Evropská mise Proba-3 vytvořila první umělé zatmění Slunce

Mise Proba-3 začala před půl rokem, startem 5. 12. 2024 pomocí indické rakety PSLV-XL. 14. ledna došlo k rozdělení na dvě části. V březnu 2025 pak byly obě družice schopny demonstrovat autonomní let ve správné pozici vůči sobě a v květnu bylo oznámeno, že bylo dosaženo milníku v podobě letu v extrémně přesné formaci. 16. června byly publikovány první snímky sluneční koróny.

K pořízení snímků je potřeba, aby se jedna z družic, která má tvar kruhového terče o velikosti 1,4 metru, vzdálila na 144 metrů od druhé družice s dalekohledem. V tu chvíli vrhá na druhou družici stín o průměru 8 cm. Dost velký, aby zakryl přímý sluneční svit do citlivých přístrojů, ale aby bylo možné snímat sluneční okolí. V této poloze vůči sobě musí být obě družice schopny letět bez jakéhokoliv zásahu řídícího střediska. Během fáze snímání Slunce musí být vůči sobě zarovnány s přesností pod jeden milimetr. To umožňují inovativní navigační a pointační technologie.

Přístrojové vybavení

Snímky umělého zatmění Slunce zaznamenává přístroj ASPIICS (Association of Spacecraft for Polarimetric and Imaging Investigation of the Corona of the Sun), který pro ESA vyvinulo konsorcium firem vedených Centre Spatial de Liège v Belgii.  Jeho vstupní otvor o průměru 5 cm je zcela zakryt stínem druhé družice a může v klidu sledovat korónu. Zde, jak tušíme, se dějí jevy související se slunečním větrem, které mají poté vliv na okolní prostor, a tedy i vesmírné počasí v okolí Země. Během slunečních erupcí jsou odtud vyvrhována oblaka plazmatu (CME, Coronal Mass Ejection), které po zásahu zemské magnetosféry mohou způsobit polární záře, ale také představují riziko pro komunikační zařízení, rozvody elektřiny a navigační systémy.

Unikátní koronograf ASPIICS je vybaven několika filtry pro pozorování sluneční koróny. Jde o oblast viditelného záření o vlnových délkách 535 až 565 nm (žlutozelené světlo), čáry ionizovaného železa Fe XIV 530,4 nm, čáru neutrálního hélia He I D3 587,7 nm a tři polarizační filtry v bílém světle. Rozlišení senzoru je 2048×2048 px (2,8 úhlové sekundy na px) a je schopen pořizovat snímky v kandenci jednou za 60 sekund celé pole a nebo každé dvě sekundy ve čtvrtině zorného pole.

Proba-3 nyní bude provádět první fázi pozorování sluneční koróny. Její výhodou je, že může sledovat zatmění po delší dobu, než je tomu při skutečném zatmění na povrchu Země. Oproti běžným koronografům na jiných družicích vidí také blíže k povrchu Slunce a také oproti nim vidí i slabší detaily, které by nebyly jinak viditelné.

Joe Zender, vědecký pracovník projektu Proba-3 k tomu dodává: „Pohled na první data z přístroje ASPIICS je mimořádně vzrušující. Věřím, že společně s dalším přístrojem DARA na palubě, nám pomůže odhalit dlouho nezodpovězené otázky o naší hvězdě.“

DARA, Digital Absolute Radiometer bude měřit celkovou intenzitu záření Slunce (plošnou hustotu zářivého toku), tedy kolik energie Slunce v daném okamžiku aktuálně vydává. Třetí přístroj 3DEES, 3D Energetic Electron Spectrometer bude detekovat elektrony v radiačních pásech v okolí Země, měřit odkud přilétají a jejich energii.

Extrémně dlouhá zatmění

„Jsem absolutně v úžasu, že se nám podobné snímky podařilo získat hned na první pokus,“ říká Andrei Zhukov, vedoucí výzkumného týmu přístroje ASPIICS k Belgické královské observatoře. „Nyní budeme pracovat na tom, abychom fázi zatmění prodloužili až na šest hodin během každého oběhu.“

Andrei vysvětlil, že každý snímek je zpracován ze tří s rozdílným expozičním časem. Ačkoli tato umělá zatmění zatím nejsou schopna nabídnout pohled na sluneční korónu až k úplnému povrchu Slunce, jako při přírodních zatměních, obrovskou výhodou je, že je můžeme vytvořit během každého oběhu obou družic, tedy každých 19,6 hodiny. Oproti tomu v přírodě nastává zatmění jen na krátký okamžik, který můžeme v ideálním případě prodloužit letem v letadle, a to většinou jednou nebo dvakrát za rok.

Nyní je mise Proba-3 ve fázi testování autonomie přesného letu ve formaci. Družice se o to starají samy, ale řídící středisko jejich činnost monitoruje. V budoucnu je v plánu nechat je to provádět zcela autonomně bez potřeby pravidelné kontroly ze Země.

Snímky z mise Proba-3 mají ještě jeden zajímavý přesah pro vědecké bádání. Protože jsou schopny zobrazit korónu až prakticky k povrchu Slunce a v dlouhých časových intervalech, můžeme pomocí nich kontrolovat a zpřesňovat své počítačové modely sluneční koróny. Právě to by mělo pomoci v budoucnu lépe pochopit propojení slunečního magnetického pole s pozemským a tím lépe ochránit naši infrastrukturu.

České zapojení

Na dvou klíčových zařízeních této mise se podílí také české vědecké týmy. Konkrétně jsou to speciální dvířka, která ochrání před Sluncem důležitý přístroje a také optické části samotného koronografu.

Dvířka vyvinul a vyrobil pražský Výzkumný a zkušební letecký ústav (VZLÚ) resp. její dceřiná část SERENUM. Musí odolat extrémním teplotám kosmického prostoru v rozpětí od –100 °C do 110 °C. VZLÚ je důkladně otestoval v laboratořích v Praze. Povrch dvířek je pokryt speciální bílou barvou, která pomáhá odrážet sluneční záření a chrání je před přehřátím. Dvířka jsou vyrobena z lehké, ale pevné hliníkové slitiny, nejvíce namáhané části jsou pak vyrobené z titanu, který je velmi odolný.

Optické členy dalekohledu dodalo centrum TOPTEC z Turnova, výzkumné centrum speciální optiky a optoelektronických systémů, které je součástí Ústavu fyziky plazmatu AV ČR.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] ESA
[2] Czech Space Portal
[3] Andrei Zhukov: Proba-3/ASPIICS coronograph