Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 36 – vyšlo 6. listopadu, ročník 12 (2014)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Indové na Marsu

Radek Beňo

Vstup nových zemí na pole mezinárodní kosmonautiky se patrně stává v poslední době módním trendem. Zatímco vloni v prosinci přistála úspěšně čínská sonda Čchang e-3 na povrchu Měsíce (viz AB 40/2013), a zapsala se tak nesmazatelně do dějin, už o měsíc dříve odstartovala na svou misi k rudé planetě indická sonda MOM (Mars Orbiter Mission), v hindštině nazývaná též Mangalyaan (मङ्गलयान – čti Mangalján), což by se dalo volně přeložit jako „Marsovská sonda“. Ta svého cíle – oběžné dráhy MarsuMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. – dosáhla dne 24. září 2014 a Indie se po Spojených státech, Rusku a Evropě (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.) zapsala do historie jako čtvrtá kosmická mocnost, která dosáhla orbity Marsu. Na rozdíl od ostatních to však Indie dokázala s velkou grácií – napoprvé a „za hubičku“.

Vyobrazení indické sondy Mangalyaan. Reakční kola slouží k natáčení sondy. Při jejich roztáčení či brzdění vzniká reakční síla, která působí na sondu. Obdobný systém používá Hubblův vesmírný dalekohled. Na náčrtku je vidět spektrometr LAP pro Lymanovu čáru L_α, hmotový spektrometr MENCA a navigační systém TTC. Zdroj: Technoterminal.

Poloha přístrojů na sondě včetně zadní části. Zdroj: ISRO.

Mars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila.

ISRO – Indian Space Research Organisation, Indická kosmická agentura, která byla založena v roce 1969 a má na starosti indický vesmírný program. Rozpočet této státem řízené organizace je přibližně 2 miliardy USD ročně (2014). Organizace má přes 20 000 zaměstnanců. První úspěšná družice Aryabhata byla vypuštěna Sovětským svazem v roce 1975. V roce 1980 umístili Indové zcela samostatně na oběžnou dráhu Země družici Rohini. ISRO provozuje telekomunikační satelity INSAT a satelity IRS pro dálkový průzkum Země. V roce 2014 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Marsu indická sonda Mangalyaan.

PSLV – Polar Satellite Launch Vehicle, nosná raketa Indické kosmické agentury. Původně byla vyvinuta pro vynášení satelitů IRS pro dálkový průzkum Země. Raketa je schopna vynést malé družice i na geostacionární dráhu. Raketu počali Indové vyvíjet v 90. letech 20. století, první start se uskutečnil v roce 1993. V roce 1994 za sebou měla raketa 71 úspěšných startů (31 indických a 40 komerčních pro jiné země) a 1 neúspěšný. V listopadu 2013 při startu C-25 tato raketa vynesla na oběžnou dráhu první indickou misi k Marsu (Mars Orbiter Mission). PSLV je čtyřstupňová raketa s kombinací pevného a kapalného paliva. Maximální tah prvního stupně je 4 430 kN. Na nízkou orbitu je raketa schopna vynést až 3 800 kg užitečného nákladu. Výška rakety je 44 m, hmotnost 294 000 kg a průměr 2,8 m.

Krátká historie sondy

Indická vláda schválila vypuštění sondy Mangalyaan v roce 2012, a odstartovala tak indickou patnáctiměsíční vědecko-inženýrskou odysseu – začátek letového okna byl totiž spočítán na 30. října 2013. Necelou jednu a půl tuny (1 350 kg) vážící sondu Mangalyaan vynesla do kosmu 5. listopadu 2013 upravená raketa Polar Satellite Launch Vehicle C-25 z indického kosmodromu Satish Dhawan Space Center na ostrově Sriharikota. Celou misi zastřešuje Indická kosmická agentura ISROISRO – Indian Space Research Organisation, Indická kosmická agentura, která byla založena v roce 1969 a má na starosti indický vesmírný program. Rozpočet této státem řízené organizace je přibližně 2 miliardy USD ročně (2014). Organizace má přes 20 000 zaměstnanců. První úspěšná družice Aryabhata byla vypuštěna Sovětským svazem v roce 1975. V roce 1980 umístili Indové zcela samostatně na oběžnou dráhu Země družici Rohini. ISRO provozuje telekomunikační satelity INSAT a satelity IRS pro dálkový průzkum Země. V roce 2014 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Marsu indická sonda Mangalyaan. (Indian Space Research Organisation). Po úspěšném navedení na nízkou orbitu kolem Země zde sonda strávila přibližně měsíc, aby provedla sérii sedmi manévrů a dne 30. listopadu 2013 se vydala na 780 milionů kilometrů dlouhou cestu k Marsu, jehož oběžné dráhy dosáhla přesně za 298 dní – dne 24. září 2014. O tom, že cesty na Mars nejsou žádnou procházkou růžovým sadem, svědčí i fakt, že z celkem 51 misí se jich podařilo navést na oběžnou dráhu Marsu pouze 21 – sonda Mangalyaan byla úspěšná hned napoprvé.

Příprava cesty vlastní kosmické lodi k Marsu přišla ISROISRO – Indian Space Research Organisation, Indická kosmická agentura, která byla založena v roce 1969 a má na starosti indický vesmírný program. Rozpočet této státem řízené organizace je přibližně 2 miliardy USD ročně (2014). Organizace má přes 20 000 zaměstnanců. První úspěšná družice Aryabhata byla vypuštěna Sovětským svazem v roce 1975. V roce 1980 umístili Indové zcela samostatně na oběžnou dráhu Země družici Rohini. ISRO provozuje telekomunikační satelity INSAT a satelity IRS pro dálkový průzkum Země. V roce 2014 byla navedena na oběžnou dráhu kolem Marsu indická sonda Mangalyaan. na 74 milionů dolarů, což z ní činí nejlevnější „marťanskou misi“ v dějinách lidstva. Nízké ceny se podařilo podle ISRO dosáhnout především díky modularitě sondy, malému počtu pozemních testů a dlouhé pracovní době vědců a inženýrů. Pro srovnání – podobná mise 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. probíhající ve stejné době (NASA’s Maven mission) vyšla amerického vesmírného giganta na 671 milionů dolarů, evropský Mars Express Orbiter (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., červen až prosinec 2003) stál 386 milionů dolarů a neúspěšné marsovské mise Japonska a Ruska přišly tyto státy na 189 a 117 milionů dolarů. Pomyslnou třešničkou na dortu může být fakt, že sonda Mangalyaan stála méně než filmová produkce Hollywoodského filmu Gravitace (100 milionů dolarů).

Cesta sondy Mangalyaan k rudé planetě. Zdroj: Daily Mail.

Náplň mise

Pomineme-li fakt, že hlavní náplní mise je ověření technického řešení cesty sondy na Mars, nese Mangalyaan několik vědeckých přístrojů, které jsou zaměřeny na průzkum atmosféryAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru. a povrchu Marsu. Jedná se například o fotometr LAP pracující v Lymanově čáře L_α, který měří relativní četnost vodíku a deuteria v horních vrstvách atmosféry. Z poměrného zastoupení deuteriaDeuterium – těžký vodík, v jádře má jeden proton a jeden neutron. V průměru na Zemi připadá na 7 000 atomů normálního vodíku jeden atom deuteria. Jde o stabilní izotop vodíku. a 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. se odhadují ztráty vody do vnějšího vesmíru. Velmi sledovaným přístrojem je senzor MSM (Methane Sensor for Mars), který by měl měřit přítomnost metanuMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH₄. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn. v atmosféře a případně určit jeho zdroj. Mezi další přístrojové vybavení sondy Mangalyaan patří analyzátor MENCA (Mars Exospheric Neutral Composition Analyser). Jde o hmotový spektrometr, který je schopen určit i hmotnost neutrálních částic (standardní hmotové spektrometry fungují jen pro nabité částice). MENCA k měření hmotnosti využívá kvadrupólový moment částice. K navigaci slouží jednotka TTC (Telemetry, Tracking and Commanding).

Základním fotografickým přístrojem je tříbarevná kamera MCC (Mars Color Camera) pracující ve viditelném spektru. V infračerveném oboru pracuje spektrometr TIIS (Thermal Infrared Imaging Spectrometer) pro měření teploty a emisivity povrchu Marsu. Jeho data budou důležitá zejména při mapování složení povrchu. Mangalyaan bude především zjišťovat stopy metanuMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH₄. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn. v atmosféře, které už dříve zjistily jiné sondy vyslané na oběžnou dráhu Marsu, ale jejichž výskyt nepotvrdila sonda Curiosity. Proč je ale metan tak důležitý? V první řadě je potřeba připomenout, že podle současných poznatků by měly molekuly metanu „přežít“ v atmosféře Marsu maximálně několik století. Pokud se tedy potvrdí přítomnost metanu na Marsu, na logicky vyvstalou otázku „A kde se tam vzal?“ můžeme nabídnout hned tři možné odpovědi:

Silnou geologickou aktivitou – například uvolnění podzemního ložiska či výbuchem sopky.
Dopadem komety či planetky, která metan přinesla s sebou.
Produkcí marťanských bakterií, pokud na Marsu existuje život.

Spor o marťanský metan

V letech 2003 až 2004 potvrdilo několik experimentů (např. pozemské pozorování, 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. Orbiter a další) přítomnost metanu v atmosféře Marsu, přičemž změřená koncentrace byla přibližně 45 částic na miliardu. Některá pozorování dokonce poukazovala na mohutná ložiska metanu vážící až 17 tisíc tun. Další průzkumy v roce 2006 však zjistily, že metan z atmosféry Marsu téměř vymizel, a tak přišli vědci s domněnkou, že koncentrace metanu v atmosféře Marsu je závislá na marťanském ročním období. Tuto na teorie „divokou“ situaci mělo vyjasnit vozítko Curiosity, především tedy jeho velmi přesný laserový spektrometr. Vozítko Curiosity měřilo výskyt metanu od října 2012 do června 2013 (tedy od marťanského jara do pozdního léta), ale změřená koncentrace metanu v atmosféře byla takřka nulová; cca 1,3 částice na miliardu. Sonda Mangalyaan by mohla přispět k vyřešení metanové záhady. Indie se po vypuštění sondy Mangalyaan a jejím úspěšném navedení na dráhu kolem Marsu stala další velmocí schopnou vynášet přístroje do vesmíru.

Příprava sondy v Bangalore v laboratoři ISRO. Zdroj: NPR.

Řídicí středisko mise. Zdroj: NBC News.

Odkazy