Posel k Merkuru

DAVID KLEIN  |  Vesmír
merkur

Jaké objevy nás čekají na planetě, na níž panují teploty od –180 stupňů Celsia až do 430 stupňů Celsia? Zmapovali jsme ve Sluneční soustavě téměř všechny objekty, a přesto může Merkur působit trochu zapomenutým dojmem. Je třeba to napravit!O nejmenší planetě Sluneční soustavy toho moc nevíme. I když ji na obloze sledovali už astronomové Sumerské říše ve třetím tisíciletí před naším letopočtem a znaly ji všechny národy – staří Řekové si ho spojovali s Apollonem a Hermem, protože netušili, že jde o jedno těleso a měli jedno jméno pro ranní Merkur a jiné pro večerní – kvůli své úhlové blízkosti ke Slunci se moc dobře sledovat nedá a astronomové se k němu dostanou jen krátce po západu a krátce před východem Slunce. Pozorování také komplikuje relativně vysoká oběžná rychlost planety, která činí 47,89 km/s.

Podceněná planeta

Po pravdě řečeno ale astronomy od pozorování Merkuru také často odrazovalo to, že vypadal nezajímavě. Vlastně až do šedesátých let dvacátého století měli za to, že planeta nemá žádnou rotaci a ke Slunci putuje vždy otočená jednou stranou, jako například Měsíc vůči Zemi. Z omylu je vyvedla až teplotní měření, která odhalila na „odvrácené“ straně tak vysoké teploty, že museli uznat, že se přece jen točí.

Ani pak ale Merkur nevzbudil žádný velký zájem – no dobře, tak se točí, ale stejně je to jen takový velký Měsíc, kde se nic neděje, že? A to byl velký omyl, ze kterého vědce vyvedl Mariner 10 – ten totiž zjistil, že Merkur je planeta, kde se pořád něco děje. Třeba má jako jediný kromě Země ve vnitřní Sluneční soustavě magnetické pole. Právě díky tomuto magnetickému poli si dokáže alespoň zčásti udržet slabou atmosféru, což je vzhledem k jeho velikosti a malé rychlosti rotace pozoruhodné. A i když je pravda, že je jeho povrch posetý stejně jako

PRVNÍ U MERKURU

Program Mariner patří dodnes ke světlým okamžikům amerického výzkumu vesmíru v šedesátých a sedmdesátých letech, právě on zprostředkoval astronomům první informace o našich planetárních sousedech.Ve své době patřil k průlomovým programům a jeho sondy jako první například provedly průlet kolem planety, poslaly na Zemi první snímky cizích planet, jako první vstoupily na orbitu cizí planety nebo využily její gravitace k manévrům.Z deseti sond bylo sedm úspěšných a o tři NASA přišla. Mariner poskytl základnu dalším veleúspěšným programům kosmonautických dějin: plánované, ale nikdy nepostavené Marinery 11 a 12 se vyvinuly ve Voyager 1 a 2 a marskovské orbitery Viking 1 a 2 byly zvětšené verze Marineru 9. Dalšími sondami, založenými na konstrukčních poznatcích programu Mariner, jsou například Magellan, který v roce 1990 zamířil k Venuši, a sonda Galileo k Jupiteru. Druhá generace Marinerů, označovaná jako Mariner Mk. II, se nakonec vyvinula v sondu Cassini-Huygens, která byla nasměrována na oběžnou dráhu kolem Saturnu a dodnes – už jen jako Cassini, protože modul Huygens přistál na Saturnově měsíci Titanu – obíhá na orbitě planety. u Měsíce mnoha krátery, tyto krátery se od měsíčních liší. Některé z nich vypadají naprosto odlišně od kráterů, které lidstvo ve Sluneční soustavě pozorovalo. Třeba jen pro začátek jsou mělčí než stopy po střetech srovnatelné velikosti.

Dlouhá plavba

V nedávné minulosti k Merkuru ze Země zamířila jediná sonda – byl to americký Mariner 10, který odstartoval v listopadu roku 1973. Kolem planety prolétl 29. března 1974 pouhých 705 km od povrchu. Druhý průlet sonda provedla 21. září 1974 a třetí 16. března 1975.Díky tomuto výletu bylo zmapováno téměř 45 % povrchu planety a bylo pořízeno na 2700 snímků. V roce 1991 vědci zachytili odražené rádiové vlny od povrchu Merkuru a našli neobvykle jasný odraz na severním pólu, který je vedl k předpokladu, že by i na planetě tak blízko Slunci mohly být polární ledové čepičky.

Vnitřky kráterů na pólech nebyly totiž vystaveny přímému slunečnímu záření a vědci se domnívají, že tam teplota nestoupá nad hranici –161 °C. Sonda Mariner 10 byla vůbec prvním umělým tělesem, které na své cestě využilo takzvaný gravitační prak – zrychlení a úpravu kurzu pomocí gravitačního pole jiného tělesa, když za tímto účelem využilo svého přeletu kolem Venuše. Tento manévr, inspirovaný výpočty orbitální mechaniky, provedené italským vědcem Giuseppem Colombem, umístil sondu na orbitu, která mu umožnila pohyb kolem Merkuru.Jako první vesmírný objekt také tekuté jádro zmenšuje. Snímky ze sondy Mariner 10 odhalily na povrchu místa, která jako by se svrašťovala zevnitř – takto vznikají obrovské útesy kilometry vysoké a stovky kilometrů dlouhé.

Existují vulkanoidy?

Podle jedné teorie by se na nízké oběžné dráze kolem Merkuru měly nacházet malé a extrémně rychlé asteroidy, které jsou pozůstatkem vzniku planety. Jejich výskyt nebyl ani po sto padesáti letech pozorování potvrzen.

Odkud pochází Merkurova atmosféra?

Obal plynů kolem planety je nestabilní, protože kvůli slabé gravitaci jsou plyny neustále unášeny pryč – záhadou je mechanismus, díky němuž se obnovují. Vědci mají za to, že za dodávkami hélia a vodíku stojí sluneční vítr. Další plyny se mohou vypařovat z povrchu nebo je Merkur získává ze srážek s meteory.

Proč je Merkur magnetický?

Patrně největším objevem Marineru 10 bylo zjištění, že Merkur má magnetické póly. Teoreticky získává planeta magnetický pól díky rychlé rotaci a tekutému jádru – Merkur se ale otáčí jednou za 59 dní.

Proč tak vysoká hustota?

Merkur je neobvykle hutná planeta a astronomové usuzují, že jádro, bohaté na železo, zabírá až dvě třetiny celkové hmoty planety. Podle jedné teorie k tomu mohlo dojít kvůli obrovským srážkám s jinými tělesy, které z planety „odstřelily“ velkou část svrchního pláště. (viz ilustrace na předchozí stránce).Prohlubně vytvořily také výrony lávy. Díky změřené libraci (tedy pohybu podél osy) vědci usoudili, že jádro Merkuru je tekuté a potvrdila se i dřívější pozorování, podle kterých má planeta i slaboučké magnetické pole (jeho síla je zhruba jedna setina pozemského).Dalším velkým překvapením bylo také to, že Merkur má atmosféru.Samozřejmě se nedá srovnávat s tou, kterou užíváme na Zemi my, ale existuje. Skládá se hlavně z draslíku a sodíku a vzniká díky toku slunečního větru na povrch planety. Protože je ale povrch Merkuru příliš horký, okamžitě vyprchávají

Velká díra

Merkur je také místem, kde se nachází největší kráter v celé Sluneční soustavě – je to proslulá Pánev Caloris o průměru 1300 kilometrů.Pravděpodobně vznikla po srážce s meteorem o průměru větším než 100 kilometrů. Kolize způsobila soustředné kruhy tři kilometry vysoké a vyslala z místa nárazu trosky do vzdálenosti šesti až osmi set kilometrů. Přesně na druhé straně planety byl objeven typ povrchu, který vědci překřtili na „divnou krajinu“.

Podle jedné teorie je důsledkem vzniku Pánve Caloris – náraz meteoru vyvolal tak silné rázové vlny, že na druhé straně planety vytvořily naprosto nevídaně rozlámaný terén. Více než krajině se podobá hromádce práškového cukru na desce stolu, která se zvrásní, když udeříte do stolu pěstí zespod.

V čem je tedy problém?

Shrnuto a sečteno: Merkur je rozhodně velice zajímavá planeta; její pozorování ze Země je poměrně obtížné; nenachází se od nás (relativně) příliš daleko; a konečně se nám už jednou podařilo k němu vyslat sondu – proč v jeho průzkumu lidstvo nepokračovalo a na další nové zprávy z Merkuru jsme museli čekat déle než třicet let?Potíž je ve Slunci, jak jinak. poháněné hydrazinem zajišťují řízení sondy během práce hlavního motoru. Orientace je udržována dvanácti malými hydrazinovými motorky o tahu 4 N. K udržování orientace jsou rovněž využívány silové setrvačníky.

Komunikace

Komunikační systém využívá pásma X a je vybaven dvěma vysokoziskovými anténami. Dále se používají dvě vějířové antény se středním ziskem a čtyři nízkoziskové antény. Antény jsou pevné a jsou elektronicky směrovány v rozsahu 45° bez jakýchkoli pohyblivých částí. Rychlost přenosu závisí na vzdálenosti sondy a mění se od 9,9 b/s do 104 kb/s (vysílání k Zemi), a od 7,8 b/s do 500 b/s (příjem ze Země).

Elektřina

Elektrická energie je generována dvěma jednostrannými panely fotovoltaických článků o rozměrech 150×165 cm, které budou na oběžné dráze Merkuru podávat výkon zhruba 640 W. Panely jsou schopny vyrábět přes 2 kW, ale aby se zamezilo přetížení elektroniky, je příkon natáčením panelů omezován. Plocha panelu je ze dvou třetin tvořena optickými odraznými refl ektory, které chrání konstrukci panelu před přehřátím, a zbývající třetinu tvoří vlastní sluneční články na bázi GaAs/ Ge.Sluneční baterie dobíjejí NiMH akumulátory (11×2 články) o kapacitě 23 Ah umístěné ve společném obalu.

Nejde snad ani tak o to, že by se sondy extrémně přehřívaly -už Mariner 10 měl dokonalé odstínění a konstruktéři Messengeru nepředpokládají za moderními keramickými štíty teplotu vyšší než pokojovou – ale o sílu sluneční gravitace, která přináší obrovské požadavky na spotřebu paliva. Aby se totiž sonda dostala od Země k Merkuru, musí překonat 91 milionů kilometrů směrem do sluneční gravitační pasti.Od naší planety odlétá rychlostí 30 km/s a změna rychlosti, kterou musí učinit před vstupem na Hohmannovu orbitu, která ji zavede k Merkuru,

Počítač

Mozkem sondy je integrovaný elektronický modul – zařízení s malými rozměry a nízkou hmotností, které kombinuje základní avioniku do jediné skříňky. Sonda disponuje dvěma těmito moduly, které se mohou navzájem zálohovat. Modul je vybaven hlavním procesorem o výkonu 25 MHz a záložním procesorem o výkonu 10 MHz. Všechny čtyři procesory jsou typu RAD6000, vyznačující se zvýšenou odolností proti radiaci.Každý modul obsahuje záznamník na pevné bázi (Solid-State Recorder) s kapacitou 1 GB. Je ve srovnání s jinými planetárními misemi obrovská. Pak je třeba vykonat další velkou změnu rychlosti, aby sonda neprolétla bleskově kolem Merkuru pryč. Pro přistání nebo vstup na stabilní oběžnou dráhu potřebuje sonda práci raketových motorů, protože brzdění o slabou atmosféru je nemožné. Ve skutečnosti vyžaduje cesta k Merkuru víc paliva, než je třeba k odletu ze Sluneční soustavy.

Těsno u Merkuru?

S tímto problémem se díky pokročilým technologiím vyrovná sonda Bepi Colombo, vyslaná ve spolupráci Evropské vesmírné

Vědecké vybavení

Vědecké vybavení tvoří pět přístrojů upevněných na spodním dně tělesa sondy: kamerový systém MDIS (Mercury Dual Imaging System), spektrometr záření gama a neutronů, rentgenový spektrometr, laserový výškoměr, spektrometr pro průzkum chemického složení atmosféry a povrchu.Dále je sonda vybavena spektrometrem nabitých částic a plazmy, který se nachází na boku a vrcholku tělesa, a magnetometrem, umístěným na 3,6 m dlouhé tyči po straně.

agentury s jejím japonským protějškem, která má zamířit na šestiletou cestu k Merkuru v roce 2013. Původně se jednalo i o přistávacím modulu, ale ten byl z finančních důvodů zrušen. Dvojici sond má dopravit směrem ke Slunci přepravník, který bude poháněn kombinací chemických a iontových motorů. Po příletu nejprve vypustí magnetometrickou sondu, a po zážehu chemických raket umístí na kruhovou orbitu i mapovací sondu. Obě budou pracovat celý pozemský rok. Do té doby budou mít astronomové plné ruce práce s analýzou záběrů, pořízených Messengerem.

PAVOUCI NA MERKURU?

Největšího překvapení se zatím astronomové dočkali při snímkování oblasti Pánve Caloris. Téměř přesně v jejím středu se totiž nachází prapodivný kráter, ze kterého směřuje na sto úzkých, dlouhých a plochých paprsků. Navíc se poblíž jeho středu nachází další kráter – jestli má ale nějakou souvislost s paprsky, nebo vznikl až později, vědci zatím nevědí. Dosud nebyly potvrzeny ani domněnky, podle kterých jde o výron magmatu (a tedy jasný důkaz žhavého jádra) ze zásobníku ve svrchní vrstvě pláště planety. Z omylu vyvedla astronomy až teplotní měření, která odhalila na „odvrácené“ straně tak vysoké teploty, že museli uznat, že se Merkur přece jen točí.

MERKUROVA TAJEMSTVÍ

Messenger má pomoci vyřešit sedm základních otázek:

  1. Jak vypadá neznámá strana planety? Mariner 10 zmapoval necelých 45% povrchu. To znamená, že kromě nedostatečných snímků z pozemských sledování nemáme tušení, jak více než polovina Merkuru vypadá. A vzhledem k přítomnosti „pavouka“ se můžeme připravit na lecjaká překvapení.
  2. Je poblíž Slunce led? Zní to velmi překvapivě, ale pozemská radarová měření ukázala, že i poblíž míst, kde se teplota vyšplhá až na 425 stupňů Celsia, se může nacházet led. Sonda po něm bude pátrat v hlubokých kráterech poblíž pólů, kam nikdy nedopadá sluneční záře. Dostal se tam buď odpařováním z jádra, nebo je to pozůstatek meteorů.
  3. Zmenšuje se Merkur? Nejmenší planeta Sluneční soustavy možná bude ještě menší, pokud se kvůli chladnutí jeho využíval radiačního tlaku solárního větru na solárních panelech k udržení výšky. Byl to také první člověkem vyslaný objekt, který zblízka zkoumal hned dvě planety najednou, a na následujících 33 let také jediná sonda, která pořídila snímky nejmenší planety ve Sluneční soustavě. Námořníkovy objevy Co se vědci v roce 1975 od sondy Mariner 10 dozvěděli? V první řadě je překvapilo to, nakolik je Merkur podobný Měsíci. Jeho povrch je hustě posetý krátery, očividně velice starý a při prvním letmém pohledu vypadá velmi podobně.

MESSENGEMESSENGER

Poměrně složitý název ukazuje oblíbenost zkratek v NASA – plným jménem se této sondě říká MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging, tedy suchopárně přeloženo „Sonda pro zkoumání povrchu, vesmírného prostředí, geochemie a měření Merkuru“. Její úkol spočívá ve studiu charakteristik Merkuru a podmínek na jeho povrchu z oběžné dráhy. Předpokládaná aktivní životnost na oběžné dráze je jeden pozemský rok. Tělo sondy tvoří hranol o rozměrech 142×185×127 cm. Celková hmotnost je 1100 kg, přibližně 600 kg z toho tvoří pohonné látky a pracovní plyny. Na stěnu obrácenou ke Slunci je upevněna sluneční clona, na dvě stěny panely fotovoltaických článků a na poslední stěně je připojena tyč magnetometru o délce 3,6 m. Sluneční clona je složena z několika vrstev kaptonu a přední a zadní vrstva je z keramické látky Nextel.

Zatímco první vrstvy clony mohou být zahřáty až na 370 °C, chráněné těleso sondy má pracovat při pokojové teplotě 20 °C. Pohon Hlavní raketový motor LVA [= Large Velocity Adjust] na dvojsložkové kapalné pohonné látky (hydrazin a oxid dusičitý) má tah 660 N. Pohonné látky jsou skladovány ve speciálních titanových nádržích vestavěných do kostry sondy. Čtyři pomocné motory o výkonu 22 N Merkurova atmosféra se skládá převážně z draslíku a sodíku. Vzniká hlavně díky působení toku slunečního větru na povrch planety.

Nejčtenější