Čína pracuje na helosférické misi, jejímž cílem je vyslat kosmické sondy, které by studovaly vzdálené končiny Sluneční soustavy a do poloviny století dosáhly mezihvězdného prostoru. Řídit je bude — umělá inteligence (AI).
Až tři samostatné kosmické sondy, pro něž se ujal název Interstellar Express (nově též Shensuo — Šenšuo), zamíří až k přídi i ke konci (ohonu) heliosféry, což je oblast vesmíru, které dominuje sluneční vítr vytvářený naším Sluncem, aby studovaly odlišnosti oblastí této „bubliny“ a její interakci s mezihvězdným prostředím. Poletí po různých trajektoriích, ale musí se setkat s Jupiterem, aby jim tzv. gravitačním urychlením (s pomocí tzv. gravitačního praku) pomohl opustit Sluneční soustavu. První sonda, IHP-1, se po průletu kolem Jupiteru bude pohybovat směrem k přídi heliosféry, zatímco druhá, IHP-2, by měla minout Jupiter asi v roce 2033 a posléze v lednu 2038 by měla proletět kolem ledového obra Neptunu a jeho měsíce Triton. Potom zamíří k ohonu heliosféry. V úvahu ovšem připadá i další sonda — předběžně označovaná IHP-3 — která by mohla odstartovat v roce 2030 a prozkoumat severní polovinu heliosféry. Představitelé čínské planetární kosmonautiky už dříve uvedli, že uvažují o misi „k hlavě i ohonu heliosféry“ s cílem dosáhnout do roku 2049 (kdy ČLR oslaví 100 let existence) vzdálenosti 100 astronomických jednotek (AU je ekvivalent průměrné vzdálenosti Slunce-Země). Dlouhodobým cílem je pak do konce století dosáhnout vzdálenosti až 1 000 AU.
AI rozhodne za člověka
Jak bylo výše naznačeno, sondy řady Interstellar Express pomůže řídit umělá inteligence. Podle vyjádření vědců z Pekingského technologického institutu (BIT), z Čínské laboratoře pro průzkum hlubokého vesmíru (DSEL) či ze Šanghajské akademie technologie kosmických letů (SAST) pomůže zvýšit autonomii kosmických sond a snížit jejich závislost na Zemi. Jejich práce na toto téma byla nedávno publikována v časopise Journal of Deep Space Exploration. Podle nich může AI pomoci při setkání s jedinečnými výzvami na okraji Sluneční soustavy, které znamenají neznámé prostředí. AI by řešila složitou dynamiku mise, různorodé vědecké vybavení, dlouhé detekční vzdálenosti a dlouhá komunikační zpoždění s omezenou rychlostí přenosu dat. A co je důležité, zvýšilo by se autonomní rozhodování kosmických sond a snížila závislost na řízení ze Země v časech, kdy komunikace se sondou dosahuje i 20hodinového zpoždění. Pokud tedy aparatury sondy zjistí problém, nelze jej dnes na dálku řešit okamžitě. Než by sonda čekala na odpověď ze Země i 40 či více hodin, může AI zareagovat mnohem rychleji, ne-li okamžitě. Především, zpracování dat řízené umělou inteligencí pomůže zajistit, aby kosmické sondy, vzhledem k velkým vzdálenostem a omezeným rychlostem přenosu dat, přenášely pouze základní informace. Čištění dat od „balastu“, řízené AI, může navíc odstranit chyby a nekonzistence před přenosem, zatímco fúze dat kombinuje vstupy z více senzorů pro zvýšení přesnosti. Kromě toho techniky komprese dat založené na umělé inteligenci, tedy např. použití autokodérů snižujících objemy dat identifikací a kódování pouze nejkritičtějších informací, mohou výrazně snížit objem informací odesílaných zpět na Zemi bez ztráty kritických detailů. Což je životně důležitá schopnost vzhledem k obrovským vzdálenostem spojeným s takovými misemi. Umělá inteligence má dále umožnit autonomní vnímání, které kosmickým sondám umožní efektivně sledovat a modelovat neznámá prostředí. Využitím pokročilých algoritmů umělé inteligence mohou meziplanetární sondy autonomně detekovat a reagovat na vzácné, vědecky však velmi cenné události, jako jsou sluneční bouře nebo dopady asteroidů. Autoři výše uvedené práce v Journal of Deep Space Exploration naznačují, že hluboké konvoluční neuronové sítě mohou například účinně zlepšit výkon zpracování detekčních dat z více zdrojů pro zpracování obrazu. Systémy monitorování stavu sond řízené umělou inteligencí mohou nepřetržitě vyhodnocovat i stav hardwaru a předvídat potenciální selhání, což umožní zajistit dlouhou životnost a spolehlivost mise. Dalším možným přínosem jsou autonomní rozhodovací schopnosti AI, které by mohly dále posílit odolnost mise. Navigační a řídicí systémy řízené umělou inteligencí mohou optimalizovat trajektorie a provádět úpravy kurzu s minimálními zásahy ze Země. Systémy plánování misí využívající umělou inteligenci — jako je Reinforcement Learning (RL) umožňující autonomní rozhodování a plánování misí v reálném čase na základě zpětné vazby z prostředí — mohou být také schopny přizpůsobit se měnícím se podmínkám, autonomně upřednostňovat jisté úkoly a zajistit efektivní využití omezených zdrojů. Systémy řízení poruch založené na umělé inteligenci budou diagnostikovat a samoopravovat poruchy kosmických lodí v reálném čase, čímž se zvýší bezpečnost mise, aniž by mezi Zemí a vzdálenou kosmickou lodí docházelo ke značným komunikačním prodlevám. Jde tak o významný průlom v konstrukci automatických kosmických objektů, o kterém se nezdálo ani autorům sci-fi.
Heliosféra středem zájmu
O samotné misi Šenšuo je však k dispozici jen málo oficiálních informací. Zmiňovaný článek, publikovaný koncem roku 2024, poskytuje alespoň nepřímou aktualizaci spolu s pohledem na plánování mise. Původně se totiž předpokládalo, že sondy odstartují během loňského roku. Ovšem pandemie covidu-19 způsobila zpoždění, takže termíny startů byly přesunuty na květen 2025, respektive 2026 pro IHP-2. Tyto dvě čínské sondy (IHP-1 a IHP-2) by se staly 6. a 7. kosmickou sondou, která dosáhne únikové rychlosti Sluneční soustavy, a to po Pioneerech 10 (1972) a 11 (1973) vyslaných NASA či Voyagerech 1 (5. září 1977) a 2 (20. srpna 1977) a New Horizons (18. ledna 2006). Mimochodem, Pioneer 10 je jedinou kosmickou sondou, která míří k ohonu heliosféry. Komunikace s ní však byla ztracena v roce 2003 ve vzdálenosti 12 miliard km (80 AU) od Země. (Vědci z Johns Hopkins University Applied Physics Lab mezitím pracují na misi Interstelar Probe, která by mohla odstartovat před rokem 2030). Projekt Interstellar Express do jisté míry připomíná mise Voyager, ale střední cíle sond jsou omezeny současnou relativní polohou planet. Voyagery využily vzácného planetárního uspořádání k návštěvě všech čtyř vnějších planet. Voyager 1 a Voyager 2 jsou nyní vzdáleny 22,7 a 18,9 miliardy km (152 a 126 AU) od Země. (Mimochodem, Voyager 1 přes říjnové potíže s hlavním vysílačem i po 48 letech stále vysílá, což je fantastické. Obvykle trvá asi 23 hodin, než povel urazí více než 24 miliard km a dorazí ke kosmické sondě v mezihvězdném prostoru, a poté dalších 23 hodin, než letový tým na Zemi obdrží signál zpět!) Nicméně čínské sondy se více zaměří na heliosféru a mezihvězdné médium, včetně studia jevů, jako jsou anomální kosmické paprsky a tzv. vodíková stěna na hranici Sluneční soustavy a mezihvězdného prostoru. Využijí pokroků v pohonech a komunikaci mezi pozemními stanicemi a hlubokým vesmírem, které v posledních letech učinil čínský kosmický průmysl. Tento pokrok nedávno usnadnil mise na Mars, návrat vzorků z Měsíce a plánovanou misi k Jupiteru. Podle dostupných zdrojů má každá sonda vážit asi 200 kg. Jako energetické zdroje bude používat radioizotopové termoelektrické generátory (RTG), tedy typ, který se osvědčil už u výše uvedených amerických sond či u sondy k Saturnu Cassini (1997—2017). Ponesou tak 50 kg i více vědeckých přístrojů, jako jsou optické kamery, magnetometry, detektory prachu a užitečné zatížení neutrálních atomů a částic. Mají také studovat anomální kosmické záření, meziplanetární prach a mezihvězdné médium. V závislosti na tom, zda bude použit dvourežimový chemický pohonný systém, nebo iontový pohon, budou sondy vypuštěny buď pomocí raket Dlouhý pochod 3B, nebo Dlouhý pochod 5. Zatímco IHP-1 a IHP-2 budou používat RTG pro napájení, IHP-3, pokud bude schválena, by směřovala pryč od Slunce kolmo k rovině ekliptiky a má jako energetický zdroj používat jaderný reaktor. Čínští vědci rovněž zvažují další možnosti sond IHP, včetně průletu jedné z nich kolem trpasličí planetky Quaoar v Kuiperově pásu (objevena na Mount Palomar 4. června 2002) a jejího malého měsíce Weywot. U obou sond se také uvažovalo o průzkumu tělesa zvaného Kentaur (514107 Kaʻepaokaʻawela), který může být na stabilní (i když retrográdní) oběžné dráze. Kentauři totiž většinou obíhají kolem Slunce mezi Jupiterem a Neptunem, a tak kříží oběžné dráhy jedné nebo více obřích planet. Mají z tohoto důvodu obecně nestabilní oběžné dráhy. Lze ovšem říci, že původní název plánované mise, tedy Interstellar Express, je výstižnější než nyní uváděný Šenšuo. Tyto sondy budou pod vlivem Slunce po dlouhou dobu a jejich rychlosti posléze daleko převýší únikovou rychlost Slunce, takže navždy odletí ze Sluneční soustavy. Stanou se tak vskutku mezihvězdným expresem.
Koho Čína strčí do kapsy
Čína používala umělou inteligenci ve vesmíru omezeným způsobem už dříve, například při nedávné misi Čchang-e 6 pro návrat vzorků z odvrácené strany Měsíce. Ta nesla i 5kg minirover pojmenovaný Ťin-čchan (neboli „Zlatá ropucha“ z důvodu pozlaceného izolačního povrchu). Jeho vývojář, společnost CASC, jej popisuje jako autonomního inteligentního minirobota. Byl navržen tak, aby podporoval výzkum složení měsíčního povrchu, přítomnosti vodního ledu v měsíční půdě pomocí zobrazovacího infračerveného spektrometru. Kromě toho byl Ťin-čchan pověřen snímkováním přistávacího modulu Čchang-e 6 na měsíčním povrchu a byl vybaven kamerami na obou stranách pro účely redundance. Po procesu sběru vzorků „se minirover autonomně oddělil od přistávacího modulu, přesunul do vhodné pozice, vybral ideální úhel pro fotografii a poté pořídil snímek“. K pořízení snímku přistávacího modulu na odvrácené straně Měsíce tedy použil umělou inteligenci. Samozřejmě s tou se pro rovery počítá i při budoucích misích Čchang-e 7 a zejména Čchang-e 8 k lunárnímu jižnímu pólu. (Ostatně i NASA využila umělou inteligenci při průzkumu vesmíru, zabudovanou například do vozítka Perseverance na Marsu.) Fakta uvedená výše jsou ovšem jen posledním střípkem čínské skládanky v dlouhodobém plánu vědeckého průzkumu vesmíru, včetně projektu průzkumu hranic Sluneční soustavy. Jen do konce 20. let století plánuje Čína další čtyři velké meziplanetární mise. Zahrnují např. misi Tchien-wen 2 pro odebrání a návrat vzorků komety a asteroidů hlavního pásu. Start Tchien-wen 2 nosičem Dlouhý pochod 3B je naplánován na květen letošního roku (2025). Sonda bude využívat sluneční elektrický pohon (kombinaci solárních článků a elektrických — „iontových“ — trysek) k průzkumu blízkozemní planetky 469219 Kamoalewa a ve druhé fázi komety 311P/ /PANSTARRS. Kosmická sonda přistane na asteroidu, aby odebrala asi 100g vzorek tamního regolitu a na Zemi vyšle návratovou kapsli. Pak teprve zamíří ke kometě. Ponese řadu přístrojů, včetně širokoúhlých a úzkoúhlých multispektrálních a barevných kamer, tepelného emisního spektrometru, spektrometru pro viditelné/blízké infračervené zobrazování, hmotnostního spektrometru, magnetometru či analyzátoru nabitých/neutrálních částic a prachu. Neméně zajímavá bude i mise Tchien-wen 3, kterou se Čína vrátí na Mars s nelehkým úkolem: odběrem vzorků a jejich návratem na Zem. Architektura počítá se dvěma starty rakety Dlouhý pochod 5 v roce 2028 (spíše později) a návratem v červenci 2031. Zajímavostí je, že k odběru vzorků má v plánu využít i šestinohého robotického psa, vybaveného pochopitelně umělou inteligencí. Sonda by také mohla zahrnovat skládací autonomní kvadrokoptéru, vrtulník podobný americké Ingenuity. Jakmile přistávací modul dorazí na povrch Marsu, bude sbírat povrchové vzorky pomocí vrtačky na přistávacím modulu a pomocí uvedeného mobilního robota. Po několika měsících na povrchu Marsu a po uložení shromážděných vzorků odstartuje návratová raketa a setká se s čekající orbiterem. Nasbírané vzorky přenese na orbiter / / návratový modul, který je dopraví na Zemi. Pokud by se mise Tchien-wen 3 podařila, vypálila by Čína Američanům, tedy NASA, rybník. NASA totiž dlouho přešlapuje nad ukončením projektu Mars Sample Return (MSR) a hledá jiný než původně projektovaný způsob, jak dostat své vzácné vzorky z Marsu zpět na Zemi. Tyto vzorky jsou nasbírány roverem Perseverance v kráteru Jezero na Marsu, kde se před miliardami let nacházelo jezero a říční delta. Agentura má řadu let diskutovanou architekturu pro návrat vzorků z Marsu (MSR), ale opakovaná zpoždění a překročení nákladů učinily původní plán nepraktickým, nikoliv však nerealizovatelným. Připravovaná architektura MSR by poslala přistávací modul postavený NASA ke kráteru Jezero. Ten by s sebou přinesl návratovou raketu nazvanou MAV (Mars ascent vehicle) a potenciálně několik malých záchranných helikoptér podobných průkopnickému rotorovému letadlu NASA Ingenuity. Perseverance by pak dopravila své vzorky k přistávacímu modulu a naložila do MAV. Projekt a zejména rozpočet na něj zpochybnil loni Senát a ruleta se začala točit. Za současného protahování realizace MSR a růstu nákladů by totiž MAV přistál na Marsu někdy kolem roku 2040. Ovšem už loni z jara oznámili představitelé NASA ruku v ruce se Senátem, že 11 miliard USD je příliš velká suma. A jak řekl tehdejší šéf NASA Bill Nelson: „Návrat vzorků kolem roku 2040 je nepřijatelně dlouhá doba. Nelze čekat tak dlouho. Je to dekáda 40. let 21. století, kdy budeme na Marsu přistávat s astronauty,“ konstatoval Nelson. (A to ještě nepočítal s Muskovým plánem výsadku do roku 2029.) Jedna z levnějších navrhovaných cest je přivézt ze 30 už nasbíraných a zapečetěných zkumavek Perseverance nějaký nespecifikovaný nižší počet jednodušší cestou. Čínská architektura návratu vzorků z Marsu Tchien-wenem 3 je tedy jednodušší než u NASA, přesto se stále jedná o velmi složitou misi. Sestup landeru sondy, přistání i návrat budou postaveny na technologii použité pro přistání roveru Tchien-wen 1. Bude tedy velmi zajímavé sledovat, kdo nakonec uspěje dřív a dopraví na Zemi možná vůbec nejdražší a nejcennější geologické vzorky v historii. Od začátku roku 2021 pracují čínští vědci i na samostatné misi ke studiu Jupiterova systému. Jde o sondu Tchien-wen 4, dříve známou jako Kan Te. Údajně by mohla sdílet start s další sondou, která provede průlet kolem Uranu. Mezi cíle plánované mise Tchien-wen 4 například patří studium interakce mezi magnetickými poli a plazmatem přítomným v Jupiterově systému, zkoumání změn složení v Jupiterově atmosféře, průzkum vnitřních struktur a povrchových charakteristik měsíců Ganymed nebo Callisto, stejně jako výzkum kosmického prostředí v okolí zmiňovaných Galileových měsíců. Ve variantě JCO (Jupiter Callisto Orbiter) by sonda prolétla kolem několika nepravidelných Jupiterových měsíčků, než by vstoupila na polární oběžnou dráhu kolem Callisto. Tento scénář zahrnuje možný přistávací modul, který, stejně jako lunární přistávací moduly Čchang-e, by poskytl bezprecedentní pohled na formování a vývoj Měsíce. Varianta JSO (Jupiter System Observer) také zahrnuje sekundární kosmickou sondu, která by nezávisle zamířila směrem k Uranu a setkala se s ním někdy koncem 40. let 21. století. Uvedené plány potvrzují fakt, že Čína má dnes jasně vytyčené cíle a krok za krokem je naplňuje, o pilotovaných letech na stanici Tchien-kung a do konce desetiletí na Měsíc tentokráte nemluvě. Pravda, na rozdíl od NASA není čínský kosmický program vystaven vrtochům Kongresu a různých lobbistických skupin. Tam pořád ještě vládne tvrdá ruka komunistické vlády. Ovšem i díky tomu dnes má jeden z nejčitelnějších vesmírných programů, který nepostrádá tah na branku a nechybí mu perspektiva.
/Stanislav Kužel/
