Cassini nejen u Jupiteru

Snímek, o němž jsem mluvil v upoutávce, byl pořízen ze vzdálenosti asi 84 mil. km od Jupiteru, což je ještě poměrně daleko (největší přiblížení nastane až koncem prosince), avšak známé podrobnosti v atmosféře největší planety jsou velmi dobře zřetelné – Cassini je totiž velmi stabilní, a tak se obraz ani při delších expozicích nerozmaže.

Nejkrásnější planeta

Už od roku 1656, kdy holandský astronom, vynálezce a optik Christian Huygens rozpoznal v dalekohledu Saturnův prstenec, poutá druhá největší planeta Sluneční soustavy pozornost nejen mezi vědci. Po dlouhá léta jsme však byli odkázáni jen na pozorování dalekohledy z uctivé vzdálenosti více než jedné miliardy kilometrů; přelom nastal během tří let 1979–1981, kdy kolem obra řidšího, než voda proletěly s přibližně jednoročními odstupy sondy Pioneer 11, Voyager 1 a Voyager 2.

Od té doby však uplynulo již téměř dvacet let a mnoho otázek stále čeká na vyřešení; proto bylo rozhodnuto o vyslání další, mnohem modernější a lépe vybavené sondy, která se má stát umělou družicí planety. Na počest objevitele největšího dělení v prstencích a také čtyř jasných Saturnových měsíců nese jméno Cassini.

Meziplanetární cvalík

Cassini rozhodně není sondou, jaké známe z dnešních dnů amerického programu "rychleji, lépe, levněji"; naopak, větší, než Cassini byly v historii pouze sovětské Phobosy. Samotná sonda se skládá ze dvou částí – orbitální stanice o hmotnosti 2150 kg a přístávací pouzdro Huygens pro průzkum Titanu o hmotnosti 350 kg. K nim je třeba ještě připočíst 3132 kg paliva – dostáváme pak celkovou startovní hmotnost přes pět a půl tuny. Rozměry celého zařízení pak činí 6,8 × 4 metry.

Na palubě má Cassini 687 kg vědeckých přístrojů pro výzkum nejen samotného Saturnu, ale i meziplanetárního prostoru, saturnovy magnetosféry, satelitů a prstenců. (Není dost dobře možné je zde všechny popsat; podrobné informace však můžete získat na www.jpl.nasa.gov/cassini.) Všechny je napájí radioizotopové termoelektrické generátoty (RTGs, které způsobily celosvětovou diskuzi ohledně jejich bezpečnosti vzhledem k případné havárii během těsného průletu kolem Země loni v srpnu) stejné konstrukce jako u sond Galileo a Ulysses s maximálním výkonem po deseti letech práce 628 W. Komunikaci se Zemí zajišťuje hlavně vysokoziskové anténa o průměru 4 metry.

Dlouhá cesta

Raketa Titan IVB/Centaur vynesla sondu ze zemského povrchu již před více než třemi lety, 15. 10. 1997, avšak ta nezamířila ihned směrem k Saturnu – nejprve totiž bylo třeba provést sérii manévrů kolem Venuše a Země, aby sonda nabrala dostatečnou rychlost (k poslednímu urychlení v gravitačním poli Jupitera se právě schyluje). Během nich se Cassini dvakrát dostal ke Slunci asi o 40 procent blíže, než Země, a tak bylo třeba použít hlavní anténu v nezvyklé roli – jako tepelný štít, takže komunikace se Zemí byla značně omezena. Naštěstí ale již existuje tzv. Deep Space Network, komunikační síť složená z několika umělých družic Slunce, která s přenosem informací do řídícího střediska vypomohla. Scénář gravitačního urychlování byl asi takovýto:

  • 27. března 1998 – první průchod přísluním
  • 26. dubna 1998 – první průlet kolem Venuše
  • 24. června 1999 – druhý průlet kolem Venuše
  • 29. června 1999 – druhý průchod přísluním
  • 18. srpna 1999 – průlet kolem Země

Cíl Saturn

To nejdůležitější se však bude odehrávat až po příletu k Saturnu, kolem nějž bude Cassini kroužit v činném stavu podle plánu nejméně do 1. června 2008, možná i déle. Orbitální část sondy má za úkol studovat celou řadu témat – výběrem ty nejdůležitější:

  • skladbu a dynamiku atmosféry planety, vítr a mračna
  • nepřímo rotaci vnitřních vrstev atmosféry a vnitřní strukturu planety vůbec
  • variace ionosféry a její interakci s magnetickým polem
  • vyzařování Saturna ve všech spektrálních oborech a jeho zdoje
  • tvar, složení, strukturu a procesy v prstencích
  • množství prachu a drobných úlomků v okolí prstenců
  • interkaci mezi planetou, prstenci, měsíci a magnetosférou
  • vlastnosti a geologickou minulost ledových měsíců
  • procesy přeměňující měsíce
  • složení a vlastnosti zvláštních materiálů na povrchu měsíců (vysoce odrazivý led na Enceladu, či naopak tmavý materiál na jedné polokouli Japeta
  • tvar a orientaci magnetického pole planety
  • elektrické toky v magnetosféře

Kromě toho se také 27. listopadu 2004 počítá se vstupem pouzdra Huygens do atmosféry Titanu, jediného satelitu ve Sluneční soustavě s výraznou atmosférou. To by mělo zkoumat hlavně složení této atmosféry, hledat v ní organické molekuly a aerosoly, měřit meteorologické veličiny a v případě úspěšného průletu zjistit, jaký je vůbec povrch měsíce, zda pevný, či kapalný (což doposud není známo).

Nečekané problémy

Až doposud vše vypadalo poměrně idylicky; Cassini zatím nazeznamenal jedinou poruchu a má před sebou bohatou výzkumnou budoucnost. Jenže vědci z ESA, která se podílela na výrobě pouzdra Huygens objevili počátkem září malý, ale významný problém: Huygens má posílat informace na Zem přes retlanslační stanici v podobě orbitální sekce sondy. Ta se ale vůči Titanu bude v některých fázích mise pohybovat tak rychle, že dopplerovský posuv zkreslí signál a hrozí ztráta přenášených dat. Na problému podle JPL pracují "nejlepší mozky v oboru na světě", rozhodnutí by mělo padnout příští rok v létě (jedním z navrhovaných řešení je třeba dodatečný manévr v době přenosu kritických dat, který by zmenšil vzájemnou rychlost).

Cassiniho teď tedy čeká poslední rozptýlení na cestě k Saturnu, průlet kolem Jupitera, kdy navíc bude společně se stále aktivní sondou Galileo provádět třírozměrnou studii Jupiterovy magnetosféry a ionosféry, neboť i druhá sonda bude tou dobou v největším přiblížení k planetě. 1. července roku 2004 potom dorazí k Saturnu a my se budeme moci těšit na spoustu zajímavých poznatků.

Jan Verfl