Jak dopadlo unikátní stratosférické pozorování Perseid z Česka?

Průběh letu a experimenty

Start stratosférického balónu proběhl 13. 8. 2015 po půlnoci (0:52 SELČ) z letiště v Malých Bielicách u Partyzánského). Maximální výšky dosáhl balón ve 2:55:40 SELČ (34 444 m), kdy došlo k jeho roztržení a následná sestupná fáze skončila dopadem na povrch Země v 03:34 SELČ na souřadnicích N48,4471450 a E18,105750 poblíž obce Preseľany na Slovensku. Součástí letu byly také další experimenty, umístěné v gondolách tohoto letu. Prvním byl detektor kosmického záření (kombinace Geiger-Müllerových trubic a detektoru nabitých částic v podobě moderních mobilních telefonů se speciálním softwarem společnosti Crayfis), dále testovací sestava vysílače pro první slovenskou družici SkCube a také studentský experiment ISCEAC (Vliv stratosférických podmínek na klíčivost semen kulturních plodin). Zjištění přesné zeměpisné polohy balónu během letu zajišťovaly dva GPS moduly, díky nimž bylo možné stanovit polohu a výšku balónu v intervalu 30 sekund. Kromě výše zmíněných institucí se na letu stratosférického balónu STRATO 02/2015 podílela také Laboratoř metalomiky a nanotechnologií v Brně a také Hvězdárna v Partizánskom.

Historie pozorování meteorů ze stratosférických balonů

První specializovaná pozorování meteorických rojů ze stratosférických (výškových) balónů byla realizována v souvislosti s předpokládanými mohutnými návraty meteorického roje Leonid v letech 1998 a 1999. Start prvního stratosférického balónu se uskutečnil 17. 11. 1998 z Marshall Space Flight Center v Redstone Arsenal (Huntsville, Alabama), přičemž MSFC je vedoucím vědeckým střediskem NASA (National Aeronautice and Space Administration). Maximální dosažená výška meteorologického balónu, který byl použit během tohoto experimentu, byla 30 500 m. Součástí letů byla většinou také kapsle s aerologem, jejíž cílem bylo zachycení drobných částic (prachu), záznam meteorů byl prováděn pomocí citlivých CCD kamer se záznamovým zařízením. Úspěch mise v roce 1998 vedl k opakování letů i v letech 1999 a 2000, taktéž během očekávaných návratů meteorického roje Leonid. V roce 1999 byly uskutečněny starty také za účelem sledování meteorického roje eta Aquarid (7.5.1999, start z Johnson Near Space Center) nebo také start během aktivity meteorického roje Perseid (12.8.1999, balon dosáhl výšky pouze 18 898 m). Během dalších let byly tyto lety pod hlavičkou NASA opakovány, například v roce 2012 během aktivity meteorického roje Lyrid. V Evropě bylo pozorování meteorů pomocí stratosférického balónu realizováno například v roce 2011 během očekávané zvýšené aktivity meteorického roje Drakonid nebo v roce 2012 během aktivity meteorického roje Geminid. Tyto lety byly koordinovány v rámci aktivit SPMN (SPanish Meteor Network), záznam meteorů byl proveden pomocí CCD kamery Watec 902 H2 a uložen na DVR (Digital Video Recorder). Veškeré tyto experimenty byly zaměřeny pouze na samotný záznam meteorů z gondoly stratosférického balónu, případně na sběr drobných částic (v řádech mikrometrů) ve stratosféře.

MeteorCam03 – vícestaniční dráhy meteorů

Experiment MeteorCam03 sestává z citlivé CCD kamery KPF131HR s čipem Sony Super HAD II CCD s citlivostí 0,002 lx v BW režimu. Čip kamery velikost 1/3“ poskytuje rozlišení 582 x 500 px, kamera byla osazena objektivem Computar s pevným ohniskem f= 4 mm a světelností F/1,2. Záznam meteorů byl realizován pomocí DVR (Digital Video Recorder) se dvěma kanály na paměťovou kartu minuse s kapacitou 32 GB se snímkovou frekvencí 25 sn/s. Jednotlivá kontinuálně nahrávaná videa byla ukládána ve formátu *.avi v jednominutových sekvencích, záznam byl komprimován MJPEG kodekem.

Meteor 20150813_004932 - stanice Maruška SE. Autor: Jakub Koukal	Skládaný snímek meteoru 20150813_004932 - MeteorCam03. Autor: Jakub Koukal

Meteor 20150813_005041 - stanice Maruška SE. Autor: Jakub Koukal	Skládaný snímek meteoru 20150813_005041 - MeteorCam03. Autor: Jakub Koukal

Během letu bylo zaznamenáno celkem 45 meteorů, první ve 23:14:30 UT, poslední v 0:56:28 UT, z nichž 23 bylo identifikováno také na pozemních stanicích sítě EDMONd. Vzhledem k velkému neklidu gondoly během letu nebylo možné videa zpracovat běžnou metodou v programu Ufo Analyzer, ale bylo nutné provést astrometrii zaznamenaných meteorů v podobě statických skládaných snímků v programu AstroRecord. Změřené rovníkové souřadnice (Ra, Dec) začátku a konce meteorů byly do výpočtu v programu Ufo Orbit vloženy ve fotografickém formátu, kde byl znám čas průletu meteoru, rovníkové souřadnice začátku a konce meteoru, zeměpisné souřadnice a výška gondoly v okamžiku úkazu a délka trvání úkazu, stanovená ze zaznamenaného počtu snímků průletu meteoru.   

2D projekce dvojstaničních drah pozemní stanice (Maruška SE) a experimentu MeteorCam03. Autor: Jakub Koukal	Projekce dvojstaničních drah meteoroidů ve Sluneční soustavě. Autor: Jakub Koukal

   Vzhledem k množství dat získaných během experimentu MeteorCam03 byly doposud vyhodnoceny 3 dvojstaniční dráhy mezi pohyblivou stanicí umístěnou v gondole stratosférického balónu a pozemní stanicí Maruška SE. Ve všech případech se jednalo o meteory patřící meteorickému roji Perseid. Orbitální elementy všech drah jsou uvedeny v tabulce, včetně geocentrického radiantu meteoru a počáteční a koncové výšky atmosférické dráhy meteoru.

Orbitální elementy dvojstaničních drah Perseid. Autor: Jakub Koukal

Závěr

   Výsledky experimentu MeteorCam03 ukázaly možnost využití citlivých CCD kamer umístěných v gondole stratosférického balónu pro výpočet vícestaničních drah meteorů ve spolupráci s pozemními stanicemi. V případě nepříznivého počasí během výrazných maxim meteorických rojů (např. meteorických dešťů) se nabízí využití stratosférických balónů pro zisk cenných dat o těchto mimořádných událostech. Experiment lze hodnotit jako velmi úspěšný, vzhledem k zaznamenanému množství meteorů kamerou MeteorCam03 a také vzhledem k výpočtu dvojstaničních drah meteorů ve spolupráci s pozemními stanicemi sítě EDMONd.

Odkazy

Video z první minuty po startu stratosférického balónu STRATO 02/2015

Kompilace tří meteorů zaznamenaných kamerou MeteorCam03

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Hvězdárna Valašské Meziříčí
[2] SMPH - česky
[3] SMPH - anglicky