Bonusová práce pro OSIRIS-REx

Starý vtip říká, že pokud budete v práci hodně dobří, dostanete za odměnu další práci navíc. U kosmických sond to funguje podobně – třeba sonda OSIRIS-REx je opravdu velmi dobrá a proto se vědci rozhodli, že její schopnosti využijí ještě předtím, než v roce 2018 dorazí ke svému hlavnímu cíli – asteroidu Bennu. Vědci se rozhodli využít její dráhy a využijí ji k tomu, aby se porozhlédli v okolí a zkusili v něm vystopovat neobvyklý typ asteroidů, které mohou být pozůstatky stavebních bloků, ze kterých vznikala Země.

Od startu této velmi sledované sondy 8. září loňského roku si OSIRIS-REx vede skvěle. Pozemní operátoři již vědí, že její pohonný systém funguje správně – nejen díky korekčnímu zážehu, který prověřil hlavní motor, ale i proto, že se již několikrát aktivovaly malé korekční trysky, které přišly ke slovu v době, kdy se musely desaturovat stabilizační gyroskopy. Víme také že všechny vědecké přístroje fungují správně a pozemní týmy už z nich získaly první údaje, byť pouze zkušební. Operátoři se naučili sondu ovládat a jako součást celého procesu nyní přichází zkouška ohněm. Při ní se operátoři pokusí maximálně prověřit pozorovací možnosti nové sondy a aby to bylo zajímavější, půjde přitom o vědecký výzkum. Od 9. února letošního roku začne OSIRIS-REx pátrat po trojských asteroidech naší Země.

Vyznačení libračních bodů v soustavě Země-Měsíc

Vyznačení libračních bodů v soustavě Země-Měsíc
Zdroj: https://ai2-s2-public.s3.amazonaws.com
Překlad: Autor

Za několik století vědci zjistili, že některé malé asteroidy mohou sdílet oběžnou dráhu kolem Slunce s nějakou velkou planetou. Přitom s ní letí ve stabilní formaci, protože se zdržují v okolí takzvaných libračních bodů.To jsou místa, kde se gravitační síly dvou velkých těles prakticky vyrovnávají a pokud sem umístíme nějaké malé těleso, tak ono zde zůstane. V každém systému dvou velkých těles existuje pět takových bodů, které se označují L1 až L5 a všechny leží v rovině oběhu obou velkých těles, což může být třeba Země a Měsíc, nebo jako v tomto případě Slunce a Země.

Tři body (L1, L2 a L3) leží na spojnici obou těles, zbylé dva body (L4 a L5) vytváří společně s oběma velkými tělesy rovnostranné trojúhelníky. Díky tomu leží bod L4 60° před planetou a bod L5 najdeme 60° za planetou. Právě asteroidy usazené v bodech L4 a L5 označujeme jako trójské. S tímto označením přišel aktivní hledač asteroidů Johann Palisa, který během své kariéry objevil 122 asteroidů. Jeho prvním objevem byl v roce 1874 asteroid (136) Austria. Jako další významné objekty můžeme jmenovat asteroidy (153) Hilda, (216) Kleopatra, (243) Ida, (253) Mathilde, (324) Bamberga, nebo (719) Albert, který patří do Amorovy skupiny.

Asteroid (253) Mathilde

Asteroid (253) Mathilde
Zdroj: http://astrobob.areavoices.com/

Asteroid (253) Mathilde je mimořádně zajímavým objektem, protože ji zkoumala sonda Shoemaker určená k průletovému průzkumu blízkozemního asteroidu (433) Eros. Ale to se tolik netýká aktuálního tématu. Důležité je, že Palisa navrhl pojmenovávat objekty zachycené v libračních centrech L4 a L5 soustavy Slunce – Jupiter po slavných hrdinech Trojské války. Jupiterovy trojské asteroidy v bodě L4 byly pojmenovány po hrdinech z Řecka a ty v bodě L5 zase po hrdinech z Tróje.

Vědci už objevili početnou populaci Trojských asteroidů u Jupitera, známe je u Marsu i Neptunu. A Země? U ní jsme objevili zatím pouze jediný asteroid označovaný TK 20107, který se podařilo najít s pomocí teleskopu WISE. Tento asteroid má průměr okolo 300 metrů (při odhadovaném albedu – odrazivosti 0,1). Tento asteroid prolétá kolem libračního bodu L4 soustavy Slunce-Země ve velké vzdálenosti a tak se každých několik set let přiblíží k Zemi. Právě při takovém přiblížení na vzdálenost 20 milionů kilometrů byl TK 20107 objeven.

Oběžná dráha asteroidu 2010 TK7 během 195 let dlouhého cyklu.

Oběžná dráha asteroidu 2010 TK7 během 195 let dlouhého cyklu.
Zdroj: https://dslauretta.files.wordpress.com

Právě kvůli velké oscilační amplitudě (jednoduše řečeno vzdálenosti od libračního bodu) je jeho dráha nestabilní. V průběhu staletí se nasčítají slabé gravitační vlivy ostatních planet a tato amplituda ještě vzroste. Je tedy pravděpodobné,že 2010 TK7 opustí librační centrum L4 a po čase se možná usadí v centru L5. Je to podobné, jako kdybychom měli kyvadlo s velkým rozkmitem – stačí jen malá dodatečná síla a kyvadlo se překlopí přes vrcholový bod na druhou stranu. Orbitální pohyb tohoto asteroidu je v časovém horizontu miliard let chaotický a nestabilní. Není pravděpodobné, že by šlo o pozůstatek materiálů, ze kterých se rodila naše planeta.

Přítomnost původních zemských Trojánů (skutečných pozůstatků materiálu, ze kterých Země vznikla) zatím nebyla potvrzena. Tato otázka představuje významnou mezeru v chápání principu malých těles v okolí naší planety. Podle vědců by ale mělo existovat více Trojských asteroidů, které se Zemí sdílí oběžnou dráhu kolem Slunce. Tyhle objekty se ze Země hledají jen hodně složitě.

OSIRIS-REx během přiblížení k bodu L4 soustavy Slunce-Země

OSIRIS-REx během přiblížení k bodu L4 soustavy Slunce-Země
Zdroj: https://www.nasa.gov

V polovině února  2017 se sonda OSIRIS-REx dostane do ideálního místa, kde může provádět tento výzkum. A vědci si takovou možnost nemohli nechat ujít. Americká sonda tedy bude pátrat pro Trojských asteroidech v libračním centru L4 soustavy Slunce-Země. Tato činnost má probíhat mezi 9. a 20. únorem, přičemž sonda použije svou kamerovou výbavu OCAMS. Především jde o kameru MapCam – viz náš článek o přístrojích na sondě – ta bude hledět do míst, kde by se zemské Trojské asteroidy mohly nacházet.

Jak přiznává Dante Lauretta, hlavní výzkumník mise OSIRIS-REx, účel tohoto hledání je dvojí: „Potenciální vědecký zisk je ohromný, ale ten hlavní důvod, proč jsem s tímto výzkumem souhlasil, je cvičení našich operátorů.“ Pozorování, která budou nutná pro hledání pozemských Trojánů velmi připomínají postupy, které se použijí během přibližovací fáze k asteroidu Bennu, při které budou operátoři hledat jeho přirozené satelity až o velikosti 10 centimetrů. Souvisí to s bezpečností sondy – deseticentimetrové objekty jsou nejmenším objektem, který se musí sledovat kvůli riziku kolize.

Oblast oblohy, ve které bude OSIRIS-REx hledat zemské Trojské asteroidy. V zorném poli bude i Jupiter, který se využije pro optickou orientaci.

Oblast oblohy, ve které bude OSIRIS-REx hledat zemské Trojské asteroidy. V zorném poli bude i Jupiter, který se využije pro optickou orientaci.
Zdroj: https://dslauretta.files.wordpress.com
Překlad: Autor

„Taková činnost v reálném čase je dobrou přípravou na něco, co budeme muset jednou dělat a co je navíc kriticky důležité pro úspěch celé mise,“ vysvětluje Lauretta. V době pozorování bude mít sonda dobrý výhled na Jupiter. Tuto planetu tedy ve svém sledovacím softwaru použije jako cíl pro optickou navigaci. V roce 2018 bude úplně stejně využitý asteroid Bennu. Pozemní týmy si navíc v ostrém provozu vyzkouší návrh vědeckých operací, stažení dat, zpracování, analýzu, publikaci a reakci na publikace. „Fakt, že můžeme udělat velký objev je pro nás až sekundární – hlavní je pro nás nácvik těchto kritických procesů. Těšte se na výsledky našeho hledání,“ uzavírá Lauretta.

Zdroje informací:
https://dslauretta.com/
https://www.nasa.gov/
http://www.spaceflightinsider.com/
http://spaceflight101.com/

Zdroje obrázků:
http://spaceflight101.com/osiris-rex/wp-content/uploads/sites/103/2016/08/DSCN2911.jpg
https://ai2-s2-public.s3.amazonaws.com…/9-Figure2-1.png
http://astrobob.areavoices.com/files/2015/12/Mathilde-asteroid-Ctype.jpg
https://dslauretta.files.wordpress.com/2017/01/2010tk7_rot3150-1.jpeg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/trojan_asteroid_search_1.png

Bonusová práce pro OSIRIS-REx, 2.5 out of 5 based on 30 ratings
Pin It
(Visited 1 661 times, 1 visits today)
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 2.5/5 (30 votes cast)
(Visited 1 661 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)


32 komentářů ke článku “Bonusová práce pro OSIRIS-REx”

  1. lamid napsal:

    Článok ma potešil, spomína libračné body a tie spadajú do sféry môjho záujmu.

    Ale už k vete Dante Lauretta These „..asteroids are difficult to detect from Earth because they appear close to the sun from Earth’s point of view.“ mám výhradu za slovíčko close.
    A básnicke vyjadrenie „při pohledu z naší planety nachází velmi blízko oslepující záři Slunce.“ je snáď už moc.

    Na zamyslenie dávam pohlaď na Večernici alebo Jitrenku, prípadne Merkúr na večernej alebo rannej oblohe, ktorý má v elongácii cca 10°, teda spomínané libračné body sú od Slnka 6x ďalej.

    Predpokladám, že pri písaní textu išlo viac o formu ako obsah , alebo rýchlejšie písalo ako myslelo.

    Inak samozrejme obdiv a želanie veľa ďalších dobrých článkov.

    Lamid

    • milantoš napsal:

      Problém ale je, že librační bod je pro pozemského pozorovatele na denní obloze, i když ve vzdálenosti 60°od Slunce.Tady ta analogie s Merkurem a Venuší není na místě.
      Při pozorování hvězd na denní obloze je problém dostat se na 3. magnitudo, a to je na asteroidy málo

    • milantoš napsal:

      Omlouvánm se za předchozí komentář, librační bod lze pozorovat na ranní obloze !!

    • milantoš napsal:

      Omlouvám se za předchozí zmateční příspěvek. Librační bod lze pozorovat na ranní obloze !

      • lamid napsal:

        osobne si myslím, že keď je jeden 60° pred Slnkom a druhý 60° za ním, tak jeden vyjde nad obzor 4 hodiny pred Slnkom a druhý 4 hodiny po Slnku. Tak sa dá pozorovať ráno ten čo je pred Slnkom a večer ten čo ide za Slnkom.A ak odpočítam hodinu na stmievanie tak 3 hodiny stále zostávajú.

    • Dušan Majer napsal:

      Díky za upozornění, ale otázka je, jak se k tomu postavit. Přiznám se, že astronomie není můj obor, ale při psaní mne to lehce překvapilo, nicméně jsem si říkal, že Dante Lauretta tomu rozumí víc než já. Jak se tedy k té větě postavit? Přeložit ji jinak, nebo úplně vypustit?

    • Petr Scheirich napsal:

      Samotné body L4 a L5 mají z definice elongaci (úhlovou vzdálenost od Slunce při pohledu ze Země) 60° (Trojané Země pak mohou mít elongaci o trochu větší či menší, protože se nemusí nacházet přesně v těchto bodech). Planety jsou pohodlně pozorovatelné i na elongacích mnohem menších, jenže to jsou výrazná a jasná tělesa, u jejichž pozorování nevadí světlejší pozadí. Pro pozorování asteroidů, a zejména pro objevování asteroidů, jednak vadí světlejší pozadí a také se nedají pozorovat v malých úhlových výškách nad obzorem, protože tam jejich jas už výrazně zeslabuje atmosféra (jako ostatně i jas jiných objektů; jenže chcete-li objevit slaboučký asteroid, je to větší problém). Takže musíte asteroidy pozorovat/objevovat dokud jsou vysoko nad obzorem, což ale znamená, že při malých elongacích už máte zase moc málo nízko pod obzorem Slunce (=světlejší oblohu).
      Další věc, která hraje roli, je ta, že objevování asteroidů je třeba věnovat velké množství pozorovacího času dalekohledu, ideálně celé noci. Ale objektům na malých elongacích se nedá z principu věnovat mnoho času, protože čas setmění->západ objektu; nebo východ objektu->rozednění, je krátký. Což značně snižuje šanci vůbec něco objevit.
      Obecně je obtížné objevovat už asteroidy, jejichž elongace je menší než 80°. Takže ano, 60° už je z hlediska astronoma objevujícího asteroidy hodně blízko Slunce.

  2. Spytihněv napsal:

    Nejprve technickou: pátý odstavec (začínající „Asteroid (253) Mathilde…“) není dopsán.

    Zajímavá je informace o pátrání po decimetrových satelitech Bennu. Doteď jsem si myslel, že oznámené hledání přirozených satelitů se týká jen něčeho jako třeba Dactyl. Ale je skvělé, že se myslí na všechno, co by mohlo zhatit misi. Jsem zvědav, jestli nějaký takový miniaturní satelit najdou.

    A mám pocit, že se i sondy Stereo pokoušely při průletu L4 a L5 pátrat po trojanech. Nic neobjevily, ale je pravda, že OSIRIS-REx je k této činnosti nesrovnatelně lépe vybaven.

  3. Petr Kasan napsal:

    Četl jsem tady před časem, že sonda musí provádět korekční manévry, aby se udržela v libračním bodu (myslím, že to byl článek k LISA pathfinder). Jak je možné, že sonda musí dělat korekce, zatímco některé asteroidy se zde udrží „bez práce“?
    Díky za případné vysvětlení a za článek.

    • Dan napsal:

      LISA Pathfinder je v L1, trojané v L4 a L5. L1 je nestabilní, L4 a L5 jsou víceméně stabilní.

    • Spytihněv napsal:

      Hlavní rozdíl je v tom, že L1 a L2 jsou 1,5 mil. km uvnitř, resp. vně dráhy Země, ale L4 a L5 se nacházejí na stejné heliocentrické dráze jako planeta. Jednoduše obíhají Slunce spolu s ní napřed nebo v závěsu a tak jsou stabilnější. Ale myslím, že z hlediska náročnosti na přesnost umístění sondy bychom se tam úpravám dráhy stejně nevyhnuli. A to i kdybychom dokázali srovnat rychlost sondy s trojany a planetou.

      • Vlastimil Pospichal napsal:

        Body L4 a L5 jsou velmi stabilni, protoze vektory sil v dalekem okoli smeruji prave do techto dvou bodu. Zbyvajici body L1, L2 a L3 vsak stabilni nejsou.

      • gg napsal:

        To není o tom, jestli jsou blíže nebo dále, to je prostě (kvalitativní) vlastnost těchto bodů z hlediska dynamiky soustavy.

        • Spytihněv napsal:

          To je jasné. Jen jsem chtěl zdůraznit rozdíl v poloze L1+2 a L4+5.

  4. slappy napsal:

    Jsem zvědavý, jestli jim něco ‚padne‘ do zorného pole : )

    Díky za shrnutí.

    Dovolím si jen doplnit k trojským asteroidům obecně, že kromě Země, Marsu, Jupiteru a Neptunu už známe i Uranovy Trojany ( https://arxiv.org/pdf/1701.05541.pdf ). A dokonce Dione a Tethys (měsíce Saturnu) mají své následovníky v bodech L4 a L5.
    U Merkuru, Venuše, Saturnu ani u jiných dalších těles žádné Trojany neznáme..

  5. Vlastimil Pospichal napsal:

    Libracni body L1 a L2 na schematu jsou prehozeny.

  6. michal napsal:

    Dobry den, v clanku jsem narazil na pojem „desaturovat stabilizační gyroskopy“ o kterem se mi na internetu nedari najit vice informaci, co to presne znamena? Diky!

    • Dušan Majer napsal:

      Dobrý den,
      gyroskopy fungují tak, že se roztáčí a tím stabilizují sondu ve třech osách. Ale rychlost otáčení není možné zvyšovat do nekonečna. Každý gyroskop má nějaký strop a pak už se nedá víc roztočit – je tzv. plně saturovaný. Musí zpomalit, ale to vyvolá zcela logicky otáčení sondy opačným směrem – uvolňuje se tak energie, kterou gyroskopy předtím pohltily. Zpomalování otáčení gyroskopů je právě ta desaturace. V tu chvíli musí pracovat korekční trysky, které kompenzují ty působící síly. Jakmile se rychlost rotace gyroskopů dostatečně zpomalí, mohou už zase přijmout zodpovědnost za stabilizaci sondy. Až jednou zase dosáhnou maximální saturace a bude potřeba je desaturovat – a tak pořád dokola.

      • michal napsal:

        Zajimave takze schopnosti sondy pro otacni a stabilizaci jsou omezene pohonymi hmotami. Pote se sonda nejspis diky slabe gravitaci vzdalenych planet postupne nahodne roztoci, ztrati orientaci a prerusi se s ni spojeni.

        • Dušan Majer napsal:

          Dá se to tak říct, přičemž stabilizace sondy je klíčová jak pro komunikaci se Zemí, tak i pro nastavení solárních panelů vůči Slunci.

      • Spytihněv napsal:

        Dává smysl pojem saturace v souvislosti s bateriemi? Matně si vybavuji, že u nějaké sondy stálo, že baterie modulu byly po příletu k cíli saturovány (nebo desaturovány?). Možná nabití? Doufám, že to není úplně zcestné 🙂

        • Dušan Majer napsal:

          Netvrdím, že to není možné, ale já osobně jsem se s tím ještě nesetkal.

        • Spytihněv napsal:

          Tak ne. Žádná saturace/desaturace. Jednalo se o DEPASIVACI baterií Huygense v září 2004. Já tušil, že to bude omyl, ale nějak se mi tyhle dva pojmy slily v jeden 🙂

        • Dušan Majer napsal:

          Díky za vysvětlení, sám jsem byl zvědavý. 😉

  7. michal napsal:

    Skvele, diky za objasneni

Zanechte komentář