Planeta Merkur je, jak známo, nejbližším planetárním tělesem u našeho Slunce. Blízkost Merkuru ke Slunci dělá z malé planety velice obtížně dosažitelný cíl. Doposud tak planetu zkoumaly jen dvě sondy. V sedmdesátých letech kolem planety třikrát proletěl Mariner 10 a aktuálně se na jeho oběžné dráze prohání sonda MESSENGER, která nám o planetě řekla mnoho nových informací a spoustu starých teorií vyvrátila. Historii výzkumu planety, Marineru 10 a složité cestě MESSENGERU na jeho oběžnou dráhu se budeme věnovat v prvním díle této minisérie o výzkumu Merkuru.
Merkur patří mezi planety, které lidstvo zná už od starověku. Již staří Řekové pro ni měli své označení. Její jméno Merkur, však vyšlo z římské tradice. Základní charakteristika Merkuru je jednoduché. Je to planeta, která je v naší sluneční soustavě nejblíže Slunci a zároveň je to nejmenší planeta soustavy – dosahuje 40% velikosti Země a je jen 1,4x větší, než pozemský Měsíc. Primát nejmenší planety převzal Merkur po Plutu, které bylo na mezinárodní astronomické konferenci v Praze v roce 2006 vyřazeno z kategorie planet.
Blízkost planety ke Slunci, dělala z Merkuru vždy složitý cíl. A to nejen pro sondy, ale i pro astronomy. Merkur se dá pozorovat jen krátce po západu slunce a krátce před východem. Jeho světelnost ho však v příhodných podmínkách umožňuje vidět i pouhým okem. O této planetě se dlouho soudilo, že představuje jen nezajímavou malou planetku v přílišné blízkosti u Slunce, které z něj dělá spálený a ničím nezajímavý svět.
Mariner 10
Zdroj: http://upload.wikimedia.org
První sonda, která se aktivně přiblížila k planetě, byl Mariner 10. Tato sonda primárně určená k výzkumu Venuše byla poslední z řady projektu Mariner, tedy programu, který zahájil podrobný americký průzkum okolních planet. Mariner 10 startoval 3. listopadu 1973. O jeho vynesení se postarala raketa Atlas Centaur D-1AR. Tato sonda byla jednou z prvních, které využily takzvaný gravitační prak. Let přímo k Venuši by vyžadoval velké množství paliva a vysokou únikovou rychlost od Země, postupné zrychlování sondy pomocí gravitačního vlivu planet sondě umožnilo dosáhnout cíle s menšími nároky na vloženou energii. Díky vhodně zvolenému manévru tak sonda nejen že proletěla kolem Venuše, ale později i třikrát kolem Merkuru.
Jak už bylo řečeno, při průletu kolem Merkuru se počítalo s tím, že sonda potvrdí obecné předpoklady o tom, že Merkur je vyprahlá planeta s neaktivním jádrem. Přítomnost vody, nebo atmosféry se nepředpokládala kvůli malé hmotnosti planety a blízkosti ke Slunci.
Zdroj: http://www.ideje.cz
Mariner zpočátku tyto teorie potvrdil. Na prvních snímcích byl vidět krátery posetý nevýrazný povrch a naměřené teploty kolem 400 stupňů Celsia předchozí teorie jen potvrzovaly. Myšlenka na přítomnost vody, nebo života se zdála být nadobro vyloučena, vždyť rozdíly mezi osvětlenou a neosvětlenou částí planety, díky přítomnosti jen velice řídké atmosféry, dosahují až sedmi set stupňů Celsia. Překvapením však bylo naměřené magnetické pole planety. Tento objev musel vést k úplnému přehodnocení představy o geologickém složení Merkuru. Doposud se totiž předpokládalo, že se jedná o čistě kamennou planetu, ztuhlou ne moc dlouho po svém vzniku a podobnou pozemskému Měsíci. Předpokládalo se, že Merkur díky své velikosti nebude schopen udržet tekuté jádro v takové velikosti, aby dokázalo vyvinout dostatečné magnetické pole. Objev magnetosféry dával tušit, že rozvrstvení planety bude složitější. Magnetosféra Merkuru dosahuje 1% síly zemského magnetického pole. Může se to jevit jako málo, ale opak je pravdou. Merkur se otáčí velmi pomalu a tato pomalá rotace by při standardně velkém jádře neměla být schopná vyvinout tak silné magnetické pole.Vědci proto předpokládají, že jádro planety je neúměrně velké vůči její velikosti. Samotný tuhý plášť je naopak zřejmě nezvykle tenký. Odhaduje se, že jádro představuje až 75% průměru planety.
Tento nezvyklý stav mohla způsobit buď srážka s velkým planetoidem v počátcích formování sluneční soustavy, při které byla většina pláště planety odpařena. Také se mluví o možnosti velké proto-sluneční bouře v neklidném období raného slunečního vývoje, která část povrchu planety prostě odpařila do okolního prostoru. Pro teorii velké srážky však hovoří existence největšího impaktního kráteru ve sluneční soustavě, který se jmenuje Caloris Basin a dosahuje průměru 1550km.
Povrch planety se vyznačuje dlouhými zlomy v plášti, které dosahují délky stovek kilometrů a jejichž útesy občas vystupují až několik kilometrů nad povrch. Tyto praskliny zřejmě vznikly tím, jak jádro postupně chladlo a tím se smršťovalo. Plášť planety tak začal pukat, což vedlo k velkým lávovým výlevům. Dnes už je planeta geologicky klidnější a na povrchu nebyly detekovány žádné aktivní oblasti.
Při jednom z průletů zaznamenaly přístroje velice řídkou atmosféru. Ta se skládá především z helia, které sem dovál sluneční vítr. Planeta zřejmě kdysi měla hustší atmosféru, ale stejně jako v současnosti přináší sluneční vítr hélium, v minulosti většinu atmosféry odvál. Mariner však nebyl dostatečně přístrojově vybaven, aby mohl určitě přesné složení atmosféry, to učinil až MESSENGER, kterému se budeme věnovat v druhém díle.
Zdroj: http://www.aldebaran.cz
Mariner 10 nakonec kolem planety proletěl třikrát a odeslal na Zemi přes sedm tisíc snímků. Zmapoval tak 45% povrchu planety s rozlišením 4 km až 100 metrů na pixel. Po posledním obletu zůstala planeta na dlouhých třicet let osamocena.
Mise Marineru ukázala, že další sonda k planetě bude muset být mnohem lépe vědecky vybavena, aby o Merkuru prozradila mnohem více, než mohl Mariner. Trvalo však dlouho, než se začal rodit projekt MESSENGER, který si kladl za cíl usadit se na orbitě Merkuru a díky svému bohatému vědeckému vybavení, planetu mnohem lépe prozkoumat.
Cesta na orbitu
Zdroj: http://procproto.cz
Hlavními problémy nového projektu se staly dvě věci. Jednak to byla velice těžká dosažitelnost planety a pak její malá gravitace, která naprosto zaniká v porovnání s gravitací blízkého Slunce. Druhý problém mělo na svém pomyslném triku také Slunce – sonda, která bude obíhat kolem planety, musí mít velice dobrou ochranu proti žáru, který na osvětlené straně Merkuru panuje.
MESSENGER tak do výbavy dostal protisluneční clonu z keramické tkaniny o rozměrech přibližně 1.8×2.4 m. Tento sluneční štít zajišťuje, že vědecké přístroje sondy nebudou vystaveny neúměrným teplotám. V důsledku toho musí být sonda neustále orientovaná štítem směrem ke Slunci a to i na orbitě Merkuru.
Zatímco tepelná ochrana byla vyřešena, let k Merkuru a následné usazení na jeho orbitě byl složitější problém. Sonda odstartovala 3. srpna 2004 na raketě Delta II. Heavy. Cesta MESSENGERU k první planetě Slunenčí soustavy však byla velice složitá, podobně jako Mariner 10 musel využít možnosti gravitačního praku u okolních planet. V srpnu roku 2005 se vrátil zpět k Zemi, aby využil její gravitace ke zrychlení a zamířil k Venuši. Tady v letech 2006 a 2007 dvakrát využil její gravitace, která ho v roce 2008 poprvé přivedla k Merkuru. Kolem něj však pouze prolétl, využil přitažlivosti planety a upravil svoji dráhu tak, aby kolem Merkuru znovu v mnohem větší blízkosti prolétl v roce 2008 a 2009. Poslední manévr, nyní už navedení na oběžnou dráhu, ho čekal v roce 2011. Po osmi miliardách kilometrů, které MESSENGER nalétal Sluneční soustavou, zapnul 18. března svůj hlavní motor i některé malé manévrovací trysky a začal 14 minut trvající brždění. To se zdařilo a sonda se usadila na eliptické dráze s parametry 200 x 15200 km. MESSENGER se tak stal první lidskou sondou, která zakotvila na oběžné dráze Merkuru.
Na práci MESSENGERU na oběžné dráze, jeho vědecké objevy a budoucí misi BepiColombo se podíváme ve druhém díle.
Zdroje informací:
https//:ww.nasa.gov
http://www.lib.cas.cz/space.40
http://cs.wikipedia.org/
http://en.wikipedia.org/
http://planety.astro.cz/
Zdroje fotek:
http://files.astro-foto.webnode.cz/200000064-2b0f92c097/Merkur.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Mariner_10_gravitational_slingshot.jpg
http://www.ideje.cz/uploads/image/data/11.jpg
http://www.aldebaran.cz/bulletin/2012_16/Mercuryglobe.jpg
http://procproto.cz/wp-content/uploads/merkur-messenger.jpg
A videl niekto z vas Merkus uz volnym okom? 🙂 Je to velmi narocne, ale ja som uz to stastie mal, myslim, ze dvakrat (raz som ho videl dokonca niekolko dni za sebou pocas maximalnej zapadnej elongacie), ale je tomu uz aspon 10 rokov.
Ono to nie je také náročné len musíš vedieť kedy a kam sa pozerať 🙂
hmmm, jedna vec sa mi nezda. Problem letu na Merkur je predsa zbrzdenie, nie urychlenie, nie?
Cize, ak chce sonda dosiahnut drahu Merkur, potrebuje sa prebytocnej energie zbavit, cize vyuziva gravitacny prak tak trochu „opacne“, sonda prilieta v protismere planetarnej drahy.
Máte pravdu, neuvedl jsem to přesně. Například MESSENGER využil Zemi pro zrychlení, pak využil i Venuši pro zrychlení, ale při průletech kolem Merkuru jej využíval ke zbrzdění.
Ono to zas tak nepřesné nebylo. V kosmickém prostoru (a vlastně i na povrchu Země, ale tady si to neuvědomujeme) se provádí změna rychlosti, v principu je jedno, zda je to změna kladná nebo záporná, v případě kladné změny se rychlost zvyšuje v případě záporné se rychlost snižuje. I to snižuje a zvyšuje je nakonec relativní protože závisí na zvolené vztažné soustavě, ale to bych nechal stranou, je samozřejmé, že u meziplanetárních drah si vždy volíme jako vztažnou soustavu Sluneční soustavu, v případě geocentrické dráhy bude obdobně vtažnou soustavou povrch Země… Důležité je, za prvé že změna rychlosti vždy stojí tu samou energii bez ohledu na její znaménko. A za druhé, při přechodu na nižší dráhu sonda sice brzdí, ale po dokončení celého manévru má vyšší rychlost, ale protože se zanořila hlouběji do gravitačního pole tak má nižší potenciální energii o kterou se svým přičiněním připravila, ze stejného důvodu také obíhá rychleji, to samé silnější gravitační pole ji k tomu nutí.
Ještě přihodím, že pro deceleraci a akceleraci fyzika používá stejný vzoreček, jen s jiným znaménkem u čísla vyjadřujícího onu změnu. Je to tedy opravdu principiálně totéž.
Tiež si myslím že Lakely volil slová správne. AJ keď sonda gravitačným prakom spomaľovala, prakticky tým iba menila svojú rýchlosť. Čiže slovo spomaliť či zrýchliť je relatívne. A celkovo sa gravitačným prakom zrýchľuje. Tiež máš pravdu že keď sonda spomalí, na drujej strane orbity v perihéliu má nakoniec rýchlosť vyššiu kvôli tomu, že je bližšie pri Slnku. Takže je to vlastne úplne jedno.
Ideálne by asi bolo slovné spojenie znížila či zvýšila perihélium.
Mariner 10 byL PRIMÁRNĚ určen k průzkumu Merkura. Průlet kolem Venuše byl podružný co do výzkumu Venuše a byl nutný k navedení do blízkosti Merkuru. Bez navedení k Venuši by nosič nebyl schopen dopravit sondu k Merkuru.
Byl to první případ využití tzv. “ gravitačního praku“, tj. gravitace jedné planety k dosažení druhé. Druhým případem byl Pioneer 11, kdy byl Jupiter využit k letu sondy k Saturnu. Vrcholem této metody je pak let Voyageru 2, který takto navštívil čtyři planety, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun.