5. srpna 2017

Planetky v kurzu #1 - Blízkozemní objekty


   Malé planety neboli planetky, někdy nazývané také asteroidy, tvoří zdaleka nejpočetnější skupinu těles ve Sluneční soustavě. Od malých kamínků až po stakilometrové balvany jsou rozesety skoro po všech oblastech našeho systému. Jejich různé velikosti, odlišná složení i okolní podmínky vytváří téměř nekonečnou rozmanitost světů. Není proto divu, že se k různým typům těchto těles chystá hned několik průzkumných sond.


Odbočka k názvosloví:

   Malá tělesa obíhající Slunce ale nejevící kometární aktivitu se souhrnně nazývají MALÉ PLANETY (z anglického minor planets). V češtině máme hezký jednoslovný název PLANETKY. Slovo ASTEROIDY se často používá jako synonymum k planetkám, ale spíše by mělo být vyhrazeno jen pro tělesa obíhající v Hlavním pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. Dále planetky, jež se přibližují k dráze Země, označujeme zkratkou NEOs (nebo NEAs) z anglického Near Earth Objects (respektive Near Earth Asteroids) tedy BLÍZKOZEMNÍ OBJEKTY (či BLÍZKOZEMNÍ ASTEROIDY).
   Další skupinou jsou planetky, které jsou zachyceny v Lagrangeových libračních centrech větších planet (zejména Jupiteru) a sdílejí tak s danou planetou oběžnou dráhu. Těm říkáme TROJANÉ. V oblasti, které kralují obří plynné planety, se potuluje také mnoho nevázaných planetek. Ty si zase vysloužily pojmenování KENTAUŘI
   Tělesa obíhající až za drahou Neptunu pak označujeme jako TRANS-NEPTUNICKÉ OBJEKTY (TNOs = Trans-Neptunian Objects). Mezi ně patří OBJEKTY KUIPEROVA PÁSU (KBOs = Kuiper Belt Objects) a OBJEKTY ROZPTÝLENÉHO DISKU (SDOs = Scattered Disk Objects).
   Pro planetky, které jsou dostatečně velké, aby byly vlivem vlastní gravitace zformované do koule, jsme v roce 2006 vytvořili kategorii TRPASLIČÍCH PLANET, zatímco planetky natolik maličké, že i označení asteroid je pro ně příliš honosné, nazýváme METEOROIDY. Uvést by se dalo ještě mnoho podskupin, jelikož podle shodných orbitálních a fyzikálních parametrů jednotlivých těles rozlišujeme různé rodiny asteroidů a dynamické skupiny planetek. Významnými příklady jsou třeba hildy v Hlavním pásu, plutina v Kuiperově pásu či sednoidy v Rozptýleném disku.

Blízkozemní planetky:

   Asteroidy pohybující se poblíž zemské orbity představují významnou oblast zájmu. Za prvé je to proto, že mohou naši planetu v budoucnu ohrozit, pokud by se ocitly na kolizní dráze. Za druhé se jedná o relativně snadno dostupné zdroje surovin, například vzácné kovy pro použití na Zemi nebo vodu pro využití při kosmických letech do větších vzdáleností. Některé firmy těžbu na asteroidech již zvažují a dokonce i plánují.
   Zatím jsme ale stále ve fázi prvotního průzkumu. Na přelomu milénia už sice americká družice NEAR Shoemaker obíhala a zblízka zkoumala druhý největší blízkozemní asteroid (433) Eros a pak na něm i přistála. Japonská Hayabusa dokonce dopravila na Zemi pár drobných zrníček odebraných z půlkilometrové hroudy suti nazvané (25143) Itokawa. A také čínská sonda Chang'e 2 byla po splnění své mise u Měsíce navedena na průlet kolem planetky (4179) Toutatis, kterou velmi těsně minula při rychlosti přes 10 kilometrů za sekundu. Přesto se pořád jedná jen o malý vzorek z celé rozmanité populace blízkých malých světů.

Blízkozemní asteroidy Eros (NASA), Itokawa (JAXA) a Toutatis (CNSA)

   Na cestě do blízkozemního regionu jsou nyní dvě sondy, které se ze svých cílových asteroidů dokonce pokusí odebrat vzorky a dopravit je zpět na Zemi. Americký robot OSIRIS-REx míří k asteroidu (101955) Bennu a japonská Hayabusa 2 navštíví planetku (162173) Ryugu. O obou asteroidech se dočtete v článku Ryugu a Bennu.

Umělecká představa, jak OSIRIS-REx odebírá vzorky z asteroidu Bennu pomocí speciálního robotického ramene. Odběrové zařízení je jakýsi převrácený vysavač, který vyfoukne stlačený dusík, čímž zvíří povrchový regolit, jenž se snad zachytí v připravené mřížce. Kamerou se ověří, podařilo-li se vzorek odebrat, a k dispozici kdyžtak budou další dva pokusy (celkem tři nádržky s dusíkem). Robotická paže pak misku s cenným nákladem přemístí do návratového pouzdra.
NASA / GSFC
Také japonská Hayabusa 2 zkusí pochytat trochu prachu. Zvíření regolitu ovšem docílí vystřelením projektilu. Sonda na povrch asteroidu Ryugu vysadí i několik hopsacích sondiček (3 × japonská MINERVA a jeden evropský MASCOT). Nese také imapktor/detonátor, který rychlostí až 2 km/s planetku zasáhne a odhalí tak ke studiu podpovrchové vrstvy. Hayabusa uvolní malou autonomní kamerku, která bude náraz impaktoru sledovat, zatímco mateřská sonda odmanévruje a schová se na druhou stranu asteroidu.
JAXA / Akihiro Ikeshita
Twitter: Hayabusa 2 | lander MASCOT

   Týmy obou misí samozřejmě rozvíjejí vzájemnou spolupráci, jelikož obě družice budou své cíle zkoumat ve stejném období - americký 'Rexík' se na dohled k Bennu přiblíží v září 2018 a japonský 'Sokol' doletí k Ryugu o dva měsíce později.

   Zatímco dva průzkumníci blízkozemních asteroidů letí vesmírným prostorem, na Zemi se do další fáze posunula příprava jiné mise. Americký projekt DART (Double Asteroid Redirection Test) má za úkol otestovat proveditelnost odklonění potencíálně nebezpečného asteroidu kinetickým nárazem. Právě probíhá finalizování designu sondy a vychytávání detailů v návrhu celé mise. Do projektu původně byla zapojená i Evropská kosmická agentura, která měla vyslat vlastní sondu AIM (Asteroid Impact Mission), jež by náraz americké sondy do asteroidu sledovala z povzdálí. ESA však od projektu odstoupila. Stále se však uvažuje nad tím, že by Evropa přecijen vyslala alespoň zjednodušenou a mnohem levnější verzi AIM Light nebo by alespoň na americkou sondu DART dodala samostatnou kameru, která by se oddělila chvíli před nárazem a mohla nám tak celou podívanou zprostředkovat.
   NASA už má s 'bombardováním' cizích těles jisté zkušenosti. V roce 2005 trefila impaktorem uvolněným ze sondy Deep Impact osmikilometrové jádro komety 9P/Tempel 1. Sonda tehdy sledovala zásah z povzdálí a analýzou vlastností vyvrženého materiálu zkoumala složení a vnitřní strukturu komety. Účelem mise DART však bude něco jiného. Vědci totiž chtějí zjistit, jak takový náraz ovlivní dráhu asteroidu Sluneční soustavou. Až bude jednou potřeba využít tuto techniku v praxi na asteroidu na kolizní dráze se Zemí, bude se každá zkušenost hodit.

Sonda DART bude co nejjednoduší, aby byla co nejlevnější. Pravděpodobně i odstartuje jako vedlejší náklad při startu nějaké komereční družice na geostacionární dráhu. Odtamtud pomocí iontového motoru nové generace zamíří ke svému cíli.
NASA / JHUAPL

   Terčem sondy DART bude dvojitý asteroid (65803) Didymos (δίδυμος v řečtině znamená dvojče či zdvojený). Sonda trefí menší ze složek - 170 metrový měsíc (přezdívaný 'Didymoon'), který obíhá okolo 780 metrového hlavního tělesa ('Didymain') ve vzdálenosti necelé dva kilometry. 'Didymain' poměrně rychle rotuje kolem vlastní osy - jedna otočka mu trvá jen dvě a čtvrt hodiny, zatímco 'Didymoonu' trvá oběh kolem primární složky dvanáct hodin. Parametry systému Didymos byly získány fotometrickou analýzou, na které odvedli hodně práce čeští vědci.
   Sonda DART odstartuje na začátku roku 2021, aby v říjnu 2022 zasáhla 'Didymoon' rychlostí kolem 6 km/s. Cestou navíc zvládne proletět kolem asteroidu (138971) 2001 CB21, na kterém si alespoň zkalibruje přístroje. Pro navigační systém sondy bude docela oříšek zaměřit se přesně na 'Didymoon', který je mnohem menší než v minulosti zasažená kometa Tempel 1. Navigační kamera rozliší svůj pohybující se terč jen tři hodiny před dopadem a další hodinu a půl bude trvat, než se na 'Didymoon' zacílí. Doufejme, že se 'Šipka' do 'Didyměsíčku' trefí a poučí nás o možnostech planetární obrany.

'Didymoon' zasáhne celá sonda DART, která nenese žádný samostatný projektil. Otázkou zůstává, jestli nějaké doplňující zařízení bude kolizi sledovat zblízka nebo budeme odkázáni měřit změny v oběžné dráze jen pozemskými teleskopy.
DART, la sonda de la NASA que chocará contra un asteroide cercano
NASA / Daniel Marín

   A co chystají Japonci? Po zkušenostech s odběrem vzorků z asteroidů pravděpodobně zkusí něco podobného u Marsu s družicí MMX (Martian Moons eXploration). Ta by měla odstartovat v polovině dvacátých let a bude zaměřená na marsovské měsíce, což jsou v podstatě takové dva asteroidy obíhající Mars. Z jednoho z nich pak odebere vzorky a pošle je na Zemi.
   Mezi dosud neschválenými návrhy je však i mise, která cílí opět na blízkozemní asteroid. Návrh sondy DESTINY se ucházel o financování již v roce 2013, ale vybrán nebyl. Nyní to zkouší znovu jako DESTINY PLUS (Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage, Phaethon fLyby with reUSable probe).

Koncept sondy DESTINY z roku 2013
JAXA

   Cílem sondy DESTINY PLUS má být pětikilometrový asteroid (3200) Phaethon [Fejtón]. Ten se sice řadí mezi blízkozemní asteroidy, jelikož jeho dráha protíná orbitu Země, nicméně sám se pohybuje po velmi výstřední, takřka kometární dráze s docela vysokým sklonem k ekliptice (22°). Nejen kvuli neobvyklé oběžné dráze se Phaethonu někdy přezdívá 'kamenná kometa'. Phaethon totiž cestou trousí prach a droboučké úlomky, které pozorovatelé noční oblohy dobře znají jako padající hvězdy z pravidelného meteorického roje Geminidy. Země prolétá místem, kde dráha Phaetonu křižuje její orbitu, vždy kolem 14. prosince. Tehdy zdánlivě ze souhvězdí Blíženců vyletují desítky i stovky Geminid, které jsou v podstatě nejaktivnějším meteorickým rojem v roce.

Phaethon se v perihelu přibližuje ke Slunci více než planeta Merkur, zatímco na opačné straně odlétá až daleko za Mars.
The strange life of asteroid Phaethon - Source of the Geminid meteors

   Kvůli skloněné dráze Phaethonu bude mít DESTINY vůči němu vysokou rychlost (25 km/s) a nebude tedy možné přistávat a odebírat vzorky. Místo toho družice ponese analyzér prachu, jednu kameru s rozlišením 5 metrů na pixel, jednu multispektrální kameru a navíc malou samostatnou sondičku PROCYON mini. Ta se od mateřské DESTINY odpojí týden před průletem a upraví svou dráhu tak, aby prosvištěla jen pár kilometrů od Phaethonu a získala snímky s ještě lepším rozlišením a také prach z větší blízkosti. Samotná DESTINY proletí v bezpečnější vzdálenosti a pokud i PROCYON blížší průlet přežije, zase se s ní spojí a společně budou moci pokračovat k dalšímu blízkozemnímu asteroidu.

Současný koncept DESTINY PLUS se sub-sondou PROCYON mini
Destiny Plus, una sonda japonesa para estudiar el asteroide Faetón
JAXA / Daniel Marín

   Start sondy DESTINY PLUS by mohl přijít v roce 2022 na lehké raketě Epsilon, protože sonda bude vážit jen 440 kg. Pro opuštění zemské oběžné dráhy použije DESTINY iontový pohon a gravitační manévr u Měsíce. Během přibližování k Phaethonu se otestuje autonomní navigace sondy, jelikož vzájemná rychlost 25 km/s neposkytne příliš prostoru pro nějaké rozsáhlejší manévrování řízené ze Země. Asteroid Phaethon, zdroj Geminid, bychom mohli prostřednictvím tohoto ambiciózního robůtka spatřit v roce 2025, ovšem pouze bude-li mise DESTINY PLUS Japonskou kosmickou agenturou vybrána k realizaci.

   Pozadu ve výzkumu asteroidů nechce zůstat ani Čína. Její přístup je ale postupný. V současné době se soustředí na robotický průzkum Měsíce z nějž chce už letos dopravit na Zemi vzorky, k čemuž nedošlo už od dob sovětských Lunochodů. Pak přijde přistání na odvrácené straně Měsíce a nejspíš také pokus o oběžnici Marsu. Následovat by mohla mise k blízkozemnímu asteroidu. Respektive rovnou k několika asteroidům.

Nastíněný plán čínské mise ke třem různým asteroidům
Asteroid Detector: Planned to Launch in 2022
CNSA

   Čínská sonda by mohla vystartovat v roce 2022. O rok později by dorazila k asteroidu (99942) Apophis, který by půl roku zkoumala z bezprostřední blízkosti. Apophis měří zhruba 370 metrů a je jedním z nejznámějších blízkozemních asteroidů, protože v roce 2029 mine Zemi o pouhých 30 000 km.

Oběžná  dráha Apophise ve Sluneční soustavě
MSNBC / David Darling

   Sonda by se pak posunula dál a proletěla kolem dalšího asteroidu - buď (416032) 2002 EX11 nebo se vybere nějaký jiný, pokud by došlo k odkladům v časovém harmonogramu. Nakonec družice doletí k asteroidu (175706) 1996 FG3, který prozkoumá a pokusí se na něm přistát, k čemuž by mohlo dojít v polovině roku 2027.

Předpokládaný tvar asteroidu 1996 FG3 založený na fotometrické analýze.
Shape, Thermal and Surface Properties determination of a Candidate Spacecraft Target Asteroid (175706) 1996 FG3

   Indická ani Ruská kosmická agentura žádné konkrétní plány na průzkum blízkozemních asteroidů, pokud vím, nemají a soukromé firmy, které by rády asteroidy těžily, čeká ještě hodně práce. Výše nastíněný přehled je tedy asi vše, co nás v následujících letech v blízkozemní oblasti čeká. V kurzu jsou ale planetky všech oblastí Sluneční soustavy. Probíhá průzkum obou pásů: Kuiperovým pásem prolétá sonda New Horizons, jejíž cíl už nyní odkrývá některé své vlastnosti díky úspěšné pozemské pozorovací kampani; v Hlavním pásu pak stále operuje družice Dawn a v přípravě jsou i další mise k tamním světům. Minimálně jedna sonda se také vydá dokonce až k Jupiterovým trojanům. O těch všech však až někdy příště.
  

Žádné komentáře:

Okomentovat