Komety XXII aneb "Klid po prachové bouři"

Jak jsem vás již informoval v minulém díle našeho seriálu článků o výzkumu meziplanetární hmoty, měla začátkem ledna roku 2004 proběhnout stěžejní část mise Stardust. Stalo se. Stejnojmenná sonda proletěla prachoplynnou obálkou komety 81P/Wild a odebrala z ní vzorky prachových částic. Kromě toho pořídila desítky zajímavých fotografií a získala množství informací o struktuře kometární atmosféry - komy. Přestože definitivní konec mise spojený s návratem vzorků na Zemi je plánován až na leden roku 2006, již první zveřejněné informace si zasluhují naši pozornost.

Obr. 1: Graf zachycuje hustotu toku prachových částic během průletu sondy Stardust kolem jádra komety 81P/Wild. Pravděpodobně se jedná o několik výtrysků materiálu z povrchu komety. Očekáván byl však kontinuální nárůst i pokles. [1]

Obr. 2: Zařízení pro registraci prachových částic vyvinuté na University of Chicago. Vpravo dvojice speciálních membrán a k nim příslušející detektory, vlevo krabička s elektronikou. [1]

Obr. 3: vlevo)snímek jádra komety 81P/Wild, který byl pořízen sondou Stardust 2. ledna 2004 ze vzdálenosti asi 500 km. Zobrazeno je celé jádro o průměru cca 5 km. Na fotografii jsou patrné některé povrchové útvary. vpravo) Snímek získaný delší expozicí zachycuje výtrysky z aktivních oblastí na povrchu jádra. [2]

Dne 2. ledna 2004 proletěla meziplanetární sonda Stardust ve vzdálenosti pouhých cca 300 km od jádra komety 81P/Wild. Do její komy však vstoupila již 31. prosince 2003. Od té chvíle byla vystavena toku prachových částic, se kterými se střetávala rychlostí až 6,1 km/s. Jedinou ochranou citlivých přístrojů v průběhu tohoto riskantního manévru byl Whippleův multivrstvý štít, který zamezil průniku zrnek prachu do míst, kam se dostat neměla, tedy do vnitřních citlivých částí sondy. Důvodem vysoké účinnosti tohoto štítu vyrobeného z kevlaru a keramiky je bezesporu jeho vrstevnatá struktura. Podle Toma Duxberyho z Jet Propulsion Laboratory (JPL), který je vedoucím celého projektu Stardust, byla dle údajů ze sondy první vrstva štítu nejméně v deseti případech proražena. Částice však průletem ztratily většinu své kinetické energie a mohly tak být bez větších problémů ubržděny vrstvou následující.

Průlet komou přinesl vědcům první velké překvapení. Původně totiž předpokládali, že sonda projde oblakem prachu, jehož hustota bude více-méně rovnoměrně stoupat až do okamžiku největšího přiblížení sondy k jádru a opět plynule poklesne během jejího vzdalování. K tomu však podle Dr. Dona Brownleeho, který je vedoucím vědeckého týmu Stardust, nedošlo. Na základě údajů z vibroakustických detektorů dopadu částic je totiž zřejmé, že sonda během přibližování i vzdalování prošla několika ostře ohraničenými oblaky či roji materiálu, které byly od sebe odděleny mezerami prakticky bez prachových částic (Obr.1).

Zmíněné vibroakustické detektory fungují na podobném principu jako obyčejný mikrofon. Místo zvukových vln však membrány rozechvívá dopad zrnek prachu. Vzniklé vibrace jsou registrovány a na jejich základě lze stanovit nejen hustotu toku částic, ale je také možné (v závislosti na intenzitě vygenerovaného signálu) odhadnout hmotnost jednotlivých zrníček, která rozechvění způsobila. Základní části celého zařízení, tedy box s elektronikou ve tvaru kvádru, detektory a dvě speciální membrány o ploše 20 cm2 respektive 200 cm2 a tloušťce 6 mm respektive 28 mm jsou zachyceny na obraze 2. Celé zařízení váží 1,761 kg a má příkon 1,8 W [1].

Během průletu bylo získáno také 72 fotografií jádra komety 81P/Wild a jeho těsného okolí. Kamerový systém sondy byl sice konstruován pro účely navigace a nikoliv jako vědecké zařízení, přesto podle vedoucího Týmu pro zobrazování mise Stardust Raye Newborna nasnímal dosud nejlepší fotografie kometárního jádra. Vhodnou volbou expozičních časů a okamžiků otevření závěrky se totiž podařilo získat nejen fotografie povrchu s historicky dosud nejvyšším rozlišením (Obr. 3 - vlevo), ale také snímky výtrysků materiálu z povrchu (Obr. 3 - vpravo). Obrázky lze navíc vzájemně kombinovat a určit tak polohu aktivních oblastí, což pravděpodobně přispěje k odhalení fyzikální povahy procesů a podmínek, které vedou k jejich vzniku. Navíc pomohou nalézt možnou souvislost jednotlivých výtrysků s roji či oblaky prachu v okolí komety tak, jak byly detekovány na základě vibroakustického experimentu popsaného v předchozím odstavci.

Samotné jádro má téměř sférický tvar a je rovnoměrně pokryto "krátery" různé velikosti. Nenechme se však mýlit, nejedná se o klasické impaktní krátery tak, jak je známe například z Měsíce či asteriodu Eros. Kruhové struktury na povrchu jádra komety 81P/Wild byly s největší pravděpodobností vytvořeny díky prudké sublimaci podpovrchového vodního ledu a jsou tedy spíše výsledkem eroze. Tyto "erozní krátery" pak zachycují jednak vývoj aktivity sledovaného jádra v minulosti a za druhé mohou být vodítkem pro odhad rozdělení vodního ledu v materiálu komety.

Nejdůležitějším úkolem sondy Stardust v těsném okolí komety 81P/Wild byl bezesporu odběr vzorků prachu. Speciální zařízení pro sběr tvořené mřížkou vyplněnou mikroporézní látkou známou jako Aerogel, která umožňuje efektivní sběr částic s vysokou relativní rychlostí vůči sondě, bylo vysunuto již během prosince. Šest hodin po nejtěsnějším přiblížení k jádru byla kolekce prachu ukončena a mřížka se vzorky byla vsunuta do návratové kapsule. Materiál bude podroben studiu teprve po přistání pouzdra na Zemi, tedy v průběhu roku 2006. Druhá část vzorků je zkoumána automatickými přístroji na palubě sondy.

Po splnění všech plánovaných úkolů se sonda Stardust vydala na zpáteční cestu k planetě Zemi, která jí potrvá dva roky a při které urazí dalších 1,14 mld. km. Pokud vše půjde hladce a přistání v lednu 2006 se podaří, přinese Stardust nové poznatky nejen o kometách, ale především přispěje k poznání historie sluneční soustavy.

Podle čerstvých informací z 5. prosince je sonda Stardust ve výborném technickém stavu a udržuje nepřetržitý kontakt s řídícím střediskem. Dne 3. prosince byla provedena poslední větší změna její dráhy. Současná trajektorie by sondu přivedla mírně hlouběji do prachové obálky komety, než bylo původně v plánu. Proto bude v průběhu prosince uskutečněno ještě několik zážehů korekčních motorů, které zajistí průlet sondy v naplánované vzdálenosti 300 km (+/- 50 km) od jádra. Navíc od 8. prosince jsou každý den pořizovány navigační snímky, před tímto datem byla perioda jejich snímání 14 dní. Na fotografiích ze začátku prosince byla nečekaně nalezena také kometa 81P/Wild, operátoři původně předpokládali, že se ji podaří identifikovat nejdříve kolem 10. prosince. Při průletu kolem jádra komet 81P/Wild však sonda Stardust získá mnohem více snímků lepší kvality. Pokud vše půjde podle plánu, máme se rozhodně nač těšit. Tak nezapomeňte 2. ledna 2004.