Kosmická sonda Dawn u planetky Vesta

Petr Kubala  |  Vesmír
Kosmická sonda Dawn (kresba). Credit: NASA

V sobotu 16. července byla americká kosmická sonda Dawn (Úsvit) navedena na oběžnou dráhu kolem planetky Vesta.

Píše se 27. září roku 2007 a na svou dlouhou pouť vesmírem se vydává kosmická sonda Dawn. Mnoha lidem tehdy spadl kámen ze srdce, neboť ambiciózní projekt byl několikrát odložen a jednou dokonce zcela zrušen. Cílem sondy Dawn má být výzkum dvou velkých členů hlavního pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem.

Roky utekly jako voda a sonda Dawn se 16. července stala umělou družicí prvního ze dvou cílů – planetky Vesta. V Laboratořích tryskového pohonu (JPL) při americké NASA v té chvíli vrcholila nervozita. Sonda se totiž měla ozvat až o 24 hodin později a potvrdit, že ji planetka svou gravitací skutečně uvěznila na oběžné dráze. Manévr se povedl a Dawn tak zahájil roční detailní průzkum tohoto tělesa.

Tip: Během cesty se poškodil jeden z iontových motorů. Zásah z pozemského řídicího centra ho ale na dálku dokázal restartovat. Viz samostatný článek.

Blízké, ale malé

Přestože jsou planetky tělesa Sluneční soustavy a jsou tedy relativně blízké, i ve velkých dalekohledech je vidíme obvykle pouze jako „pohybující se hvězdy“. Ano, astronomové dokážou měřit dráhy planetek a díky fotometrii (změnám jasnosti) či zákrytům hvězd planetkami určit i přibližný tvar a další vlastnosti těchto objektů. Detaily v podobě kráterů však nedokáže nabídnout ani Hubblův dalekohled, který se na mnoho planetek v minulosti také zaměřil.

Jedinou výjimkou jsou blízkozemní planetky, které se přibližují na vzdálenost mnohdy jen desítek tisíc kilometrů od Země. Pokud o takovém tělese předem víme, je možné naplánovat například radarový průzkum pomocí některého z obřích radioteleskopů.

Astronomové však vždy snili o podstatně bližším a detailnějším výzkumu alespoň některé z planetek. V roce 1989 se z nákladového prostoru raketoplánu vydala směrem k Jupiteru kosmická sonda Galileo. Během své cesty musela minout i hlavní pás planetek, což byla vhodná příležitost k průletu okolo některého z jeho členů. V říjnu 1991 minula ve vzdálenosti 1 600 km planetku Gaspra, a v srpnu 1993 ve vzdálenosti 1 500 km planetku Ida, u které objevila malý měsíc Dactyl.

Sonda NEAR Shoemaker navštívila v roce 1997 planetku Mathilde a od února 2000 po dobu jednoho roku zkoumala blízkozemní planetku Eros z její oběžné dráhy. Na Valentýna 2001 pak NEAR na planetce přistál, i když pouze symbolicky – sonda nenesla vědecké přístroje pro přímý výzkum na povrchu.

Planetka Eros na snímku ze sondy NEAR. Credit: NASA Credit: NASA
Planetka Eros na snímku ze sondy NEAR. Foto: NASA

Testovací sonda Deep Space 1 prolétla v létě roku 1999 ve vzdálenosti jen 29 km od planetky Braile. Úkolem sondy Stardust byl sice výzkum komety Wild 2, během cesty ale stihla v roce 2002 prolétnout okolo planetky Annefrank. Podobné plány měla i její evropská kolegyně Rosetta, která dokonce minula dvě planetky – Šteins v roce 2008 a Lutetia v roce 2010. Japonská sonda Hayabusa v roce 2005 z planetky Itokawa odebrala i malý vzorek, který následně s velkými problémy dopravila na Zemi.

Dawn se představuje

Kosmická sonda Dawn je součástí programu Discovery, který si klade za cíl realizaci nízkorozpočtových misí k výzkumu vesmíru pod heslem „Rychleji, lépe a levněji“. Náklady na postavení sondy a desetiletý provoz tak vyjdou jen na asi 466 milionů dolarů.

Dawn je poměrně malým drobečkem o délce jen 1,64 m, šířce 1,27 m a výšce 1,77 m. Sondě dominuje anténa o průměru 1,52 m a především pak dvojice solárních panelů o rozpětí téměř 20 metrů. Žádná jiná kosmická sonda v historii NASA dosud nedisponovala solárními panely o tak velké délce. Viz ilustrace v úvodu článku.

Předpokládaná dráha sondy Dawn kolem planetky Vesta. Credit: NASA
Předpokládaná dráha sondy Dawn kolem planetky Vesta. Zdroj: NASA

Dawn odstartoval 27. září 2007 a první zastávkou byl Mars. Při průletu okolo rudé planety v únoru 2009 dostala sonda díky gravitačnímu praku potřebný impuls k další cestě. „Příletová fáze“ k planetce Vesta začala formálně 3. května letošního roku, kdy se kosmoplavec nacházel 1,2 milionů kilometrů od svého cíle.

V tu chvíli bylo na tachometru sondy už 2,6 miliardy absolvovaných kilometrů. Během přibližování k planetce Vesta přicházely na Zemi stále kvalitnější a detailnější snímky, které postupem času překonávaly ty nejpodrobnější fotografie od Hubblova dalekohledu. Ráno 16. července se Dawn dostal na vzdálenost jen 16 000 km od Vesty a byl zachycen její gravitací.

Dawn se nyní postupně dostane na oběžnou dráhu ve výšce 2 750 km nad povrhem planetky. Jeden oběh Vesty by měl trvat necelé tři pozemské dny.

Tři fáze výzkumu

V rané fázi bude sonda mimo jiné pátrat po možném měsíci Vesty. Přítomnosti přirozené družice sice nic nenasvědčuje, avšak možnost existence měsíců planetek je nejen teoreticky, ale i prakticky, doložena. V první fázi výzkumu bude Dawn provádět celkový výzkum planetky. Pořízené snímky mají mít rozlišení kolem 250 m. Vědci budou rovněž velmi podrobně sledovat dráhu sondy; ze získaných údajů bude možné upřesnit hmotnost Vesty.

Tři fáze výzkumu planetky Vesta. Credit: NASA
Tři fáze výzkumu planetky Vesta. Zdroj: NASA

Poté se začne Dawn po spirálovité dráze přibližovat k Vestě a to až na vzdálenosti 680 km, kde na několik týdnů zůstane pro detailnější průzkum. Po pár týdnech začne další přesun na oběžnou dráhu ve výšce jen 180 km s dobou oběhu 4 hodiny. Na této nízké oběžné dráze zůstane Dawn po dobu deseti týdnů a pak se vrátí zpět na dráhu ve výšce 680 km.

V červnu 2012 se zažehne iontový motor sondy a Dawn opustí planetku Vesta. Druhým a posledním cílem je trpasličí planeta Ceres, která je zároveň největší planetkou hlavního pásu. Na oběžnou dráhu kolem Cerery bude Dawn naveden v únoru 2015 a zarazí tak další hřebíček do ega sondy New Horizons.

Tento kolega z programu Discovery v lednu 2006 odstartoval k deváté planetě Sluneční soustavy – k Plutu. Během mise (v létě 2006) však bylo Pluto degradováno z planety na pouhou trpasličí planetu. Vzhledem k tomu, že přílet k Plutu se očekává v létě 2015 a že Ceres je také v kategorii trpasličích planet také, připadne prvenství v dobytí trpasličí planety sondě Dawn.

Vesta na snímku ze sondy Dawn ve vzdálenosti 100 000 km. Credit: NASA
Vesta na snímku ze sondy Dawn ve vzdálenosti 100 000 km. Foto: NASA

Na palubě má sonda dvojici kamer pro detailní snímkování povrchu zkoumaných těles. O chemickém složení objektů nám povědí detektory záření gama a neutronů nebo mapovací spektrometr pro viditelnou a infračervenou část spektra.

Vesta

Astronomové se na počátku 19. století snažili objevit nové planety Sluneční soustavy. Díky opojení z objevu prvních čtyř těles hlavního pásu mezi Marsem a Jupiterem byla tato tělesa považována poměrně dlouho za planety. Planetku Vesta objevil 29. března 1807 německý astronom Heinrich Wilhelm Olbers. Jednalo se o čtvrtou a na delší dobu poslední objevenou planetku. Teprve o 38 let později se podařilo nalézt planetku s pořadovým číslem 5 (Astrea) a v dalších letech přibývaly desítky a stovky dalších objevů.

Vesta byla první planetkou, u které se podařilo odhadnout hmotnost. Jednou za 18 let se k ní na vzdálenost asi 6 milionů kilometrů přibližuje planetka Arete. Hmotnost lze určit na základě pozorování odchylek v dráze planetky vlivem vzájemných gravitačních interakcí. Údaj z roku 1966 odhadoval hmotnost Vesty na 1,2.10-10 Slunce.

Vesta na snímku ze sondy Dawn ze vzdálenosti 41 000 km. Credit: NASA
Vesta na snímku ze sondy Dawn ze vzdálenosti 41 000 km. Foto: NASA

Dnešní odhady hmotnosti hovoří o hodnotě 2,67.1020 kg, což je asi 0,3 % hmotnosti Měsíce. Vesta má poloměr od 450 do 580 km. Okolo Slunce obíhá ve vzdálenosti 2,36 AU s periodou 3,6 let. Sonda Dawn už stihla potvrdit periodu rotace planetky, která se okolo své osy otočí jednou za 5 hodin a 20 minut.

Doporučené odkazy:

Nejčtenější