Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 26 – vyšlo 23. července, ročník 8 (2010) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

26/2010

LRO, rok poté

Jiřina Scholtzová

Je tomu již rok, co sondy LRO a LCROSS dosáhly oběžné dráhy Měsíce (přesně 23. června 2009). Psali jsme o nich v bulletinu AB 31/2009. Tým z NASANASA – 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. oslavil toto první výročí zveřejněním deseti nejúžasnějších snímků, které za své roční působení sonda LRO nasbírala. Kromě nich zde představíme i nejnovější (a neméně úžasné) snímky Země. Z vědeckého hlediska jsou sice nezajímavé (byly pořízeny pouze proto, aby se kalibrovaly přístroje), ale pro člověka je pohled z vesmíru na Zemi prostě úchvatný. Zmiňme i další úspěch této mise – sonda LRO nalezla místa přistání modulů ApolloApollo – 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.. Snímky by měly posloužit jako konečný důkaz toho, že Američané Měsíce skutečně dosáhli.

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). Země – 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. LRO – Lunar Reconnaissance Orbiter, sonda NASA, která snímkuje Měsíc z oběžné dráhy. Start se konal 18. června 2009 a sondu LRO spolu se sondou LCROSS vynesla raketa ATLAS V. Hlavními úkoly LRO je mapování povrchu Měsíce s bezprecedentní přesností a hledání vhodného místa pro případnou stavbu lunární základny. LCROSS – Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, sonda NASA, jejímž úkolem bylo hledání vody na Měsíci. LCROSS startovala spolu se sondou LRO dne 18. června 2009 na palubě nosné rakety ATLAS V. Sonda byla dne 9. října 2009 záměrně svržena do kráteru Cabeus, který se nachází v polární oblasti a do jehož nitra nikdy nedopadají sluneční paprsky. Spektrální analýza vyvržené látky skutečně přítomnost vody prokázala i přesto, že vyvrženého materiálu bylo méně, než se očekávalo.

Ve stručnosti připomeňme cíle sond LRO a LCROSS. Zatímco sonda LCROSS své působení již ukončila, a to 9. října 2009 záměrným nárazem do Měsíce, sondu LRO čekají ještě dva roky velmi důležitých úkonů. Cíl je jasný: získat co nejvíce informací o povrchu, složení a atmosféře Měsíce tak, aby se na něj mohl vrátit člověk a pokud možno tam zřídit lunární základnu. Základní otázka, souvisící s nutnou podmínkou žití na Měsíci, je již díky sondě LCROSS zodpovězena: na Měsíci je voda. Tedy jistě víme, že v místě dopadu sondy LCROSS, jímž byl kráter Cabeus na odvrácené straně Měsíce v blízkosti jižního pólu, se voda nachází. Sonda LRO je vybavena celkem sedmi různými vědeckými přístroji: LROC, DLRE, LOLA, LAMP, LEND, CRaTER a Mini-RF:

LROC (LRO Camera) – kamera s nejlepším možným rozlišením, které dnes existuje. Dokáže rozpoznat detaily na povrchu Měsíce o velikosti 50 cm. Přístroj obsahuje dva typy kamer: širokoúhlou krátkofokální kameru WAC a dlouhofokální panchromatickou kameru NAC. (Diviner Lunar Radiometer Experiment) – radiometr, který má za úkol z oběžné dráhy Měsíce měřit povrchovou a podpovrchovou teplotu a vytvořit teplotní mapu Měsíce. LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter) – laserový výškoměr, pomocí kterého bude vytvořena třírozměrná mapa nerovností na povrchu Měsíce. Z analýzy topografie Měsíce se budou hledat nejméně (ve věčném stínu) a nejvíce osvětlená místa. Mini-RF (Miniature Radio Frequency) – radar, který pracuje v pásmech X (8÷12 GHz) a S (2÷4 GHz) rádiového spektra. Má zmapovat polární oblasti a nalézt vodní led. Také se má pokusit vyzkoušet možnost komunikace se Zemí na těchto frekvencích. Zbylými přístroji jsou CRaTER, LAMP a LEND, viz [8].

Apolla na Měsíci

„Rád bych věřil, že tyto snímky konečně přesvědčí ty, kdo považovali mise Apollo a přistání na Měsíci za pouhou konspiraci. Bojím se ale, že řeknou, že snímky z LRO jsou také podvrh“, říká Marek Kukula, astronom z Královské Observatoře v Greenwichi, „nikdy nemůžete vyhrát“, dodává.

Místa přistání modulů Apollo. Sonda LRO je všechny, kromě Apolla 12, nasnímkovala mezi 11. a 15. červencem 2009. Snímky z chybějící mise Apollo 12 byly zveřejněny až 4. listopadu 2009.

Přistávací moduly misí Apollo měly přibližně 3,6 metru v průměru. Pořízené snímky mají různé rozlišení, všechny ale zhruba kolem 1 metru na pixel, takže pozůstatky z misí Apollo zaujímají plochu pouze asi 9 pixelů. Šipky nakreslené u následujících obrázků jsou proto více než vítané :)

Nalezené moduly jednotlivých misí Apollo: Modul Apolla 11 (Eagel, šířka výřezu 282 metrů). Modul Apolla 15 (Falcon, šířka výřezu 384 metrů). Modul Apolla 16 (Orion, šířka výřezu 256 metrů). Modul Apolla 17 (Challenger, šířka výřezu 359 metrů). Výřezy jsou propojeny s fotografiemi, ze kterých byly pořízeny.

 

Modul Apolla 14 (Antares).

  Snímek posledního modulu do kolekce – Intrepidu z Apolla 12 – byl
zveřejněn 4. listopadu 2009.

Top ten

Následuje deset komentovaných obrázků, které vybral tým LRO jako to nejzajímavější, co poslala sonda za první rok svého působení z oběžné dráhy Měsíce.

Nejchladnější místa ve sluneční soustavě. Pozorování sondy odhalila místa, jejichž teplota je nízká až za hranice očekávání. Přístroj DLRE (jeden z přístrojů LRO, který měří teplotu) naměřil na dně kráteru Hermite −248 stupňů Celsia, což je zatím nejnižší naměřená teplota v celé sluneční soustavě. Podobně chladná místa byla také nalezena na dnech dalších kráterů, které se nacházejí na odvrácené straně, poblíž jižního pólu Měsíce.

První stopa astronauta na Měsíci. Dne 20. července 1969 se NASA zapsala do historie, když astronauté Apolla 11, Neil Armstrong a Buzz Aldrin, zanechali jako první pozemšťané stopy svých nohou na Měsíci. Lunární modul mohli opustit pouze na dvě a půl hodiny, během kterých nasnímali co se dalo a provedli pár experimentů před návratem do modulu. Obrázky LRO z místa přistání Apolla 11 jasně ukazují, kde zůstal přistávací stupeň (o průměru asi 3,6 m), kudy prošli astronauté a kde zanechali vybavení. Snímky z LRO mají důležitou výpovědní hodnotu, protože zpětně dokazují autenticitu dat a vzorků z Apolla.

Apollo 14 téměř dosáhlo cíle. Tento snímek ukazuje, jak blízko k okraji kráteru Cone v oblasti Fra Mauro se astronauté dostali. Jejich cílem bylo nabrat vzorky z okraje kráteru. Když však ušli asi 1 400 m, zjistili, že je trasa procházená se vším vybavením, které s sebou museli nést, příliš náročná a nabrali tedy vzorky v místě, kterého se jim podařilo dosáhnout. K okraji už nedošli. Geologové tvrdí, že i tyto vzorky jsou stejně hodnotné jako z okraje. Teprve na snímcích z LRO je patrný celý průběh této výpravy. Astronauté Alan Shepard a Edgar Mitchell se dostali nějakých 30 metrů od okraje kráteru!

Ztracený ruský Lunochod nalezen. Lunochod 1 bylo jméno ruského vozítka, které přistálo na Měsíci v roce 1970. Urazilo asi desetikilometrovou trasu, než s ním v září roku 1971 ztratili vědci spojení. Nikdo neměl ponětí, kde vozítko skončilo a nejméně jeden tým po něm neustále ze Země pátral. Nakonec uspěl tým LRO, který v březnu 2010 oznámil, že Lunochod našel zhruba 1,5 km od místa, kde ho hledal jiný tým. Díky lokalizaci z LRO se s ním podařilo znovu po 40 letech obnovit spojení.

Odvrácená strana Měsíce. Slapové síly zpomalily rotaci Měsíce natolik, že jeho jedna strana je pro nás navždy skryta. Proto ji říkáme „odvrácená strana Měsíce“. Snímky této strany Měsíce již přinesly jiné sondy, ne však s takovými detaily jako LRO. Odvrácená strana je drsnější, je poseta mnohem více krátery. Nachází se zde i největší známý kráter ve sluneční soustavě South Pole-Aitken. Zvýrazněný topografický snímek pořízený laserovým výškoměrem LOLA ukazuje převýšení od –6 000 do +6 000 metrů nad průměrným povrchem. Červenou barvou jsou znázorněna nejvyšší místa a modrou nejnižší.

Sčítání kráterů a balvanů. Kamera LROC má nejlepší možné rozlišení, desetkrát lepší, než měla k dispozici kterákoli mise předtím. Proto je schopná zachytit krátery a balvany velké pouhých několik metrů. Získáme tak lepší představu o historii povrchu Měsíce a o vzniku a vývoji celé sluneční soustavy, porovnáme-li vlastnosti a počet kráterů a balvanů na Měsíci s jinými regiony, například na Zemi nebo na Marsu.

Hory na Měsíci. Pohoří na Měsíci vznikají jinak než na Zemi. Mohou vzniknout v jediné minutě při nárazu nějakého vesmírného tělesa, jako je planetka nebo kometa, na povrch Měsíce. Při střetu prolomí kůru a uniklá látka vytvoří pohoří, které si ničím nezadá s těmi pozemskými, vytvářenými miliony let pohybem tektonických desek.

Záhada měsíčních řek. Řeky na Měsíci představují pouze koryta vypadající, jako by je po sobě zanechala dávno vyschlá voda. Jsou dlouhé, úzké, některé rovné, jiné klikaté. Na tomto snímku vidíme zvýrazněnou tzv. „sinovou“ řeku. Tento typ řek má velmi výrazné meandry. Řeky jsou nejlépe viditelné z radarového snímku pořízeného přístrojem Mini-RF. Jejich formování je stále ještě záhadou. Existuje několik verzí, například, že koryta vytvořila tekoucí magma nebo sesutí podpovrchových lávových kanálů.

Měsíční propasti. Sonda LRO dodala detailní snímky nejméně dvou propastí. Mezi nimi i propasti Marius Hills, široké 65 metrů a hluboké asi 88 metrů, a Mare Ingenii s téměř dvojnásobným průměrem. Na snímku je propast Mare Ingenii, která se překvapivě nachází v místech s menší vulkanickou činností. Vědci se stále jen domnívají, že vznikly díky propadu stropu podpovrchového lávového kanálu, pravděpodobně díky nárazu meteoritu, který si prorazil cestu skrz.

Oblasti jižního pólu téměř neustále vystavené Slunci. Jen mírně nakloněná osa Měsíce umožňuje v blízkosti pólů vznik míst, která jsou téměř neustále vystavena slunečnímu záření. Tyto oblasti jsou výhodné zejména pro zásobování teplem a energií, nutných k zajištění chodu případné měsíční základny. Díky precizním snímkům ze sondy LRO vědci objevili oblasti, ze kterých je Slunce viditelné po 92 % času. Takové oblasti by měly být vystaveny Slunci nepřetržitě po dobu přibližně 243 dnů a noc na nich nikdy nebude trvat déle než 24 hodin.

Jak kamera LROC vidí Zemi

Následující snímky Země byly pořízeny 12. června 2010 při kalibraci širokoúhlé části kamery LROC, jejímž cílem bylo potlačit zkreslení vlivem odrazu světla v kameře, které vzniká při pohledu na jasné objekty (například když fotografujete osobu na pláži stojící před Sluncem). Za jasný objekt na tmavém pozadí byla zvolena Země. Zatímco byl v širokoúhlé kameře WAC kalibrován příslušný filtr, pořídila druhá z kamer (NAC, dlouhofokální kamera pro malé úhly) nádherné snímky naší planety:

Pohled na Zemi. Díváte se na mozaiku dvou snímků spojených dohromady po dokončení kalibrace. Vzdálenost mezi Zemí a Měsícem při pořízení snímku byla 372,335 km a rozlišení 3,7 km na pixel. Střed snímku je 25. stupeň severní šířky a 114. stupeň východní délky, což je několik set kilometrů od Hong Kongu. Snímek pořízený NASA/GSFC byl zpracován v Arizonské státní univerzitě.

Pohled na Zemi s popiskami. AP: Arabský poloostrov, CS: Kaspické moře, H: pohoří Himaláje, L: řeka Lena, I: Indický Oceán, A: Austrálie, J: Japonsko a P: Tichý Oceán. Žlutá šipka naznačuje přibližnou pozici severního pólu. Kolem severního pólu můžete vidět led pokrývající většinu Severního ledového oceánu s několika plochami vody (tmavé skvrny). Při velmi pozorném pohledu lze sledovat tok řeky Leny od Bajkalu až k Severnímu ledovému oceánu. Většina Středního východu je také velmi pěkně viditelná. Všimněte si třeba pohoří vlnících se napříč Íránem, Afghánistánem a Pákistánem, která vznikla činností euroasijské a arabské tektonické desky.

Animace týdne: Sonda LRO hledá vhodná místa pro přistání na Měsíci

Sonda LRO hledá vhodná místa pro přistání na Měsíci. Sonda LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) startovala 18. června 2009 na palubě nosné rakety ATLAS V. Jejím úkolem je pořízení podrobné mapy Měsíce a vytipování oblasti pro příští přistání na Měsíci (ať pomocí automatů nebo sond řízených člověkem). Za tím účelem má LRO řadu přístrojů: kamery ve vysokém rozlišení, laserový výškoměr, radiometr pro měření teploty povrchu atd. V animaci si můžete prohlédnout jednotlivé kroky snímkování povrchu a tipování vhodného místa k přistání. Nejprve se určuje topografie povrchu pomocí laserového výškoměru LOLA. Z možných míst přistání se vyloučí prudké svahy nebo místa s velkými nerovnostmi. Vhodná rovinná místa jsou v animaci označena zeleně. V dalším kroku se pořizuje teplotní mapa povrchu za pomoci radiometru DLRE. Teplota se mění pomaleji v oblastech s rozdrceným materiálem. Analýzou teplotní mapy lze vyloučit místa obsahující nebezpečné skály. V animaci jsou teplotně nevhodná místa pro přistání označena žlutě. Nakonec se pořizují detailní snímky vytipovaných oblastí kamerami umístěnými na sondě LRO. Zdroj: NASA/GSFC. (avi/divx, 18 MB)

Odkazy