37. Velká cesta
V roce 1957 zapípal na oběžné dráze první Sputnik. Éra kosmických letů byla odstartována. Následovalo pokoření Měsíce a nejbližších planet. Nikoho dnes nepřekvapí, že umíme přistát na malé planetce nebo kometě, že dokážeme pozorovat kolotání plazmatu na slunečním povrchu nebo soptící vulkány na Jupiterově měsíci Io. Lidská zvídavost a vynalézavost nezná mezí. Pojďme si dnes zavzpomínat na první skutečně velkou cestu, cestu za hranice sluneční soustavy, která započala před 40 léty.
Sondy Pioneer 10 a 11 jsou vůbec nejstarší misí člověka ke vzdáleným planetám a k hranici sluneční soustavy. Sonda Pioneer 10 startovala v roce 1972 a letos v březnu uplynulo 40 let od jejího vypuštění. Sonda Pioneer 11 opustila Zemi o rok později. Pioneer 10 pořídil první blízké snímky planety Jupiter, zmapoval Jupiterovy radiační pásy a zjistil, že je tato planeta převážně kapalná. V prosinci 1973 proletěl kolem Jupiteru ve vzdálenosti přibližně 100 000 km. Druhá sonda, Pioneer 11, minula Jupiter v prosinci 1974 ve výšce pouhých 40 000 km nad oblačným příkrovem a byla jeho gravitačním polem urychlena směrem k Saturnu. Sonda Pioneer 11 získala u Jupiteru snímky velké červené skvrny, poprvé vyfotografovala polární oblasti planety a určila hmotnost měsíce Callisto. K Saturnu se přiblížila na pouhých 10 000 km, pořídila snímky planety a prstenců, objevila dva nové měsíce, sledovala Saturnovu magnetosféru a měsíc Titan. Lidé byli fascinováni prvními detailními snímky cizích světů, ze kterých dýchala exotika a tajemství nepoznaného.
Po průzkumu velkých planet se sondy vydaly do vnější části sluneční soustavy. Obě byly bohatě vybaveny mnoha přístroji pro výzkum slunečního větru a magnetického pole v hlubinách sluneční soustavy, do kterých zatím žádný posel lidstva nikdy nevstoupil. Sondy poctivě vysílaly údaje o dosud nepoznaném prostředí přes 20 roků. V tak velké vzdálenosti od Slunce už nemůžeme využívat sluneční energii, a tak byly sondy závislé na energii dodávané radioizotopovými generátory. Ty přeměňovaly teplo z rozpadu radioaktivního plutonia na elektrickou energii pro sondy. Nic ale netrvá věčně a po dvou desítkách let dodávaly generátory stále méně a méně energie. Řídící středisko postupně vypínalo jeden přístroj za druhým. Se sondou Pioneer 11 bylo ztraceno spojení na konci roku 1995. Komunikace s druhou sondou vydržela až do ledna 2003, tedy neuvěřitelných 30 roků.
A kde nyní sondy jsou? Vzdálenosti se ve sluneční soustavě nejčastěji udávají v astronomických jednotkách. Jedna astronomická jednotka je průměrná vzdálenost Země od Slunce, tedy 150 milionů kilometrů. V současnosti je Pioneer 10 vzdálený od Slunce 105 AU a opouští sluneční soustavu rychlostí 2,5 AU za rok. Míří ke hvězdě Aldebaran, kam dolétne za dva miliony roků. O něco pomalejší Pioneer 11 je vzdálený 85 AU a uletí 2 AU za rok.
Na obou sondách je připevněna k opěrám hlavní antény pozlacená plaketa, která nese základní informace o naší civilizaci. Poselství případným nálezcům sond navrhnul americký astronom Carl Sagan.
Sondy Pioneer kromě průkopnické činnosti, kterou mají podle svého jména takříkajíc v popisu práce, přinesly i jednu záhadu. Po prolétnutí přibližně 20 astronomických jednotek se u obou sond začaly projevovat odchylky od předpovězené dráhy. Oproti předpokladům vycházejícím z gravitačního zákona bylo zjištěno velmi malé zrychlení směrem ke Slunci. Jeho hodnota činila pouhou desetinu miliardtiny tíhového zrychlení na povrchu Země, ale přesto byla průkazně měřitelná. Počáteční šok vystřídalo badatelské nadšení mnoha vědeckých skupin. Jedna hypotéza střídala druhou. Někteří tvrdili, že by mohlo jít o brzdění sond interakcí s temnou hmotou, jiní, že klíčem k řešení je strunová teorie, extradimenze nebo supersymetrie. Nejodvážnější viděli v nepatrné odchylce od vypočteného zrychlení nutnost modifikovat obecnou relativitu nebo dokonce potřebu nové teorie gravitace.
Zdá se, že celé záhadě nakonec přišel na kloub tým, který vede Slava Turyshev z americké NASA. Pro sondu Pioneer 10 vytvořili kompletní numerický model tepelných toků v sondě. Za tím účelem museli kontaktovat konstruktéry a pamětníky stavby této dnes už velmi historické sondy. Zjistili, že na vině by měly být samotné přístroje, které jsou v sondě umístněny excentricky a tepelný tok z nich zahřívá na odvrácené straně od Slunce sondu. Z ní uniká tepelné záření a podle principu akce a reakce dochází k velmi nepatrnému brzdění sondy. Teplo také vyzařují elektrické generátory, které jsou umístěné vně sondy. Jejich vliv na pohyb sondy je ale podstatně menší než vliv zahřátých přístrojů uvnitř. Výsledky simulací jsou řádově v souladu s pozorovanými hodnotami, a tak se zdá, že jedna z nočních můr fyziků byla úspěšně vyřešena.
Obě sondy dnes letí jako mrtvá neřízená tělesa vstříc místům, o kterých nám už nepodají žádná svědectví. Jejich aktivní éra ale vrchovatě naplnila slova Carla Sagana, autora plakety o naší civilizaci: „Lidstvo se vydalo na cestu do vesmíru, aby poznalo samo sebe.“