Voyager 1: Návštěva u obřích planet aneb Velká cesta Sluneční soustavou (část 2.)

14.07.2015 - Tomáš Přibyl

V předchozím díle našeho seriálu jsme se rozloučili se sondami Voyager bezprostředně poté, co po všech peripetiích konečně opustily Zemi a vydaly se na cestu vesmírem. Jak jejich „Velká cesta“ probíhala dále?


Reklama

Jako první odstartoval Voyager 2, ale my se budeme věnovat nejprve „jedničce“. Letěla totiž po rychlejší dráze a svoji sesterskou stanici záhy předběhla. Voyager 2 opustil Zemi 20. srpna 1977, jednička jej následovala 5. září. Vedení se ujala 15. prosince ve vzdálenosti 124 milionů kilometrů od naší planety: oba automaty však byly v té době od sebe vzdáleny 17 milionů kilometrů.

Nepřehledněte první díl seriálu o počátcích celého proramu Voyager

Ve znamení problémů

Ačkoliv se mise obou sond považují za extrémně úspěšné, v případě Voyageru 1 cesta málem skončila dříve, než začala. Nosná raketa Titan III totiž vinou technické závady (špatné řízení poměru okysličovadla a paliva v druhém stupni, a tudíž nižší tah motoru) dosáhla nižší než plánované oběžné dráhy. Horní stupeň Centaur musel tento problém kompenzovat svým delším fungováním, při čemž spotřeboval prakticky veškeré rezervy pohonných látek: 550 kg. Bylo to těsné: když se vypínal, měl rezervu ještě na 3,4 sekundy provozu. Kdyby to nestačilo, Voyager 1 by nikdy nedosáhl planety Jupiter.

Takto se ale sonda přece jen ocitla na plánované dráze s parametry 1,01 × 8,99 AU (astronomických jednotek; 1 AU = střední vzdálenost Země od Slunce). Protože byla až druhá na řadě, technici se poučili z problémů s dříve vypuštěným zařízením, a potíží s oživováním automatu tak bylo méně. Osmnáctého září 1977 každopádně palubní kamery pořídily ze vzdálenosti 11,66 milionu kilometrů historicky první snímek, na kterém byly v celé kráse vidět Země i Měsíc.

Kritický problém se objevil 23. února 1978, kdy se při rutinním testu pohyblivosti zasekla přístrojová plošina. Pokud by se ji nepovedlo oživit, byla by prakticky veškerá pozorování ztracena: plošina totiž umožňuje natáčet přístroje potřebným směrem bez nutnosti měnit orientaci celé sondy (což je náročné jak technicky, tak časově). Následovalo proto pět týdnů „opravy na dálku“, kdy se plošinu pomocí drobných pohybů podařilo znovu plně zprovoznit. Podle všeho se do mechanického systému dostalo několik zrnek prachu, která si sonda „vezla“ s sebou. Drobnými pohyby se je však podařilo „vytlačit“.

Přílet k Jupiteru

V červnu 1978 pořídil Voyager 1 první snímky Jupitera. Měly sice horší kvalitu než fotografie ze Země, ale šlo o přípravu na průlet a především o kalibraci systémů. Trvalo pak ještě půl roku, než začala sonda poskytovat lepší snímky v porovnání s pozemskými teleskopy.

Čtvrtého ledna 1979 přešel Voyager 1 z přeletového režimu na pozorovací, a rozjel se tak intenzivní vědecký program. Každé dvě hodiny sonda například pořídila přes trojici filtrů (fialový, modrý, oranžový) snímky planety, z nichž se následně skládaly barevné fotografie. Na nich je vidět několik výrazných změn v podobě atmosféry oproti stavu pozorovanému sondami Pioneer: jižní polokoule ztmavla, polární oblasti jsou naopak světlejší. Třicátého ledna zahájila sonda snímkování planety každých 96 sekund, a to po dobu sta hodin. Velmi kvalitně tak zdokumentovala deset otočení Jupitera kolem jeho osy. Kromě toho se při každé otočce zaměřila na Velkou rudou skvrnu a zachytila ji na detailním snímku, aby bylo možné studovat její vývoj.

V průběhu února 1979 přesáhl Jupiter rozměrem zorné pole kamery, a tak se musela pro snímkování celé planety začít pořizovat mozaika (nejprve měla rozměr 2 × 2 snímky, později 3 × 3). Desátého února proťal Voyager 1 dráhu v té době nejvzdálenějšího známého měsíce planety, Sinope, jenž se od ní nacházel už „jen“ 23 milionů kilometrů. O tři dny později pořídila sonda jeden z nejúchvatnějších snímků: přechod měsíce Io přes Velkou rudou skvrnu – a vedle ještě měsíc Europa.

Hromada překvapení

Prvním velkým překvapením bylo, že se sonda nesetkala s rázovou vlnou (místem, kde přestává převládat vliv Slunce a Jupiter je „pánem“ nad částicemi ve svém okolí) v očekávané vzdálenosti sta poloměrů, a to 26. února 1979. Stalo se tak až o dva dny později ve vzdálenosti 86 poloměrů. Navíc během následujících dvou dnů proletěla sonda rázovou vlnou čtyřikrát! Slunce bylo totiž mimořádně aktivní a oblast vlny se velmi dynamicky zvětšovala a zmenšovala. Poslední a definitivní vstup do sféry vlivu Jupitera se uskutečnil ve vzdálenosti 56 poloměrů.

Pátého března prolétla „jednička“ 280 000 km nad svrchní vrstvou oblačnosti Jupitera – to byl okamžik největšího přiblížení. K „nej“ událostem přitom patřil objev slabého prstence, jehož existenci vědci tušili už od dob sond Pioneer („něco“ v inkriminované oblasti pohlcovalo částice), nicméně byla považována za nepravděpodobnou, a tak se po něm ani nepátralo. Přesto k jeho objevu došlo, a to víceméně náhodou. Během jedné mimořádně dlouhé expozice o délce 672 sekund fotografoval Voyager 1 oblast mimo Jupiter: přesněji hvězdokupu M44, a sice z navigačních důvodů (porovnáním snímku s těmi pozemskými měla být co nejpřesněji stanovena poloha sondy). Při zpracování fotografie se pak podařilo prstenec nalézt: je však extrémně slabý, odráží jen asi jednu tisícinu světla, které přes něj projde.

Další překvapení si nachystal měsíc Io, k němuž se automat přiblížil na 21 000 km (mimochodem, šlo o nejtěsnější průlet u některého z objektů u Jupitera). Vědci čekali jakési zmenšené „dvojče“ našeho pozemského Měsíce – povrch posetý krátery. Jenže to, co se z dálky jevilo jako krátery, byly útvary neznámého původu a charakteru, přičemž jich vědci napočítali celkem sto větších než 25 km (snímky měly rozlišení 600 m). Kde ale byly očekávané krátery? Povrch měsíce přece musel být neustále bombardován kosmickými objekty, a to ve větší míře než náš Měsíc: vždyť extrémně hmotný Jupiter přitahuje tělesa z okolního prostoru! Povrch Io však tvořila krusta rozpraskaná ve velkých blocích a výzkumníci neměli lepší vysvětlení, než že povrch zarovnává vulkanická činnost. Nakonec se tato hypotéza ukázala jako pravdivá, protože na snímcích z Voyageru se objevilo osm aktivních sopek!

Při průletu nad noční stranou Jupitera byly zapnuty infračervené detektory. Vznikla tak teplotní mapa zachycující i bouřkovou aktivitu a dokonce stopy meteoritů vstupujících do atmosféry. Celkem sonda pořídila při průletu přes osmnáct tisíc snímků a pomocí spektrometrů získala padesát tisíc spekter.

Skrze silnou radiaci prolétl Voyager 1 v mnohem lepším stavu než předchozí sondy Pioneer 10 a 11, přesto nikoliv bez následků: například hlavní hodiny a palubní počítače se „rozešly“ o plných čtyřicet sekund. Kvůli tomu se třeba kamery zapínaly o čtyřicet sekund dříve, často ještě ve chvíli, kdy se přístrojová plošina natáčela do nové pracovní polohy, takže snímky byly rozmazané. Radiace také „dorazila“ elektroniku u fotopolarimetru, jehož zásobník s filtry měl problémy už dříve – šest hodin před průletem ale selhal definitivně. Stejně tak bylo několik hodin pozorování nenávratně ztraceno kvůli silným dešťům nad jednou pozemní přijímací stanicí systému DNS, jež znemožnily příjem v pásmu X.

Navzdory těmto problémům však nebylo možné hodnotit průlet jinak než jako fantastický úspěch a mohlo odstartovat napjaté očekávání dalšího planetárního obra – Saturnu.

Tajuplný Titan

Voyager 1 pokračoval ve své expresní cestě Sluneční soustavou. Zatímco k Jupiteru dorazil čtyři měsíce před svou (dříve vypuštěnou) sesterskou sondou, u Saturnu se jeho náskok zvýšil už na devět měsíců.

Průlet u Saturnu byl zahájen snímkováním 23. srpna 1980. Jeho vrcholem se stal 12. listopadu průlet nad Titanem ve vzdálenosti 4 000 km. Tento měsíc zajímal mnohé planetology více než samotná planeta Saturn: je totiž ve spoustě ohledů podobný Zemi. Už před startem sond Voyager se uvažovalo, že by byly vybaveny radarem schopným prohlédnout skrz vrstvu oblačnosti a zmapovat útvary na jeho povrchu, ale nápad se nakonec nerealizoval. Důvod představovala jeho jednoúčelovost: přednost dostaly přístroje s širším využitím u více těles.

Přes vrstvu oblačnosti se nepodařilo získat žádné detaily povrchu Titanu – na všech snímcích se jevil jako rozmazaný flek. Nakonec se zjistilo, že jeho atmosféra je v jiných částech blízkého infračerveného spektra průhledná: ovšem stalo se tak až více než deset let po průletu sond Voyager! Přesto se novou analýzou získaných snímků a dat podařilo dodatečně nahlédnout pod příkrov atmosféry a objevit některé povrchové útvary.

Co se týče atmosféry Titanu, pracovali vědci před průletem sondy se dvěma modely. První počítal s atmosférou bohatou na dusík a s vysokým tlakem panujícím na povrchu, druhý s atmosférou metanovou a nízkým tlakem. Nakonec se potvrdila hypotéza s dusíkovou atmosférou, přičemž na povrchu Titanu dosahuje její hustota pětkrát vyšší hodnoty než na Zemi u mořské hladiny. Panuje tam přitom teplota −179 °C a navíc se na měsíci tvoří metanové a uhlovodíkové mraky.

Hvězda smrti

Další překvapení přinesl měsíc Mimas. Má průměr 390 km, ale jeho severní polokouli dominuje kráter o průměru 130 km. Evidentně do něj kdysi narazilo velmi rozměrné těleso, a kdyby byl náraz jen o trochu větší, Mimas by se roztříštil. Měsíc byl okamžitě překřtěn na Death Star, tedy Hvězda smrti, díky své podobě s bitevní lodí ze ságy Hvězdné války.

Voyager 1 také konečně stanovil dobu rotace Saturnu. Zatímco Jupiter představuje silný rádiový zdroj, a díky tomu lze jeho rotaci bez problémů spočítat i ze Země, Saturn je rádiově překvapivě tichý. Takže jeho rotace byla stanovena až z bezprostřední blízkosti, a to na 10 hodin, 39 minut a 24 (± 7) sekund.

Saturn také vyzařuje více energie, než dostává od Slunce, a to 1,8× (u Jupitera je to 1,7×). Každá z těchto obřích planet má však jiný mechanismus, kterým energii „vyrábí“. U Jupitera je jejím zdrojem probíhající gravitační kolaps, u Saturnu zase kapky helia kondenzující ve svrchních vrstvách atmosféry. Když pak padají atmosférou dolů, ohřívají se.

Voyager 1 dále zjistil, že Saturn má dynamické prstence. Na základě předchozích pozorování je přitom vědci považovali za statické. Otázkou zůstává, zda je formují gravitační, nebo magnetické síly.

Půlstoletá sonda?

Blízký průlet u Titanu si vybral svoji daň – Voyager 1 byl totiž „vymrštěn“ z roviny ekliptiky, a nepřicházelo tudíž v úvahu další přiblížení k nějaké planetě. Přitom ještě před přiblížením k Saturnu zvažovali vědci průlet u Pluta (tehdy ještě řazeného mezi planety). Drželi se však hesla „lepší vrabec v hrsti než holub na střeše“, protože si nikdo nebyl jistý, v jakém technickém stavu bude sonda za pár let.

Voyager 1 se tak stal „technologickou podporou“ pro druhou sondu z programu. Přesto se ještě několikrát zapsal do historie: například 14. února 1990 pořídil sekvenci snímků zachycující celou Sluneční soustavu; 17. listopadu 1998 pak „předběhl“ ve vzdálenosti 69,419 AU sondu Pioneer 10 a stal se nejvzdálenějším tělesem vyslaným lidmi do vesmíru.

Tip: Sonda Voyager se dostala do mezihvězdného prostoru

Dnes se předpokládá, že pokud nedojde k nějaké mimořádné situaci, měli bychom být schopni přijímat vysílání sondy do roku 2025. Mezi lety 2025 a 2030 (půl století po startu!) ovšem poklesne její disponibilní energie natolik, že nebude stačit k provozu žádného přístroje. Pak se věčný poutník Voyager 1 odebere na naprosto zasloužený odpočinek.

  • Zdroj textu:

    Tajemství vesmíru 7/2013

  • Zdroj fotografií: NASA

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Přes porážku u Bzury dokázala část polské armády ustoupit za Vislu a směřovala na jihovýchod země. Do průběhu bojů ale osudově zasáhla sovětská invaze do Polska ze 17. září 1939.

Zajímavosti

Oblíbené i obávané buráky

Věda

Rentgenový záblesk supermasivní černé díry galaxie GSN 069

Vesmír

 Torpédovka 79T táhne vrak vzducholodě do přístavu v zálivu Veruda

 

Válka

Téměř neviditelný podzemní požár rašeliny ve Středním Kalimantanu, Borneo

Věda

Zleva sedí Apt, Wilcutt, Readdy, Akers, Walz, stojí Lucidová, Blaha.

Vesmír

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907