Tomáš Hála: LUNAR-A, první japonská sonda k Měsíci
V únoru letošního roku by po několika odkladech měla být z Japonska vyslána k Měsíci sonda LUNAR-A.
Bude mít za úkol prostudovat vnitřní strukturu Měsíce pomocí měření toku tepla a šíření seizmických vln.
K tomuto účelu dopraví sonda na Měsíc dva penetrátory s příslušným měřicím vybavením. Jeden bude umístěn
na stranu k nám bližší, druhý na tu odvrácenou.
Sonda LUNAR-A včetně dvou penetrátorů.
|
Penetrátor - pouzdro, obvykle kuželovitého tvaru, které se zavrtá pod povrch zkoumaného objektu.
Periluna - bod na eliptické dráze tělesa obíhajícího
Měsíc, který je Měsíci nejblíže. Obdobně perigeum je stejný bod na orbitě
kolem Země a perihélium na orbitě kolem Slunce.
Apoluna - bod na eliptické dráze tělesa obíhajícího Měsíc, který
je od Měsíce nejdále. Obdobně apogeum je stejný bod na orbitě kolem Země
a afélium na orbitě kolem Slunce.
|
Účel mise
Proč další sonda na Měsíc? Případný úspěch této mise by bezesporu
přinesl Japonsku značnou prestiž, ale pro nás je důležitější
vědecký přínos. Měření umožní zjistit, jestli má Měsíc vlastní pevné
jádro a případně jeho složení. Dále bychom mohli
určit příčinu magnetických anomálií, které naměřil již dříve Lunar
Prospector. V souvislosti s tím se totiž spekuluje
o magnetickém
poli na Měsíci podobném tomu, jaké máme u nás na Zemi. Unikátnost
této mise spočívá také v tom, že bude možné provádět měření
stejných jevů za různých podmínek, které panují na obou stranách
Měsíce.
Schema penetrátoru. V zadní části je vidět motor pro
opuštění orbity a systém pro postupnou změnu polohy.
Stručný scénář
Nosná raketa bude vystřelena z Kagoshima Space Center
a dopraví sondu na oběžnou dráhu kolem Měsíce. Tady se navede na
orbitu
s perilunou přibližně 40 km nad povrchem. V blízkosti
periluny se od sondy oddělí první penetrátor, který pomocí vlastního
motoru začne
postupně měnit kurz a přejde z orbity do volného pádu
z výšky zhruba 25 km. Během volného pádu se penetrátor natočí
do polohy kolmé
k povrchu a poté odhodí pomocný motor s polohovacím
systémem. Druhý penetrátor se stejným způsobem oddělí na opačné straně
Měsíce asi za dva týdny po prvním .
Nalevo: Manévr oddělení penetrátoru od sondy.
Napravo: Odhození pomocného motoru a dopad na měsíční povrch.
Zavrtání penetrátoru
Během volného pádu dosáhne penetrátor rychlosti kolem 285 m/s
(je konstruován až na 330 m/s) a narazí na povrch
Měsíce.
Náraz způsobí na okamžik přetížení řádově 8000 g a penetrátor
se zavrtá 1÷3 metry pod povrch. Podle mnoha uskutečněných
experimentů a numerických simulací by neměla odchylka od kolmé
polohy pod zemí přesáhnout 8°. Zavrtání je pro plánovaná měření
klíčové,
protože zajišťuje teplotní stabilitu. Změny teploty na povrchu
o +/-280 K se již 30 cm pod povrchem redukují na pouhé
+/-3 K. Díky tomu není potřeba žádný systém pro udržování stálé
teploty a ušetří se značné množství energie.
Orbitální modul
Po oddělení obou penetrátorů provede sonda manévr, kterým se dostane
na orbitu asi 200 km nad povrchem a odtud bude zajišťovat
spojení
mezi oběma penetrátory a Zemí. Veškerá naměřená data se nejprve
zkomprimují a uloží do paměti penetrátoru, odkud se budou
v pravidelných intervalech
cca 15 dní přenášet na sondu a dále na Zemi. Sonda
samotná je vybavena monochromatickým fotoaparátem, kterým bude
snímkovat povrch,
takže kromě dat naměřených penetrátory získáme množství velice
kvalitních snímků povrchu Měsíce, které nám umožní vnést světlo do
teorie formování
měsíční kůry v počátcích jeho vývoje.
Měření
Aby se předešlo teplotním poruchám způsobeným spotřebou elektrické
energie, budou se přesná teplotní měření provádět pouze před a po
měřeních seizmických.
Na obou stranách Měsíce se bude zjišťovat teplotní vodivost
a vertikální teplotní gradient, přičemž kombinací těchto dat
určíme teplotní tok. To nám umožní odhadnout
míru zastoupení radioaktivních prvků v materiálu, ze kterého se
Měsíc skládá.
Seizmická měření zajistí seizmometry s přibližně pětkrát větší
citlivostí, než mají přístroje z Apolla 12 a 14. Měřit
se budou tzv. hluboká
měsícotřesení (deep moonquake), ke kterým dochází zhruba jednou za
měsíc. Porovnáním naměřených údajů z obou penetrátorů
a z Apolla bude možné určit
polohu zdroje otřesů. Z této polohy, amplitud a doby šíření
seizmických vln můžeme zjistit mnoho o vnitřní struktuře Měsíce.
Kromě těchto přístrojů jsou penetrátory ještě vybaveny akcelerometrem
a měřičem polohy. Ty slouží pro určení hloubky zavrtání
a náklonu penetrátoru oproti kolmé poloze.
Veškeré měřicí přístroje musí být samozřejmě odolné vůči obrovskému
nárazu, který prodělají při dopadu na povrch. To je hlavní příčina
několika odkladů celé mise,
protože výroba tak přesných a zároveň odolných přístrojů je velmi
náročná. Snad to nakonec Japonci při své preciznosti zvládli dobře.
Závěr
Délka trvání mise je omezena zásobou elektrické energie
v penetrátorech, kterou zajišťují Li-SOC2 (super Lithium)
akumulátory s hustotou energie kolem
0,43 kWh/kg. Díky nízké spotřebě měřicích přístrojů se výdrž
odhaduje na jeden rok. Doufejme, že vše proběhne podle plánů a my
v blízké budoucnosti získáme z Měsíce
množství cenných dat.
Odkazy
|
