Konec sondy Galileo

V neděli 21. října 2003 zanikla podle plánu v jupiterově atmosféře vesmírná sonda Galileo. Poslední signál přijalo řídící středisko v Goldstone (Kalifornie) v 19:43:14 UT. Tato událost znamenala konec velmi úspěšné mise trvající 14 let.

Obr. 1: Kresba vypuštění meziplanetární sondy Galileo z nákladového prostoru raketoplánu Atlantis. [4]

Obr. 2: Kresba vstupu atmosférického pouzdra Probe do jupiterovy atmosféry, na oběžné dráze kolem planety krouží sonda Galileo. [5]

Galileo byl vypuštěn z nákladového prostoru raketoplánu Atlantis v říjnu roku 1989. Jeho cílem byl detailní průzkum největší planety sluneční soustavy Jupiteru a jeho čtyř tzv. Galileovských měsíců. Hmotnost sondy činila při startu 2 223 kilogramů, z čehož 118 kg připadalo na vědecké přístroje, 925 kg na palivo a zbytek na konstrukci (šasi, motory atd.). Zdrojem energie byla dvojice termoelektrických radioizotopových generátorů využívajících teplo vzniklé rozpadem plutonia. Výkon generátorů při startu činil kolem 570 wattů, přičemž tato hodnota klesala zhruba o 0,6 wattu za měsíc. Galileo nemohl být napájen solárními články vzhledem k jeho velké vzdálenosti od Slunce – rozměry a hmotnost panelů by byly neúnosně veliké.

Sonda zamířila nejprve k planetě Venuši, kolem které prolétla 10. února 1990, přičemž ji její gravitační pole nasměrovalo zpět k Zemi. Průlet kolem Země se odehrál 8. prosince 1990 a znamenal opět korekci dráhy a urychlení sondy přitažlivostí naší planety. Galileo poté zamířil k pásu planetek mezi Marsem a Jupiterem, kde 29. října 1991 proletěl kolem planetky č. 951 Gaspra. Protože jeho rychlost ještě nebyla dostatečná, aby dolétl až k Jupiteru, začal se vracet zpět k Zemi. Podruhé kolem Země prolétl 8. prosince 1992 a poté již sonda zamířila definitivně ke svému cíli. Toto napohled zmatené manévrování má hluboký smysl – využití gravitačního pole Země a Venuše umožnilo sondě nabrat, a to prakticky zdarma, potřebný směr a rychlost, což znamenalo nezanedbatelné úspory při stavbě sondy (ovšem za cenu delšího letu).

Zpočátku se zdálo, že vše probíhá podle plánu, ovšem když letový tým Galilea začal v dubnu roku 1991 připravovat rozevření hlavní parabolické antény o průměru 4,8 m, objevil se problém: v průběhu operace došlo k zadření mechanizmu, takže se anténa otevřela jen částečně. Po řadu měsíců byl problém studován a bylo podniknuto množství pokusů o uvolnění mechanizmu. Sonda byla kupříkladu natočena tak, aby sluneční světlo anténu zahřívalo. Když to nepomohlo, zkoušelo se naopak podchlazení ve stínu. Motory rozevírající konstrukci antény byly opakovaně zapínány a vypínány v naději, že tyto rázy zablokované zařízení uvolní. To se však ani při sebevětším úsilí nezdařilo, takže Galileo byl odkázán pouze na pomocnou anténu s malým ziskem (v některých materiálech se hovoří o dvojici antén). Tato skutečnost byla značně nepříjemná a znamenala především dosti drastické omezení datové přenosové rychlosti mezi Zemí a sondou.

Technici a kontroloři letu tedy začali přepracovávat způsob komunikace s Galileem, což v praxi znamenalo posílení pozemní sítě antén (jde o Deep Space Network) spojené s kompresí získaných dat (provedenou počítačem na palubě sondy) před jejich odesláním na Zemi. Úpravy byly provedeny natolik efektivně, že se předpokládalo splnění mise na zhruba 70%, což byl za daných podmínek jistě úctyhodný výkon.

Jak již bylo zmíněno výše, v říjnu 1991 se sondě podařilo nasnímat planetku č. 951 Gaspra. Jednalo se o unikátní fotografie, protože do té doby žádné detailní snímky planetek neexistovaly. O necelé dva roky později, 28. srpna 1993, se Galileo přiblížil k jiné planetce (č. 243 Ida), přičemž se podařilo vyfotografovat nejen Idu samotnou, ale byl objeven i její drobný satelit (ten byl později pojmenován Dactyl). Opět se jednalo o unikát – až do té doby nebyly žádné měsíce planetek známy, pouze se tušilo, že některé z nich jsou patrně podvojné.

V červenci roku 1994 pak tato sonda jako jediná provedla přímé pozorování dopadu komety Shoemaker-Levy 9 na Jupiter (ze Země nebylo místo impaktu viditelné). V té době činila její vzdálenost od Jupiteru 240 milionů km.

Dne 13. července 1995, pět měsíců před příletem k Jupiteru, se od sondy oddělilo pouzdro o hmotnosti 339 kg, určené pro sestup do atmosféry planety, které dosáhlo 7. prosince téhož roku. Pouzdro snášející se na padáku, předávalo po několik hodin informace o přesném složení jupiterovy atmosféry, rychlosti větru a četnosti bleskových výbojů.

O dva týdny později provedl Galileo motorický manévr, který zajistil změnu dráhy tak, aby jej nečekal osud sestupového pouzdra – pád do jupiterovy atmosféry.

V průběhu přibližování k planetě (konkrétně 11. října 1995), Galileo pořídil celkový snímek Jupiteru, kde byla zachycena i oblast, do které mělo sestoupit výše zmíněné pouzdro. Snímek byl uložen na magnetické pásce záznamníku sondy, avšak když měl být odvysílán na Zemi, páska se při převíjení zasekla. Problém se naštěstí po několika dnech podařilo vyřešit.

Galileo dorazil k Jupiteru 7. prosince 1995. Sondu čekal náročný den, neboť kromě průletu kolem Europy, Io a těsného průletu kolem Jupiteru, měla ještě přijímat a ukládat údaje odeslané sestupovým pouzdrem. Protože na jeho palubě nebyly žádné brzdící motory, bylo nutné snížit rychlost třením o atmosféru, přičemž teplota ochranného štítu dosáhla hodnoty přesahující dvojnásobek teploty povrchu Slunce, což je kolem 12 000 stupňů Celsia. Zhruba hodinu po ukončení komunikace s pouzdrem provedl Galileo brzdící manévr, po kterém přešel na oběžnou dráhu kolem planety, čímž se stal první umělou družicí Jupiteru.

Není možné v rozsahu článku podrobně popsat průběh průzkumu Jupiteru a jeho měsíců (to by vydalo na knihu), takže jen stručně 10 nej:

• Sestupové pouzdro změřilo složení jupiterovy atmosféry; zastoupení jednotlivých prvků je odlišné než složení Slunce, což naznačuje, jaké procesy se při vývoji planety odehrávaly.
• V jupiterově atmosféře se vyskytují četné a mohutné bouře, koncentrované ve specifických místech (zónách), nad i pod rovníkem, kde je silné turbulentní proudění. Jak se zdá, v průměru je na Jupiteru četnost blesků menší než na Zemi, ale výboje jsou až 1 000 krát silnější než pozemské. Galileo také uskutečnil první pozorování čpavkových oblaků v planetární atmosféře. Zajímavé je, že ledové oblačné částice s obsahem čpavku jsou k nalezení pouze v „čerstvých“ oblacích, které se formují z materiálu pocházejícího z hlubších vrstev atmosféry. Záhadou je, proč se to děje jen v těchto čerstvých oblacích, které pokrývají sotva 1% plochy a ne ve zbytku oblačnosti, kde je čpavek pravděpodobně také přítomen, ale oblačné částice, které by jej obsahovaly, nevznikají.
• Vulkanická aktivita měsíce Io je zhruba 100 krát vyšší než na Zemi. Io je pravděpodobně podobné Zemi v ranném stadiu vývoje.
• Některé procesy, probíhající v atmosféře Io mají vazbu na procesy v atmosféře Jupiteru.
• Byly získány důkazy potvrzující teorie o existenci slaného tekutého oceánu pod povrchem Europy. Na povrchu měsíce složeného z vodního ledu jsou zřejmé pohyby ker, a to pravděpodobně v tekutém prostředí, tedy ve vodě, která „vyvřela“ z hloubky a roztrhala původní ledový příkrov a vzápětí zmrzla (tzv. kryovulkanismus).
• Na rozdíl od ostatních měsíců, u kterých vzniká magnetické pole indukcí v magnetosféře Jupiteru, má Ganymedes vlastní mechanizmus vytvářející magnetické pole – podobně jako Země. Je to u daného druhu tělesa první zaznamenaný případ ve sluneční soustavě.
• Údaje z Galilea naznačily, že oceány tekuté vody existují nejen pod povrchem Europy, ale pravděpodobně se nacházejí i na Ganymedu a Callisto.
• Europa, Ganymedes a Callisto mají tenkou slupku atmosféry při povrchu. Vytváří a udržuje se kolizemi nabitých částic s ledovým povrchem, které z něj vyrážejí atomy kyslíku a vodíku.
• Jupiterovy prstence jsou tvořeny prachem pocházejícím z meteoroidů, které se roztříštily o některý z malých měsíců.
• Galileo byl první sondou, která pobývala v magnetosféře planety jupiterova typu dostatečně dlouho, aby bylo možno zmapovat jeho celkovou strukturu.

Původně měla mise trvat do prosince 1997, ale pak byla prodloužena až do roku 2003. Důvodem pro nasměrování sondy do jupiterovy atmosféry byl nedostatek paliva do manévrovacích motorků. Bez paliva není možné zajistit správnou orientaci antény, takže by došlo ke ztrátě spojení a kontroly nad sondou. Galileo by se tak po čase mohl zřítit na některý z měsíců. NASA nechtěla riskovat hlavně střet s Europou, kde je jistá (i když malá) pravděpodobnost výskytu živých organizmů v podpovrchovém oceánu. Zvolila tedy kontrolovaný pád na Jupiter.

Jedna kapitola výzkumu obřích planet skončila. Nicméně již v červenci 2004 má dorazit k planetě Saturn sonda Cassini (startovala 15. října 1997), která bude provádět po nejméně čtyři roky podrobná měření. Cesta za poznáním pokračuje...