Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 17 (vyšlo 21. července, ročník 4 (2006)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Evropská kosmická agentura boduje – Venus Express u Venuše

Jiří Hofman

Výprava sondy Venus ExpressVenus Express – sonda k Venuši vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 9. listopadu 2005. U Venuše úspěšně pracovala od dubna 2006 do prosince 2014. Hlavním úkolem byl průzkum husté atmosféry planety, plazmatického prostředí a povrchu Venuše. Většina přístrojů byla obdobou přístrojů mise Mars Express. se zrodila v roce 2001 jako projekt, který využije jak získané zkušenosti, tak lidské zdroje z úspěšné mise Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg.. Protože většina částí sondy pochází ze sondy k MarsuMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. a ze sondy RosettaRosetta – sonda ESA vypuštěná 2. března 2004, která byla jako první navedena na oběžnou dráhu kolem jádra komety (67P/Čurjumov–Gerasimenko dne 6. srpna 2014). Dále uskutečnila průlet kolem planetek 2867 Steins (5. září 2008) a 21 Lutetia (10. července 2010); řízené přistání na jádru komety (modul Philae, 12. listopadu 2014). Během cesty ke kometě se podílela na projektu Deep Impact při pozorování komety 9P/Tempel 1 a projektu New Horizons při pozorování Jupiteru a plazmového toru měsíce Io. Sonda spolu s kometou prošla perihéliem 13. srpna 2015. Mise byla několikrát prodloužena a definitivně byla ukončena dne 30. září 2016 řízeným pádem na povrch komety., mohl expres k VenušiVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. odstartovat z BajkonuruBajkonur – ruský kosmodrom, ze kterého se v roce 1957 vznesla první umělá družice Země – Sputnik 1 a v roce 1961 startoval první kosmonaut Jurij Alexejevič Gagarin. Po rozpadu Sovětského svazu leží Bajkonur na území nezávislého Kazachstánu, ale Rusko má s tamější vládou dohodu o pronájmu a využívání kosmodromu. Souřadnice kosmodromu: 63°25′ v. d., 47°22′ s. š. už v listopadu roku 2005. Hlavním cílem projektu je detailní studium atmosféryAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru. Venuše.

ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008.

Mars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg.

Venus Express – sonda k Venuši vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 9. listopadu 2005. U Venuše úspěšně pracovala od dubna 2006 do prosince 2014. Hlavním úkolem byl průzkum husté atmosféry planety, plazmatického prostředí a povrchu Venuše. Většina přístrojů byla obdobou přístrojů mise Mars Express.

Planeta

Atmosféra VenušeVenuše – nejbližší planeta vzhledem k Zemi. Hustá atmosféra zabraňuje přímému pozorování povrchu. Díky skleníkovému efektu je na povrchu vysoká teplota, nejvyšší dosud naměřená hodnota činí 480 °C. Venuše obíhá kolem Slunce takřka po kruhové dráze ve vzdálenosti 108 milionů kilometrů s periodou 225 dní. Otočení kolem vlastní osy (proti oběhu, tzv. retrográdní rotace) trvá 243 pozemských dnů. To znamená, že na Venuši Slunce vychází a zapadá jen dvakrát za jeden oblet Slunce. Oblaka Venuše dobře odrážejí sluneční svit a proto je tato planeta po Slunci a Měsíci nejjasnějším tělesem na obloze. Na večerní obloze jí můžeme spatřit jako Večernici a na ranní obloze jako Jitřenku. je natolik odlišná od naší, že nemá příliš smysl je porovnávat. Na povrchu planety panuje tlak asi 9,3 MPa, devadesátkrát vyšší než na Zemi, což odpovídá zhruba tlaku v hloubce kilometr pod hladinou moře. Teplota na Venuši dosahuje přes 400 °C. AtmosféraAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru. se skládá hlavně z CO2 (96,5 %). Ačkoli Venuše se kolem své osy otočí jednou za 243 pozemských dní, hurikánům ve vyšších vrstvách stačí jen zhruba 100 hodin, aby oběhly celou planetu. Přestože zatím víme jen velmi málo ze základních otázek okolo fungování takto exotické atmosféry, stála v posledních létech Venuše až na pozadí zájmu výzkumu. Sonda Venus Express by nám měla pomoci nalézt odpovědi na některé problémy:

  • Jaké jsou globální charakteristiky atmosféryAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru.? Co pohání superrotaci atmosféry?
  • Jak atmosféra cirkuluje?
  • Jak se s hloubkou mění složení atmosféry? Jaké je složení nižších vrstev a oblaků? V jakém množství se vyskytuje a vyskytovala v atmosféře Venuše voda?
  • Jak na sebe vzájemně působí atmosféra a povrch?
  • Jak horní vrstvy atmosféry interagují se slunečním větremSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v m3. Částice vylétávající v polárním směru mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země.?
  • Jaká je radiační bilance planety?

Venus Express: Vize

Umělecká vize sondy nad Venuší. Zdroj: ESA.

Sonda Venus Express je první sondou, která má dostatek kvalitních přístrojů ke studiu atmosféry Venuše a plazmatu v ní a jejím okolí. Drsné podmínky na povrchu Venuše nám zřejmě připravily ještě další velké záhady, která zdánlivě s atmosférou nesouvisí. Na Venuši se nenašly žádné krátery starší než půl miliardy let. Má se za to, že atmosféra funguje jako poklička na Papinově hrnci, která drží seismickou aktivitu na uzdě až do doby, kdy proběhne globální erupce, která zahladí veškeré stopy po kráterech na celé planetě. Venuše nemá vlastní magnetické pole, ačkoli k tomu zřejmě není žádný velký důvod. Magnetické pole, tisíckrát slabší než má Země, je generováno pouze interakcí nabitých částic atmosféry s meziplanetárním polem. Nabité částice v atmosféře vznikají převážně ionizací UV zářenímObor UV – elektromagnetické záření v oboru vlnových délek 1 nm až 380 nm. Tento obor dále dělíme na extremální UV (XUV neboli EUV, 1 nm až 31 nm), daleké UV (FUV neboli VUV, 30 nm až 200 nm) a blízké UV (UV, 200 nm až 380 nm). Blízké UV je pak možné dále dělit na UVA, UVB a UVC.. I tato tajemství nám snad sonda Venus Express pomůže odhalit.

Sonda

Celá sonda má tvar kvádru o rozměrech 1,7×1,7×1,4 m. Z ní vyčnívají hlavně solární panely o ploše 5,7 m2, které v okolí Venuše poskytují výkon 1 100 W. Na palubě je celkem sedm přístrojů:

  • SPERA-4 – analyzátor kosmického plazmatu a energetických atomů: Přístroj pro zkoumání interakce slunečního větruSluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v m3. Částice vylétávající v polárním směru mají vyšší rychlost (přibližně 750 km/s) a nazýváme je rychlý sluneční vítr. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. s atmosférou Venuše. Prozkoumá plazmatické procesy v atmosféře a jejich důsledky.
  • MAG – magnetometr: Zmapuje s vysokou přesností třírozměrně indukovanou magnetosféru a ionosféru Venuše, nalezne hranice oblastí plazmatu a bude zaznamenávat blesky.
  • PFS – planetární Fourierův spektrometr: Zařízení, které má na vlnových délkách 0,9 μm a 45 μm dlouhodobě třírozměrně monitorovat teplotní pole ve spodních vrstvách atmosféry. Přístroj je momentálně zablokovaný a vypnutý. Zatím se neplánují další pokusy o jeho oživení.
  • SPICAV – spektrometr pro zkoumání vlastností atmosféry Venuše: Zkoumá záření přicházející od planety v IR a UV pásmech. Třetí kanál, taktéž v IR oboru, analyzuje světlo Slunce procházející atmosférou planety.
  • VeRa – radiový průzkum Venuše: Komunikační systém sondy bude využíván pro výzkum změn radiových vln při průchodu atmosférou Venuše. Vyslané nemodulované vlny se zachycují na Zemi a analyzují. Zařízení se využije i pro výzkum sluneční koronyKorona – vnější atmosféra Slunce volně přecházející do meziplanetárního prostoru. Teplota dosahuje až milionů stupňů Celsia, pravděpodobně je korona ohřívána rozpadem plazmových vln a lokálními rekonekcemi (přepojováním) magnetických silokřivek. K korona (kontinuum) je způsobena rozptylem slunečního světla na volných elektronech. F korona (Fraunhoferova) je způsobena rozptylem slunečního světla na prachových částicích padajících z meziplanetárního prostoru na Slunce, charakteristické jsou absorpční čáry. E korona (emisní) jsou emisní čáry způsobené přechody ve vysoce ionizovaných kovech. Tyto čáry jsou možné jen za vysokých teplot milionů kelvinů..
  • VIRTIS – zobrazovací spektrometr v ultrafialovém, viditelném a blízkém infračerveném oboru: Zkoumá všechny vrstvy atmosféry, teplotu povrchu a vzájemné ovlivňování atmosféry a povrchu.
  • VMC – kamera snímající Venuši: Širokoúhlá vícekanálová CCD kamera mapuje povrch planety, hledá sopečnou aktivitu, měří vlastní záření atmosféry, zkoumá absorpci UV záření na vrcholcích oblaků a další jevy.
Venus Express: Testy

20. 3. 2005: Testy sondy na Zemi ve vakuové komoře SIMLES společnosti Intespace v Toulouse. Sonda byla ozářena po několik dní elektromagnetickým zářením o výkonu 2 600 W/m2, který reprezentuje výkon Slunce u planety Venuše. Zdroj: ESA.

Život sondy

Sondu vynesla raketa Sojuz-Fregat z BajkonuruBajkonur – ruský kosmodrom, ze kterého se v roce 1957 vznesla první umělá družice Země – Sputnik 1 a v roce 1961 startoval první kosmonaut Jurij Alexejevič Gagarin. Po rozpadu Sovětského svazu leží Bajkonur na území nezávislého Kazachstánu, ale Rusko má s tamější vládou dohodu o pronájmu a využívání kosmodromu. Souřadnice kosmodromu: 63°25′ v. d., 47°22′ s. š. dne 9. listopadu 2005  K Venuši dorazila 11. dubna 2006 a byla navedena na značně protáhlou eliptickou dráhu (pericentrumPericentrum – bod na eliptické dráze kolem centrálního tělesa, který je tomuto tělesu nejblíže. Pro Slunce se používá výraz perihélium, pro Zemi perigeum, pro Měsíc periluna, pro Jupiter perijovum, pro Saturn perikronum, pro Mars periareion a pro hvězdu periastrum. 400 km, apocentrumApocentrum – bod na eliptické dráze kolem centrálního tělesa, který je tomuto tělesu nejdále. Pro Slunce se používá výraz afélium, pro Zemi apogeum, pro Měsíc apoluna, pro Jupiter apojovum, pro Saturn apokronum, pro Mars apoareion a pro hvězdu apoastrum. 350 000 km nad povrchem). Hned druhý den se ze vzdálenosti přes 200 000 km postarala o svůj první vědecký úspěch, když potvrdila předpokládanou existenci velkého tmavého víru v okolí jižního pólu Venuše. Poté proběhly přibližovací manévry, při nichž se sonda dostala na oběžnou dráhu s pericentrem 250 km a apocentrem 66 000 km nad povrchem planety. Současně probíhaly první testy přístrojů. Většina jich plně funguje, spektrometr PFS je vypnut a radiometr VeRa zatím na svou příležitost čeká.

Sonda se stále musí otáčet ke Slunci tak, aby nedošlo k přehřátí citlivých částí. Proto má pro komunikaci se Zemí dvě vysokoziskové antény, které používá podle své polohy vůči SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium.. Denně na Zemi z Venus Express dorazí 2 Gb dat.

Gravitace Slunce také způsobí, že za každý jeden Venušin siderický denSiderická rotace – (též „siderický den“) rotace tělesa měřená vzhledem ke vzdáleným stálicím. (243 pozemských dnů) se pericentrum vzdálí od planety o asi 170 km. Sonda proto bude pomocí svého motoru výšku pericentra korigovat. Stáčení pericentra je malé, a sondu nijak neovlivní. Venus Express by měla podle plánu kroužit okolo své planety alespoň 500 pozemských dnů. O tom, jak dlouho bude přesluhovat, rozhodne stav jejích přístrojů a zásoba paliva.

Venus Express: UV a IR

12. 4 až 19. 4. 2006: Pohled na atmosféru přístrojem VIRTIS. Nalevo (modře) je denní polokoule Venuše v UV (380 nm), napravo (červeně) je noční strana v IR (1,7 μm). V UV oblasti vidíme záření odrážené atmosférou. Naopak v IR oblasti vidíme tepelné záření z nejhlubších částí atmosféry, dokonce z míst pod hustou vrstvou mraků ve výšce 60 km. Tmavší oblasti znamenají silnější vrstvu mraků znemožňující pozorovat tepelné záření povrchu. Zdroj: ESA, VIRTIS.

Mraky v IR

12. 4. 2006: Noční snímek mraků na Venuši v IR oboru (1,7 μm) pořízený při prvním obletu sondy Venus Express. Vodorovně je planetární délka, svisle planetární šířka. Z obrázků pořízených v různých časech je možné určit rychlost pohybu oblaků. Zdroj: ESA, VIRTIS.

Vír nad jižním pólem

29. 5. 2006: Obraz dvojitého víru v atmosféře nad jižním pólem Venuše. Vír byl fotografován na různých vlnových délkách, které odpovídají různým výškám v atmosféře mezi 60 km až 70 km. Celá struktura je veliká 2 500 km. Zdroj: ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA.

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage