University of Maryland a Jet Propulsion Laboratory pařící k NASA, dodavatelem veškerých letových systémů je firma Ball Aerospace and Technologies Corporation. Její start, původně plánovaný na 30. prosince 2004, byl z technických důvodů odsunut na 12. ledna 2005, kdy bude sonda vynesena raketou Boeing Delta II 2925 na oběžnou dráhu kolem Země a vydá se na svou cestu ke kometě 9P/Tempel. Letová fáze mise potrvá jen 6 měsíců, neboť průlet kolem jádra 9P se má uskutečnit už 4. července (již tradičně na Den nezávislosti) roku 2005. Příprava a průběh mise však zabraly asi 6 let, do kterých je započtena také předpokládaná devítiměsíční lhůta na první zpracování dat.

Sonda Deep Impact je tělesem o rozměrech 3,3 m x 1,7 m x 2,3 m složeným ze dvou částí - mateřského tělesa a impaktoru - o celkové vzletové hmotnosti 1020 kg. Je vybavena parabolickou vysokoziskovou anténou, která umožní přenášet data rychlostí až 175 kb za sekundu. Komunikace se sondou probíhá v pásmu X. Navíc je využíváno také pásmo S pro předávání informací mezi sondou a impaktorem po jeho oddělení od mateřského tělesa. Energie pro všechny přístroje je získávána panely solárních článků o ploše 7,5 m2, které v době setkání s kometou (ve vzdálenosti cca 1,5 AU od Slunce) budou dodávat 620 W.

Mateřské těleso sondy Deep Impact je vybaveno hlavními zobrazovacími systémy HRI a MRI, které budou snímkovat povrch jádra před i po dopadu impaktoru. Sonda bude také podrobně dokumentovat jevy doprovázející samotnou srážku. Jejím dalším úkolem je zajištění hladkého oddělení impaktoru, jeho navedení na cíl, komunikace s ním, převzetí získaných dat a jejich odeslání na Zemi.

HRI (High Resolution Instrument) je teleskop s multispektrální CCD kamerou vybavený primárním zrcadlem o průměru 30 cm a ohniskové vzdálenosti 10,5 m. Kamera poskytuje ve viditelné oblasti spektra snímky s rozlišením 1024 x 1024 pixelů a při velikosti obrazového bodu 21 mikrometrů je schopná dosáhnout rozlišení až 1,4 m na pixel ze vzdálenosti 700 km, což je minimální předpokládaná vzdálenost, která bude dělit mateřské těleso Deep Impact od komety 9P/Tempel. Zorné pole přístroje HRI je však pouze 0,118°. Kromě detekce viditelného záření je zařízení HRI schopné pracovat také v infračervené oblasti spektra v rozsahu vlnových délek 1,5 - 4,8 mikrometrů. Snímky v IR budou mít formát 512 x 256 obrazových bodů při velikosti pixelu 36 mikrometrů a zorném poli 0,29°.

Přístroj MRI je v podstatě funkční zálohou HRI a v nouzi je schopen částečně zastat jeho úlohu. Je osazen primárním zrcadlem o průměru 12 cm s ohniskovou vzdáleností 2,1 m a vybaven CCD kamerou, která však pracuje jen ve viditelné oblasti spektra. Zato je ale schopná dodávat různě veliké snímky až do formátu 1024 x 1024, jelikož je vybavena funkcí Split Frame Transfer - přenos rozděleného snímku. Velikost jednoho pixelu je stejná jako u HRI, což v maximálním přiblížení k jádru komety dává rozlišení asi 7 m na pixel. V ideálním případě by v okamžiku nejtěsnějšího průletu mělo jádro komety zabírat asi 0,8 zorného pole MRI, které je 0,587°. Hlavním úkolem MRI je tedy snímat jádro a vnitřní komu jako celek. Navíc v době pobytu sondy v komě je jeho vyšší světelnost a širší zorné pole vhodné pro navigaci pomocí pointace na zvolenou skupinu hvězd.

Kromě zmíněných HRI a MRI je mise Deep Impact vybavena zaměřovačem ITS, který je svou stavbou (kromě sady filtrů) totožný s MRI. ITS je zabudován uvnitř impaktoru a slouží jako hlavní navigační zařízení při sestupu dopadové části směrem k jádru. Jeho osa je orientována tak, aby neustále mířila směrem k cíli - paralelně s vektorem rychlosti. Bude tedy schopen průběžně pořizovat snímky pravděpodobně s rozlišením až 0,5 m na pixel nebo dokonce lepším (těsně před kolizí s jádrem). To však záleží na tom, nebude-li jeho optická soustava zničena dříve v důsledku srážek s částicemi prachu. Data budou ukládána na paměťové médium (pouze 17 MB - cca 35 snímků) a postupně přenášena rychlostí 64 kb za sekundu na mateřské těleso. Spojení v pásmu S je možné na vzdálenost asi 8700 km.

Impaktor o hmotnosti 370 kg bude oddělen od mateřského tělesa 24 hodin před průletem kolem jádra. Od té chvíle bude napájen z vlastních zdrojů - baterií. Na jádro dopadne rychlostí 10,2 km.s-1 (s kinetickou energií ekvivalentní výbuchu 4,8 t TNT) a vytvoří kráter o velikosti fotbalovému hřišti. Pro úspěšný zásah je potřebná přesná navigace. Ze vzdálenosti takřka milionu kilometrů je třeba při rychlosti 10,2 km.s-1 zasáhnout cíl o průměru 6 km.

Proto je impaktor vybaven autonomním navigačním systémem, původně vyvinutým pro experimentální sondu Deep Space I. Ten využívá vysoce přesný optický systém ITS (měření úhlů s přesností lepší než 1 mikrorad, tedy asi 0,2") k pointaci impaktoru na hvězdy a jádro komety s odchylkou 3 mrad ~ 0,172°, čímž je dostatečně zajištěn požadovaný směr letu a dopad do cílové oblasti s chybou do 300 m. Pokyny navigačního systému jsou na pohyb impaktoru přenášeny sadou hydrazinových motorků, které jsou schopny docílit celkovou změnu rychlosti o 15 m.s-1 a kontrolovat trajektorii letu s přesností 1 mm.s-1.

Impaktor je ze 49% vyroben z mědi namísto obvykle používaného hliníku. Důvodem je fakt, že při zásahu jádra dojde k destrukci impaktoru. Při výbuchu se uvolní značné množství částic, které by, v případě použití hliníku, vyzařovaly právě na vlnových délkách, které jsou využívány ke zkoumání jádra. Použitím mědi se možnost kontaminace minimalizuje a nedojde tak ke znehodnocení cenných výsledků.

Bez zajímavosti také není předpoklad, že v důsledku kolize impaktoru s jádrem je očekáváno explozivní zvýšení aktivity komety. Dopad impaktoru na jádro je titiž pokusem o umělé vytvoření nové aktivní oblasti, která svou velikostí může zmnohonásobit plochu, na které k uvolňování materiálu z jádra komety 9P/Tempel v současností dochází. V důsledku střetu s impaktorem by na několik desítek hodin až dní mohlo dojít ke zvýšení jasnosti až o 6 magnitud. V souvislosti s tím je vyhlášen program pozorování komety 9P/Tempel pro amatérské i profesionální astronomy z celého světa.

Kometa 9P/Tempel byla objevena 3. dubna 1867 a nese jméno svého objevitele, kterým byl Ernst Wilhelm Leberecht Tempel z Marseilles ve Francii. Kometu nalezl vizuálně jako objekt o jasnosti +9 mag. Její návrat v roce 1867 byl z pohledu pozorovatelů na Zemi velmi výhodný. Kometa proletěla ve vzdálenosti pouhých 0,567 AU od Země, a to jen 9 dní před průchodem periheliem. Už při tomto prvním pozorovaném návratu byla rozeznána její periodičnost a stanovena doba oběhu kolem Slunce na 5,68 roku. Díky spočtené dráze tak kometa mohla být znovuobjevena již při následujícím průchodu přísluním v roce 1873. Poté byla pozorována ještě v roce 1879. V roce 1881 však prošla v těsné vzdálenosti 0,55 AU od Jupiteru a v důsledku jeho gravitačního působení došlo k poměrně výrazné změně její dráhy. Vzdálenost perihelia stoupla z 1,8 AU na 2,1 AU a prodloužila se také perioda oběhu - na 6,5 roku. Díky tomu se kometa stala pro pozemské pozorovatele značně slabší a v letech 1898 ani 1905 se jí nepodařilo znovuobjevit ani fotograficky. Teprve v roce 1963 B. G. Marsden ve své práci zabývající se ztracenými kometami včetně 9P/Tempel provedl výpočty, do kterých po korekci dráhy z roku 1881 zahrnul také další přiblížení k Jupiteru v letech 1941 a 1953. Ukázalo se, že tato setkání snížila vzdálenost přísluní dokonce na hodnoty nižší, než byly ty v době objevu, a navíc kometu uvedla na dráhu blízkou rezonanci 1:2 s planetou Jupiter. Na základě nově vypočtené dráhy B.G. Marsden také učinil předpovědi pro návraty v letech 1967 a 1972, načež se kometu podařilo v roce 1968 zpětně nalézt na jediném snímku z roku 1967 jako objekt +18 mag. To však nestačilo k jejímu definitivnímu znovuobjevení. K tomu došlo teprve při následujícím návratu v roce 1972, kdy kometa dosáhla jasnosti asi +11 mag. Od té doby je pozorována pravidelně. Další výpočty ukázaly, že zatímco vzdálenost perihelu se u komety 9P/Tempel pohybuje v rozmezí do 10 AU již 3.105 let, je afelium mnohem méně stabilní. Inklinace dráhy byla stejně nízká jako nyní po celou dobu, po jakou mají smysl provedené numerické simulace. V současnosti se kometa 9P/Tempel nachází na dráze mezi Jupiterem a Marsem s periodou oběhu 5,5 roku a excentricitou 0,5. Tyto hodnoty se však budou v budoucnu měnit v důsledku dalších přiblížení k planetě Jupiter.

Zdroj: Hvězdárna Vsetín.




O autorovi

Jiří Srba

Jiří Srba

Narodil se v roce 1980 ve Vsetíně. Na střední škole začal navštěvovat astronomický kroužek při Hvězdárně Vsetín, kde se stal aktivním pozorovatelem meteorů a komet. Zde také publikoval své první populárně astronomické články. Je členem Společnosti pro meziplanetární hmotu (SMPH). V současné době pracuje jako odborný pracovník Hvězdárny Valašské Meziříčí. Připravuje české překlady tiskových zpráv Evropské jižní observatoře.



49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Lunární X

Další informace »