Výzkum Venuše – 9. díl

Akatsuki: Návrat „ztracené“ sondy

Ve výzkumu Sluneční soustavy hrají (kromě USA, Ruska a Evropy) čím dál větší úlohu také Japonci. Jejich družice a sondy se zaměřují kromě výzkumu Země také na Slunce a další tělesa, ale i na vzdálený vesmír. Některé sondy se staly hodně známými, často díky tomu, jaké výsledky přinesly, nebo jak obtížná jejich mise byla. Ze slunečních observatoří se vám možná vybaví Yohkoh nebo Hinode. V blízkosti Měsíce úspěšně operovala Kaguya a přinášela nádherná HD videa. Z výzkumu magnetosféry můžeme jmenovat misi Geotail a známý je také nedávno hojně jmenovaný rentgenový dalekohled Hitomi. Pravděpodobně nejznámější sondou je Hayabusa k asteroidu Itokawa, která planetku sice prozkoumala, ale málem to vypadalo, že případné vzorky nebudou na Zemi doručeny. Japonci však zapojili svůj um zachránit téměř ztracenou misi a přistávací pouzdro nakonec přistálo. V současnosti (2016) je na cestě k dalšímu asteroidu také nástupce Hayabusa 2. No a na závěr ještě můžeme zmínit dvě kosmické sondy: Planet-B, to byl průzkumník Marsu, známý též jako Nozomi, a právě Planet-C, který známe dnes jako Akatsuki. Nozomi se sice k Marsu dostala, ale nakonec se ji na oběžnou dráhu kolem Rudé planety dostat nepodařilo. Paradoxně v roce 2010 se totéž stalo i Akatsuki a o tom je už náš detailní příběh.

Akatsuki, na webu japonské vesmírné agentury též zvaná Venušin klimatický orbiter, je sonda, která se dostala na oběžnou dráhu planety v prosinci 2015. Už víme, že patří do rodiny misí „Planet“, tedy sond k planetám (Japonci občas používají pro několik misí společný název podle typu výzkumu, např. Solar-A, Solar-B či Astro-H nebo Muses-C atp.). Tělo sondy, vážící 500 kg (včetně paliva), tvoří modul tvaru kvádru o rozměrech 1,5 × 1,0 × 1,4 metru. K němu jsou připevněny solární panely s rozpětím 5,1 metru. Vědeckou výbavu tvoří tři infračervené kamery pro krátké vlnové délky (1 a 2 mikrometry, IR1 a IR2) a jedna dlouhovlnná (LIR). Další vědecké přístroje jsou ultrafialová kamera (UVI) a snímač blesků a airglow (LAC). Poslední přístroj tvoří rádiový experiment (Ultra-stable oscillator, USO, tedy extrémně přesný oscilátor s přesností 10^-13). Využití jednotlivých přístrojů dobře ukazuje následující kresba.

Na obrázku je patrné, že infračervené kamery jsou schopny sledovat oblaka ve střední a spodní vrstvě a také vulkanickou aktivitu na povrchu. Horní vrstvy dokáže zkoumat ultrafialová kamera a ještě výše se dívá LAC a rádiový experiment. LAC také detekuje případné blesky.^62,63

Jestliže vám neuniklo, že vybavení sondy je podobné Venus Express, je to logické. Jednak pro výzkum Venuše a jejího povrchu nejsou vhodná všechna pásma spektra a potom přístroje se svými schopnostmi částečně překrývají. To je výhodné i pro kontinuitu dalšího výzkumu atmosféry v delším časovém hledisku. Rozdíl mezi přístupem obou sond je především v tom, že Venus Express měl polární dráhu, zatímco Akatsuki obíhá podél rovníku. Je třeba si uvědomit, že Venus Express pracoval u Venuše ještě několik let v době, kdy měla pracovat současně s ním i Akatsuki a oba týmy tak spolu úzce spolupracovaly.

Jenže jak je dobře známo, věci nejdou při japonských výpravách vždy tak hladce, jak by mohly. Zatímco Hayabusa to dala, Nozomi nebo nedávná Hitomi nikoli, Ale Akatsuki naštěstí patří mezi ty pozitivní články. Sonda odstartovala již 20. května 2010 na palubě rakety H-IIA. Současně s ní se svezla také zkušební sluneční plachetnice Ikaros. Cesta k Venuši probíhala dobře, ovšem informace o příletu k planetě nebyly vůbec dobré. 6. prosince 2010 se zapálil hlavní motor, ale pak se sonda dostala do rádiového stínu. Když se obnovila komunikace se Zemí, dozvěděli jsme se, že sonda je v nouzovém režimu, ale stabilizovaná, ovšem komunikace probíhala jen pomalu pomocí antény s nízkou přenosovou rychlostí. Teprve po dvou dnech bylo zřejmé, že motor se zapálil pouze na tři minuty a to nestačilo k navedení sondy na oběžnou dráhu kolem Venuše. Situace nevypadala dobře, protože podle pozdějších předpokladů se do cesty tlakovacího hélia palivovou nádrží dostaly usazeniny solí a ty způsobily, že ve spalovací komoře byl nadbytek okysličovadla a to vedlo k přehřátí a poškození trysky a komory. Za normálních okolností by s plánovanou misí byl konec. Ostatně něco podobného potkalo v roce 1993 nešťastný americký Mars Observer. Ne tak v případě Japonců.

Ukázalo se, že sonda bude schopna se k Venuši vrátit v prosinci 2015. Technici usoudili, že by se měli pokusit o navedení na druhý pokus za předpokladu, že by tryska nebyla tolik poškozena a že by sonda byla uvedena do hibernace, aby se prodloužila její původně plánovaná životnost čítající 4,5 roku. Zjištění z telemetrie a zkušební testy v září 2011 ukázaly, že motor dává tah pouze 40 newtonů, což je asi desetina plánovaného a že poškození neumožní použít hlavní motor. Nicméně tu byly ještě trysky orientačního systému a ty navíc nepotřebují ke své činnosti okysličovadlo a vystačí si pouze s hydrazinem. Proto došlo v říjnu 2011 k vypuštění zbylých 65 kg okysličovadla. Díky tomu se sonda odlehčila. Koncem roku 2011 byly provedeny drobné korekce dráhy a bylo rozhodnuto, že k navedení dojde koncem roku 2015. Změněny musely být parametry plánované oběžné dráhy. Původně se počítalo s protáhlou oběžnou dráhou s nejbližším bodem ve stovkách kilometrů nad povrchem. Vzhledem k nízkému tahu orientačních motorků však musela být zvolena protáhlá elipsa v rovině oběžné dráhy Venuše, přičemž i v bodě nejnižším mělo jít o přiblížení na řádově tisíc kilometrů. Směr oběhu pak měl souhlasit se směrem otáčení oblačnosti.

Konečně nadešel 7. prosinec 2015. Sonda zapálila své čtyři malé motorky na dobu 20 minut a opravdu se jí podařilo dostat se na oběžnou dráhu kolem Venuše. Po vyhodnocení dat se ukázalo, že sonda obíhá po elipse s nejnižším bodem 400 km a nejvyšším 440 000 km s oběžnou dobou 13 dní a 14 hodin. V březnu 2016 pak došlo k další úpravě dráhy na nejzazší bod 330 000 km a zkrácení oběhu na 9 dnů. Kromě toho bylo rozhodnuto o začátku vědeckého výzkumu oficiálně od května 2016 po dobu následujících dvou let s možným prodloužením do roku 2020.⁶⁴

17. května 2016 jsme se mohli dočíst, že Akatsuki opravdu zahájila vědecký výzkum a jsou k dispozici některé první snímky. To nejlepší je tedy před námi a o dalším výzkumu vás budeme ještě informovat. Níže jsou alespoň některé záběry z galerie mise.

Můžeme si tedy zhluboka oddechnout, protože těsně po ukončení mise Venus Express tu máme další několik roků trvající výzkum Venuše. Jenže, co bude pak?

Vize do budoucna

NASA informovala v říjnu 2015, že by ráda v programu Discovery zařadila i sondu pracovně zvanou VERITAS. Sonda nese zkratku názvu Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy, čímž evokuje, že by měla být zaměřena na komplexní průzkum Venušiny atmosféry i jejího povrchu. Výzkum by měl umožnit detailní poznání složení povrchu a jeho změn. Uvažovaný start je koncem roku 2021.⁶⁶

Poměrně realisticky je rozpracován přistávací modul DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging). Ten by zkoumal atmosféru a prováděl snímkování během přistání.⁶⁷

V širším hledáčku NASA je rovněž mise Venus Flagship Mission, která by měla kromě orbiteru zahrnovat také dvě přistávací pouzdra pro dva různé typy terénu a dvě balónové sondy. Studie této mise je podrobně rozpracována na webu JPL, ale o realizaci nepadlo slovo zatím ani rámcově.⁶⁸

V Los Alamos plánují další misi s názvem SAGE (Surface and Atmosphere Geochemical Explorer), která by pomocí laseru zkoumala povrch a podpovrchové vrstvy tak, jak by to přistávací modul nemohl dokázat, neboť by byl brzy zničen. Tato mise je pouze v návrhové fázi, ale byla by velmi přínosná.⁶⁹

Další plánovanou misí je Veněra-D. Navrhuje se její realizace v období 2016–2025. Plánovaná mise by zahrnovala výrazně modernizované sondy na základě zkušeností z kdysi úspěšné řady sond. Jednalo by se o orbiter, další menší subsatelit, přistávací modul a jednu sondu, která by měla pracovat na povrchu po delší čas. Přístroje by byly dodány mezinárodními týmy. Informace k této misi se neustále vyvíjejí a případná realizace je stále nejistá.⁷⁰

Evropská vesmírná agentura rozpracovala zajímavý projekt, kdy by se k Venuši vydala balónová sonda, která by postupně cestou upouštěla mikrosondy pro detailní průzkum nízké atmosféry (projekt Venus entry probe).⁷¹

Velmi okrajově se můžeme zmínit ještě o plánech na detailnější snímkování povrchu Venuše radary SAR, které plánují izraelští a indičtí vědci. Pravděpodobně by při tom spolupracovali s NASA. Podobně je to s americkou misí RAVEN.^72,73,74

Setkat se dá i s extravagantnějšími projekty, jako třeba s povrchovou plachetnicí a s nafukovacím letadlem do Venušiny atmosféry.^75,76
Náš seriál je na konci. Ukázal nám Venuši, která je krásnou ozdobou naší oblohy. Planetu, která se zdá být svou velikostí i výskytem atmosféry sestrou Země, ovšem ve skutečnosti značně odlišnou planetou. Podívali jsme se na pionýrské výpravy i sondy, které se zaměřily na detailní průzkum povrchu a atmosféry. A nyní, když se za tím ohlédneme, tak je nám jasné, jak zoufale moc rádi bychom k Venuši potřebovali vyslat další komplexní výzkumníky. Zatím jen málo rozumíme pochodům v atmosféře. Nevíme jistě, zda se zde vyskytují blesky nebo aktivní sopky. Není úplně jasné, proč se atmosféra prohání nad povrchem tak velkou rychlostí. Jak přesně vznikl a funguje skleníkový jev na Venuši a mnohé další otázky. Bude skvělé se na některé z nich jednou dozvědět odpovědi.

Vážení čtenáři, děkujeme za přízeň, kterou jste seriálu věnovali.

Zdroje informací:

⁶² Akatsuki. ISAS/JAXA. 2016 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.isas.jaxa.jp/e/enterp/missions/akatsuki/index.shtml

⁶³ Planet-C. JAXA. 2009 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.stp.isas.jaxa.jp/venus/top_english.html

⁶⁴ Akatsuki. JAXA. 2010 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://global.jaxa.jp/countdown/f17/index_e.html

⁶⁵ Snímky z Akatsuki. ISIS/JAXA. 2016 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.isas.jaxa.jp/j/enterp/missions/akatsuki/compile/gallery.shtml#photo

⁶⁶ NASA Eyeing Venus, Asteroids for Next Low-Cost Robotic Mission. Space.com. 2015 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.space.com/30710-nasa-discovery-mission-venus-asteroids.html

⁶⁷ Venus Flagship Mission. Jet Propulsion Laboratory. 2016 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://vfm.jpl.nasa.gov/venusdesignreferencemission/

⁶⁸ DAVINCI. Wikipedia. 2016 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/DAVINCI

⁶⁹ SAGE mission to Venus. Los Alamos National Laboratory. 2010 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.lanl.gov/discover/news-release-archive/2010/June/06.11-sage-mission-to-venus.php

⁷⁰ Future Venus exploration: mission Venera-D. Venus Exploration Targets Workshop. 2014 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.hou.usra.edu/meetings/venus2014/pdf/6037.pdf

⁷¹ Venus entry probe. ESA. 2013 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://sci.esa.int/trs/35987-venus-entry-probe/

⁷² Blumberg, Dan. Cohen, Jacob. Mackwell, Stephen. Lapid, Ofer. Greeley, Ronald. MuSAR – A novel SAR mission to Venus. 2011 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.ursi.org/proceedings/procGA11/ursi/J05-1.pdf

⁷³ ISRO Announces Preliminary Study On Indian Mission To Venus. Asianscientist.com. 2012 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.asianscientist.com/2012/02/topnews/isro-indian-mission-to-planet-venus-2012/

⁷⁴ Proposed Discovery Venus Radar Mission. Future Planetary Exploration. 2009 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://futureplanets.blogspot.cz/2009/11/proposed-discovery-venus-radar-mission.html

⁷⁵ Venus Landsailing Rover. NASA. 2013 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2012_phase_I_fellows_landis.html

⁷⁶ The Inflatable Plane That Would Float Like a Leaf Through Venus’s Atmosphere. Motherboard. 2015 [cit. 27. 6. 2016]. Dostupné z: http://motherboard.vice.com/read/the-inflatable-plane-that-would-float-like-a-leaf-through-venuss-atmosphere

Převzato: Kosmonautix.cz