Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 31 – vyšlo 14. srpna, ročník 7 (2009) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

31/2009

Americký sen – návrat na Měsíc

Jiřina Scholtzová

„Je to malý krok pro člověka, ale velký pro lidstvo.“ Letos 20. července uplynulo 40 let ode dne, kdy tuto slavnou větu pronesl Neil Armstrong, když se jeho noha poprvé dotkla povrchu Měsíce. Američané si nechtějí nechat ujít toto symbolické jubileum a plánují návrat na našeho souputníka. Proto již v červnu poslali dvě bezposádkové průzkumné sondy LRO a LCROSS na jednoroční misi. Nyní již obě pilně pracují na svých úkolech u Měsíce. NASA dále ve svém programu s názvem Constellation plánuje, že se kolem roku 2020 znovu vrátí na Měsíc s lidskou posádku a začne tam budovat lunární stanici.

Měsíc – přirozený satelit Země, rotuje tzv. vázanou rotací (doba oběhu a rotace je shodná). Díky tomu stále vidíme přibližně jen přivrácenou polokouli Měsíce. Měsíc je prvním cizím tělesem, na kterém stanul člověk (Neil Armstrong, 1969, Apollo 11). Voda na Měsíci byla objevena v stinných částech kráterů a pod povrchem (Lunar Prospektor, 1998). Povrch Měsíce je pokryt regolitem (drobná drť s vysokým obsahem skla). Malé pevné jádro je obklopené plastickou vrstvou (v hloubce 1 000 km pod povrchem). Velké množství kráterů má rozměry od milimetrů po stovky kilometrů. Několik z nich je pojmenováno i po českých osobnostech (například kráter Anděl). NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. Apollo – americký program pilotovaných vesmírných letů probíhající v letech 1961 až 1972 a současně název kosmické lodi, která dopravila člověka na Měsíc. Vyvrcholením bylo přistání člověka na Měsíci (Apollo 11, Neil Armstrong, 20. 7. 1969). K cestě na Měsíc byla používána dosud největší nosná raketa Saturn V. Astronauté posledních misí využívali k pohybu po povrchu Měsíce speciální motorové vozítko.

Úkolem první sondy, LRO, je snímkovat povrch Měsíce s největším možným rozlišením, kterého lze nyní dosáhnout. Druhá, LCROSS, má analyzovat složení povrchu Měsíce, a to velmi svérázným způsobem: 9. října 2009 do Měsíce narazí. Vyvržený materiál bude jednak snímkován sondami a jednak pozorován vědci ze Země. Chtějí tak zjistit složení Měsíce. Hlavními úkoly mise jsou:

• pomoci určit možné lokality pro budoucí přistání raket s posádkami (LRO),
• zjistit, zda se na Měsíci nachází voda nebo jiné užitečné látky (LCROSS).

Jedna dvě, sonda jde...

Je na Měsíci voda ve větším množství nebo není? A kde by tam bylo to nejlepší místo pro vybudování lunární základny? Tyto a další otázky mají již brzy zodpovědět dvě bezposádkové výpravy na Měsíc, které byly odstartovány 18. června 2009 v 21:32 UTCUTC – Universal Time Coordinated, univerzální koordinovaný čas. Časová stupnice získaná průměrováním měření mnoha desítek cesiových atomových hodin pracujících v řadě metrologických laboratořích po celém světě. Od ní je odvozen občanský pásmový čas a také známé časové signály šířené rozhlasovým vysíláním. z mysu Canaveral na Floridě.

Tato mise se zaměřuje na málo známé oblasti v okolí měsíčních pólů, doufajíc v potvrzení zpráv o velkých zásobách vodíkuVodík – Hydrogenium, je nejlehčí a nejjednodušší plynný chemický prvek, tvořící převážnou část hmoty ve vesmíru. Má široké praktické využití jako zdroj energie, redukční činidlo při chemické syntéze a v metalurgii nebo jako náplň balonů a vzducholodí. Vodík objevil roku 1766 Henry Cavendish. a zmrzlé vody. Led nebyl objeven v rovníkových oblastech, které byly podrobně studovány v rámci pilotovaných letů, uskutečněných v minulém století.

Krátery, které jsou permanentně ukryté ve stínu a na které nedopadlo sluneční světlo po dobu jedné či dvou miliard let, mohou při teplotách kolem –200 °C obsahovat zásoby vodního ledu. Led může poskytovat nejen vodu, ale i kyslík pro kosmonauty a okysličovadlo potřebné jako součást pohonných hmot raketových motorů.

Obě sondy byly navedeny na dráhu k Měsíci pomocí urychlovacího stupně Centaur. Zatímco při jiných startech stupeň Centaur ukončí svoji práci při oddělení sond, v tomto případě se stane nástrojem vědeckého poznání Měsíce. Bude tím tělesem, které dopadne na měsíční povrch, do kráteru ukrytého ve věčném stínu. Materiál, vyvržený při impaktu bude studován jak přístroji na obou sondách, tak pozemními dalekohledy a pravděpodobně i pomocí dalekohledu HSTHST (Hubble Space Telescope) – Hubblův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl v roce 1990 umístěn do výšky 614 km. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubbleovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji, nicméně v roce 2006 bylo rozhodnuto o poslední servisní misi, která měla proběhnout v roce 2008. Mise byla kvůli závadě na dalekohledu odložena a uskutečnila se v květnu 2009.. Astronomové budou pátrat po přítomnosti zmrzlé vody při studiu vyvrženého materiálu, ozářeného slunečním světlem.

Sondy LRO a LCROSS tak budou pokračovat v podobných výzkumech jako dřívější sonda Lunar ProspectorLunar Prospector – Sonda NASA, která po mnoha letech od programu Apollo měla za cíl zkoumat Měsíc. Od roku 1998 rok mapovala povrch Měsíce a měřila gravitační a magnetické pole. V lednu 1999 byla mise prodloužena o 7 měsíců. Po vyčerpání paliva byla loď v roce 1999 nasměrována do jednoho kráteru v blízkosti jižního pólu Měsíce. Dopadem se měl uvolnit pozorovatelný oblak vodní páry a potvrdit tak existenci vody na Měsíci. Nic takového se ale nestalo., která detekovala přítomnost vody na Měsíci. Ta byla také navedena na sestupnou dráhu a narazila do povrchu Měsíce, aby bylo možné potvrdit přítomnost vody ve vyvrženém materiálu. Tento experiment se však nezdařil a voda detekována nebyla.

LRO a LCROSS

Sondy LRO a LCROSS odletěly společně v 21:32 UCT na palubě rakety Atlas VAtlas V – nosná raketa NASA vyvíjena společností Boeing, od roku 2006 vyráběná společností United Launch Alliance. Celková výška Atlasu s druhým stupněm Centaur III je 60 m. Vzletová hmotnost je 333 000 kg. Připojením až pěti pomocných raketových motorů na tuhé palivo GEM 63 hmotnost vzroste až na 590 000 kg. První stupeň rakety Atlas V je poháněn jedním motorem RD-180 s tahem 3,8 MN a druhý stupeň – Centaur III je poháněn jedním motorem RL10C-1 o tahu 102 kN nebo dvěma motory RL10A-4-2 o celkovém tahu 198 kN., oběžné dráhy Měsíce dosáhly podle očekávaní 23. června 2009 v 10:27 UCT.

 

Raketa Atlas V, která vynesla sondy LRO a LCROSS.

Sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter)

Sonda LRO, neboli Lunární Průzkumná Družice, zkoumá trvale zastíněné oblasti v nejhlubších měsíčních kráterech a pokusí se zjistit důsledky záření na Měsíci na lidské tělo. Sonda obíhá kolem Měsíce na nízké polární dráze ve výšce 50 km nad povrchem, vytváří trojrozměrné mapy na různých vlnových délkách s rozlišením jednoho metru a zjišťuje další informace o zhruba 100 oblastech, ve kterých by mohly v budoucnu přistát pilotované výpravy. K tomuto účelu je vybavena sedmi přístroji: DLRE, LAMP, LEND, LOLA, CRaTER, Mini-RF a LROC. Přístroje slouží ke studiu teploty, tvaru povrchu, radioaktivity a množství vodíku.

Například experiment DLRE má systematicky zmapovat globální teplotní stav Měsíce. Má vytvořit jak denní tak i noční teplotní mapu povrchu a zjistit stabilitu potenciálních zásob ledu v polárních oblastech. Vědci tak podrobněji zjistí detaily o povrchu Měsíce a budou moci snížit nebezpečí pro přistání budoucích posádek. Experiment DLRE by měl také nalézt měsíční rovery a šest přistávacích modulů, které tam zanechaly mise Apollo v 60. a 70. letech minulého století.

Přístroje, které LRO nese.

LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite)

Hlavním úkolem sondy LCROSS je zřítit se rychlostí téměř 9 000 km/h na měsíční povrch do některého z kráterů, které jsou trvale ponořeny do stínu. Tato srážka je naplánována na 11:30 UTCUTC – Universal Time Coordinated, univerzální koordinovaný čas. Časová stupnice získaná průměrováním měření mnoha desítek cesiových atomových hodin pracujících v řadě metrologických laboratořích po celém světě. Od ní je odvozen občanský pásmový čas a také známé časové signály šířené rozhlasovým vysíláním., 9. října letošního roku. Impakt způsobí vyvržení měsíční horniny do výšky téměř 10 km. Vyvrženou látkou prolétne sonda LRO zhruba 4 minuty po vlastním impaktu a pokusí se zjistit přítomnost ledu. Přestože tato srážka bude ve skutečnosti dílem několika minut, může být z povrchu Země pozorovatelná pomocí dalekohledů již několik sekund po srážce. K nejvýraznějšímu efektu dojde mezi 30 až 100 sekundami po impaktu. K tomuto pozorování se chystají nejvýznamnější observatoře světa. Týmy astronomů poskytnou svá nejvýkonnější zařízení, a tak ze zkázy LCROSSu neunikne žádný detail. Na noc srážky je připravena řada sond i dalekohledů, jmenujme například sondu LRO, Hubbleův vesmírný dalekohledHST (Hubble Space Telescope) – Hubblův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl v roce 1990 umístěn do výšky 614 km. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubbleovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji, nicméně v roce 2006 bylo rozhodnuto o poslední servisní misi, která měla proběhnout v roce 2008. Mise byla kvůli závadě na dalekohledu odložena a uskutečnila se v květnu 2009., Keckův dalekohled, dalekohled Gemini NorthGemini – dvě observatoře se zrcadly o průměru 8,1 m. Na severní polokouli je Gemini-N (Mauna Kea, Havaj, 4 100 m) a na jižní polokouli Gemini-S (Cerro Pachón, Chille, 2 737 m). Oba dalekohledy byly uvedeny do provozu v roce 2000 a využívají, tak jako všechny současné velké dalekohledy, systém adaptivní optiky., dalekohled Subaru, observatoře Magdalena Ridge a Mount Wilson, k pozorování je ale připravena i řada dalších špičkových přístrojů.

Předpokládaný průběh srážky LCROSSu s Měsícem.

Novinky

LRO
18. června 2009, 23:32 SELČSELČ – středoevropský letní čas. Označení pro středoevropské časové pásmo v období od poslední březnové neděle do poslední říjnové neděle. SELČ je roven světovému času + 2 hodiny., nosná raketa Atlas V startuje z mysu Canaveral na Floridě. Zahajuje tak první misi předznamenávající návrat Američanů na Měsíc. Nese dvě kosmické sondy LRO a LCROSS. 23. června 2009, 12:30 SELČ, sonda LRO po pětidenní cestě dorazila k Měsíci a dostala se na jeho oběžnou dráhu. 25. června 2009, 21:39 SELČ, dva další úspěšné zážehy, které dostaly LRO na dočasnou oběžnou dráhu, která slouží k otestování funkčnosti vybavení. Zhruba za dva měsíce se LRO posune na konečnou oběžnou dráhu ve výšce 50 km nad povrchem Měsíce. Z tohoto místa proběhne mapování povrchu Měsíce a hledání zdrojů nutných pro život budoucích kosmonautů. 26. června 2009, 14:25 SELČ, desetiminutový zážeh posunul sondu na polární oběžnou dráhu ve výšce 200 km nad měsíčním povrchem. 27. června 2009, navedení LRO na základní oběžnou dráhu, další testování funkčnosti přístrojů. 29. června 2009, 22:43 SELČ přístroje LEND a CRaTER jsou již funkční a online. 30. června 2009, dvě kamery, souhrnně nazývané Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC), byly aktivovány. Pracují bez problémů a snímkují oblast měsíčního pohoří jižně od Mare Nubium (Moře mraků). 2. července 2009 21:10 SELČ, LRO odeslala první snímky od svého příletu k Měsíci. 30. července 2009, LRO zachytila na snímku kráter o průměru 40 km v oblasti Lacus Mortis (Jezero smrti).
LCROSS
18. června 2009 v 23:32 SELČ, Atlas V startuje z mysu Canaveral na Floridě. 20. června 2009, sonda LRO byla úspěšně oddělena od nosné rakety v 00:16:43 SELČ. Sonda LCROSS a raketa Centaur spolu zůstanou po následující 4 měsíce. První korekční manévr. Navedení sondy LCROSS na první průlet kolem Měsíce. Nejblíže mu bude 23. 6. v 12:28 SELČ, poté bude 113 dní obíhat na pomocné orbitě a 9. října 2009 v 13:30 SELČ narazí do Měsíce. Solární panely jsou rozvinuty a míří na Slunce. Komunikace se Zemí funguje. 21. června 2009, úspěšně zakončen druhý manévr, sonda se přibližuje k Měsíci. Nyní je od něj vzdálena cca 200 000 km. Tým zkontroloval, že je pozorovací zařízení v pořádku a provedl první kalibraci. 22. června 2009, příprava na průlet ve vzdálenosti 75 000 km od Měsíce. 23. června 2009, 12:30 SELČ, sonda LCROSS je nejblíže k Měsíci při svém průletu: 3 200 km od povrchu, v tzv. periluní. LCROSS poté nasnímkuje tři nejvýraznější krátery v této oblasti, aby podle nich kalibroval přístroje. 23. června 2009, 16:24 SELČ, kráter Mendělejev LCROSS se nachází 8 082 km od Měsíce. Sonda shromažďuje data z oblasti Mendělejevova kráteru (5,7 stupňů severní šířky a 140,9 stupňů východní délky). Jde o odvrácenou stranu Měsíce, jejíž jednotvárnost poskytuje dobrý cíl pro kalibraci přístrojů. 23. června 2009, 16:30 SELČ, kráter Goddard C LCROSS má namířeno ke druhému kráteru – Goddard C. Jde o komplex kráterů, jehož souřadnice jsou 15,6 stupňů severní šířky a 84,3 stupňů východní délky. LCROSS se zaměřuje na kráter bohatý na železo s čedičovým mořem mísícím se s vrásčitým materiálem podobným horám. 23. června 2009, 16:38 SELČ, kráter Giordano Bruno LCROSS nakonec míří ke kráteru Giordano Bruno na 35,9 stupňů severní šířky a 102,8 stupňů východní délky. Je to relativně mladý kráter, starý 350 milionů let. 23. června 2009, proběhly dva průlety kolem Měsíce. První ve vzdálenosti 9 992 km od Měsíce a druhý ve vzdálenosti 10 636 km. 25. června 2009, LCROSS je naveden na oběžnou dráhu s periodou 37 dní, po třech obězích dojde k pádu na povrczh Měsíce. 27. června 2009, Sonda LCROSS byla zahřáta tak, aby se sama zbavila případných zbytků vody ve svém nitru. 23. července 2009, 11:00 SELČ, LCROSS ukončila korekční manévry a upravila dráhu svého letu. 31. července 2009, LCROSS úspěšně "opekla" svůj povrch, aby se zbavila nečistot a vody, které by mohly znečistit vyvržený materiál po impaktu. 5. srpna 2009, LCROSS ukončila první ze tří obletů Měsíce. Zvažuje se další opékání a kalibrace. 12. srpna 2009, nebezpečný manévr, při kterém se LCROSS otočil o 180 stupňů a poslal před sebe Centaur, od kterého se poté oddělil. Centaur dopadne na povrch Měsíce před tím, než dopadne sama sonda.

První snímky – LRO

První dva obrázky ze 7. července z LRO ukazují krátery blízko oblasti Mare Nubium tak, jak je zaznamenal přístroj LROC na palubě LRO. Detaily kráterů jsou patrné na obou snímcích: Starší krátery mají jemnější okraje, zatímco u mladších jsou viditelná zvrásnění. Každý z obrázků ukazuje oblast širokou cca 1 400 metrů a přitom jsou na nich k rozeznání detaily malé pouhé 3 metry. Spodní část obou obrázků ukazuje k severu Měsíce.

Na fotografii vidíte umístění předchozích dvou snímků.Jde o oblast širokou 3 542 metrů a dlouhou 14 000 metrů. Naleznete ji na lunárních souřadnicích 34,4 stupňů jižně a 6 stupňů západně.

Snímek z 30. července 2009, který zachycuje kráter o průměru 40 km v oblasti
Lacus Mortis (Jezero smrti).

První snímky – LCROSS (23. června 2009)

Jeden z prvních snímků z LCROSS pořízený při cestě k Měsíci
s použitím kamery na viditelné světlo.

Snímek z infračervené kamery.

Závěr

Na závěr přidávám malou zajímavost. Na sondě LRO, kromě vědeckých zařízení, zamířil k Měsíci také malý mikročip v reakci na akci „pošli své jméno na Měsíc“. Je na něm uloženo téměř 1,6 milionů jmen zájemců, kteří chtěli své jméno takto proslavit. Jste mezi nimi i Vy? Kde se sonda LRO (nebo případně Vaše jméno) nachází právě teď naleznete online na adrese sondy. A pokud by někdo chtěl na vlastní oči uvidět kámen přivezený z Měsíce Apollem 11, má jedinečnou šanci. Na pražské Štefánikově hvězdárně je možné ho spatřit do 27. srpna 2009.

Klip týdne: Znova na Měsíc

 

Znova na Měsíc. Dne 14. ledna 2004 oznámil americký prezident George Bush návrat Američanů na Měsíc. Časový plán je velmi konkrétní: do roku 2008 vyvinout novou pilotovanou kosmickou loď Orion pro lety s lidskou posádkou a odzkoušet ji s lidmi do roku 2014. Současně by měl v roce 2008 započít robotický výzkum Měsíce s využitím vozítek obdobných Spiritu a Opportunity z Marsu. Lety s lidskou posádkou by měly probíhat od roku 2015 a vyústit vybudováním kosmické základny na Měsíci do roku 2020. V prvních letech bude ještě paralelně probíhat výstavba Mezinárodní kosmické stanice, kterou Američané hodlají dokončit do roku 2010. K návratu na Měsíc i k dokončení stavby Mezinárodní kosmické stanice bude sloužit nová nosná raketa ARES připravovaná ve dvou variantách Ares I a robustnější verzi ARES V určené pro velké náklady. V animaci si můžete prohlédnout start nosné rakety ARES I k Měsíci, sestavení kosmického plavidla Orion, přistání na Měsíci a návrat na Zemi. (mpg, 37 MB)

Odkazy