Chandra - další velká observatoř
Je 23. července 6:31 SELČ a z kosmodromu Cap Canaveral
na Floridě startuje raketoplán Columbia. Jedná se o let označený STS-93,
v pořadí již 95. let některého z amerických raketoplánu v historii. Vůbec
poprvé velí posádce žena. Je jí 42letá Eileen M. Collinsová. Spolu s ní
tvoří posádku pilot Jeffrey S. Ashby (42 let) a tři specialisté - astronom,
Steven A. Hawley (48 let), Francouz Michel Tognini (50 let) a Catherine
G. "Cady" Colemanová (39 let). Hlavním úkolem letu je vypuštění velké
rentgenové observatoře Chandra. Start nejstaršího z flotily 4 raketoplánů
byl dvakrát odložen. Nejdříve byl naplánován na 20. července k příležitosti
oslav 30. výročí přistání lidí na Měsíci. Avšak řídící počítač přerušil
odpočítávání pouhých 7 sekund před plánovaných okamžikem startu. Důvodem
byly údaje jednoho ze senzorů, který detekoval téměř dvojnásobné množství
vodíku v jednom z motorů než je přípustná mez. Při analýze se ukázalo,
že není problém s vodíkem, ale právě s daným senzorem. Druhý pokus o start
byl naplánován na 22. července, ale tentokrát jej překazila bouřka, která
se přehnala nad kosmodromem. Třetí pokus uskutečněný o 24 hodin byl už
úspěšný, ikdyž ani ten se neobešel bez problémů. Nejdříve byl o několik
minut odložen kvůli vyřešení problému se sledovací stanicí na kosmodromu.
K dalšímu problému došlo několik sekund po startu, kdy nastal zkrat v
elektrickém vedení, který způsobil krátkodobou ztrátu kontroly nad dvěma
ze tří hlavních motorů, které ale běžely dál bez problémů. Jediným důsledkem
tohoto zkratu bylo vyčerpání paliva o několik sekund dříve a kvůli tomu
raketoplán dosáhl oběžné dráhy o 11,3 km nižší než bylo původně plánováno
a jeho rychlost byla nižší o 4,5 m/s. Tento "detail" byl později napraven
použitím vlastních motorů raketoplánu.
Už sedm hodin po dosažení oběžné dráhy uvolnila posádka
z nákladového prostoru pomocí robotického ramene rentgenovou obseravotoř
Chandra. Krátce poté raketoplán provedl manévr a dostal se do bezpečné
vzdálenosti od observatoře. Následovalo dvojí zažehnutí dvoustupňové rakety
IUS (Inertial Upper Stage), které umístnilo observatoř na eliptickou dráhu
320 - 74 000 km nad povrchem Země. Vyhořelá IUS byla odhozena a rozvinuty
sluneční panely, které budou Chandru zásobovat elektrickou energií. V
následujících 14 dnech došlo ještě k 5 zážehům vlastního motoru observatoře,
které ji navedly na dráhu s nejbližším bodem 10 000 km a nejvdálenějším
140 000 km nad Zemí. Na této dráze bude observatoři jeden oběh kolem Země
trvat 64,2 hodiny, z čehož se 15 hodin bude hacházet uvnitř Van Allenových
radiačních pásů, které obklopují naši planetu. V tuto dobu budou vědecké
přístroje na palubě sondy mimo provoz. Observatoř se skládá ze tří částí:
- rentgenový dalekohled, jehož osm zrcadel slouží k
soustředění rentgenového záření
- vědecké přístroje, které zaznamenávají rentgenové
záření
- samotná sonda, která poskytuje nezbytné zázemí pro
dalekohled a přístoje
Zachytávat rentgenové (RTG) záření není
vůbec jednoduché. Vlnové délky RTG záření jsou řádově 0,01 - 0,1 nm (pro
srovnání viditelná část spektra má vlnové délky 300 - 900 nm, 1 nm = 10^-9
m), to znamená energie asi 10000 - 1000 x větší než mají fotony viditelného
záření. RTG foton je při dopadu na jakoukoliv plochu téměř vždy pohlcen,
k odrazu dojde pouze v případě, že úhel dopadu je menší než asi jeden
stupeň. Proto dalekohled na palubě Chandry vypadá jako dlouhá protáhlá
trubice, která se postupně zužuje. Tomu odpovídají také rozměry ob-servatoře,
její délka je přes 14 metrů. Je o půl metru delší než Hubble Space Telescope.
S rozvinutými slunečními panely je široká 21 metrů a její startovní hmotnost
(tj. i s palivem) činila přes 7 tun. Připočteme-li ještě hmotnost rakety
IUS, vynesl raketoplán na oběžnou dráhu zařízení o celkové hmotnosti kolem
25 tun. Observatoř je schopna detekovat RTG záření ze zdrojů 20x slabších
než byly schopny předchozí rentgenové dalekohledy na oběžné dráze (Einstein,
Rosat ...). Cílem observatoře je studium vysokoenergetických oblastí a
jevů ve vesmíru jako jsou horké pozůstatky explodujících hvězd, pulsary,
supernovy a také studium budoucnosti vesmíru. Předpokládaná doba provozu
observatoře je 5 let, s tím, že v případě dobrého stavu bude prodloužena.
Dalekohled se připojil ke dvěma již pracujícím velkým kosmickým observatořím
NASA, kterými jsou HST pracující hlavně ve viditelném oboru spektra (+
UV + IR) a Compton Gamma Ray Observatory, pracující v oboru gamma záření.
Čtvrtým do party by měl být Space Telescope Infrared Facility (SIRFT),
dalekohled určený pro infračervenou část spektra.
HST "přeměřil" vesmír
Klíčový tým Hubble Space Telescope (HST) oznámil na
tiskové konferenci konané 25. května výsledky své devítileté práce, jejímž
cílem bylo precizní změření vzdáleností ve vesmíru, které je nezbytně
nutné pro stanovení stáří, rozměrů a budoucnosti vesmíru. Nová měření
umožnila především stanovit přesněji hodnotu tzv. Hubbleovy konstanty,
které udává rychlost rozpínání vesmíru. Toto byl vlastně jeden ze tři
základních úkolů HST, když byl v roce 1990 vypouštěn. Hubbleovu konstantu
se astronomové pokoušejí změřit už 70 let, od té doby, co Edwin Hubble
zjistil, že galaxie se od sebe vzdalují rychlostmi úměrnými jejich vzájemné
vzdálenosti. V minulosti se naměřené hodnoty nacházely v intervalu od
50 do 100 kilometrů za sekundu na megaparsek [km/s/Mpc] (1 Mpc = 3,26
miliónu světelných roků). Výsledkem klíčového projektu je hodnota 70 km/s/Mpc
s nejistotou pouhých 10 procent. To znamená, že se rychlost vzdalování
dané galaxie zvýší o 260 000 km/h rychleji na každé 3,3 milióny světelných
roků. O velkém zpřesnění hodnoty konstanty řekl dr. Robert Kirshner z
Harvardské university, člen týmu: "Faktor dva je jako když si nejste jisti,
zda je to jedna stopa nebo dvě. Deset procent je jako když hovoříte o
jednom palci. Je to velký krok kupředu."
Vědci použili Hubbleův dalekohled k pozorování vzdálených
galaxií, nejvzdálenější byla NGC 4603 nacházející se 108 miliónů sv. r.
od nás, a objevili v nich téměř 800 cefeid, zvláštní skupiny pulsujících
hvězd, které se používají pro přesné měření vzdáleností ve vesmíru. Třebaže
jsou poměrně vzácné, jsou velmi užitečné jako tzv. standardní svíčky,
protože je u nich velmi dobře známa závislost mezi periodou pulsací a
jejich svítivostí. Kombinací změřené Hubbleovy konstanty a odhadů hustoty
vesmíru určili vědci jeho stáří na 12 miliard let. To je v dobré shodě
s nejstaršími pozorovanými hvězdami. Tato hodnota platí pro vesmír nacházející
se pod kritickou hustotou, která je hranicí mezi věčně se rozpínajícím
vesmírem a vesmírem, který se bude v budoucnosti smšťovat. Ale i tak tato
hodnota stáří vesmíru znamená podstatné upřesnění, protože dříve se udávaly
hodnoty mezi 10 a 20 milióny lety. A zároveň nedochází k paradoxu, kdy
některé hvězdy byly starší než samotný vesmír. Klíčový tým sdružuje 27
astronomů z 13 vědeckých ústavů z celého světa.
První 3D mapa Marsu
Impaktní pánev dostatečně hluboká na to, aby se do
ní vešel celý Mt. Everest, a překvapivý sklon údolí Valles Marineris jsou
středem pozornosti na první globální 3D mapě povrchu Marsu, která byla
nedávno zveřejněna. Mapa byla sestavena na základě měření laserovým výškoměrem
MOLA umístněným na palubě sondy Mars Global Surveyor (MGS). Mapa byla
poskládána z 27 miliónů měření pořízených v letech 1998 a 1999. Data byla
shromázděna do globální sítě s body vzdálenými 60 km na rovníku a méně
na jiných částech povrchu. Každá výška je určena s přesností 13 metrů,
ale velké oblasti ploché severní polokoule jsou změřeny s přesností lepší
než 2 metry. Dr. Carl Pilcher z NASA řekl: "Tato neuvěřitelná databáze
znamená, že nyní známe topografii Marsu lépe než mnohé kontinentální regiony
na Zemi." Data budou sloužit jako základní referenční příručka pro vědce
zkoumající Mars po dobu mnoha následujících let. Ukazuje se, že rozdíl
mezi nejníže a nejvýše položeným místem na Marsu je celých 30 km, což
1,5 násobek této hodnoty na Zemi.
Nejpodivnějším zjištěním je obrovský rozdíl mezi nízkou
a hladkou severní polokoulí a těžce kráterovanou jižní polokoulí, která
je v průměru o 5 km vyšší než severní. Dalším výrazným znakem je obrovská
impaktní pánev Hellas, která je hluboká 9 km, má průměr 2100 km a je obklopena
prstencem dosahujícím výšky až dvou kilometrů nad okolním terénem a zasahujícím
až do vzdálenosti 4000 km od středu pánve. Tento prstenec obsahuje materiál,
který byl s největší pravděpodobností vyvržen při dopadu planetky o průměru
3,5 km. Rozdíl ve výškách mezi jižní a severní polokoulí měl největší
vliv na globální tok vody v dávné historii Marsu. Nové modely ukazují,
že na severní polokouli se odváděla voda z 3/4 povrchu Marsu. Množství
vody vyskytující se v současné době na Marsu bylo odhadnuto na základě
průzkumu obou polárních oblastí. Horní limit pro něj je mezi 3,2 a 4,7
miliónů krychlových kilometrů, což je 1,5x více než množství vodního ledu
pokrývajícího Grónsko. Jestliže jsou obě polární čepičky tvořeny kompletně
vodou, dostáváme objem vody ekvivalentní globální vrstvě od 22 do 33 metrů
hluboké, což je asi 1/3 minimální hloubky předpokládaného starověkého
oceánu na Marsu. Zjišťování topografie Marsu pokračuje i nadále, přístroj
MOLA denně získá dalších 900 000 měření.
Sonda Deep Space 1
Experimentální sonda Deep Space 1, která slouží k testování
12 nových technologií, určených pro běžné používání při kosmických výpravách
v příštím tisíciletí, splnila svůj poslední úkol. Ten na ní čekal 29.
července, kdy prolétla v těsné blízkosti planetky Braille. Planetka dosud
nesla označení 1992 KD a pojmenována byla teprve nedávno po francouzském
učiteli Louisi Braillem (1809-1852), který vynalezl slepecké písmo. Tento
nápad zvítězil ve veřejné soutěži, kterou pořádala americká Planetary
Society. V 6:46 LSEČ prolétla sonda ve vzdálenosti pouhých 15 km od planetky
a utvořila tak nový rekord v historii kosmických letů. Toto přiblížení
bylo také posledním testem autonomního navigačního systému zvaného AutoNav,
který navedl sondu do blízkosti planetky. AutoNav identifikuje pozici
sondy na základě známých poloh vzdálených hvězd, planet a asteroidů a
podle potřeby pak mění její dráhu. Sonda se v okamžiku setkání pohybovala
v rovině ekliptiky, planetka "přilétla zespodu". Její rychlost byla o
něco větší než rychlost sondy, takže vlastně můžeme říci, že sondu dohnala.
Relativní rychlost obou těles při setkání činila 56 000 km za hodinu.
Během setkání měly být v provozu dva přístroje na palubě sondy, jednak
kamera, jejímž cílem bylo pořídit černo-bílé a infračervené snímky asteroidu
a jednak spektrometr, který měl zaznamenávat rozložení plazmatu v okolí.
Dosud měli vědci jen velmi málo informací o tomto tělese, jeho rozměry
byly odhadovány na 1 - 5 km. Už krátce po průletu se ukázalo, že kamera
sondy nebyla schopna velmi slabou planetku udržet v zorném poli a nebyly
tak pořízeny žádné hodnotné snímky. Avšak spektrometr pořídil velmi cenná
měření, která ukázala, že planetka je velmi podobná Vestě, největší planetce
Sluneční soustavy, a také skupině meteoritů nalezených na povrchu Země.
To by naznačovalo společný původ. Pro vědce je takové zjištění poměrně
překvapivé. Navzdory selhání kamery při průletu kolem asteroidu, je celá
výprava sondy hodnocena jako velmi úspěšná, protože jejím hlavním cílem
bylo vyzkoušení nových technologií a setkání s planetkou bylo takovou
třešničkou na dortu.
|