Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 38 – vyšlo 7. října, ročník 9 (2011) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

38/2011

Návraty k Hyperionu

Petr Kulhánek

Planeta Saturn je známá nejenom svým prstencem, ale i rozsáhlou rodinou měsíců, jejichž počet dosáhl 62 a nepochybně nejde o konečné číslo. Ty nejmenší jsou jen obyčejná skaliska putující prostorem, na těch větších zachytily sondy zajímavé rysy. Středem pozornosti je nepochybně Titan – druhý největší měsíc sluneční soustavy, Enceladus s vodními gejzíry a podpovrchovým oceánem vody nebo pastýřské měsíce, které formují struktury v Saturnových prstencích. Měsíc Hyperion bývá zpravidla na okraji zájmu, přestože z větších Saturnových měsíců je nejnepravidelnější a rozhodně není nezajímavý. U Saturnu již od roku 2004 provádí výzkum tohoto systému vynikající sonda Cassini, která se několikrát k měsíci Hyperion přiblížila a přitom pořídila unikátní snímky. Vydejme se dnes proto k Hyperionu, 270 kilometrů velikému souputníku planety Saturn.

Cassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety. Huygens – část sondy Cassini. Jde o pouzdro, které se od ní odpoutalo a poté dne 14. ledna 2005 měkce přistálo na povrchu Saturnova měsíce Titanu. Pouzdro bylo vyrobeno Evropskou kosmickou agenturou ESA, jeho hmotnost je 350 kg. Je pojmenováno podle objevitele Titanu, známého holandského fyzika Christiaana Huygense (1629-1695). Titan IV – nejnákladnější americká nosná raketa. Je 56 metrů vysoká a při startu má hmotnost přibližně 1 000 tun. Obsahuje dva motory, které vyvinou sílu 15,2 MN. Horní článek Centaur vyvine sílu 147 kN, má 4,3 m v průměru a je 8,8 m vysoký a slouží k závěrečnému navedení sondy na dráhu. Raketa byla například použita při misi Cassini. Po spotřebování paliva dvou spodních článků se Centaur oddělil od Titanu a navedl sondu na parkovací eliptickou dráhu kolem Země. Po sedmnácti minutách se Centaur naposledy zapnul a poslal Cassini na jeho cestu k Saturnu. Saturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm−3 je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou.

Mise Cassini

O úspěšné misi CassiniCassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety. jsme již v Aldebaran bulletinu mnohokrát informovali (viz AB 20/2003, AB 34/2004, AB 4/2005, AB 39/2005, AB 2/2007, AB 32/2007, AB 16/2008, AB 11/2010, AB 16/2010, AB 16/2011). Vraťme se ale na začátek. Vývoj sondy Cassini započal „na papíře“ již v roce 1989, vlastní stavba sondy probíhala od roku 1995 v americké laboratoři JPLNASA JPL – Jet Propulsion Laboratory, oddělení NASA zabývající se konstrukcí raketových pohonů. NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, založen byl v roce 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.. Závěrečné testy a poslední úpravy proběhly v roce 1997. Na sedmiletou pouť k SaturnuSaturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm⁻³ je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. se sonda vydala 15. října 1997. Vynesena byla na palubě nosné rakety Titan IV-B/CentaurTitan IV – nejnákladnější americká nosná raketa. Je 56 metrů vysoká a při startu má hmotnost přibližně 1 000 tun. Obsahuje dva motory, které vyvinou sílu 15,2 MN. Horní článek Centaur vyvine sílu 147 kN, má 4,3 m v průměru a je 8,8 m vysoký a slouží k závěrečnému navedení sondy na dráhu. Raketa byla například použita při misi Cassini. Po spotřebování paliva dvou spodních článků se Centaur oddělil od Titanu a navedl sondu na parkovací eliptickou dráhu kolem Země. Po sedmnácti minutách se Centaur naposledy zapnul a poslal Cassini na jeho cestu k Saturnu. ze startovacího komplexu na floridském mysu Canaveral. K Saturnu dorazila v roce 2004, kde od té doby provádí dlouhodobý průzkum Saturnova systému. Mise byla již dvakrát prodloužena, naposledy v roce 2010, a to až do roku 2017.

Samotná sonda a její vybavení je výsledkem americko-evropské spolupráce tří vesmírných agentur: americké 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., evropské 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. a italské ASIASI – Agenzia Spaziale Italiana, Italská kosmická agentura. Byla založena v roce 1988, hlavním cílem je koordinování aktivit Itálie ve vesmíru. Agentura má zástupce v radě Evropské kosmické agentury.. Evropská kosmická agentura vyvinula pouzdro HuygensHuygens – část sondy Cassini. Jde o pouzdro, které se od ní odpoutalo a poté dne 14. ledna 2005 měkce přistálo na povrchu Saturnova měsíce Titanu. Pouzdro bylo vyrobeno Evropskou kosmickou agenturou ESA, jeho hmotnost je 350 kg. Je pojmenováno podle objevitele Titanu, známého holandského fyzika Christiaana Huygense (1629-1695)., italská agentura ASI připravila vysokoziskovou anténu, na dalších přístrojích se podílelo mnoho evropských a amerických laboratoří. Sonda podrobně zkoumala Saturnovy prstence a jednotlivé měsíce početné Saturnovy rodiny. V roce 2005 přistálo pouzdro Huygens na povrchu největšího měsíce – TitanuTitan – největší Saturnův měsíc s průměrem 5 150 km. Byl objeven v roce 1655 Christiaanem Huygensem. Má hustou atmosféru, v níž převažuje dusík s trochou metanu. Tlak atmosféry na povrchu je 1,5 atm, teplota −180 °C. Měsíc Titan je větší než planeta Merkur. Často se spekuluje o možnosti primitivních forem života na Titanu.. Lidé spatřili svět s uhlovodíkovými jezery a skalami z vodního ledu, ve kterém se střídají roční období. Cassini také zkoumala bizarní svět měsíce Enceladus, kde skrze ledový příkrov tryská z podpovrchového slaného oceánu voda s vodní párou. Cassini pořídila snímky podivného měsíce Iapetus, jehož jedna polovina je černá a druhá zářivě bílá. V roce 2007 byla sondou Cassini kolem Saturnova severního pólu vyfotografována pohybující se oblačnost ve tvaru šestiúhelníku. V prosinci 2009 byl přímo nad tímto šestiúhelníkem vyfotografován aurorální oválAurorální ovál – plošný výboj zářící v okolí 70. geomagnetické rovnoběžky Země. Je způsoben excitacemi atomů atmosféry pronikajícími nabitými částicemi slunečního větru. Při zvýšeném přísunu částic se aurorální ovál rozvine do polárních září. Aurorální ovály byly detekovány i u Jupiteru a Saturnu. polární záře. Vysvětlení tohoto prapodivného jevu dosud chybí.

Sonda, jejíž pořízení stálo přes 3 miliardy dolarů, chrlí cenná vědecká data již osmým rokem a stále dokáže překvapit. Relativně velká investice do kvalitní robustní sondy se jednoznačně vyplatila. O to zajímavější je fakt, že loňského roku se ve Velké Británii nenašly finanční prostředky pro další účast v prodloužené misi a Británie jednostranně vystoupila z tohoto mimořádného projektu. V zápětí ovšem země nalezla nemalé prostředky pro podporu válečného konfliktu v severní Africe...

Cassini u Saturnu. Umělecká vize. Zdroj: NASA.

Hyperion

Měsíc Hyperion objevili američtí astronomové William Cranch Bond (1789–1859) a George Phillips Bond (1825–1865) a nezávisle na nich anglický astronom William Lassell (1799–1880). Měsíc byl pojmenován po jednom z dvanácti Titánů. Titáni byli podle řecké mytologie potomky matky země Gaie a boha nebes Úrana. Podle řecké báje se Hyperion oženil se svou sestrou Theiou a měl s ní tři děti: boha slunce Hélia, bohyni měsíce Selénu a bohyni ranních červánků Éós.

V době objevu byl Hyperion sedmým měsícem v pořadí (počítáno od planety), proto dostal označení Saturn VII. Dnes je na 22. pozici. Jde o zcela nepravidelné těleso s rozměry přibližně 360×270×205 km. Na tak veliké těleso je nepravidelnost zarážející, za dobu své existence by mohl být měsíc již v hydrostatické rovnováze a mít kulový tvar. Možným vysvětlením je, že jde o pozůstatek po rozpadu většího měsíce v nedávné minulosti. Produkty rozpadu by mohly obohatit atmosféru TitanuTitan – největší Saturnův měsíc s průměrem 5 150 km. Byl objeven v roce 1655 Christiaanem Huygensem. Má hustou atmosféru, v níž převažuje dusík s trochou metanu. Tlak atmosféry na povrchu je 1,5 atm, teplota −180 °C. Měsíc Titan je větší než planeta Merkur. Často se spekuluje o možnosti primitivních forem života na Titanu. o prvky, které v ní dnes nacházíme. Hyperion rotuje naprosto chaoticky, jeho otáčení kolem osy připomíná válející se bramboru. Hustota tělesa je mimořádně nízká, pouze 0,54 g/cm³. To je hustota zhruba poloviční, než má voda. Předpokládá se, že jde o silně porézní led smíšený s tmavším materiálem, neboť albedoAlbedo – míra odrazivosti povrchu tělesa. Jde o poměr dopadajícího a odraženého elektromagnetického záření vyjádřený zpravidla v procentech nebo desetinných číslech. Pokud není specifikováno jinak, jde o viditelné světlo a kolmý dopad. Například albedo sněhu je 90 % (0,9), albedo oceánů maximálně 10 % (0,1), Země má celkové albedo 31 % (0,31) a Měsíc 12 % (0,12). je relativně nízké – má hodnotu 0,3. Povrch Hyperionu je posetý mnoha krátery, největší z nich má průměr 121 km a je 10 km hluboký. Na kráterech zcela chybí prachová eroze. To může být způsobeno jednak nízkou gravitací (zvířený materiál po dopadu impaktu opustí těleso) a jednak porézní konzistencí měsíce. Ten se pravděpodobně chová jako houba, která tlumí dopady těles z vnějšku natolik, že sice vznikne kráter, ale do okolí se vymrští minimum materiálu. Po dopadu impaktu se podloží jen prohne bez dalších efektů.

Sonda CassiniCassini – meziplanetární sonda NASA, ESA a ASI (Italská kosmická agentura) určená k průzkumu Saturnu. Startovala z Cape Canaveral 15. října 1997, k Saturnu dorazila 30. června 2004. Celková hmotnost Cassini (včetně paliva a pouzdra Huygens) při startu byla 5 600 kg. Vyvrcholením mise bylo měkké přistání pouzdra Huygens na povrchu Saturnova měsíce Titanu dne 14. ledna 2005. Sonda byla pojmenována podle italského matematika a astronoma Giana Domenica Cassiniho (1625-1712). Podle tohoto vědce je pojmenována i část Saturnových prstenců, tzv. Cassiniho dělení. Mise byla ukončena 15. září 2017 řízeným pádem sondy do atmosféry planety. se nejblíže měsíci Hyperion přiblížila dne 26. září 2005, a to na pouhých 500 kilometrů od povrchu měsíce. V loňském roce se k Hyperionu vrátila v listopadu, v letošním roce se k němu přiblížila  dne 25. srpna na vzdálenost 25 000 km a dne 16. září na vzdálenost 58 000 km. Při všech přiblíženích byly pořízeny další snímky tohoto zajímavého měsíce, jenž je opředen řadou záhad a nevyjasněných vlastností.

Fotografie Saturnu z 24. července 2007. Snímek byl pořízen širokoúhlou kamerou sondy Cassini.  Přibližně v rovině prstenců je u okraje planety patrný měsíc Tethys (průměr 1 014 km) a napravo měsíc Enceladus (průměr 505 km). V levé spodní části obrázku je vidět nepravidelný měsíc Hyperion (průměr 280 km). Zdroj NASA/ESA/ASI.

Snímek Hyperionu, který byl složen ze šesti fotografií pořízených při nejbližším přiblížení sondy Cassini dne 26. září 2005 úzkoúhlou kamerou ze vzdálenosti 33 000 km. Rozlišení snímku je 2115×1800 pixelů, což odpovídá 197 metrům na jeden pixel. Na snímku je patrný největší kráter o průměru 121 km. V něm je řada kráterů z pozdějšího období s ostře ohraničenými obrysy. Prachová eroze zcela chybí. Zdroj: NASA/ESA/ASI.

Kráter Meri. Tento kráter je také dobře patrný vlevo dole na předchozím snímku. Snímek byl pořízen 26. září 2005 ze vzdálenosti 17 900 km. Jde o kombinaci ultrafialového, zeleného a infračerveného obrázku ve falešných barvách. Rozdílné barvy pravděpodobně odpovídají rozdílnému povrchovému složení. V kráteru jsou patrné dva novější krátery, z nichž jeden odhaluje tmavší podloží. Stěny kráteru jsou mnohem hladší než okolí kráterového valu. Rozlišení původního snímku je 110 metrů na pixel. Zdroj: NASA/ESA/ASI.

Zatím nezpracovaný snímek z přiblížení sondy Cassini k Hyperionu ze dne 26. srpna 2011. Jde o boční pohled, na kterém je patrný přechod mezi denní a noční stranou. Zdroj: NASA/ESA/ASI.

Klip týdne: Hyperion

Hyperion. Tento Saturnův měsíc má velikost 270 km a přesto zcela nepravidelný tvar. Je možné, že vznikl rozpadem většího měsíce v nedávné minulosti. Záhadou je také chaotická rotace tohoto měsíce. Hustota Hyperionu je rovna poloviční hustotě vody. Předpokládá se, že Hyperion je tvořen převážně vodním ledem s mnoha póry, takže se chová jako obří houba. Ta pravděpodobně tlumí dopady těles natolik, že na povrchu vznikají krátery jakožto prohlubeniny v materiálu „houby“, ale při vzniku není do okolí rozmetám žádný materiál. Proto je okolí kráterů čisté a bez prachové eroze. Největší kráter na Hyperionu má průměr 121 km a hloubku 10 km. Na levé animaci vidíte průlet sondy Cassini kolem Hyperionu v listopadu 2010. Animace je složena z 61 pořízených záběrů. Napravo je animace znázorňující chaotickou rotaci Hyperionu. Autorem levé animace je NASA, pravé Kurdské planetárium. (avi/divx, 3 MB) (avi/xvid, 1 MB)

Odkazy