ESA – 6. díl – Návštěva u Halleyovy komety

Přibližně každých 75 let lze ze Země pozorovat snad nejznámější kometu vůbec. Její označení je 1P/Halley, ale široká veřejnost ji zná spíše pod názvem Halleyova kometa. Jde o krátkoperiodickou kometu s dobou oběhu 75,3 roku. V nejvzdálenějším bodě své eliptické dráhy, tedy v aféliu, se kometa dostane až za dráhu Neptunu. Naopak během nejvyššího přiblížení ke Slunci (perihéliu) se dostane téměř až k dráze Merkuru. Po většinu života je kometa nevýrazným zledovatělým tělesem. Jakmile se ale začne přibližovat ke Slunci, její teplota stoupá a okolo jádra se vytváří tzv. koma, složená z plynů uvolňujících se z jádra. Při ještě větším přiblížení začíná její nejdramatičtější a pro pozorovatele nejkrásnější období. Díky vysoké teplotě se jádro komety začne odpařovat a vznikající plyny a prachové částice vytváří několik set milionů kilometrů dlouhý chvost, jež je formován slunečním větrem. A právě během tohoto období Evropská vesmírná agentura vyslala k Halleyově kometě sondu Giotto, jejíž misi si dnes podrobněji popíšeme.

Během svého posledního návratu v osmdesátých letech se Halleyova kometa dostala od hledáčku nejen Evropy, ale také USA, Ruska a Japonska. Bylo k ní vysláno několik průzkumných sond, jež měly za úkol proletět kolem a co nejpodrobněji ji prozkoumat. Rusové vyslaly své identické sondy Vega 1 a Vega 2, které vycházely ze sond Veněra. Na jejich výrobě se, mimo jiné, podíleli i vědci z tehdejšího Československa. Obě byly úspěšné a přinesly o kometě velké množství dat. Vega 2 se ke kometě dostala blíže, a to na vzdálenost 8045 kilometrů. Japonci vyslali své první meziplanetární sondy Sakigake a Suise, které byly velmi podobné, ale jejich vědecké vybavení se částečně lišilo. Kolem jádra komety prolétly ve vzdálenosti 7 milionů, resp. 151 000 kilometrů. Na druhou stranu Američané měli nejen smůlu, že kometu blíže nestudovali, ale start jejich sondy Spartan 203 byl navíc tragický. Spartan 203 se totiž nacházel v nákladovém prostoru raketoplánu Challenger, který explodoval krátce po svém startu 28. ledna 1986. Nejúspěšnější ze všech sond zkoumajících kometu 1P/Halley byla evropská sonda Giotto. Dopomohly ji k tomu i data poskytnutá ruskou Vegou 1, díky kterým mohlo být její navedení přesnější a dostala se tak na vzdálenost pouhých 596 kilometrů od jádra.

Giotto byla původně americko-evropská mise, ale Spojené státy později odstoupili a Evropa se rozhodla pokračovat v projektu sama. Aby také ne, vždyť taková mise lze uskutečnit skutečně jen jednou za život. Kdyby se ESA nechopila příležitosti, čekala by na další možnost celých 75 let. Poté co bylo v roce 1980 pokračování v projektu bez NASA odsouhlaseno, vše šlo velmi rychle a sonda byla zkonstruována a připravena během poměrně krátké doby. Odstartovala z jihoamerického Kourou pod aerodynamickým krytem rakety Ariane 1 dne 2. července 1985.

Giottovo dílo Klanění tří králů. Povšimněte si komety na obloze.

Giottovo dílo Klanění tří králů. Povšimněte si komety na obloze.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Giotto byla pojmenována po italském malíři a architektovi Giottu di Bondonemu, který žil na přelomu 13. a 14. století. Halleyova kometa mu byla inspirací pro jeho obraz Klanění Tří králů, na kterém ji využil jako model pro zobrazení Betlémské hvězdy. Toto malířské dílo lze dnes najít v kapli Scrovegni v italské Padově.

Hlavní konstrukce sondy byla odvozena od vědeckého satelitu GEOS zkoumajícího zemskou magnetosféru. Sonda však byla vybavena zcela jinými přístroji. Našli bychom na ní barevnou kameru k pořizování fotografií jádra komety z blízké vzdálenosti, dále tři spektrometry pro měření složení prachu a plynů, detektor prachových částic, který měřil množství prachu, které se se sondou střetávalo, dva analyzátory plazmatu zkoumající sluneční vítr a nabité částice, magnetometr pro měření změn v magnetickém poli a další, méně významné přístroje.

Giotto s odhalenými přístroji.

Giotto s odhalenými přístroji.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Sondě Giotto ale hrozilo velké nebezpečí pocházející přímo od zkoumaného tělesa. Při blízkém průletu měla být zasahována velkým množstvím prachovým částic, jejichž maximální rychlost byla vypočítána až na závratných 245 000 km/h. Při této vzájemné rychlosti by i zrníčko prachu o hmotnosti 0,1 g dokázalo snadno proniknout kteroukoli částí sondy a vážně jí poškodit. Proto bylo klíčové navrhnout pro sondu vhodný štít, který by ji dokázal před nebezpečnými částicemi ochránit. Původně navrhovaný exemplář byl monolitický hliníkový štít o tloušťce 8 centimetrů. I přes ten by se však částice o hmotnosti desetiny gramu bez problémů dostala. Navíc hmotnost tohoto štítu by byla přibližně 600 kg, což je pro meziplanetární sondu opravdu příliš a raketa Ariane 1 by nebyla schopna takovýto náklad ke kometě poslat. Evropští konstruktéři však naštěstí přišli s mnohem elegantnější řešením. Jeho původním tvůrcem byl americký astronom Fred Lawrence Whipple, který navrhoval použití tzv. sendvičového štítu. Ten není tvořen jednou tlustou vrstvou materiálu, ale několika tenčími štíty poskládanými za sebou. V případě Giotto se jednalo o hliníkový plát o tloušťce 1 mm a kevlarový štít o tloušťce 12 mm, mezi nimiž byla 23 cm široká mezera. Takovýto Whippleho štít byl mnohonásobně lehčí než ten původní, monolitický. Dokonce byl schopen odolat i většímu nárazu. Díky němu se Giotto mohl směle vydat vstříc Halleyově kometě.

Celá sonda byla v souladu s tehdejšími evropskými poměry docela malá. Její hmotnost byla 960 kilogramů. Měla tvar válce o průměru 2 metry a výšce 1 metr. Obsahovala tři vnitřní platformy – horní, hlavní a experimentální.  Každá z těchto platforem byla kruhovým rámem, na kterém byly připevněny vědecké experimenty a různé subsystémy sondy. Na horní podstavě byla umístěna 1,5 m široká vysokozisková anténa, díky které vzrostla celková výška Giotta na téměř 3 metry.  Hlavní motor byl umístěn uprostřed válce a jeho tryska vyčnívala z jeho dolní podstavy. Elektrická energie byla získávána ze solárních článků skládajících se z 5000 křemíkových buněk nacházejících se po celém plášti. Během průletu okolo komety poskytovaly 190 wattů elektrické energie. Jako záloha, či zdroj energie během průletu stínem, sloužili čtyři stříbro-kadmiové baterie. Sonda byla stabilizovaná rotací o rychlosti 15 rpm.

Giotto byl raketou Ariane 1 vynesen na dráhu přechodnou ke geostacionární. Po třech obletech Země byl v perigeu zažehnut motor a družice se vydala do meziplanetárního prostoru. Po osmi měsících se setkala se svým cílem. První dobrodružství začalo ve vzdálenosti 150 milionů kilometrů od Země. Dne 12. března 1986 detektory poprvé zaznamenaly ionty vodíku pocházející ze 7,8 milionů kilometrů vzdáleného jádra komety. O 22 hodin později sonda překročila rázovou vlnu slunečního větru (jde o oblast, kde nadzvukové částice slunečního větru zpomalují na podzvukovou rychlost) a vstoupila do nejhustší části prachového ohonu. V tomto okamžiku se kamera přepnula do módu tracking, aby sledovala nejjasnější objekt, tedy kometární jádro. Tehdy začala na Zemi posílat první rozmazané fotografie komety. Vzrušení v Evropském operačním centru v Darmstadtu rostlo s přicházejícími daty a obrázky. Všech deset výzkumných týmů je podrobně zkoumalo a přicházelo s předběžnými analýzami.

Snímky kometárního jádra z různých vzdáleností během přibližování.

Snímky kometárního jádra z různých vzdáleností během přibližování.
Zdroj: http://spaceinimages.esa.int/

Prvních 12 000 dopadů prachových částic na štít bylo zaznamenáno 122 minut před největším přiblížením. Ve vzdálenosti 1372 km od jádra ale tempo střetů prudce vzrostlo. V té době se sonda pohybovala závratnou rychlostí 68 km/s vzhledem k jádru komety. Pouhých 7,6 sekund před maximálním přiblížením byla sonda zasáhnuta větší, gramovou částicí a monitory v ESOC pohasly. Spojení Země s Giottem bylo ztraceno. Všichni se obávali nejhoršího. Překvapivě se ale začaly objevovat záblesky informací. Gitto stále žije! Ona prachová částice, jež do sondy narazila, způsobila vychýlení z jejího rotačního pohybu a anténa tak přestala směřovat k Zemi. Během následujících 32 minut však byla poloha díky tryskám obnovena a spojení bylo znovu plně navázáno. Do té doby se Giotto vzdálil na 596 kilometrů a pokračoval zpět do meziplanetárního prostoru.

Pozoruhodně odolná sonda pokračovala s posíláním nashromážděných dat ještě dalších 24 hodin. Poslední střet s prachovou částicí byl zaznamenán 49 hodin po maximálním přiblížení. Toto historické setkání s Halleyovou kometou bylo ukončeno 15. března, kdy byly vědecké přístroje na palubě vypnuty. Dny tohoto kometárního průzkumníka však ještě nebyly zdaleka sečteny. V nádrži ještě zbývalo šedesát kilogramů paliva a Giotto tak mohl směle pokračovat v průzkumu. Postupně byly uskutečněny tři korekční zážehy, které měli zajistit, že se sonda po pěti letech od svého startu vrátí k Zemi. 2. května byla hibernována s nadějí, že bude znovu probuzena k uskutečnění své druhé, neplánované mise – letu k další krátkoperiodické kometě.

V únoru 1990, přesně o 1419 dní později, ESOC vyslal signál k probuzení. Po takto dlouhé době, během které neprobíhala žádná komunikace, operátoři neměli ponětí, zda drsné vesmírné prostředí sondu nevyřadilo z provozu. Další neznámou byl směr, kterým směřovala hlavní anténa. Za dvě hodiny od vyslání signálu k probuzení zaznamenala americká pozemní stanice Deep Space Network ve Španělsku slabý signál. Během týdne ESA obnovila plnou kontrolu nad Giottem a pracovní týmy mohly odhadnout stav sondy. Tři vědecké přístroje byly plně operativní a čtyři další byly částečně poškozeny, avšak použitelné. Zbývající tři přístroje včetně kamery ale byly nenávratně poškozeny. I přesto bylo rozhodnuto poslat sondu k další kometě. Během průletu kolem Země ve výšce pouhých 22 730 km byla dráha sondy upravena. Stalo se tak poprvé v historii, že sonda vracející se z hlubokého vesmíru využila Zemi pro gravitační manévr. I během tohoto průletu však Giotto nezahálel a zkoumal magnetické pole Země a energeticky nabité částice.

Zobrazení oběžné dráhy sondy Giotto v porovnání s orbitami Země, 1P/Halley a 26P/Grigg-Skjellerup.

Zobrazení oběžné dráhy sondy Giotto v porovnání s orbitami Země, 1P/Halley a 26P/Grigg-Skjellerup.
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/

Po další hibernaci a dlouhém letu byl Giotto probuzen 9. července 1992. První částice pocházejících z komety 26P/Grigg-Skjellerup byly detekovány ve vzdálenosti 440 000 kilometrů od jádra, tedy téměř 20 krát blíže než u Halleyovy komety. Následující den sonda prolétla kolem komety ve vzdálenosti 215 milionů kilometrů od Země. Tehdy se odehrál nejtěsnější průlet kolem kometárního jádra v historii, konkrétně šlo o pouhých 100 až 200 kilometrů. Dne 23. července 1992 pak byly všechny přístroje sondy vypnuty a mise byla ukončena. V roce 1999 zákony nebeské mechaniky Giotta poslaly k Zemi ještě jednou, tehdy prolétla ve výšce 225 430 km, avšak zcela vypnutá a nefunkční.

Halleyova kometa se díky této pozoruhodné evropské misi stala první detailně prozkoumanou kometou. Na Zemi bylo zasláno 2112 snímků jejího jádra. To je velmi tmavé (černější než uhlí), má tvar burského oříšku a rozměry 15x7x10 kilometrů. Pouhých deset procent povrchu bylo během průletu aktivní. Na sluncem osvětlené straně bylo nalezeno sedm gejzírů tryskajícího plynu a prachu. Bylo zjištěno, že kometa vznikla před 4,5 miliardami let z těkavých látek (především vodního ledu), jež zkondenzovaly. Od svého vzniku zůstala kometa prakticky nezměněna. Materiál odvržený kometou se z 80% skládal z vody, z 10% z oxidu uhelnatého, z 2,5% směsi metanu a amoniaku a zbytek tvořily další uhlovodíky a stopové množství železa a sodíku. Celková hmotnost materiálu odpařeného z jádra jsou 3 tuny za sekundu. Většina částic však dosahuje pouze velikosti částic cigaretového kouře.

Sonda Giotto se byla nesmírně úspěšná a na konto si připsala několik velmi významných prvenství. Byla to první evropská meziplanetární mise. Vyfotila první podrobné snímky kometárního jádra z blízké vzdálenosti. Jako první meziplanetární sonda se vrátila k Zemi, aby využila její gravitace ke změně své dráhy. Dále uskutečnila nejbližší průlet kolem komety ve vzdálenosti okolo 200 kilometrů. A hlavně byla první sondou, která prolétla kolem dvou komet a zkoumala je.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
http://www.rozhlas.cz/leonardo/
http://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
http://spaceinimages.esa.int/
https://upload.wikimedia.org/
http://spaceinimages.esa.int/
http://spaceinimages.esa.int/
http://upload.wikimedia.org/

ESA - 6. díl - Návštěva u Halleyovy komety, 2.5 out of 5 based on 32 ratings
Pin It
(Visited 584 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (32 votes cast)
(Visited 584 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


Jeden komentář ke článku “ESA – 6. díl – Návštěva u Halleyovy komety”

  1. kopapaka napsal:

    Pěkné čtení…

Zanechte komentář