Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 37 – vyšlo 20. září, ročník 17 (2019) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

37/2019

Novodobý klipr se vydá k Jupiterově Europě

Petr Kulhánek

Dobývání a poznávání cizích světů patří k hlavním úkolům velkých kosmických agentur. Z planet Sluneční soustavy je v jejich hledáčku nejčastěji planeta MarsMars – 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., zkrátka ale nepřijde ani JupiterJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. se svou rodinou pro nás nezvyklých měsíců. Úspěch mise dnes není možný bez rozsáhlé medializace, která přesvědčí daňové poplatníky, že jejich peníze byly investovány do správné věci. Jupiterův měsíc EuropaEuropa – přirozená družice Jupiteru. Patří mezi tzv. galileovské měsíce, které lze pozorovat již malým dalekohledem. Při průměru 3 100 km je jen o málo menší, než náš Měsíc. Předpokládá se malé křemičitanové jádro pokryté oceánem kapalné vody. Kůru tvoří několikakilometrová ledová krusta. s tajemným podpovrchovým oceánem, v němž by se alespoň teoreticky mohly nacházet primitivní formy života, je k tomuto účelu jakoby stvořený. O připravované americké misi Europa Clipper k tomuto měsíci jsme podrobně informovali v AB 5/2019. Dnes přinášíme další zajímavosti z připravovaného letu.

Logo mise Europa Clipper. Nášivka. Polštář. NASA.

Jupiter – největší a nejhmotnější (1,9×1027 kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole. Europa – přirozená družice Jupiteru. Patří mezi tzv. galileovské měsíce, které lze pozorovat již malým dalekohledem. Při průměru 3 100 km je jen o málo menší, než náš Měsíc. Předpokládá se malé křemičitanové jádro pokryté oceánem kapalné vody. Kůru tvoří několikakilometrová ledová krusta. Europa Clipper – sonda NASA připravovaná k průzkumu Jupiterova ledového měsíce Europa. Start je plánovaný na rok 2024, nosnou raketou bude Falcon Heavy (původně mělo jít o novou americkou superraketu SLS). Sonda nebude navedena přímo na oběžnou dráhu kolem Europy, kde by ji zničila zvýšená radiace, ale na oběžnou dráhu kolem Jupiteru. K Europě se opakovaně přiblíží při 40 až 45 průletech. Jedním z úkolů by měl být sběr a chemická analýza materiálu z ledových gejzírů.

Mise Europa Clipper nad Jupiterovým měsícem Europa na kresbě NASA.

Zajímavosti z projektu Europa Clipper

První sondou, která byla umístěna na oběžné dráze kolem Jupiteru, byla americká sonda GalileoGalileo (sonda) – americká mise k Jupiteru, která startovala v roce 1989 a po několika prodlouženích trvala bez jednoho měsíce 14 let. Galileo byla první sondou umístěnou na oběžné dráze Jupiteru, odkud prováděla podrobný výzkum planety. Obsahovala sestupný modul, který byl použit v roce 1995. V roce 2003 ukončila sonda Galileo svou činnost řízeným pádem do atmosféry planety.. Neuvěřitelných 14 let zde prováděla výzkum největší planety Sluneční soustavy a jejích měsíců a připravila půdu pro další sondy podobného typu. Tou první bylo americké JUNOJUNO – americká sonda určená k průzkumu polárních oblastí planety Jupiter. Odstartovala dne 5. srpna 2011, na oběžnou dráhu Jupiteru byla navedena v roce 2016. Sonda Juno zkoumá atmosféru a hledá v ní molekuly vody. Zaměřuje se i na rozsáhlou magnetosféru Jupiteru a její vliv na planetu., o kterém jsme podrobně informovali v AB 24/2017, 25/2017 a 26/2017. Když se ukázalo, že některé z Jupiterových měsíců mají podpovrchové oceány, bylo jasné, že je třeba připravit misi zaměřenou na jejich výzkum, protože by mohly hostit nějaké velmi primitivní formy života, což je téma lákavé nejen z vědeckého hlediska, ale i pro širokou veřejnost.

Původní plán počítal s misí, která by se podobala americko-evropské sondě Cassini-HuygensCassini – 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.. Ta zkoumala 13 let planetu Saturn a její součástí bylo přistávací 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). (z produkce Evropské kosmické agentury), které úspěšně přistálo na největším Saturnově měsíci Titanu. Plán byl obdobný. Americká 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. se postará o sondu, která bude navedena na oběžnou dráhu kolem Jupiteru, a Evropská kosmická agenturaESA – 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. vyrobí modul, který přistane na Jupiterově Měsíci EuropaEuropa – přirozená družice Jupiteru. Patří mezi tzv. galileovské měsíce, které lze pozorovat již malým dalekohledem. Při průměru 3 100 km je jen o málo menší, než náš Měsíc. Předpokládá se malé křemičitanové jádro pokryté oceánem kapalné vody. Kůru tvoří několikakilometrová ledová krusta. a provede zde základní výzkum včetně pokusných vrtů. Vývoj se ale nakonec ubíral jiným směrem, a tak americká NASA rozhodla, že k Jupiteru vypraví dvě sondy: Europa ClipperEuropa Clipper – sonda NASA připravovaná k průzkumu Jupiterova ledového měsíce Europa. Start je plánovaný na rok 2024, nosnou raketou bude Falcon Heavy (původně mělo jít o novou americkou superraketu SLS). Sonda nebude navedena přímo na oběžnou dráhu kolem Europy, kde by ji zničila zvýšená radiace, ale na oběžnou dráhu kolem Jupiteru. K Europě se opakovaně přiblíží při 40 až 45 průletech. Jedním z úkolů by měl být sběr a chemická analýza materiálu z ledových gejzírů. bude zkoumat Europu z protáhlé oběžné dráhy kolem Jupiteru a teprve další mise s názvem Europa LanderEuropa Lander – sonda NASA plánovaná pro přistání na Jupiterově měsíci Europa. Hlavními cíli by mělo být protavení se ledovým příkrovem až do podpovrchového oceánu a hledání výskytu mimozemských forem života. Projekt je zatím ve fázi nadšeného plánování. na měsíci Europa přistane. Evropa bude Jupiter zkoumat samostatně a připravuje misi JUICEJUICE – JUpiter ICy moons Explorer, průzkumník jupiterových ledových měsíců. Projekt ESA, který má za cíl studium ledových měsíců Jupiteru, zejména měsíce Ganymed, a i planety samotné. Start je plánován na duben 2024, sonda by měla k Jupiteru přilétnout v roce 2031. Délka základní mise se odhaduje na 11 let. Projekt byl schválen k realizaci v květnu 2012. (viz AB 23/2013, AB 15/2019), která by měla startovat v roce 2022. Obě mise (JUICE a Europa Clipper) tak mají šanci provádět komplexní výzkum Jupiterových ledových měsíců a vzájemně se ve svém úsilí doplňovat.

Tak nějak by mohl vypadat pohled z blízkosti ledového měsíce Europa
na planetu Jupiter. Zdroj: NASA/JPL-CALTECH.

Umělecká vize gejzírů stříkajících z podpovrchového oceánu na zmrzlém povrchu Europy. V pozadí je měsíc Io s typickou činnou sopkou a samozřejmě také planeta Jupiter. Zdroj: NASA/JPL-CALTECH.

Název americké mise prošel mnoha peripetiemi, nakonec se americká NASA rozhodla jako finální název využít původně neoficiální pracovní název Europa Clipper. Klipr je pojmenování pro rychlé plachetnice se třemi stěžni, které brázdily pozemské oceány v 19. století. Využívali je zejména obchodníci pro rychlou dopravu zboží. Takový trojstěžník se stal i součástí loga mise. O plánovaném vybavení sondy jsme podrobně psali v bulletinu AB 5/2019, proto se zde o něm nebudeme zmiňovat.

Aktuální stav

Projekt Europa ClipperEuropa Clipper – sonda NASA připravovaná k průzkumu Jupiterova ledového měsíce Europa. Start je plánovaný na rok 2024, nosnou raketou bude Falcon Heavy (původně mělo jít o novou americkou superraketu SLS). Sonda nebude navedena přímo na oběžnou dráhu kolem Europy, kde by ji zničila zvýšená radiace, ale na oběžnou dráhu kolem Jupiteru. K Europě se opakovaně přiblíží při 40 až 45 průletech. Jedním z úkolů by měl být sběr a chemická analýza materiálu z ledových gejzírů. dostal definitivně zelenou na konci první poloviny roku 2019. Sonda by měla být komplet připravena do roku 2023 a start by měl proběhnout nejpozději v roce 2025. Let k Jupiteru by podle vybraného letového okna měl trvat tři až sedm let. Ve stejné době bude také startovat evropská sonda JUICEJUICE – JUpiter ICy moons Explorer, průzkumník jupiterových ledových měsíců. Projekt ESA, který má za cíl studium ledových měsíců Jupiteru, zejména měsíce Ganymed, a i planety samotné. Start je plánován na duben 2024, sonda by měla k Jupiteru přilétnout v roce 2031. Délka základní mise se odhaduje na 11 let. Projekt byl schválen k realizaci v květnu 2012. (plánuje se rok 2022), jejímž hlavním cílem je výzkum ledových měsíců. Původně bylo plánováno, že sondu Europa Clipper do vesmíru vynese nosná raketa SLSSLS – Space Launch System. Raketa vesmírné agentury NASA, která by měla do kosmického prostoru vynášet materiál i kosmonauty. První verze by měla mít nosnost 70 tun, později 105 tun a nakonec 130 tun. Počítá se s ní při dopravě astronautů k Měsíci. První testovací start bez posádky se uskutečnil v listopadu 2022., kterou USA intenzivně vyvíjí. Konkrétně mělo jít o třetí vyrobenou raketu, ale plány poněkud zhatila snaha současného vedení USA o obnovení letů člověka na Měsíc. Cíl je nemalý: do pěti let od padesátiletého výročí přistání prvního člověka na Měsíci, tj. v roce 2024, by měla na Měsíci opět přistát lidská posádka a začít tam budovat měsíční základnu. Za tímto účelem je vyvíjena kosmická loď Orion, která by měla, podobně jako kdysi 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., dopravit člověka na Měsíc. K vynesení lodi Orion na oběžnou dráhu je ale nutná právě nosná raketa SLS. Vzhledem k šibeničnímu termínu (v plánu je oblet Měsíce člověkem v roce 2023 a přistání v roce 2024), nebude k dispozici raketa SLS pro start sondy Europa Clipper a bude ji muset nahradit nějaký komerční nosič.

Testy vysokoziskové antény pro misi Europa Clipper v Langleyově
výzkumném středisku. Zdroj: NASA/LaRC.

Příprava sondy Europa Clipper se v letošním roce rozeběhla na plné obrátky. V Langleyově výzkumném středisku NASA (LaRCLaRC – Langley Research Center, Langleyovo výzkumné středisko. Často se hovoří jen o „NASA Langley“. Středisko je pojmenováno podle amerického průkopníka letectví a astronoma Samuela Pierponta Langleye. Středisko se nachází ve virginském Hamptonu, vlastní 40 aerodynamických tunelů a mnoho testovacích laboratoří. Kořeny střediska sahají až do roku 1917, dnes je součástí NASA.) probíhaly testy prototypu vysokoziskové antény, která je vysoká tři metry a bude zodpovědná za přenos veškerých vědeckých dat. Testy prováděla řada odborníků z NASA JPL, Hopkinsovy univerzity i samotného LaRC. Letový exemplář by měl být vyroben co nejdříve a jeho testy jsou plánovány na příští rok.

V posledních měsících intenzivně probíhá příprava jednotlivých komponent a přístrojů sondy, která je velmi často označována zkratkou EC (Europa Clipper). Našinci by mohla tato zkratka připomenout vlaky Eurocity. Doufejme, že podobnost je čistě náhodná a sonda Europa Clipper k Jupiteru dorazí bez zpoždění.

Předpokládaný mechanizmus vzniku gejzírů na Europě. Klepnutím na obrázek se
stáhne animace vzniku gejzíru (7 MB). Zdroj: NASA/JPL-Caltech/S. M. Howell.

Odkazy