Po letní prázdninové pauze se náš blog vrací zpět k pravidelnému vydávání pondělního seriálu o Evropské kosmické agentuře. V minulých dílech jsme popsali nejdůležitější a nejúspěšnější mise, jaké Evropa uskutečnila na poli vesmírného výzkumu v minulosti. S tímto dílem však přicházejí nejen projekty současné, ale také plánované, které se pod taktovkou Evropské kosmické agentury uskuteční v blízké budoucnosti. A nejen to! Pohodlně se tedy usaďte a začtěte se do tohoto článku, který odstartuje druhou část seriálu o agentuře ESA. Dnešní článek popisuje úspěšnou sérii technologických demonstrátorů v oblasti autonomního výzkumu a monitorování životního prostředí i blízkého vesmíru. Řeč tedy bude o družicích Proba.

Proba-1

Projekt Proba (Project for On-Board Autonomy) započal již v roce 1998. Je řízen a financován částí Evropského výzkumného střediska vesmíru a technologií (ESTEC) v Nizozemsku. Prvním satelitem tohoto programu se stal Proba-1. Byl to vůbec první evropský mikrosatelit s rozměry pouhých 60x60x80 cm. Jeho úkolem bylo především zkoumat a hodnotit možnosti nového hardwaru, softwaru, autonomní operativnosti a přístrojů pro zkoumání životního prostředí. Vysoký stupeň autonomie, tedy schopnosti pracovat samostatně, spolu s automatizovanými pozemními středisky, značně snižuje potřebu pozemního řízení a kontroly. Proba-1 se zcela sama starala o navigaci, korekce oběžné dráhy, pořizování snímků a další funkce, které dříve u normálních, větších satelitů obstarávala pozemní obsluha. Jednou z výhod této samostatnosti jsou nízké náklady spojené s provozem, což je, v dnešní době razantních škrtů v rozpočtech kosmických agentur, významné plus.

Proba-1 odstartovala 22. října 2001 v nákladovém prostoru indické rakety PSLV z kosmodromu Sriharikota. Fotku z tohoto startu můžete vidět na úvodním obrázku. Byla vypuštěna na téměř polární, helio-synchronní dráhu se sklonem k rovníku 97,9° a parametry 681×561 km. Ačkoli její plánovaná funkčnost měla být pouhé dva roky, Proba-1 si spokojeně krouží kolem naší planety a bezchybně pracuje dodnes. Družice nese 8 přístrojů pro zkoumání Země a vesmírného prostředí. Ty dohromady zabírají 25 kg z celkové hmotnosti 94 kg. S ohledem na cíle projektu bylo několik z těchto přístrojů experimentálních. Hlavními přístroji jsou spektrometr CHRIS (Compact High Resolution Imaging Spectrometer) a černobílá kamera HRC (High Resolution Camera). CHRIS měří světlo odražené od povrchu Země a analyzuje jej, z čehož získává informace o daném povrchu. Měření navíc probíhá pod různými úhly, což výsledky mnohonásobně zpřesňuje. HRC kamera výsledky těchto měření doplňuje obrazem s vysokým rozlišením, k jehož snímaní jí pomáhá malý dalekohled typu Cassegrain, který je v ní obsažen. Dalším přístrojem na palubě stojícím za zmínku je DEBIE (Debris In-orbit Evaluator). Jeho úkolem je, jak název napovídá, měření a detekce milimetrových a sub-milimetrových částic. Díky němu tak získáváme přesná data o množství prachových částic a vesmírného smetí v okolí dráhy družice.

Tato malá, poměrně neznámá družice stála na pokraji doposud úspěšného a především užitečného programu, který má za cíl pomáhat a zkoumat životní prostředí a také testovat nové technologie a postupy, které budou v budoucnu použity i na jiných satelitech či průzkumných sondách. Proba-1 během svého, více než desetiletého působení pomáhala zlepšit zásobování vodou v okrajových částech Sahary, monitorovala rozsáhlé lesní požáry, monitorovala následky tsunami či aktivní činnost sopek. Na závěr se můžete pokochat jednou z mnoha fotografií, které Proba-1 pořídila. Pokud byste jich chtěli vidět více, navštivte tento odkaz na domovských stránkách ESA.

Proba-2

Na základě osmileté zkušenosti s provozem satelitu Proba-1 byla vyvinuta druhá nízkonákladová družice tohoto programu – Proba-2. Ta odstartovala jako druhotný náklad ruské rakety Rokot z kosmodromu Pleseck dne 2. listopadu 2009. Primárním nákladem byl další zajímavý evropský satelit SMOS, který jako první na světě měřil vlhkost půdy a salinitu moří a oceánů. Ti z vás, kteří znají lokaci a účel kosmodromu Pleseck už vědí, že Proba-2 také zamířila na polární oběžnou dráhu. Stejně jako u jejího předchůdce byla tato dráha helio-synchronní avšak o něco výše, konkrétně mezi 700 a 800 km.

Proba-2 využila stejnou platformu jako Proba-1. Má tedy stejné rozměry a jen o něco málo vyšší hmotnost. Na pohled nejviditelnějším rozdílem jsou dva vyklápěcí solární panely, které na konstrukci přibyli. Proba-1 využívala pouze solárních panelů umístěných na svém plášti. Vědecký náklad je tvořen čtyřmi hlavními experimenty. Dva z nich zkoumají Slunce a byly odvozeny od přístrojů na palubě sondy SOHO. Další dva se věnují měření plazmatu a české srdce jistě potěší, že byly vyvinuty českým konsorciem vedeným Ústavem fyziky plazmatu Akademie věd České republiky.

Konkrétně se jedná o přístroje DSLP (Dual Segmented Langmuir Probes) a TPMU (Thermal Plasma Measurement Unit). TPMU slouží k měření tepelného plazmatu v kosmu. O spolupráci při jeho výrobě se Ústav fyziky atmosféry AV ČR podělil s brněnskou firmou CSRC (Czech Space Research Centre). Kromě primárního cíle, tj. měření chování tepelného plazmatu v okolí Země, má tento přístroj ještě cíl druhotný. Tím je ověřování nového zapojení elektrických obvodů přístroje a jeho chování v kosmickém prostoru, jako základ pro použití přístroje v budoucích družicových projektech. Získaná data budou použita nejen pro studium procesů v tepelném plazmatu, ale také pro konstrukci a zlepšení empirických modelů, zejména vytvoření nového globálního modelu ve výšce dané oběžnou dráhou.

Na výrobě DSLP se kromě výše zmíněných podílela ještě pražská firma SPRINX Systems. Hlavním úkolem tohoto přístroje je studium charakteristických vlastností ionosférické plazmy a pokus o identifikaci ionosférických nepravidelností, které jsou způsobovány náhlými změnami sluneční aktivity. Výsledky nám pomohou detailněji porozumět ionosféře a sluneční heliosféře, což nám může dopomoci k minimalizaci dopadů geomagnetických bouří na Zemi. Tyto bouře způsobují poruchy komunikačních sítí, navigačních systémů, rozvodných elektrických sítí a mohou také ohrozit životy kosmonautů na oběžné dráze.

Proba-2 přispěla nemalým množstvím k technologickému pokroku. Na její palubě je nespočet technologických demonstrátorů, které byly ve vesmírném průmyslu užity poprvé. Jen namátkou šlo o nové typy baterií, gyroskopů, GPS přijímačů, senzorů pro určování polohy pomocí hvězd a další přístroje, ale i algoritmy, jež se díky programu Proba dostanou v budoucnu i na paluby jiných satelitů a sond a zkvalitní, zjednoduší a zlevní tak jejich práci. Za necelé čtyři roky pozorovala nespočet slunečních erupcí, několik slunečních zatmění, průlet komety Lovejoy kolem sluneční koróny, tranzit Venuše přes sluneční disk a mnoho dalších fantastických úkazů. V kombinaci s dalšími sondami nám tak pomáhá porozumět Slunci, zemské magnetosféře a jejich dopady na náš život zde na Zemi.

Proba-V

Posledním přírustkem do této série se letos v květnu stal třetí satelit nazvaný Proba-V (V – Vegetation). Jedná se tedy o družici snímkující Zemi a zaměřující se především na rostlinstvo. V této roli Proba-V nahrazuje starší francouzské satelity Spot-4 a Spot-5. Tentokrát se start neodehrál ani v Indii ani v Rusku, nýbrž na evropském kosmodromu v jihoamerickém Kourou. O vynesení se postarala nová, lehká evropská raketa Vega. O úspěšném startu jsme vás informovali v 34. dílu Kosmotýdeníku.

Proba-V opět obíhá na helio-synchronní téměř polární dráze ve výšce 820 km nad povrchem. Parametry této dráhy zajišťují, že nad většinou zemského povrchu proletí každý den a nad každým místem planety proletí jednou za dva dny. Díky tomu je možné globálně monitorovat zemědělství, tempo kácení deštných pralesů, rozšiřování pouště atd. Pomůže s předvídáním kvality sklizně nebo třeba varuje příslušné oblasti před hladomorem. Dále se také zaměřuje na podrobný monitoring vnitrozemských vodních ploch. To však stále ještě není vše. Na své palubě má navíc zařízení detekující ADS-B signál z dopravních letadel. Tento signál je vysílán každým letadlem a přijímán pozemními radary řízení letového provozu. Signál obsahuje mimo jiné údaje o aktuální pozici, výšce a rychlosti. Pilot dopravního letadla však nemá přehled o okolních letadlech, protože nemá na palubě svého stroje žádný radar. Úspěšným otestováním tohoto přístroje pro příjem ADS-B signálu se tak bude moci přistoupit k vybavování samotných letadel těmito přijímači. Každý pilot tak bude mít přehled o svém okolním vzdušném prostoru, což je velmi přínosné v řídce obydlených oblastech, kde je omezený dosah pozemních radarů, jako třeba v Austrálii. Ta tento systém s nadšením podporuje.

I na této družici bychom našli českou stopu. Je to přístroj SATRAM s detektory Timepix, které mimo jiné měří dávku přijatého kosmického záření. Konkrétně je vyhodnocován počet a energie částic, zejména neutronů, dopadajících na detektor. Pomocí tohoto zařízení je možné například hledat materiály s vysokým obsahem vodíku, což může být zásadní při hledání vody a mimozemského života ve vesmíru. Původ těchto detektorů mají na svědomí vědci z CERNu. O převedení této ideje do podoby kompaktního zařízení se postarali v Ústavu technické a experimentální fyziky ČVUT. Stejné české detektory se od července minulého roku nacházejí i na ISS. Kosmonauti je úspěšně využívají jako malé kompaktní hlídače nebezpečného kosmického záření, které mají připojeny přes USB port ve svých noteboocích.

Ředitel České kosmické kanceláře k detektorům Timepix uvedl toto: „Nasazení detektorů Timepix na evropské družici Proba-V je důkazem, že o české výrobky je na mezinárodní kosmické scéně zájem. V programu SSA (Space Situational Awareness, pozn. autora) se rovněž diskutuje o standardním umístění detektorů kosmického záření na budoucí telekomunikační družice či navigační družice Galileo. Slibným kandidátem pro takové zařízení je i český produkt s detektory Timepix sestavený na ČVUT v Praze,“

Co přijde příště?

V plánu pro rok 2017 je vypuštění dvojice satelitů Proba-3. Z technologického hlediska by mělo jít o první satelit svého druhu. ESA slibuje, že Proba-3 otevře vesmírný prostor pro menší členské státy a malé a střední firmy. Bude se jednat o dvojici satelitů obíhajících v pevně dané formaci, která bude mít za úkol testovat a dokázat použitelnost schopnosti letu ve formaci. Dvojice společně vytvoří 150 metrů široký koronograf, tedy teleskop pozorující sluneční korónu a protuberance. Mise si klade za cíl pozorovat sluneční korónu blíže k povrchu naší mateřské hvězdy, než se kdy komu dříve podařilo. Proba-3 by měla obíhat Zemi po vysoce eliptické dráze s apogeem ve výšce 60 530 a perigeem v 600 kilometrech. Oběžná doba bude činit 19,7 hodin.

To je zatím vše, co o dalším zástupci nepříliš známé série experimentálních družic Proba víme. Na rozdíl od velkých nákladných projektů se ale nemusíme bát odkládání startu a ohrožení samotné existence mise. Můžete se tak těšit že už za čtyři roky Evropská kosmická agentura opět přispěje další malou kapkou do vědění lidstva o Slunci, vesmíru a kosmických technologiích. Do té doby budou ale pokračovat Proba-1, Proba-2 i Proba-V ve svých neúnavných výzkumech a technologických testováních.

Zdroje informací:
http://www.esa.int/
http://www.czechspace.cz/
časopis CSO, červenec 2013

Zdroje obrázků:
http://spaceinimages.esa.int
http://spaceinimages.esa.int
http://spaceinimages.esa.int
http://spaceinimages.esa.int
http://spaceinimages.esa.int
http://www.csrc.cz
http://spaceinimages.esa.int