Komety XXXIII aneb "Ziggy Stardust se vrací"

Meziplanetární sonda Stardust ("Hvězdný prach") byla vypuštěna 7. února 1999 z floridského mysu Canaveral jako jedna z misí připravených v rámci programu Discovery. Ten je realizován americkou NASA a koncipován tak, aby umožnil konstrukci levných, efektivních a především vysoce specializovaných vědeckých zařízení, která by měla odpovědět na některé zásadní otázky vývoje sluneční soustavy.

Obr. 1:Sonda Stardust. V horní části vidíte návratové pouzdro, přední stěna nese anténu komunikačního zařízení a vespod se nachází Whippleův multivrstvý štít – ochrana proti rychle letícím částicím kometární atmosféry. Po stranách jsou složeny solární panely. [3]

Obr. 2: Lapač prachových částic sondy Stardust. Hliníková konstrukce ve tvaru mřížky je vyplněna bloky Aerogelu. [3]

Obr. 3: Návratové pouzdro Stardust zazářilo v zemské atmosféře jako jasný meteor. Zde na snímku jednoho z přístrojů na palubě létající laboratoře.[3]

Obr. 4: Návratové pouzdro Stardust zazářilo v zemské atmosféře jako jasný meteor. Zde na snímku jednoho z přístrojů na palubě létající laboratoře. [4]

Obr. 5: Jednotlivé části již vyjmutého aerogelu. Žlutými kroužky jsou vyznačeny místa střetu s "většími" částicemi. [3]

Obr. 6: Jedno ze zrnek prachu kometrárního původu zachycené v Aerogelu. Vpravo je vidět malý, kruhový, rozostřený "kráter" a od něj vedoucí chodbičku až k zrnku. Detail částice je ve výřezu vlevo. [3]

Sonda na své palubě nesla kromě jiných přístrojů také zařízení umožňující sběr kometárního a mezihvězdného prachu, jeho předběžnou analýzu a dokonce návrat pouzdra se vzorky zpět na Zemi. Sběrač pro kolekci prachových zrn byl tvořen hliníkovou mřížkou vyplněnou mikroporézní látkou známou jako Aerogel, která umožňovala efektivní sběr částic s vysokou relativní rychlostí vůči sondě. Při kolekci materiálu bylo toto zařízení jednoduše vystaveno ve směru letu (případně ve směru očekávaného toku částic), přičemž každé zachycené zrnko prachu vyhloubilo v aerogelu "chodbičku", jejíž hloubka závisí na původní rychlosti částice vůči sondě. Při sběru byly použity obě strany mikroporézní látky, každá však k jinému účelu, aniž by došlo ke znehodnocení získaných výsledků. Jedna byla určena pro kolekci kometárního a druhá mezihvězdného prachu [1].

První sběr mezihvězdného prachu proběhl v období leden až květen 2000, druhý pak mezi červencem a prosincem 2002. Tyto částice představují tok materiálu, který přichází do sluneční soustavy z mezihvězdného prostředí díky jejímu vlastnímu pohybu Galaxií. Na rozdíl od kometárního prachu mají mnohem vyšší relativní rychlosti a jsou menší. Začátkem ledna roku 2004 proběhla stěžejní část mise. Sonda proletěla prachoplynnou obálkou komety 81P/Wild a odebrala z ní vzorky prachových částic. Šest hodin po nejtěsnějším přiblížení k jádru na necelých 241 km byla kolekce prachu ukončena a mřížka se vzorky byla vsunuta do návratové kapsule [2].

Průlet komou přinesl vědcům velké překvapení. Původně předpokládali, že sonda projde oblakem prachu, jehož hustota bude víceméně rovnoměrně stoupat až do okamžiku největšího přiblížení sondy k jádru a opět plynule poklesne během jejího vzdalování. K tomu však nedošlo. Na základě údajů z vibroakustických detektorů dopadu částic se ukázalo, že sonda během přibližování i vzdalování prošla několika ostře ohraničenými oblaky či roji materiálu, které byly od sebe odděleny mezerami prakticky bez prachových částic.

Během průletu bylo získáno 72 fotografií jádra komety 81P/Wild a jeho těsného okolí, na kterých se podařilo zachytit také výtrysky materiálu. Na základě studia těchto záběrů bude pravděpodobně možné nalézt souvislost jednotlivých "jetů" s roji či oblaky prachu v okolí komety, jak byly detekovány vibroakustickými senzory popsanými v předchozím odstavci [2].

Před samotným návratem na Zemi počátkem roku 2006 byly provedeny dva korekčních manévry celé sestavy (sonda a návratové pouzdro), jejichž úkolem bylo zajistit správný směr letu pro vstup do horních vrstev atmosféry. První z nich se uskutečnil 5. ledna 2006 v 19:00 SEČ*. Na 107 s bylo zažehnuto všech šest palubních motorů o tahu 4,4 N, které tak při spotřebě 385 g paliva změnily rychlost sondy o 2,4 m.s-1. Poslední společný manévr byl pak proveden 14. ledna v 5:53 ve vzdálenosti 706 000 km od Země, tedy před tím, než sonda Stardust překřížila dráhu Měsíce. Tento zážeh motorů změnil rychlost sondy o dalších 1,3 m.s-1. Přesto rychlost zůstala dost vysoká na to, aby sonda mohla urazit posledních 400 000 km za 16 h a 27 minut. (Astronautům z Apolla to trvalo tři dny!)

Po splnění všech plánovaných úkolů se sonda Stardust vydala na zpáteční cestu k planetě Zemi, která jí trvala dva roky.

Povel k uvolnění návratového pouzdra o průměru 0,8 m a hmotnosti 45,8 kg od zbytku sondy byl vydán 15. ledna v 5:15. K oddělení napájecích kabelů došlo v 6:57 a o minutu později byla kapsule definitivně odhozena. Po čtyřech hodinách samostatného letu vstoupila v 10:57 do zemské atmosféry nad Tichým oceánem u pobřeží Kalifornie a stalo se tak pod úhlem 8°, při rychlosti přesahující 12,9 km.s-1 (46 440 km/h). Byl tak ustaven nový rekord, když předchozí drželo Apollo 10 od května roku 1969. Ve výšce kolem 32 km nad zemí byl otevřen brzdící padák návratového pouzdra (11:00) a jakmile výška poklesla pod 3 km, byl rozevřen padák hlavní (11:05). Po pěti minutách letu pouzdro přistálo na solném jezeře v Utahu (11:10).

Průletu atmosférou bylo využito k získání dalších cenných informací. Sledování dějů v okolí ablativního štítu v takto extrémních podmínkách může přinést nové znalosti o chování používaných materiálů. V budoucnu tak bude možné na základě těchto dat navrhnout štíty, které budou spolehlivější a odolnější. K pozorování návratu pouzdra bylo použito (kromě jiného pozemního vybavení) také speciální laboratoře NASA na palubě letounu DC-8 vybavené řadou vysokorychlostních kamer a spektrometrů.

Ihned po přistání jihovýchodně od Salt Lake City byla kapsule se vzorky dopravena do laboratoře The U.S. Army Dugway Proving Ground (Utah) a později (17. ledna 2006) do Johnson Space Centre v Houtonu, kde bylo pouzdro ve speciální laboratoři otevřeno. Na povrchu aerogelu byly na první pohled zřejmé tisíce miniaturních impaktních struktur, které vznikly v důsledku srážek s částicemi prachu. Zrnka mezihvězdného i kometárního původu budou z Aerogelu vyjmuta a odeslána k podrobným analýzám v laboratořích po celém světě. Doposud se podařilo extrahovat několik větších částic, které byly podrobeny prvním analýzám. Kromě samotných zrnek však byly zkoumány také stopy, které na aerogelu a také na hliníkových částech lapače srážky zanechaly.

Mateřské těleso sondy setrvalo na původní dráze ještě dalších 15 minut (do 7:12), poté byl proveden korekční manévr, který zabránil jeho vstupu do atmosféry Země. Dne 29. ledna 2006 pak byla sonda Stardust uvedena do stavu hibernace (kdy jsou odpojeny všechny přístroje a v činnosti zůstávají pouze solární panely dobíjející baterie a přijímač), ve kterém může teoreticky setrvat až několik desetiletí. Všechny přístroje jsou v současnosti ve velmi dobrém technickém stavu a doufejme, že bude v dohledné době rozhodnuto o jejím využití ke zkoumání dalšího objektu. Sonda obíhá kolem Slunce po eliptické dráze, která se v periheliu přibližuje o něco blíže Slunci než Země a v odsluní ji zavádí daleko za dráhu planety Mars. Pokud nebude provedena korekce stávající trajektorie, dojde k dalšímu průletu sondy Stardust kolem Země 14. ledna roku 2009 ve vzdálenosti 1 milionu km [5].

Dne 15. ledna 2006 byla ukončena sedmiletá primární mise** Stardust, při které sonda urazila cca 4,5 mld. km, třikrát oběhla kolem Slunce a dostala se daleko za oběžnou dráhu planety Mars, téměř na půl cesty k Jupiteru. Věřme společně, že se však nejedná o definitivní závěr. Sonda Stardust je stále v dobré kondici a bude-li vůle, může nám přinést další zajímavé informace o malých tělesech sluneční soustavy.