Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 37 – vyšlo 21. září, ročník 5 (2007) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

37/2007

Venus Express zkoumá Venuši

Michal Nevrkla

Hlavním cílem mise ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. s názvem Venus Express je detailní zkoumání atmosféry, mraků, plazmatického prostředí a povrchu VenušeVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. z oběžné dráhy. Tato mise byla navržena v roce 2001 a vychází z koncepce mise Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg.. Sonda byla upravena pro prostředí blíže SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×10⁶ km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×10⁶ km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×10⁶ K a zářivým výkonem 3,846×10²⁶ W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. a nese řadu detektorů nově upravených pro ekonomický provoz [2]. Venus Express má zhruba krychlový tvar s jádrem hostícím především pohonný systém a část detektorů. Další část detektorů a komunikační systém jsou umístěny v plášti. Po stranách jsou dva solární panely. Družice je vybavena systémem kontroly teploty, který udržuje veškeré vybavení v rozsahu povolených pracovních teplot. Elektrickou energii získává ze dvou solárních panelů s plochou 5,7 m². Panely mají jeden stupeň volnosti pohybu a jejich naklánění ke Slunci je řízeno senzory slunečního záření a systémem řízení polohy. Výkon solárních panelů je cca 1 kW. Energie je uchovávána v 24 Ah lithium-iontovém akumulátoru. Důmyslný zemnící systém minimalizuje jak nízkofrekvenční rušení vzniklé zemnícími smyčkami, tak vysokofrekvenční rušení způsobené kapacitními vazbami. Poloha sondy se kontroluje hlavní tryskou a pomocnými tryskami umístěnými ve čtyřech párech v dolních rozích sondy poháněných NO₄ a mono-methyl hydrazínem. Hlavní tryska vyvíjí reaktivní sílu 415 N a každá z pomocných trysek je schopna vyvinout sílu 10 N. Pro komunikaci se ZemíZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. sonda používá celkem 4 antény. Maximální přenosová rychlost je 256 Mb/s.

Venuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. Venus Express – sonda k Venuši vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 9. listopadu 2005. U Venuše úspěšně pracovala od dubna 2006 do prosince 2014. Hlavním úkolem byl průzkum husté atmosféry planety, plazmatického prostředí a povrchu Venuše. Většina přístrojů byla obdobou přístrojů mise Mars Express. VIRTIS – Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer. Zcela unikátní zobrazovací spektrometr, který zobrazuje ve viditelné, ultrafialové (UV) a blízké infračervené (NIR) oblasti spektra. Je jedním z detektorů nesených sondou Venus Express. Umožňuje třírozměrné skenování oblačnosti Venuše do hloubky několika desítek kilometrů. ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008.

Detektory na sondě Venus Express

Po dvoutýdenní prodlevě způsobené technickými problémy byla družice vypuštěna 9. listopadu 2005 z Bajkonurského kosmodromuBajkonur – ruský kosmodrom, ze kterého se v roce 1957 vznesla první umělá družice Země – Sputnik 1 a v roce 1961 startoval první kosmonaut Jurij Alexejevič Gagarin. Po rozpadu Sovětského svazu leží Bajkonur na území nezávislého Kazachstánu, ale Rusko má s tamější vládou dohodu o pronájmu a využívání kosmodromu. Souřadnice kosmodromu: 63°25′ v. d., 47°22′ s. š. v Kazachstánu. K Venuši dolétla po 150 dnech cesty, 11. dubna 2006, a kolem planety krouží na 24 hodinové eliptické dráze. Navzdory drsnému prostředí, ve kterém se družice pohybuje, pracuje sonda nad očekávání dobře a stále z ní přichází řada překvapivých údajů a fotografií. Oproti původnímu plánu trvání mise 500 dní byla mise prodloužena do počátku května 2009.

Umělecká vize sondy Venus Express na oběžné dráze kolem Venuše. Zdroj ESA.

Sonda poslala do současnosti přes jeden terabitbit – základní jednotka klasické informace, která nabývá dvou hodnot (ano/ne), (0/1), (pravda/nepravda) atd. Násobnou jednotkou je kilobit označující 2¹⁰ = 1024 možností. Termín zavedl Claude Elwood Shanon coby zkratku anglického termínu binary digit. Fyzikální realizace bitu si žádá systém se dvěma dobře definovanými stavy – například logický obvod bez napětí a s napětím. dat – fotografií, spekter, profilů teploty, tlaku a chemického složení. Prozatím byla publikována jen část z nich, většina se dosud zpracovává. Zobrazovací spektrometr VIRTISVIRTIS – Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer. Zcela unikátní zobrazovací spektrometr, který zobrazuje ve viditelné, ultrafialové (UV) a blízké infračervené (NIR) oblasti spektra. Je jedním z detektorů nesených sondou Venus Express. Umožňuje třírozměrné skenování oblačnosti Venuše do hloubky několika desítek kilometrů. pro ultrafialovou, viditelnou a blízkou infračervenou oblast zjistil, že atmosféra VenušeVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. je velice nestálá a mění se ze dne na den. Podle snímků lze usuzovat, že podél rovníku je atmosférické proudění laminární a naproti tomu u pólů je oblast turbulentního proudění s velkými větrnými smrštěmi. Na následujícím obrázku lze vidět černé oblasti, které náleží polárnímu dipólu (černé oblasti jsou více oblačné, červené méně). Polární dipól je název pro obrovskou dvojitou větrnou smršť, kde každá má okolo 5 000 km v průměru. Smrště jsou podobné oku hurikánu. Byly pozorovány na obou pólech, přičemž rotovaly v opačných směrech [3], [4].

Měnící se atmosféra Venuše. Zdroj: ESA-

Další zajímavé obrázky z období 12. 4 až 19. 4. 2006 získané pomocí zobrazovacího spektrometru VIRTISVIRTIS – Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer. Zcela unikátní zobrazovací spektrometr, který zobrazuje ve viditelné, ultrafialové (UV) a blízké infračervené (NIR) oblasti spektra. Je jedním z detektorů nesených sondou Venus Express. Umožňuje třírozměrné skenování oblačnosti Venuše do hloubky několika desítek kilometrů. ukazují Venuši v ultrafialové (UV, 380 nm) a blízké infračervené (NIR, 1,7 μm) části spektra. Levá, modrá část je v UV oblasti a pravá, červená je v NIR oblasti spektra. Obraz získaný v UV oblasti ukazuje sluneční záření odražené od atmosféry, zatímco NIR část ukazuje složitou strukturu mraků, odhalenou tepelným zářením, vycházejícím z různých hloubek atmosféry. Zdroj: ESA.

Povrch Venuše je velice horký. Jeho teplota přesahuje 400 °C. Takto vysoká teplota je zapříčiněna jeho blízkostí u SlunceSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×10⁶ km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×10⁶ km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×10⁶ K a zářivým výkonem 3,846×10²⁶ W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium. a skleníkovým efektem, způsobeným silnou vrstvou mraků v atmosféře složené z 96 % z CO₂. Zdroj: Pearson Prentice Hall, Inc., 2005.

Teplotní mapa části povrchu Venuše byla získána opět pomocí zobrazovacího spektrometru VIRTIS. Obraz byl získán několika měřeními v blízké infračervené oblasti spektra na vlnových délkách 1,02 μm, 1,10 μm a 1,18 μm. Záření vycházející z povrchu planety bylo ovlivněno silnou vrstvou mraků. Proto bylo zapotřebí aplikovat tzv. „odmrakovávácí“ („de-clouding”) algoritmus. Zdroj: ESA.

Zajímavý experiment byl proveden 5. června 2007. V tu dobu prolétala kolem VenušeVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. americká sonda MessengerMESSENGER – sonda NASA, která zkoumala planetu Merkur. Startovala v srpnu 2004, v letech 2006 a 2007 prolétla dvakrát kolem Venuše. Kolem Merkuru poprvé prolétla v lednu 2008. Další průlety proběhly v říjnu 2008 a září 2009. V březnu 2011 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Merkuru a od té doby prováděla komplexní měření. Název sondy je zkratkou z anglického MErcury, Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging. Sonda ukončila svou činnost 30. dubna 2015 řízeným pádem na povrch planety. letící k MerkuruMerkur – planeta nejbližší Slunci. Je to skalnatá planeta, posetá krátery podobně jako náš Měsíc. Jde o nejmenší planetu vůbec. Je téměř bez atmosféry. Teplota povrchu tohoto tělesa kolísá mezi −180 °C a 430 °C. Merkur se otočí kolem vlastní osy jednou za 59 našich dní. Jeho doba oběhu kolem Slunce trvá 88 dní. Jde o příklad vázané rotace (spinorbitální interakce) v poměru 2:3 způsobené slapovými silami. Dráha Merkuru kolem Slunce je protáhlá elipsa, která se stáčí vlivem přítomnosti ostatních planet. Malá část stáčení perihelia dráhy (43″ za století) je způsobena efekty obecné relativity.. K Venuši se přiblížila na pouhých 338 km od povrchu planety. Vědecké týmy obou sond spojily svá úsilí a vytipovaly jeden z oblaků v atmosféře planety, který byl v zorném poli sondy Venus Express, o 12 hodin později se dostal do zorného pole Messengeru a o dalších 12 hodin později opět do zorného pole Venus Expressu. Tímto způsobem mohla být zkoumána dynamika jednoho oblaku v různých výškách a různými přístroji. Vlastní pohyb oblaku ještě umožnil jeho sledování na denní i noční straně planety.

Sonda Venus Express nadále zásobuje pozemní středisko fascinujícími daty poodkrývajícími tajemství druhé planety naší sluneční soustavy. Lze očekávat ještě řadu velmi zajímavých objevů. Mnoho informací o misi Venus Express lze nalézt přímo na stránkách ESA.

Klip týdne: Venus Express

Venus Express. V animaci vidíte start rakety Ariane se sondou Venus Express na palubě. Po oddělení pomocných boosterů vynesla raketa sondu na oběžnou dráhu kolem Země. Zde byl odmrštěn kryt nákladového prostoru a uvolněna vlastní sonda. Po zažehnutí hlavního motoru získala sonda impuls nutný na cestu meziplanetárním prostorem směrem k Venuši. Po oddělení již nepotřebného motoru se na sondě rozvinuly panely slunečních baterií a sonda se vydala na cestu k Venuši, kde byla navedena na eliptickou dráhu kolem planety. (wmv, 4 MB)

Venuše – jižní pól

Venuše – jižní pól. V klipu je sekvence šesti snímků jižního pólu Venuše z přístroje VIRTIS sondy Venus Express. Snímky byly pořízeny na vlnové délce 5 mikrometrů (IR obor) v období mezi 12. a 19. dubnem 2006 z různých výšek (190 km až 315 km). Falešné barvy znázorňují intenzitu signálu. Na snímcích je patrný dvojitý vír v atmosféře nad jižním pólem planety a jeho časový vývoj. Kolem struktury je tmavomodrý pás chladného vzduchu. Patrný je i terminátor (přechod světla a stínu) – denní strana je zobrazena žlutě a noční modře. (gif, 120 kB)

Odkazy