Umělé zatmění Slunce? Žádný problém!

Snad nikomu, kdo se aspoň občas podívá na dění na internetu, nemohlo ujít, že včera zažili obyvatelé Spojených států zatmění Slunce. My u tohoto tématu zůstaneme, ale jen částečně. Podíváme se na projekt evropské sondy Proba-3, jejíž dvoudílná konstrukce jí umožní zastínit Slunce až na několik hodin! Pokud se tento princip osvědčí, mohl by otevřít dveře do nové etapy astronomických pozorování, ale i kosmonautiky jako takové. Technologický demonstrátor by měl do vesmíru vyrazit už v roce 2020. Z těchto umělých zatmění sice nebudou mít pozemští pozorovatelé nic, zato pro vědce půjde o mimořádně cennou sklizeň.

Dvě družice společně tvoří misi Proba-3 – první družice má rozměry srovnatelné s ledničkou, druhá je trochu menší a svými rozměry připomíná spíše konferenční stolek. Základní myšlenka je velice jednoduchá – stačí umístit menší družici do zorného pole kamer na větší družici a zakrýt s ní Slunce. Díky tomu zafunguje menší těleso jako clona, která zastaví sluneční paprsky, takže může vyniknout zář sluneční koróny. Kromě této mimořádně horké sluneční atmosféry tak bude možné spatřit i solární erupce.

Světlo, které Slunce vyzařuje, je zhruba milionkrát intenzivnější, než jas koróny, což komplikuje její zkoumání. Koncept zastínění jasného světla, které vychází ze Slunce, aby vynikla aktivita v jeho okolí, není nový. Vědci už několik set let studovali korónu při zatměních Slunce a v historii najdeme i několik sond, které nesou své vlastní koronografy – disky zabudované do těla teleskopu, které blokují světlo.

Integrovaným koronografem disponuje třeba americká sonda SOHO.

Integrovaným koronografem disponuje třeba americká sonda SOHO.
Zdroj: http://spaceweather.com

Tyto integrované koronografy jsou ale náchylné k optické vadě, které se říká parazitní rozptýlené světlo (anglicky stray light). Světlo, které kolem nich pronikne, může zkazit pozorování koróny. Můžete si to představit na jednoduchém příkladu – když natáhnete ruku tak, aby Váš palec zakrýval sluneční kotouč, nepovede se Vám dosáhnout stejného efektu jako při skutečném zatmění Slunce, kdy je náhled vidět koróna. Důvodem je rozptyl světla na částicích atmosféry.

„Jedním z největších vědeckých cílů, které Proba-3 má, je maximální možné napodobení podmínek úplného zatmění Slunce,“ popisuje Andrej Žukov z Královské observatoře v Belgii, který se podílí na vývoji koronografu pro tuto misi. V základu jde o to, že čím větší vzdálenost je mezi pozorovatelem (nebo kamerou) a objektem, který zastíní Slunce, tím lepší výsledky mohou přijít. Ve vesmíru navíc nemusíme řešit rozptyl světla na částicích atmosféry.

„Tento problém se dá vyřešit zvětšením délky koronografu – tedy vzdálenosti mezi kamerou a diskem – na maximální možnou úroveň. Ale tenhle přístup má praktické limity,“ uvádí Žukov a dodává: „Proba-3 oproti tomu použije dvě sondy – snímací a stínící. Poletí v přesně dané formaci, takže budou spolupracovat jako jediný koronograf o délce 150 metrů.“

Umělé zatmění Slunce podání Proba-3

Umělé zatmění Slunce podání Proba-3
Zdroj: http://www.esa.int

Dvojice sond bude vypuštěna na silně protáhlou oběžnou dráhu. Nejvyšší bod má ležet 60 530 kilometrů vysoko, nejnižší pak ve výšce 600 kilometrů. Na takové dráze bude jeden oběh kolem Země trvat 19,6 hodiny – z toho celých šest hodin budou mít přístroje na větší sondě umělé zatmění. Sonda by tak měla spatřit objekty v maximální blízkosti pouze 55 600 km od Slunce, což odpovídá pouhým 8% slunečního průměru. Díky tomu nahlédne k okraji slunečního disku mnohem blíže, než co zvládly dřívější sondy.

Pozemní observatoře studující korónu při úplném zatmění budou stále ve výhodě a uvidí více koróny, ale Proba-3 bude sázet na délku a četnost vlastních zatmění. „Během nominální mise, která má trvat dva roky, bychom měli mít celkem 1000 hodin pozorování koróny,“ uvádí Žukov a dodává: „Oproti tomu pozemní observatoře nasbírají za stejné období během přirozených zatmění sotva pár minut.“

Proba-3 ve vesmíru

Proba-3 ve vesmíru
Zdroj: http://www.esa.int

Už to v článku zaznělo, ale pro jistotu ještě jednou zdůrazníme, že primárním úkolem projektu Proba-3 je experimentální ověření celého principu. Vědecká pozorování Slunce jsou až druhořadým úkolem. Inženýři potřebují ověřit technologie autonomního letu ve formaci, který bude závislý na zpracování dat z GPS i z optických senzorů. Obě sondy budou „spojeny“ radiovou linkou a stínící družice má být vybavena mikrotryskami s drobným tahem. Ty zajistí jemné manévrování, které udrží objekty v prostoru s přesností na milimetr.

K umělým zatměním bude docházet v době, kdy sestava dosáhne nejvyššího bodu dráhy. Po zbytek letu budou družice vlivem orbitální mechaniky posunuté na odlišné dráhy. Korekce proto budou potřeba jen po krátký čas, což je dobře – družice budou relativně malé a zásoby jejich paliva tedy budou omezené. Technologie autonomního letu ve formaci je mnoha odborníky považována za jednu z klíčových dovedností pro budoucí lety do vesmíru. Najde uplatnění při robotických servisních misích, ale i při dopravě vzorků z Marsu.

Princip mise Proba-3.

Princip mise Proba-3.
Zdroj: http://spacenews.com

Tyto velké výzvy ale potřebují technologický demonstrátor a právě Proba-3 se na začátku letošního roku dočkala podpory od výboru ESA pro vědecký výzkum. Vědecká divize agentury ESA zaplatí vědecké operační centrum, které zajistí, aby astronomové z projektu získali maximum informací. Ke startu mělo dojít v roce 2019, ale nedávno oficiální místa přiznala odklad na poslední kvartál roku 2020. „Komplexnost vývoje technologií pro přesný let ve formaci nedovolí odstartovat v roce 2019, jak se původně plánovalo,“ uvedl Žukov a dodal: „Čtvrté čtvrtletí roku 2020 je náš nový cíl, což vypadá dosažitelně.“

A malá perlička na závěr, která z této už tak zajímavé mise udělá pro Čechy ještě atraktivnější projekt – Na hlavní vědecké aparatuře ASPIICS se podílejí české vědecké i průmyslové organizace. V lednu 2010 pověřila ESA vývojem koronografu ASPIICS mezinárodní konsorcium, které vede francouzská Laboratoire d’Astrophysique de Marseille. V konsorciu jsou kromě jiných i Astronomický ústav AV ČR, v. v. i. a Oddělení optické diagnostiky Ústavu fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i., které se budou společně s českými firmami podílet na vývoji a výrobě optických a mechanických komponent koronografu ASPIICS.

Konstrukci přístroje ASPIICS zajišťuje mnoho států, mezi kterými je i Česká republika.

Konstrukci přístroje ASPIICS zajišťuje mnoho států, mezi kterými je i Česká republika.
Zdroj: http://dscal.di.uoa.gr

Zdroje informací:
https://spaceflightnow.com/
http://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://assets.cdn.spaceflightnow.com/…form_artificial_eclipse_node_full_image_2-2.jpg
http://spaceweather.com/images2003/26jan03/coronagraph_sample.gif
http://www.esa.int/…/images/2016/07/proba-3/16068600-1-eng-GB/Proba-3.jpg
http://www.esa.int/…/16898131-1-eng-GB/Proba-3_s_pair_of_satellites.jpg
http://spacenews.com/wp-content/uploads/2015/03/Proba3_orbits-ESA.jpg
http://dscal.di.uoa.gr/wp-content/uploads/2015/09/ASPIICS_CCB.png

Umělé zatmění Slunce? Žádný problém!, 5.0 out of 5 based on 17 ratings
Pin It
(Visited 2 397 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (17 votes cast)
(Visited 2 397 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)


22 komentářů ke článku “Umělé zatmění Slunce? Žádný problém!”

  1. tyčka napsal:

    “23019”
    Tak to je opravdu hodně za dlouho.. Hold ty překlepy…

  2. Tonotime napsal:

    ESA by sa mala zaujímať tiež o technologické demonstrátory, ktoré by v libračnom bode L1 pomocou umelého magnetického poľa vytvorili záložné magnetické pole.
    To pole by odkláňalo supererupcie zo Slnka mimo obežnú dráhu Zeme. Neskôr by ľudstvo mohlo aj riadene znižovať narastanie intenzity žiarenia a nebezpečného žiarenia mimo obežnú dráhu Zeme. Záložné magnetické pole by čerpalo energiu priamo zo Slnka.
    Dôvody:
    1. Našu Zem môže zasiahnuť supererupcia zo slnka a narobiť na Zemi rozsiahle škody v stovkách miliárd. Tak isto môže takáto supererupcia zo Slnka vyradiť veľa satelitov na obežnej dráhe a elektroniku. Otázka je len kedy.
    2. Naša Zem už veľmi dlho neprepólovala. K prepólovaniu dôjde, otázka je len kedy.
    Prepólovanie Zeme môže trvať oveľa dlhšie, ako sme v minulosti predpokladali. Vtedy bude život na našej Zemi mimoriadne ohrozený. Záložne magnetické pole v libračnom bode L1 by mohlo znížiť rizika pre život, pri prepólovaniu Zeme.
    3. Je spočítané, že do miliardy rokov a možno oveľa skôr narastie na intenzite žiarenia nášho Slnka natoľko, že sa nám vyparia všetke oceány. A na Zemi nastane to predpovedané biblické skleníkové peklo podobné tomu na Venuši.
    4. Záložné magnetické pole v L1 by mohlo aj odtieniť časť našej obežnej dráhy Zeme od nebezpečného žiarenia pre ľudské misie,vesmírne stanice ako ISS, satelity, vesmírne hotely a podobne.
    Nemuseli by sme tam vynášať tak nákladne, mnohé systémy ochrany biosféry ľudských posádok a ochrany satelitov, elektroniky.
    5. Mars chceme osídliť. Mars ale stratil svoje magnetické pole a tým aj veľkú časť atmosféry. Ak chceme v budúcnosti osídliť Mars a stvoriť tam silnejšiu atmosféru tak by sme mali tiež v Marsovskom libračnom bode L1 stvoriť magnetické pole na odklonenie žiarenia, ktoré devastuje atmosféru Marsu a zároveň znížiť, životu nebezpečné žiarenie na Marsu.

    Tento rok sa zobudila NASA a niečo v danom štýle, vízii už tiež navrhla vyskúšať si to na Marse. Napríklad link:
    http://www.dsl.sk/article.php?article=19490
    Záchran ekosystémov a vhodných podmienok pre život na Zemi určite nie je len v popisu práce a možnosti NASA. Tak isto by sa mali pripojiť aj ostatné vesmírne veľmoci podobne ako napríklad v projektoch ISS. Ako ESA, JAXA, Roskosmos, v tomto prípade by nevadila ani účasť Číny, Indie a podobne.

    • Dušan Majer napsal:

      Tomu přepólování se přisuzuje mezi lidmi větší význam, než jaký ve skutečnosti má.

    • Petr Blaschke napsal:

      Během přepólování (z toho co jsem slyšel) magnetické pole Země nezmizí — pouze přestane mít dipólový charakter. Místo toho budeme mít pólů více (čtyři, šest, …) a budou se pohybovat. Všechno bude akorát složitější. Kromě stížené navigace pomocí kompasů by se ale nemělo nic vážného stát.

      • ldx napsal:

        Vznikne více pólů to znamená celkové snížení intenzity a nárůst lokálních poruch. Úroveň štítu proti kosmickému záření nepochybně klesne.

        • Vojta napsal:

          To ano, ale hlavní ochranou před kosmickým zářením je stejně atmosféra. Do polárních oblasti jsou nabité částice směrovány magnetosférou (tedy je jich tam větší koncentrace než kdyby magnetosféra neexistovala) a že by tam nešlo přežít bez protiradiačního obleku? Rozhozená magnetosféra je problém hlavně pro satelity na LEO (ty se dají postavit radiačně odolné) a ISS, která na to není stavěná na rozdíl od plánované základny u Měsíce. Hlavní efekt magnetosféry na život na Zemi je ten, že zabraňuje erozi (odfukování) atmosféry a to je dlouhodobý proces.

  3. MilanV napsal:

    Díky za zajímavý článek. Připomnělo mi to, že stejný princip už byl použitý v roce 1975, při letu Sojuz-Apollo. Jedním z experimentů byl i tento princip měření korony, jako clona fungovalo Apollo a ze Sojuzu se měřilo. Tehdá vědci (z obou zemí) doufali, že se využijí poznatky ze společného letu a podobné experimenty se ve vylepšené verzi brzy zopakují, protože samozřejmě na první pokus nevyšlo vše úplně dokonale. Ale princip fungoval dobře.

    Vůbec projekt Sojuz-Apollo byl v mnohém přelomový a bylo by úžasné, kdyby na kosmonautixu vyšel seriál s podrobnostmi. Třeba k výročí – to je skoro rok na přípravu 🙂 Jeden z důvodů, proč ho považuju za přelomový, je totiž právě ten, že je to první (a i v porovnání s následujícími lety jedinečný) let, kdy i sovětská/ruská strana zveřejnila podrobné informace, nejen NASA. Dodnes se dají dohledat neuvěřitelné detaily včetně osobních deníků kosmonautů, i z výcviku v USA. Prostě na Rusko/SSSR neskutečné a tím pádem obrovská studnice informací z první ruky, i z ruské strany.

  4. Richard napsal:

    Díky za článek, tahle mise je vskutku sice malá, ale důležitá v mnoha směrech. Ukazuje se ale, že spíš než žádný, tak je to pořádný problém 🙂 Jedním z důvodů opětovného odkladu demonstrátoru je fakt, že prime kontraktor pro Probu-3 je firma SENER, pro kterou je to, pokud se nemýlím, první mise v roli “prime” vůbec a má s tím samozřejmě problémy. Ukazuje se na tom krásně, že integrace space systémů je natolik komplexní záležitost, že i firmě s desítkami let (!) zkušeností s výrobou space pod-systémů dokáže udělat vrásky na čele.

    • SENER je sice primekontraktor, ale za kompletaci a testování je zodpovědná španělská divize Airbus D&S (dříve EADS CASA).

      • Richard napsal:

        Ok díky. Zajímalo by mě, jestli outsourcing tohoto byla podmínka aby to dostali. Ale asi to bylo spíš pragmatický rozhodnutí. Velký shakery a termokomory nemá v laborce každý.
        No k té fyzické integraci a testu celého systému je asi ještě kus cesty, ale ona se uskutečňuje už dávno předtím na úrovni systémových návrhů matematických modelů a softwaru a to má myslím v rukou Sener. A tady byl právě dlouho problém, že když se do modelů corronagraphu a occulteru integrovaly modely subsystémů, zjistilo se, že úrovně mechanického zatížení jsou mimo dovolené limity na které jsou přístroje navrhovány (některé již navrhnuty) 🙂 Vážně se pak uvažovalo o změně CFRP/Alu panelů, ze kterých jsou těla sond vyrobena, na Alu/ALu kvůli menší tuhosti. To by zase způsobilo velký problémy s termoelasticitou a termálním řízením vůbec. Nevím, jak to nakonec dopadlo, ale udirigovat ten inženýrský orchestr je vždycky celkem sousto 🙂

  5. Kamil napsal:

    Pak by to chtělo misi do bodu L1, tam by měli zatmění pořád

    • Honza napsal:

      Nemyslíte L2? Ale pak by asi měli Zemí zakrytou i celou koronu, ne? Úhlovou velikost Země z L2 jsem nepočítal, ale šance, že bude přesně správná, mi přijde malá. Navíc sondy nesedí přesně v libračním bodě, ale létají okolo v dost velké vzdálenosti. Nebo jste to myslel nějak jinak?

      • Kamil napsal:

        Myslel jsem skutečně bod L1, aby sondy měly výhled na Slunce. A jedna by dělala stín.

        • Honza napsal:

          Aha, to mě nenapadlo, myslel jsem, že navrhujete jednodílnou sondu a pro stín využít zemi. Pro to, co navrhujete Vy, myslím bude problém udržet formaci na halo orbitě, předpokládám, že by to přinejmenším žralo palivo. A 6 hodin z 20 není špatné skóre, zvlášť pro demonstrátor. A kdyby chtěli víc, možná by byla praktičtější jen ještě výstřednější orbita.

    • Petr Scheirich napsal:

      Pominu-li už Honzou zmíněný fakt, že sondy nikdy nesedí přesně v libračním bodě, tak při pohledu z bodu L2 je úhlový průměr Země 0,49 stupně, zatímco úhlový průměr Slunce 0,53 stupně, takže by docházelo pouze k prstencovému zatmění a korona by vidět nebyla.

      • Daniel Bozner napsal:

        A navíc má Země atmosféru takže by korona vidět nebyla ani kdyby měla Země větší úhlový průměr než Slunce. Měsíčňané Vám mohou vyprávět 🙂

        • Honza napsal:

          Ha, to mi vůbec nedošlo 🙂 Nojo, to je pěkná blbost. Atmosféra je úzká, takže by asi něco vidět bylo, ale rozhodně by to nepříjemně rozptylovalo světlo.

Zanechte komentář