Úvodní strana  >  Články  >  Kosmonautika  >  Psyche: Cesta za tajemstvím kovové planetky
Jan Herzig Vytisknout článek

Psyche: Cesta za tajemstvím kovové planetky

Umělecká představa sondy Psyche u stejnojmenné planetky
Autor: NASA/JPL-Caltech/Arizona State Univ./Space Systems Loral/Peter Rubin

Pokud půjde všechno podle plánu, rozezní se již dnes v 16:19 Kennedyho kosmickým střediskem hluk sedmadvaceti motorů Merlin 1D+ rakety Falcon Heavy. Půjde přitom o jeden z nejočekávanějších startů celého letošního roku, na palubě totiž bude sonda Psyche, která se vydá na dlouhou cestu do hlavního pásu planetek za stejnojmenným tělesem, k planetce číslo 16 Psyche. Pojďte se s námi podívat na to, proč je sonda Psyche tak významná, co se skrývá na její palubě, proč bude zkoumat zrovna tuto planetku i jak bude vypadat její mise.

Sonda Psyche

Psyche je v pořadí již čtrnáctou sondou z dlouhodobého programu NASA na výzkum Sluneční soustavy se jménem Discovery. Jde o společný projekt NASA (zde zastoupené Laboratoří tryskového pohonu, Jet Propulsion Laboratory – JPL) a Arizonské státní univerzity. Návrh na stavbu sondy pro výzkum planetky Psyche byl podán v roce 2015. Mise byla schválena k realizaci v roce 2017 s plánovaným startem v letošním roce. Krátce po schválení byl ale její start přeložen již na léto roku 2022, aby se mohla dostat ke svému cíli po výhodnější a rychlejší trajektorii. Loni se však před plánovaným termínem startu vyskytly závažné softwarové problémy a bylo rozhodnuto, že se v zamýšleném termínu odstartovat nestihne. Mise se v této době dokonce dostala na pokraj zrušení, nakonec ale inženýři rozhodli, že se problémy podaří vyřešit a odstartuje se v následujícím roce. Od té chvíle již vše jde podle plánu a Psyche dnes čeká na svůj start.

Sonda Psyche v čisté místnosti při předstartovních přípravách Autor: NASA/Frank Michaux
Sonda Psyche v čisté místnosti při předstartovních přípravách
Autor: NASA/Frank Michaux
A teď už se můžeme podívat na technické specifikace sondy. S rozvinutými solárními panely měří celá sonda úctyhodných 25 metrů na délku a 7,3 metru na výšku. Do délky je tedy srovnatelně velká jako tenisový kurt. Samotné tělo sondy bez fotovoltaických panelů má na výšku 4,9 metru (včetně dvoumetrového výklopného ramena pro dva vědecké přístroje), 2,2 metru na délku a 2,4 na šířku. Startovní hmotnost sondy činí 2 747 kilogramů. Veškerou energii potřebnou pro provoz sondy obstarají již zmíněné panely fotovoltaikých článků. Je jich celkem 10, rozdělených do dvou částí ve tvaru kříže po obou stranách těla sondy podobně jako je tomu například u sondy JUICE. V blízkosti Země budou dosahovat výkonu 21 kilowattů, u samotné planetky pak mezi 2,3 a 3,4 kilowatty.

Sonda je vybavena iontovým pohonem, konkrétně tzv. Hallovým motorem. Motor vytváří tah urychlováním atomů nebo iontů inertního xenonu v elektrickém poli. Jeho okamžitý tah činí jen něco kolem 240 milinewtonů. To odpovídá síle, kterou pociťujete, když držíte běžnou AA baterii. Princip těchto motorů však nespočívá v okamžitém tahu, nýbrž v tom, že jsou schopny být zažehnuté po celé měsíce. Ve finále tak, byť za nesrovnatelně delší dobu, dosáhnou stejné změny rychlosti jako klasické chemické motory, jen s mnohem nižší spotřebou pohonných látek. Není také potřeba chemických reakcí, jako zdroj energie pro generaci elektrického pole totiž jednoduše poslouží solární panely. Psyche pro tyto účely disponuje 1085 kilogramy xenonu.

Skládání solárních panelů sondy Autor: NASA/Kim Shiflett
Skládání solárních panelů sondy
Autor: NASA/Kim Shiflett
O komunikaci se Zemí se postarají celkem čtyři antény. Tu hlavní vysokoziskovou o průměru dva metry dodala soukromá firma Maxar. Vedle ní zde najdem ale i tři menší nízkoziskové antény vyvinuté v JPL. Data budou, stejně jako u všech misí NASA přenášeny pomocí komunikační sítě Deep Space Network, DSN.

Vědecké přístroje

Sonda disponuje třemi vědeckými přístroji určenými pro průzkum asteroidu (16) Psyche. Jsou jimi multispektrální zobrazovač, gama a neutronový spektrometr a magnetometr. Vedle nich ale na své palubě nese i technologický demonstrátor, který otestuje možnost optické komunikace u podobných misí. Vědci také využijí komunikačního systému sondy pro výzkum gravitačního pole asteroidu. Nyní si je všechny představíme podrobněji.

Multispektrální zobrazovač sestává z páru identických kamer vybavených filtry a čočkami určenými k fotografování povrchu asteroidu v různých vlnových délkách světla. Konkrétně půjde o viditelnou a blízkou infračervenou část světelného spektra. 

Neutronový a gama spektrometr pomůže vědcům určit z jakých chemických prvků se skládá materiál na povrchu planetky. A jak to dokáže právě detekcí gama záření a neutronů? Povrch Psyche a ostatně vlastně všech kosmických těles je neustále “bombardován” kosmickým zářením a vysoce energetickými částicemi. Prvky na povrchu absorbují energii dodávánou tímto způsobem. V reakci na to emitují právě neutrony a gama záření různých energií. Různé prvky však vyzařují trochu jinak a podle toho, jaké záření spektrometr detekuje tak vědci budou moci určit, o jaké prvky se jedná.

Multispektrální zobrazovač sondy Psyche Autor: Johns Hopkins/APL/Ed Whitman
Multispektrální zobrazovač sondy Psyche
Autor: Johns Hopkins/APL/Ed Whitman
Hlavním úkolem magnetometru bude pátrat po důkazech toho, že měla planetka někdy v minulosti magnetické pole. Země a další planety disponují magnetickým polem, které je generováno v jejich tekutých jádrech. U asteroidů tomu tak není, jelikož jsou zmrzlé. Pokud by se však u Psyche našly pozůstatky magnetického pole z minulosti, jednalo by se o silný důkaz svědčící o tom, že Psyche vznikla ze zárodku planety v raných fázích života Sluneční soustavy. 

Byť se nejedná o vědecký přístroj, stojí plán na výzkum gravitačního pole planetky také za zmínku. Využije komunikačního systému, který je primárně samozřejmě určen k zasílání příkazů a přijímání dat. Pomocí mikrovln totiž vědci budou schopni změřit, jak asteroid ovlivňuje oběžnou dráhu sondy. Z těchto informací pak bude možné určit jak planetka rotuje, jak vypadá její gravitační pole a jaká je její hmotnost. Tyto údaje nám mohou prozradit více o složení a struktuře tělesa. Podobným způsobem, zkoumáním gravitačního pole, mimo jiné nedávno vědci z Astronomického ústavu Akademie věd ČR přišli s možností výskytu ropy na Marsu.

Technologický demonstrátor DSOC Autor: NASA/JPL-Caltech
Technologický demonstrátor DSOC
Autor: NASA/JPL-Caltech
Poslední zastávku týkající se stavby sondy uděláme u technologického demonstrátoru DSOC (Deep Space Optical Comunnication, Optická komunikace v hlubokém vesmíru). Jde o technologický demonstrátor, který je přimontovaný ke straně centrální konstrukce sondy. S technologiemi, které jsou v současné době používané, by pro přenos širokopásmového signálu vyžadovaného například pro zasílání fotografií a videí s vysokým rozlišením bylo zapotřebí zvětšení hardwaru, jeho hmotnosti i energie potřebné k jeho provozu. Přejdeme-li však od standardní rádiové komunikace k optické komunikaci, dosáhneme stejného zlepšení, zvýšení objemu přenášených dat desetkrát až stokrát, bez nutnosti zvětšování hardwaru. Bude to vůbec poprvé, co bude tato technologie otestována dále než u Měsíce. DSOC bude na misi sondy nezávislý a předpokládá se, že bude v provozu jen v prvních dvou letech po startu. Pokud však bude úspěšný, bude moci tato technologie být použita i u dalších sond a jednou možná i u misí s lidskou posádkou.

Cíle mise

(16) Psyche je velká planetka v hlavním pásu planetek nacházejícím se mezi Marsem a Jupiterem. Řadíme ji mezi planetky typu M, tedy takové s vysokým výskytem kovů. Číslo 16 se píše před její název jelikož jde teprve o 16. objevenou planetku v pořadí. Poprvé byla totiž pozorována již v roce 1852 italským astronomem Annibale de Gasparisem. Obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, v perihéliu se k němu přibližuje na 2,53 astronomické jednotky, v aféliu se pak vzdaluje na 3,32 au. Jeden oběh kolem mateřské hvězdy jí zabere pět let. Psyche se svým tvarem nejvíce blíží tzv. Jacobimu elipsoidu s rozměry 278×238×171 km. Její hmotnost činí podle posledních odhadů 2,287×1019 kg. Země je tedy oproti ní asi 250 000krát hmotnější.

Umělecká představa možného vzhledu planetky Psyche Autor: NASA/JPL
Umělecká představa možného vzhledu planetky Psyche
Autor: NASA/JPL
Výběr Psyche jakožto cíle této ambiciózní mise není náhodný. Pro astronomy jde totiž o velmi zajímavé těleso, které může posunout naše znalosti o vývoji Sluneční soustavy jako takové. Na základě pozemních pozorování se totiž předpokládá, že Psyche by mohla být jádrem dávné planetesimály, tedy zárodku planety v době formování Sluneční soustavy. Mohla by tedy představovat odhalené kovové jádro nikdy nevzniklé planety. Nejspíše se totiž srazila s dalšími velkými tělesy a přišla tak o svoji kamennou obálku. Napovídá tomu právě již zjištěný vysoký výskyt kovů na jejím povrchu vyplývající z jejího vysokého albeda (odrazivosti). Jejím výzkumem bychom tak mohli získat nesmírně cenné informace o centrech kamenných planet jako takových a především o tom, jak vznikaly planety podobné Zemi. Psyche by tedy mohla být ideální laboratoří pro zkoumání planetárních jader a vzniku Sluneční soustavy, kterou nikde jinde nejspíše nenajdeme.

Psyche má zároveň potenciál úplně změnit náš náhled na tuto tématiku, jelikož na ní prozatím nebyly detekovány typické kovové sloučeniny známé z Venuše, Země nebo Marsu jako jsou oxidy železa. Pokud by se to potvrdilo, mohl by nás výzkum Psyche přivést k úplně novým teoriím o formaci planet. Další možností také je, že by se mohlo jednat o úplně nový typ těles z raných fází vývoje našeho planetárního systému, který jsme nikdy předtím nenašli. 

Průběh mise

Dlouhá výprava sondy Psyche bude zahájena startem na raketě Falcon Heavy. Takto silná raketa byla vybrána proto, aby sondě mohla udělit dostatečnou rychlost na let až k cílovému asteroidu. Letová trajektorie je však i tak velmi náročná a bude proto stejně zapotřebí gravitačního manévru u Marsu. K němu by mělo dojít v roce 2026. Na oběžné dráze kolem (16) Psyche by se pak stejnojmenná sonda měla usadit v srpnu roku 2029. Zajímavé je, že sonda nezůstane na jedné orbitě. V průběhu své vědecké mise bude kolem asteroidu obíhat po čtyřech různých oběžných drahách.

Oběžné dráhy, ze kterých bude sonda zkoumat planetku Psyche
Oběžné dráhy, ze kterých bude sonda zkoumat planetku Psyche
Na každé bude zkoumat něco trochu jiného. Nejprve se usadí ve výšce 700 km nad povrchem planetky, kde bude obíhat 56 dní. Provede zde prvotní charakterizaci a zmapování planetky a jejího magnetického pole. Poté sníží svou výšku na 303 km, kde bude pokračovat ve výzkumu magnetického pole a přidá k tomu i topografii povrchu tělesa. Následně přejde na orbitu s výškou 190 km, kde se zaměří na 100 dní především na zkoumání gravitačního pole. Poslední pak bude oběžná dráha ve výšce pouhých 75 km. Zde bude zkoumat chemické složení povrchu planetky. Celá vědecká část mise by měla trvat nejméně 21 měsíců, tedy přibližně do poloviny roku 2031.

Závěr

Psyche je další z velmi zajímavých sond, které vznikají ve velkém počtu v současné době. Dokazuje, že třetí dekáda jednadvacátého století je z pohledu kosmonautiky a astronomie opravdu výjimečná co se týče počtu podobných ambiciózních projektů. Psyche má vskutku výjimečně zajímavý vědecký program a rozhodně má potenciál výrazně změnit dosavadní vědecké poznatky zejména o formování Sluneční soustavy. Planetka Psyche je unikátní příležitostí, jak získat jinak nedostupné informace o jádrech planet a možná dokonce úplně novém druhu planetek. Nyní už zbývá jen popřát sondě vydařený start a šťastnou misi bez sebemenší závady. A poté s napětím očekávat, co se za necelých deset let dozvíme nového o historii celé naší planetární soustavy.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] nasa.gov
[2] jpl.nasa.gov
[3] wikipedia.org
[4] wikipedia.org
[5] Arizona State University
[6] Živě a česky komentovaný přenos startu



O autorovi

Jan Herzig

Jan Herzig

Narodil se roku 2008 v Plzni, žije v Horšovském Týně. Studuje na Gymnáziu J. Š. Baara v Domažlicích. Vesmír ho uchvátil v 11 letech, nyní mu věnuje většinu svého času. Věnuje se teoretické i praktické astronomii. Na teoretické obdivuje možnost popsání vesmíru pomocí elegantních rovnic. V souvislosti s praktickou ho fascinuje pohled na vesmír vlastníma očima i svým dvaceticentimetrovým dalekohledem. Baví ho i popularizace astronomie a kosmonautiky, a to jak psaním článků, tak komentováním na youtube či v rádiu. V posledních třech letech se čtyřikrát umístil na vítězných pozicích ve finálových kolech Astronomické olympiády. Na XXVI. Mezinárodní astronomické olympiádě získal bronzovou medaili, na I. a II. Mezinárodní olympiádě v astronomii a astrofyzice pro juniory zlatou medaili, ve druhém případě k tomu dosáhl na 1. místo v Evropě. Správce Instagramu ČAS.



25. vesmírný týden 2024

25. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 17. 6. do 23. 6. 2024. Měsíc bude v úplňku. Planety můžeme pozorovat pouze nízko na ranní obloze, nejvýše je Saturn a Mars. Aktivita Slunce je nižší, ale nová oblast se skvrnami to může rychle změnit. Pozorovatelé úkazů na obloze si všimli nočních svítících oblak i halových jevů. Starliner pokračuje v misi u ISS a očekáváme jeho přistání. Před dvaceti lety se začala psát historie soukromé kosmonautiky, když miniraketoplán SpaceShipOne dokázal dvakrát překonat výškovou hranici 100 km a tím otevřel dveře do kosmu i pro soukromé společnosti a turisty.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

C/2021 S3 PanSTARRS

Titul Česká astrofotografie měsíce za květen 2024 obdržel snímek „C/2021 S3 PanSTARRS“, jehož autorem je Miloš Gnida   Dnešní vítězný snímek soutěže Česká astrofotografie měsíce, který pořídil astrofotograf Miloš Gnida, nám přináší pohled hned na několik astronomických objektů. Jednak,

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

NLC

Další informace »