Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 32 – vyšlo 14. září, ročník 16 (2018)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

BepiColombo na startu

Rudolf Mentzl

Vědcům bojujícím se škrty v rozpočtu projektu se nemůže přihodit nic lepšího, než když se na jejich stranu postaví samy přírodní zákony. Nestává se to příliš často, ale pokud k tomu dojde, stane se to nejspíš v kosmonautice. Nebeská mechanika je stejně tak přesná jako nepodplatitelná, a pokud nám někdy na chvíli otevře důležité startovací okno, není na světě síla, která by dokázala daný termín ošéfovat a odklonit peněžní tok do černé díry, kteroužto v těchto souvislostech třeba chápat jako neastronomický objekt. Nejspíš i proto se snad konečně dočkáme vytoužené mise sondy BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start je plánován na rok 2018, k Merkuru by sonda měla dolétnout v roce 2025. Mise bude hledat původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise počítá s dvěma nezávislými sondami navedenými na oběžnou dráhu kolem planety. Sonda je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonančního poměru 2:3 mezi oběžnou dobou Merkuru a jeho rotací. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur. nazvané po italském astronomovi Giuseppe Colombovi, objeviteli mechanismu gravitačního prakuGravitační manévr – gravitační asistence, gravitační prak, gravitační brzda: změna vektoru rychlosti tělesa ve vesmíru při blízkém průletu kolem výrazně hmotnějšího tělesa. Nejčastěji je tento manévr využíván ke zrychlení, zbrzdění nebo odklonění kosmických sond pohybujících se po heliocentrických drahách pomocí průletu lokálním gravitačním polem planet nebo měsíců., který se zasloužil o moderní výzkum 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.. Startovací okno se otevře již za měsíc. Od května tohoto roku probíhají na evropském kosmodromu v Kourou finální přípravy sondy. Montují se sluneční panely, ochranná fólie a probíhají všechny myslitelné kontroly. Pokud vše bude pokračovat jako dosud, sonda odstartuje 19. října v 1⁴⁵ UTUT – světový čas, Universal Time. Čas je dnes měřen podle standardu UTC (Universal Time Coordinated) a je totožný s pásmovým časem na Greenwichském poledníku. Do roku 1928 se označoval zkratkou GMT (Greenwich Mean Time), v té době byl odvozen od střední doby oběhu Země kolem Slunce..

Umělecká vize práce sondy BepiColombo u Merkuru. Zdroj: ESA.

BepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start je plánován na rok 2018, k Merkuru by sonda měla dolétnout v roce 2025. Mise bude hledat původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise počítá s dvěma nezávislými sondami navedenými na oběžnou dráhu kolem planety. Sonda je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonančního poměru 2:3 mezi oběžnou dobou Merkuru a jeho rotací. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur.

MTM – Mercury Transfer Module, transportní modul určený k dopravě sondy BepiColombo na oběžnou dráhu Merkuru. Obsahuje dvě pohonné jednotky. Pro orbitální manévry jsou určeny rakety na chemické palivo. Dvojitý iontový motor T6 firmy QuinetiQ s tahem 290 mN bude aktivní po dobu přeletu mezi Zemí a Merkurem.

MPO – Mercury Planetary Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro jedenáct přístrojů určených k průzkumu povrchu Merkuru. Modul dodala Evropská kosmická agentura ESA.

MMO – Mercury Magnetospheric Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro přístroje určené k průzkumu magnetosféry Merkuru. Modul dodala Japonská kosmická agentura JAXA.

Výzkum Merkuru

Planeta MerkurMerkur – 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., u které sonda za sedm let, po sérii gravitačních urychleníGravitační manévr – gravitační asistence, gravitační prak, gravitační brzda: změna vektoru rychlosti tělesa ve vesmíru při blízkém průletu kolem výrazně hmotnějšího tělesa. Nejčastěji je tento manévr využíván ke zrychlení, zbrzdění nebo odklonění kosmických sond pohybujících se po heliocentrických drahách pomocí průletu lokálním gravitačním polem planet nebo měsíců. 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., VenušíVenuše – 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. i MerkuremMerkur – 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. zakotví, patří mezi ty méně prozkoumané planety. Částečně za to může mediální nezajímavost a z ní plynoucí menší ochota financovat projekty, ale významné jsou též technické komplikace. Ačkoli je Merkur vzhledem ke Slunci na níže položené orbitě než Země, k jejímu dosažení je třeba více energie, než na opuštění Sluneční soustavy. Technickou výzvou je také intenzivní sluneční radiace. Planetu zatím navštívila v letech 1974–1975 sonda MarinerMariner – deset sond NASA určených k výzkumu vnitřních planet sluneční soustavy. K Marsu byly poslány sondy s označením 3, 4, 6, 7, 8 a 9. První, Mariner 3, odstartovala 5. 12. 1964. Na řadu sond k Marsu navázal Mariner 10, který prolétl kolem Venuše a poté jako jediná sonda z počátku kosmické éry zamířil k Merkuru, kde na přelomu let 1974 a 1975 pořídil fotografie Merkuru a první informace o jeho magnetosféře. 10 a mezi roky 2008–2015 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.. Jak to tak bývá, obě sondy přinesly více otazníků než odpovědí. Přesná měření sondy BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start je plánován na rok 2018, k Merkuru by sonda měla dolétnout v roce 2025. Mise bude hledat původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise počítá s dvěma nezávislými sondami navedenými na oběžnou dráhu kolem planety. Sonda je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonančního poměru 2:3 mezi oběžnou dobou Merkuru a jeho rotací. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur. jsou logickým pokračováním předchozích misí.

Logo mise BepiColombo. Zdroj: ESA.

Vybavení sondy

BepiColombo je společný projekt Evropské kosmické agentury 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 Japonské kosmické agentury JAXAJAXA – Japan Aerospace eXploration Agency, japonská kosmická agentura, která vznikla v roce 2003 sloučením tří institucí: ISAS (Institute of Space and Astronautical Science), NAL (the National Aerospace Laboratory of Japan)a NASDA (National Space Development Agency of Japan). Ke svým letům agentura využívá kosmodrom USC (Uchinoura Space Center). V současnosti používá JAXA nosnou raketu H-IIA. JAXA využívá Tanegašimské kosmické středisko (na ostrově Tanegašima, 115 km jižně od ostrova Kjúšú).. Kromě vědeckých zařízení stojí za zmínku i transportní modul s pohonnou jednotkou MTMMTM – Mercury Transfer Module, transportní modul určený k dopravě sondy BepiColombo na oběžnou dráhu Merkuru. Obsahuje dvě pohonné jednotky. Pro orbitální manévry jsou určeny rakety na chemické palivo. Dvojitý iontový motor T6 firmy QuinetiQ s tahem 290 mN bude aktivní po dobu přeletu mezi Zemí a Merkurem. (Mercury Transfer Module). Kromě klasických chemických motorů pro orbitální manévry nese i dvojitý iontový motorIontový motor – reaktivní motor, ve kterém se urychlují ionty elektrickým polem na vysoké rychlosti. Iontový motor má malou spotřebu vylétávající látky, poskytuje malý tah po velmi dlouhou dobu. Hodí se tedy pro dlouhodobé lety. QuinetiQ T6. Ačkoli se T6 stane zatím nejsilnějším iontovým motorem pracujícím v kosmickém prostoru, poskytne tah pouhých 0.29 N. Nepřetržitý provoz během několikaletého přeletu mezi planetami však dovede sondu k cíli s podstatně menšími náklady, než by to udělaly klasické chemické motory. Napájen bude čtrnáctimetrovými solárními panely o výkonu až 4.5 kW. Kromě transportu bude mít MTM také za úkol zásobovat hibernující vědecká zařízení energií.

Vědecká zařízení nese sonda dvě. Evropská kosmická agentura dodala MPOMPO – Mercury Planetary Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro jedenáct přístrojů určených k průzkumu povrchu Merkuru. Modul dodala Evropská kosmická agentura ESA. (Mercury Planetary Orbiter), japonská strana pak MMOMMO – Mercury Magnetospheric Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro přístroje určené k průzkumu magnetosféry Merkuru. Modul dodala Japonská kosmická agentura JAXA. (Mercury Magnetospheric Orbiter). Zajímavým doplňkem bylo až do roku 2003 přistávací pouzdro MSE (Mercury Surface Element), které však bylo z rozpočtových důvodů z programu vyškrtnuto.

Tři moduly (MTM, MPO a MMO) sondy BepiColombo krátce
po vybalení na kosmodromu v Kourou. Zdroj: ESA.

Přístroje na planetární orbitální části (MPO)

Úkolem oběžné části MPOMPO – Mercury Planetary Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro jedenáct přístrojů určených k průzkumu povrchu Merkuru. Modul dodala Evropská kosmická agentura ESA. je udržet rozumné prostředí pro jedenáct vědeckých zařízení, která bude mít na své palubě. V blízkosti 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. hrozí reálné nebezpečí z přehřátí, proto je MPO z jedné strany opatřen reflexními plochami a z druhé, vždy odvrácené od Slunce, radiátorem o ploše 1.5 m². Díky těmto opatřením by vnitřní teplota neměla přesáhnout příjemných 200 °C.

Mercury Planetary Orbiter (MPO). Zdroj: ESA/B. Guillaume.

BELA – BepiColombo Laser Altimeter: LIDARLIDAR – Light-Imaging Detection and Ranging, detekce a určování vzdálenosti za pomoci laseru. Jde o metodu zjišťování vzdálenosti a vlastností objektu na základě analýzy rozptýleného světla laseru. Analogií v rádiovém oboru jsou radary. Vzdálenost objektu se určí z časové prodlevy odraženého signálu. Lidary se využívají hojně v geologii, seismologii a při sledování vlastností atmosféry. postavený na neodymem dotovaném yttrium-hliník-granátovém laseruLASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal Charles Hard Townes spolu s Arthurem Leonardem Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval Theodore Harold Maiman v roce 1960. Aktivním prostředím byly ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu.. Slouží k přesnému změření výškového profilu povrchu planety. Laser pracuje na vlnové délce 1064 nm. Z časové prodlevy mezi vysláním a přijetím odraženého paprsku bude určena vzdálenost s přesností 20÷50 m.
MERTIS – Mercury Thermal Infrared Spectrometer: InfračervenýInfračervené záření – elektromagnetické záření s delší vlnovou délkou, než má viditelné světlo, v rozsahu od 0,75 μm do 400 μm. Infračervené záření objevil v roce 1800 William Herschel při rozkladu slunečního světla hranolem. Zjistil, že za červenou barvou existuje další záření, které zahřeje teploměr. IR záření využíváme v infrazářičích, v infralampách, při infraterapii, v dálkových ovladačích, v termovizi, v čidlech na zloděje, v dálkových teploměrech a při dálkovém průzkumu Země. V astronomii se využívá IR záření k výzkumu meziplanetární hmoty, planetárních atmosfér, plynu a prachu v galaxiích, hnědých trpaslíků, červených veleobrů, exoplanet, protoplanetárních disků a mlhovin. IR záření prochází zemskou atmosférou jen částečně, v tzv.oknech. detektor a spektrometrInfračervená spektroskopie – metoda, pomocí které se určuje z absorpčních čar přítomnost určitých molekul v plynech a v kapalinách. Zpravidla se využívají rotační a vibrační přechody víceatomových molekul, které se většinou nacházejí v infračervené oblasti spektra. postavený na technologii mikrobolometruBolometr – neselektivní detektor tepelného (infračerveného) záření pracující na principu měření změny elektrického odporu v závislosti na změně teploty čidla bolometru v důsledku absorpce záření. Závislost lze vyjádřit přibližným vztahem ΔR/R = αΔT, kde α je teplotní součinitel změny odporu R, jehož velikost je určena materiálem čidla bolometru a pracovní teplotou (α = 0,5 ÷ 5 000 K⁻¹). Současné možnosti (1. polovina roku 2013) komerčně dostupných nechlazených detektorů: zobrazování v rozsahu 7÷14 μm v rozlišení 680×480 pixelů, velikost pixelu až 25 μm.. Tato koncepce je výhodná, protože nevyžaduje chlazení a je vhodná pro měření v prostředí vysokých teplot, kterými se právě prostředí Merkuru vyznačuje. Spektrální rozlišení se pohybuje kolem 14 nm a prostorově dosahuje rozlišení 500 m. Při práci bude střídat vlastní měření povrchu s kalibrováním přístroje na prázdném prostoru a na vyzařování černých tělesČerné těleso – idealizované těleso, které absorbuje veškeré záření na něho dopadající. Těleso je v termodynamické rovnováze, takže je nakonec veškerá absorbovaná energie opět vyzářena, ale pouze povrchem. Střední volná dráha fotonů je natolik malá ve srovnání s rozměry tělesa, že foton z vnitřku tělesa nemůže uniknout. Na vyzařování se podílejí jen fotony v těsném okolí povrchu. Černé těleso vyzařuje spojité spektrum záření (záření černého tělesa). Maximum vyzařování je na vlnové délce, která souvisí s teplotou povrchu. Čím vyšší je teplota, tím těleso vyzařuje na kratších vlnových délkách. o teplotách 300 K a 700 K. Přístroj MERTIS bude schopen měřit termofyzikální vlastnosti povrchu, jakými například jsou tepelná setrvačnost a vnitřní tepelný tok. Nejvíce si slibujeme od rozboru složení jasných radarových skvrn v blízkosti pólu, které by mělo potvrdit, nebo vyloučit přítomnost vodního ledu. Ve finále by měl MERTIS vytvořit klasifikační mapy pro rozmístění prvků na povrchu Merkuru.
PHEBUS – Probing of Hermean Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy: UltrafialovýUltrafialové záření – elektromagnetické záření s kratší vlnovou délkou, než má viditelné světlo, v rozsahu od 1 nm do 400 nm. Ultrafialové záření objevil v roce 1801 Johann Wilhelm Ritter. Značí se UV z anglického UltraViolet, rozděluje se na extrémní XUV (EUV) (1÷31 nm), daleké VUV (FUV) (10÷200 nm), hluboké DUV (pod 300 nm), krátkovlnné (pod 280 nm), středněvlnné UVB (280÷320 nm), dlouhovlnné UVA (320÷400 nm) a blízké NUV (200÷400 nm). spektrometr pracující v rozsahu vlnových délek od 55 nm do 422 nm je určen především ke studiu ultrafialového záření emitovaného řídkou atmosférouAtmosféra – 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. Merkuru. Od výsledků měření se očekává lepší pochopení nejen dynamiky exosféry, ale i procesů při uvolňování jejích složek z povrchu. V neposlední řadě by měl přístroj detekovat povrchové vrstvy ledu v trvale zastíněných oblastech.
SIMBIO-SYS – Spectrometers and Imagers for MPO BepiColombo Integrated Observatory System: Pomocí dvou panchromatických a tří širokopásmových filtrů (spektrální rozsah 400÷2000 nm) bude v barevném stereoskopickém režimu mapovat povrch, z čehož se později bude usuzovat na stáří a složení povrchu (zvětrávání povrchových útvarů), povrchovou geologii (stratigrafii, geomorfologii), vulkanizmus (lávové výlevy, sopky) a globální tektoniku (struktura a mechanické vlastnosti litosféry) Merkuru.
SIXS – Solar Intensity X-ray Spectrometer: Slouží k širokopásmovému měření nejen v rentgenovém oboru, ale pořizuje i protonová a elektronová spektraČásticový spektrometr – zařízení, které měří hmotnosti a energie částic. Nejjednodušší jsou spektrometry nabitých částic, jejichž dráhu lze ovlivnit magnetickým polem a ze zakřivení trajektorie určit hmotnost či energii částice. Výsledkem měření částicovým spektrometrem je zpravidla statistické rozdělení energií částic..
ISA – Italian Spring Accelerometer: Tříosý akcelerometrAkcelerometr – zařízení pro měření zrychlení. pracující s takovou přesností, že dokáže změřit i zrychlení udělená slunečním zářením a zářením odraženým od planety.
MERMAG – Mercury Magnetometer: Hlavním cílem je zevrubně změřit magnetické pole, z čehož se bude usuzovat na vnitřní strukturu Merkuru. Na MPOMPO – Mercury Planetary Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro jedenáct přístrojů určených k průzkumu povrchu Merkuru. Modul dodala Evropská kosmická agentura ESA. je umístěna pouze polovina magnetometrů, druhá polovina je součástí MMOMMO – Mercury Magnetospheric Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro přístroje určené k průzkumu magnetosféry Merkuru. Modul dodala Japonská kosmická agentura JAXA..
MGNS – Mercury Gamma ray and Neutron Spectrometer: Přístroj bude na základě analýzy spekter zkoumat zastoupení jednotlivých prvků v kůře planety.
MIXS – Mercury Imaging X-ray Spectrometer: Přístroj si klade za cíl přispět k objasnění otázek vzniku a vývoje planety. K tomu provede tři experimenty. Nejprve zjistí povrchové rozložení horninotvorných prvků (s přesností 5÷50 %), pak zmapuje s vysokou přesností jejich prostorové zastoupení a nakonec se pokusí potvrdit, že zdrojem rentgenového záření je interakce slunečního větruSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou Sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v cm³. Částice vylétávající podél otevřených siločar mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Pojmenování sluneční vítr pochází od amerického astronoma Eugena Parkera. s povrchem planety.
MORE – Mercury Orbiter Radio science Experiment: Slouží ke zmapování gravitačního pole Merkuru, potažmo k určení velikosti a stavu jeho jádra.
SERENA – Search for Exosphere Refilling and Emitted Neutral Abundances: Od analyzátoru neutrálních a ionizovaných částic si slibujeme, že objasní procesy interakce mezi povrchem, exosférou a magnetosférouMagnetosféra – oblast magnetického vlivu planety nebo jiného nebeského tělesa. U naší Země je dipólové magnetické pole vytvářeno v jádru elektrickými proudy o řádové hodnotě 10⁹ A. Toto pole je deformováno interakcí se slunečním větrem do charakteristického tvaru – magnetosféry Země. Magnetosféry planet jsou přirozeným ochranným štítem před nabitými částicemi slunečního větru..

Přístroje na magnetosférické orbitální části (MMO)

Přístroje na japonské orbitální části MMOMMO – Mercury Magnetospheric Orbiter, modul sondy BepiColombo zabezpečující vhodné prostředí pro přístroje určené k průzkumu magnetosféry Merkuru. Modul dodala Japonská kosmická agentura JAXA. jsou zaměřeny především na výzkum magnetosféryMagnetosféra – oblast magnetického vlivu planety nebo jiného nebeského tělesa. U naší Země je dipólové magnetické pole vytvářeno v jádru elektrickými proudy o řádové hodnotě 10⁹ A. Toto pole je deformováno interakcí se slunečním větrem do charakteristického tvaru – magnetosféry Země. Magnetosféry planet jsou přirozeným ochranným štítem před nabitými částicemi slunečního větru. Merkuru. Merkur má po Zemi nejsilnější magnetické pole z terestrických planetTerestrické planety – planety podobné Zemi, vyznačují se pevným povrchem a malými rozměry oproti obřím planetám podobným Jupiteru. Mezi terestrické planety řadíme Merkur, Venuši, Zemi a Mars. (asi 1 % intenzity zemského magnetického pole). Předpokládá se, že zdrojem magnetického pole je tekutinové dynamoMHD dynamo – magnetohydrodynamické dynamo, tekutinová varianta klasického dynama. Elektrické proudy vznikají při pohybu plazmatu nebo tekutého kovu a generují magnetické pole. Dipólová složka se mění na azimutální tzv. omega efektem a azimutální na dipólovou tzv. alfa efektem. Tekutinové dynamo nemůže být stacionární, jeho základní vlastností je překlápění magnetických pólů., což by při tak silném poli svědčilo o neobyčejně tenké kůře planety. Výzkumu magnetického pole je proto přisuzována velká váha.

Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Zdroj: ESA/Anneke Le Floc'h.

MGF – Magnetometer: Přizpůsobení přístroje pro práci v takové blízkosti Slunce spočívá nejen ve vyšší tepelné odolnosti, ale také ve vyšší rychlosti měření. Meziplanetární magnetické pole zde nabývá několikanásobku hodnot obvyklých u Země a procesy v magnetosféře tu nabíhají asi o 30 % rychleji. Přístroj pracuje na vzorkovací frekvenci 128 Hz.
MDM – Mercury Dust Monitor: Čtyři piezoelektrickéPiezoelektrický jev – vznik napětí při deformaci určitých druhů krystalů. Piezoelektrický jev se využívá ke konstrukci různých snímačů vibrací. V domácnosti ho známe z piezoelektrického zapalovače plynu, ve kterém deformace krystalu způsobí přeskočení elektrické jiskry. snímače jsou schopny měřit zásahy mikrometeority a objasnit procesy eroze povrchových útvarů na Merkuru.
MPPE – Mercury Plasma Particle Experiment: Bude měřit strukturu, dynamiku a fyzikální procesy v magnetosféře Merkuru.
MSASI – Mercury Sodium Atmospheric Spectral Imager: Neutrální atomy sodíkuSodík – Natrium, nejběžnější prvek ze skupiny alkalických kovů, hojně zastoupený v zemské kůře, mořské vodě i živých organizmech. Sodík je měkký, lehký a stříbrolesklý kov, který lze krájet nožem. Volný kov se poprvé podařilo připravit roku 1807 siru Humphry Davymu. jsou ovlivňovány pouze gravitací Merkuru a tlakem slunečního záření, které se však mění v závislosti na vzdálenosti Merkuru od Slunce. Cílem měření je lépe pochopit mechanizmy podílející se na vzniku ohonu za planetou. Sodík byl vybrán, protože jeho absorbční čára D2 je srovnatelná s dopplerovským posunemDopplerův jev – změna frekvence vlnění při vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele. Přibližuje-li se pozorovatel ke zdroji, naměří vyšší frekvenci, než když se vzdaluje. Může jít o zvukové, elektromagnetické i jakékoli jiné vlnění. Jev poprvé popsal rakouský matematik a fyzik Christiaan Doppler (1803–1853), který část svého krátkého života strávil jako profesor pražské Polytechniky, předchůdkyni dnešního ČVUT v Praze. způsobeným změnou radiální rychlosti Merkuru vůči Slunci.
PWI – Plasma Wave Investigation: Studium plazmových vlnVlny v plazmatu – v plazmatu vznikají jak nízkofrekvenční vlny související s pohyby iontů, tak vysokofrekvenční vlny související s pohyby elektronů. Oba komplexy vln obsahují řadu tzv. modů. nám zprostředkuje poznání vývoje elektrických polí a rádiových vln v blízkosti Merkuru.

Merkur se, po dlouhé době živoření na pokraji zájmu, začíná dostávat do zorného pole nejen vědeckých kruhů, ale i široké veřejnosti. Svou úlohu tu zajisté sehrálo zvěřejnění překvapivých závěrů ze sondy 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.. Oproti zažitým představám se ukázalo, že má Merkur nejen relativně silné magnetické pole, ale že byl v minulosti neobyčejně vulkanicky aktivní a není vyloučeno, že jeho tenkou kůrou proniká roztavené magmaMagma – přírodní tavenina vznikající v hlubokých částech kůry nebo pláště planet. Jedná se o směs roztavených minerálů, pevných krystalů a rozpuštěných sopečných plynů. Může mít různé chemické složení a teplotu v závislosti na zdroji, ze kterého vzniklo. Označení magma se používá tehdy, pokud je tavenina pod povrchem, jakmile dosáhne povrchu, využívá se termín láva. i dnes. Nález vodního ledu na pólech planety přitáhl i pozornost bulváru. Na začátku článku jsme konstatovali, že sondy Mariner a Messenger přinesly více otazníkůOtazník – klikyhák za větou. než odpovědí. Nezbývá než popřát sondě BepiColomboBepiColombo – společná mise k Merkuru Evropské kosmické agentury ESA a Japonské kosmické agentury JAXA. Start je plánován na rok 2018, k Merkuru by sonda měla dolétnout v roce 2025. Mise bude hledat původ magnetického pole Merkuru, mapovat magnetosféru a provádět detailní testy obecné teorie relativity. Mise počítá s dvěma nezávislými sondami navedenými na oběžnou dráhu kolem planety. Sonda je pojmenována po italském astronomovi Giuseppe Colombovi (1920–1984), objeviteli rezonančního poměru 2:3 mezi oběžnou dobou Merkuru a jeho rotací. Mimo jiné Colombo objevil mechanizmus gravitačního manévru, na jehož principu bylo možné realizovat první (a také všechny další) misi Marineru 10 k planetě Merkur. totéž.

Vizualizace letu BepiColombo k Merkuru. Zdroj: ESA.

Odkazy