Je 7. října, 10:52 amerického východního času (EDT) neboli 16:52 středoevropského letního času (SELČ). Na rampě SLC-40 Cape Canaveral Space Force Station na Floridě se do zamračené oblohy věštící hurikán zvedá nosná raketa Falcon 9 s evropskou meziplanetární sondou Herou. Zahájila tak dvouletou cestu k asteroidu, lépe řečeno k binární planetce Didymos-Dimorphos, kterou už poněkud známe. Tehdy, v roce 2022, malý Dimorphos úmyslně vychýlila z dráhy americká sonda DART (Double Asteroid Redirection Test).
Hera, sonda o celkové hmotnosti 1 081 kg, nesoucí mimo hlavního tělesa i dva cubesaty [miniaturní satelity, jejichž velikost by v přepravním stavu neměla překračovat rozměry 113 × 100 × 100 mm a hmotnost převyšovat 1,33 kg, případně je možné je pospojovat do dvojice, eventuálně trojice o rozměrech, jež jsou násobkem jednoho cubesatu — pozn. red.] Juventas a Milani, je z vědeckého hlediska nejvýznamnější misí ESA (European Space Agency) startující v letošním roce. Je součástí testů tzv. planetární obranné strategie, která by mohla v budoucnu pomoci udržet Zemi v bezpečí před zbloudilými asteroidy. A není bez zajímavosti, že významný podíl na této misi má i Česká republika. Sondy DART a Hera jsou prvními vlaštovkami snah o odvrácení případné planetární katastrofy. Každých několik let zasáhne naši planetu objekt o průměru asi 12 m. Když se tak stane, uvolní se energetický ekvivalent jaderné bomby slušné velikosti. Většina z nich ovšem exploduje v horních vrstvách atmosféry nad otevřeným oceánem, takže převážně unikají pozornosti veřejnosti. S velikostí asteroidu na trajektorii křižující Zemi ovšem pochopitelně rostou rizika, přičemž velký problém představují ty menší než 10 km, protože je velmi obtížné je zavčasu detekovat. K takové kolizi proto může dojít třeba zítra, za 100 nebo i mnohem více let. Příkladem problematické předvídatelnosti může být výbuch zbytku asteroidu v Čeljabinsku v roce 2013. Centrum malých planet Mezinárodní astronomické unie, které tzv. blízkozemní objekty (NEO) sleduje, eviduje 34 152 asteroidů, jejichž oběžné dráhy směřují do vzdálenosti 0,05 astronomické jednotky [jedna AU = cca 150 milionů km — pozn. red.] od oběžné dráhy Země. Mezi problematické objekty menší než zmíněný průměr 10 km, patří „měsíček“ Dimorphos, který si vědci vybrali pro potřeby otestování možnosti, jak v případě potřeby kolizi zabránit vychýlením dráhy takového řítícího se balvanu tak, aby naši planetu minul. Nechceme přeci dopadnout jako dinosauři, že.
Dvojice Didymos-Dimorphos
Zasáhnout takový relativně malý objekt je však podobně náročné, jako kdybyste chtěli šípem trefit objekt o velikosti Velké pyramidy v Gíze na vzdálenost cca 11 milionů km. A právě už zmíněné sondě NASA nesoucí označení DART se takový „husarský kousek“ podařil v září roku 2022. Tehdy sonda cíleně narazila do měsíčku Dimorphos, tzv. binární planetky obíhající asteroid Didymos, vlivem čehož došlo ke zkrácení jeho oběžné dráhy, a tedy i doby oběhu o 32 minut. Událost přímo na místě zaznamenal malý italský LICIACube (Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids). Mise Hera má nyní za úkol především zkontrolovat následky nárazu. Dimorphos má průměr přibližně 170 m (průměr Didymosu je cca 780 m). Nemá potvrzenou hmotnost, ale odhaduje se, že činí asi 5,5× 109 kg (5,5 milionu tun), pokud předpokládáme hustotu 2,17 g/cm3 podobně jako u Didymosu. Jde o jeden z nejmenších nebeských objektů, který dostal od IAU (Mezinárodní astronomické unie) formální jméno. Pro nás je zajímavé i to, že Dimorphos byl objeven 20. listopadu 2003 českým astronomem Petrem Pravcem ve spolupráci s dalšími astronomy z celého světa. K objevu bylo využito tzv. světelných křivek a radarových pozorování z Jet Propulsion Laboratory v Pasadeně, observatoře v Arecibo a z české astronomické observatoře v Ondřejově. Dvojice Didymos-Dimorphos pak byla vybrána jako vhodný objekt právě pro testování planetární obrany. Původně NASA i ESA připravovaly individuální plány misí k odklonění asteroidů, v roce 2015 však uzavřely dohodu o spolupráci nazvanou AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), jež zahrnovala dva starty kosmických sond fungujících v synergii. Podle tohoto návrhu měla evropská mise AIM (Asteroid Impact Mission) odstartovat v prosinci 2020 a DART v červenci 2021. AIM měla obíhat kolem většího asteroidu a studovat jeho složení a složení jeho měsíce. DART pak měl narazit do měsíčku asteroidu, což se posléze odehrálo 26. září 2022 během přiblížení dvojice k Zemi. Plán orbiteru AIM realizován nebyl, ve značně redukované verzi byl později nahrazen sondou Hera, která právě odstartovala — dva roky po úspěchu DART. Původním nosičem sondy měla být raketa Ariane 6, avšak kvůli zpoždění při jejím vývoji se pro jistotu už v říjnu 2022 ESA obrátila na SpaceX a jako nosič posloužil Falcon 9. V březnu 2025 by měla sonda provést gravitační manévr u planety Mars, čehož využije k průzkumu jeho měsíce Deimos. Další série manévrů v lednu 2026 pak sondu definitivně nasměruje k cílovému asteroidu.
Co skrývá Hera
Hlavní sonda Hera má přibližně tvar kvádru o rozměrech 2,2 × 2 × 1,8 m. Zásobování elektřinou zajišťují dva solární panely o celkové ploše 8,7 m2. Primárně má zkoumat kráter vytvořený na povrchu měsíce sondou DART, ale bude pochopitelně shromažďovat i další vědecké informace. Co se týče vědeckých přístrojů, je sonda vybavena dvěma kamerami od firmy JenaOptronik se zorným polem 5,5° × 5,5° s rozlišením 1 m na vzdálenost 10 km, dále pak termální infračervenou kamerou (TIRI), dodanou Japonskou kosmickou agenturou. Ta může pozorovat světlo s vlnovou délkou mezi 7 až 14 mikrony, její zorné pole je 13,3 × 10,6° a rozlišení 2,3 m rovněž ze vzdálenosti 10 km. Mezi další přístrojové vybavení patří i hyperspektrální kamera ASPECT (asteroid spectral imaging), laserový výškoměr s přesností měření přibližně 0,5 m nebo přístroj X-DST, který má k měření využívat rádiové vlny. Jak už bylo uvedeno, součástí mise jsou i dva cubesaty Milani a Juventas, které letí spolu s hlavním tělesem k cílovému asteroidu. Milani má rozměry 10 × 20 × 30 cm. Ten právě nese miniaturizovanou finskou hyperspektrální kameru ASPECT, která bude snímkovat planetky ve viditelné a infračervené části spektra a také italský detektor prachových částic VISTA. Jeho cílem je identifikovat nejen složení planetky, ale i jednotlivých balvanů, které na jejím povrchu leží. Přístroje cubesatu budou zkoumat i složení prachu, který se mezi oběma tělesy nachází. Jeho mise bude pravděpodobně zakončena přistáním na měsíčku Dimorphos. Cubesat Juventas má stejné rozměry, jeho úkolem však bude určit geofyzikální charakteristiky Dimorphosu. Pomocí radarů bude mapovat jeho vnitřní strukturu, vlastnosti povrchu a gravitační pole. Juventas podobně jako cubesat Milani nejspíše svou misi zakončí přistáním na pozorovaném měsíčku. Mimochodem, bude to poprvé, kdy budou planetky detailně zkoumat malé a relativně levné sondy.
Češi bodují nejen na cubesatech
Letový exemplář sondy Hera byl finalizován v továrnách OHB v německých Brémách, kde proběhlo i funkční testování letových systémů a ve společnosti Avio v italském Colleferro. OHB Systems tak byla hlavním garantem, ale na vývoji sondy se podílela i brněnská Czechspace. Tam vznikla základní konstrukce Hery. „Jde o centrální nosnou část, na které jsou připevněny ostatní systémy a vědecké vybavení. Dostali jsme hrubý design od hlavního řešitele. My jsme návrh rozpracovávali a zpřesňovali. Struktura se skládá z centrální trubice z uhlíkových vláken, v dolní části je hliníkový prstenec pro připojení k nosné raketě. K centrální trubici je pak přichycen zbytek struktury na sendvičových panelech. Jde o dva pláty uhlíkových vláken vyplněné hliníkovou fólií, které tvoří plášť krychle,“ upřesnil konstrukci Vít Pavelec, jednatel a generální ředitel OHB Czechspace. Další českou stopou je kabeláž od firmy G. L. Electronic z brněnského Králova Pole. A do Brna vede ještě jedna stopa. Ta se týká chytré hyperspektrální kamery ASPECT na Milani, která umožní snímkovat obě planetky v širokém rozsahu světelného spektra, 15× širším, než je okem viditelný rozsah barev. Hyperspektrální pozorování jsou klíčová k porozumění složení obou planetek, jejich původu i k vyhodnocení následků nárazu sondy DART v rámci testu planetární obrany, generují však vysoký objem dat, což omezuje možnosti jejich přenosu z tak malé sondy k přijímačům na Zemi. Reálně se očekává možnost poslat jen zhruba 10 (hyperspektrálních) snímků. Proto je třeba vybrat klíčové snímky ihned po jejich pořízení. Z tohoto důvodu je ASPECT vybaven vlastním palubním počítačem o výkonu srovnatelném s chytrým telefonem a Fakulta informačních technologií VUT v Brně ve spolupráci s Geologickým ústavem AV ČR a firmou Huld vytvořila pro palubní počítač ASPECTu jedinečné programy právě pro vyhodnocení kvality těchto snímků ihned po jejich pořízení. Srovnatelným chytrým programem pro detekci kvality snímků není vybavena žádná jiná kamera sondy a právě toto pokročilé řešení vyvinuté v České republice dělá z ASPECTu unikátní chytrou kameru. A ani druhý cubesat se neobešel bez české účasti, VUT Brno pro Juventas dodalo nízkofrekvenční radar.
Své řeknou i astronomové
Kromě vyvržení materiálu z Dimorphosu a jeho následného úniku ze soustavy, resp. částečné zpětné depozice na Didymos a Dimorphos, došlo také ke změně tvaru Dimorphosu a excitaci jeho rotace. Současná dráha Dimorphosu kolem Didymosu je tak vlivem dynamické interakce mezi rotací Dimorphosu a jeho drahou (tzv. spin-orbitální interakce) nejistá. Proto mezinárodní tým vedený dr. Petrem Pravcem z Astronomického ústavu AV ČR pracuje na zpřesnění popisu současné dráhy Dimorphosu. K získání potřebných dat používají dalekohledy o velikostech 3—10 m na několika světových observatořích. Příslušná fotometrická měření soustavy Didymos-Dimorphos dokončí v březnu příštího roku a po jejich vyhodnocení a analýze zpřesní současný stav této binární soustavy. „Výsledný zpřesněný popis dráhy Dimorphosu bude, kromě lepšího pochopení dynamických interakcí v této binární soustavě, velmi potřebný pro plánování počátečních fází operace sondy Hera po jejím příletu k Didymosu- Dimorphosu v prosinci 2026,“ konstatoval dr. Petr Pravec a doplnil, že konstrukci sondy plánuje ESA využít také při další misi, nazvané Ramses, která je zatím ve fázi schvalování. Jejím účelem má být zkoumání asteroidu Apophys, který bude prolétat blízko Země v roce 2029. /Stanislav Kužel/