Rychlost fascinuje lidstvo již dlouhá staletí. Už naši předkové pečlivě vybírali nejrychlejší koně, v současné době zase fandíme nejrychlejším běžcům, cyklistům, rychlobruslařům, motocyklistům, nebo závodním jezdcům. Rychlost nás obklopuje prakticky na každém kroku. Není proto divu, že jsme se na tuhle veličinu podívali i v našem prázdninovém seriálu. Dnes se tedy můžete těšit na rekordmany, kteří drží primát nejrychlejších lidmi vyrobených objektů. Ale má to jeden háček – už ve škole jsme se učili, že rychlost daného objektu musíme vždy vztáhnout k nějakému konkrétnímu tělesu, protože ve vesmíru je vše v pohybu. Tento důležitý předpoklad proto nevynecháme ani my.

Policisty, kteří měří radarem rychlost na silnicích, bude zajímat rychlost vozu vůči jejich měřícímu zařízení, ale už nebudou řešit, jak rychle se měřené auto pohybuje třeba vůči letadlu na obloze. My v našem článku vždy uvedeme, vůči jakému tělesu byl daný rekord dosažen a abychom byli co nejvíce féroví, bude to vždy údaj vztažený k objektu, v jehož gravitačním poli se daná sonda nachází. Vždy je tedy potřeba pamatovat na to, že vůči jiným tělesům (např. Zemi) je tato rychlost úplně jiná. A aby bylo naše pořadí co nejpestřejší, pokusíme se do žebříčku vybrat rekordmany od různých těles, přičemž je seřadíme podle dosažených rychlostí.

Předstartovní přípravy sondy Mars Pathfinder
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

5) Mars Pathfinder – vstupní rychlost 27 000 km/h vůči Marsu
Mars je nejprozkoumanější planeta ze všech – letělo k ní bezkonkurenčně nejvíc sond, zkoumali jsme ji z oběžné dráhy i z povrchu, který navíc brázdilo už několik robotických průzkumníků. Každá přilétala pro trochu jiné dráze a také vstup do atmosféry probíhal při jiných rychlostech. Rekord v nejrychlejším vstupu do atmosféry rudé planety drží americký Mars Pathfinder, který zde přistával 4. července 1997.

Šlo tehdy o významně sledovanou misi, která obnášela hned několik inovativních technologií. Už jen samotný princip přistání, který po použití padáku obnášel nafouknutí ochranných airbagů, ve kterých pak náklad dopadl na povrch, byl nový. Jelikož se osvědčil, našel uplatnění o několik let později i u dvojčat MER – roverů Spirit a Opportunity, z nichž druhý jmenovaný funguje dodnes.

Rover Sojourner vyfocený kamerou na landeru Mars Pathfinder.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Druhou novinkou, která dělala z Mars Pathfinder zajímavou misi, byla přítomnost malého vozítka. Nemělo tedy jít jen o tradiční stacionární sondu, která někde přistane a pak prozkoumává podmínky v okolí místa dosednutí. Díky roveru Sojourner se lidstvu otevřel povrch Marsu s netušenými možnostmi. Sojourner bylo šestikolové vozítko o velikosti srovnatelné s větší krabicí na boty, nebo menší mikrovlnnou troubou. Naměřené údaje z palubních přístrojů i snímky z kamer rover odesílal přes přistávací modul na Zemi, kde snímky způsobily senzaci. Sojourner měl fungovat 7 dní, ale místo toho brázdil povrch Marsu 85 dní, během kterých najezdil více než 100 metrů.

Umělecká představa sondy Stardust
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

4) Stardust – vstupní rychlost 46 100 km/h vůči Zemi
Upřímně řečeno v zemském gravitačním poli už jsme měli i rychlejší tělesa – stačí si vzpomenout na náš minulý článek, který pojednával o sondách, které opouští sluneční soustavu. Tam jsme psali o sondě New Horizons, která se díky rychlosti 58 000 km/h, což je 16,5 km/s stala nejrychlejším lidmi vyrobeným objektem v zemském gravitačním poli. V tomto výčtu ji ale vynecháme, protože nechceme o jedné misi psát ve více článcích. Použili jsme proto jinou kategorii – nejvyšší rychlost, jakou kdy do zemské atmosféry vstoupilo návratové pouzdro.

Pole aerogelových bloků k zachycení prachových částic
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Bylo 15. ledna 2006 a do startu New Horizons zbývaly jen čtyři dny (krásná souvislost!), když se do zemské atmosféry vřítilo návratové pouzdro sondy Stardust. Ale to byl konec celé mise, ke kterému se ještě vrátíme. Pojďme si nyní Stardust představit podrobněji. Sonda, která při startu vážila jen 385 kilogramů, byla určená k odběru prachu z kómy komety 81P/Wild2. Do vesmíru startovala  7. února 1999 a k odběru prachu byla vybavena speciálními aerogelovými sběrači – pro odběr kometárního prachu měly celkovou plochu 1050 centimetrů čtverečních a stejná plocha připadala na sběrače určené pro meziplanetární  a mezihvězdný prach.

První snímky cílové komety dorazily v listopadu 2003 a 2. ledna 2004 sonda prolétla komou ve vzdálenosti 236 kilometrů od jádra při rychlosti 6,1 km/s. Sonda prolétla třemi prachoplynovými výtrysky, nafotila jádro a zaznamenala celkem 12 případů, kdy kometární částice prorazila ochranný štít. Přístroje na palubě navíc prováděly měření podmínek v okolí komety. Pomalu přicházel čas návratu.

Návratové pouzdro sondy Stardust po přistání.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

Samotné návratové pouzdro bylo neřízené a vážilo 46 kilogramů. Jeho průměr byl 81 centimetrů a na výšku měřilo půl metru. Tepelný štít byl ablativní a tvořil jej epoxidový kompozitní materiál krytý uhlíkatým ablátorem syceným fenolovou pryskyřicí. Přistávací pouzdro se od mateřské sondy oddělilo 15. ledna 2006 ve vzdálenosti 110 000 km od Země a sonda pak motoricky změnila kurs, aby se vyhnula Zemi. Ve výšce 125 kilometrů začalo pouzdro vstupovat do atmosféry a vzhledem k vysoké rychlosti dosáhlo přetížení úrovně 38G. O měkké dosednutí v Utah Test and Training Range nedaleko Salt Lake City se postaral hlavní padák o průměru 8,2 metru, díky kterému pouzdro dosedlo rychlostí 4,5 m/s.

Na tomto místě se ještě sluší poznamenat, jaký je dosud platný rekord v rychlosti vstupu do zemské atmosféry pro pilotovanou loď. Rekord v hodnotě 39 897 km/h si 26. května 1969 připsala posádka lodi Apollo 10, na jejíž palubě seděli Thomas Stafford, John Young a Eugene Cernan.

Oběžná dráha sondy Cassini kolem Saturnu během závěrečné fáze prochází mezi planetou a vnitřním okrajem prstenců.
Zdroj: nasa.gov

3) Cassini – rychlost 122 000 km/h vůči Saturnu
Tenhle rekord si zaslouží zvláštní vypíchnutí, protože jej bylo dosaženo teprve nedávno, konkrétně 27. dubna 2017. Sonda Cassini v těchto měsících prochází závěrečnou fází své unikátní mise. V uplynulých letech prozkoumala fascinující planetu Saturn, její atmosféru, prstence i komplexní systém měsíců. S pomocí svých přístrojů zjistila všechno, co se dalo a její úžasná mise se pomalu chýlí ke konci – nádrže jsou již skoro prázdné. Pokud by zůstala na původní dráze, mohla by se někdy v budoucnu srazit s některým ze saturnových měsíců, kolem kterých dříve prolétala.

Radioizotopový zdroj Cassini před umístěním na sondu.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Na své palubě nese radioizotopový generátor vytvářející elektrickou energii. Kromě toho ale produkuje i teplo a to může být problém. I přes intenzivní snahu pozemních týmů mohly na sondě zůstat mikroorganismy, kterým zdroj tepla pomáhal přežít. Pokud by tedy Cassini narazila třeba do Enceladu nebo Titanu, na kterých se teoreticky mohou nacházet mimozemské organismy, došlo by k destrukci původního prostředí a budoucí průzkumníci by neměli jistotu, odkud nalezené mikroorganismy pochází – zda jsou původní nebo dovezené.

Inženýři proto už před několika lety rozhodli, že v závěrečné fázi své mise Cassini opustí rovinu prstenců a začne zkoumat oblasti, které dříve nesledovala. Nejprve tak pravidelně prolétávala kolem vnějšího okraje prstenců a pak přišlo velké finále, které jí zajistilo místo v tomto žebříčku. Sonda snížila nejnižší bod své dráhy až do prostoru mezi planetou a vnitřním okrajem prstenců. Cassini tak mohla nejen prozkoumat oblast, ve které ještě žádná sonda nebyla, ale díky zvolené dráze dosáhla vůbec největší rychlosti vůči Saturnu v historii. Letěla necelé tři tisíce kilometrů od horní vrstvy mraků.

Sonda Cassini u Saturnu zakončí v roce 2017 svou úžasnou misi.
Zdroj: https://www.nasa.gov

Mise sondy bude 15. září ukončena řízeným vstupem do atmosféry Saturnu. Tehdy klesne ještě níže a dosáhne i vyšší rychlosti. Při tomto sebevražedném manévru ale bude sbírat data a v přímém přenosu je bude posílat k Zemi. I ze svého zániku tak vydoluje maximum vědeckých informací.

Schéma příletu Juno k Jupiteru s vyznačenými korekčními manévry a četností komunikačních oken se sítí antén Deep Space Network. Zdroj: NASA/JPL/Scott Bolton

2) Juno – rychlost 209 000 km/h vůči Jupiteru
I tento moment máme ještě v živé paměti. Vloni 4. července přilétla k Jupiteru americká sonda Juno, která měla vstoupit na oběžnou dráhu kolem krále sluneční soustavy. Úkol to nebyl jednoduchý, protože vzhledem ke vzdálenosti, která dělí Zemi od Jupiteru, nebylo možné řídit průběh brzdícího zážehu ze Země. Sonda musela všechno zvládnout sama – čekal na ni 35 minut dlouhý zážeh, který ji měl zpomalit o 542 metrů za sekundu. Díky tomuto brzdícímu zážehu se měla sonda usadit na protáhlé dráze kolem Jupiteru.

Sonda Juno vznikla v rámci programu New Frontiers
Zdroj: https://spaceflightnow.com

Když k Zemi po 48 minut dlouhé cestě dorazil potvrzující signál, mohli vědci začít slavit. Na oběžnou dráhu Jupiteru dostali sondu, která měla během 37 oběhů prozkoumat především masivní magnetosféru obří planety, ale i její atmosféru, vnitřní složení, nebo polární záře. Juno sice úspěšně vstoupila na oběžnou dráhu, ale když chtěli inženýři o několik měsíců později provést druhý brzdící zážeh, který by stáhnul nejvyšší bod dráhy dolů, nastal problém s motorem. Pozemní týmy se nakonec rozhodly pohonnou jednotku nedráždit a Juno tak zůstane na dráze s periodou oběhu 53,5 dne. Její mise se sice protáhne z plánovaných 20 měsíců na téměř 5 let, ale vědecký zisk bude zachován.

Prototyp sondy Helios
Zdroj: https://upload.wikimedia.org

1) Helios 2 – rychlost 252 792 km/h vůči Slunci
Zákony nebeské mechaniky mluví jasně – rychlost tělesa na oběžné dráze ovlivňuje to, jak blízko či daleko od mateřského objektu těleso obíhá, jak je dráha protáhlá, ale velkou roli hraje i hmotnost mateřského objektu. Čím hmotnější tento objekt je, tím vyšších rychlostí se dá dosáhnout. Z logiky věci tak vyplývá, že nejvyšších rychlostí dosáhnou tělesa, která jsou na protáhlé dráze kolem hmotných objektů. A jaký je nejhmotnější objekt, který máme ve svém vesmírném okolí? Samozřejmě, je to Slunce, jehož hmotnost je nepředstavitelných 1,98855 ± 0,00025)×10³⁰ kg, tedy pro lepší představu ekvivalent 333 000 Zemí.

Program Helios vznikl v rámci spolupráce Německé spolkové republiky a Spojených států. Jeho úkolem bylo zkoumat podmínky v okolí Slunce, čímž navazoval na dřívější projekty Pioneer 5 a Explorer 49. Sondy byly prošipkované vědeckými přístroji původem z Německa i z USA a za zmínku stojí, že na vnějším povrchu se nacházely odrazné destičky, aby se sondy o hmotnosti 370 kg nepřehřály. Do vesmíru nakonec letěly dvě sondy – Helios 1 (označován také jako Helios A) startoval 10. prosince 1974, Helios 2 (Helios B) byl vypuštěn 15. ledna 1976.

Srovnání velikosti sondy Helios s lidskou postavou.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Helios 2 prolétl kolem Slunce o celé tři miliony kilometrů blíže než sesterská Helios 1. Sonda byla od naší životodárné hvězdy vzdálená pouze 0,29 AU, což je blíže, než kde obíhá Merkur. 17. dubna 1976 při průletu nejnižším bodem dráhy (kde mají tělesa nejvyšší rychlost) tak sonda uháněla vůči Slunci rychlostí 252 792 km/h, nebo chcete-li 70,220 km/s.

Obě družice úspěšně plnily své úkoly, a i když jejich primární mise skončila na začátku 80. let, úspěšně posílaly naměřené údaje až do roku 1985. Obě sondy již dnes nejsou funkční, ale stále obíhají po protáhlé elipse kolem našeho Slunce.

Jejich rekord, který jim zajistil prvenství v žebříčku našeho dnešního článku, ale už dlouho platit nebude. V roce 2018 má startovat Parker Solar Probe (dříve označovaná jako Solar Probe +), která se ke Slunci přiblíží ještě mnohem více. Jejím úkolem je totiž prolétat skrz sluneční korónu – horkou vnější vrstvu sluneční atmosféry. Simulace zatím naznačují, že během závěrečných obletů dosáhne sonda v nejnižším bodě vůči Slunci prakticky nepředstavitelné rychlosti 724 000 km/h, tedy 200 km/s.

Logo mise Parker Solar Probe doplňuje trefný slogan „Mise, která se má dotknout Slunce“
Zdroj: https://www.nasa.gov

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/
https://mars.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://stardust.jpl.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
https://saturn.jpl.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
https://www.fatwallet.com/blog/wp-content/uploads/2015/07/fastest-ship-in-the-universe-.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/commons/7/7f/Mars_Pathfinder_Lander_preparations.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e5/Pathfinder01.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fd/Stardust_-_Concepcao_artistica.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/commons/1/1e/Stardust_Dust_Collector_with_aerogel.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Stardust_Capsule_on_Ground.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/cassini_grandfinale_orbits.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bd/Cassini%27s_RTG.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia03883-nohuygens.jpg
https://pbs.twimg.com/media/CaJLzsdUUAAQd0d.jpg:large
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/Helios_spacecraft.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/67/Helios_-_testing.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pspsmall_copy.jpg