Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter i Saturn – kolem všech těchto planetu už v historii kroužila alespoň jedna robotická sonda, která nám pomohla prozkoumat povrch a v některých případech i měsíce, které obíhají kolem planety. Jenže Sluneční soustava obsahuje ještě dvě planety – Uran a Neptun, které jsme zatím prozkoumali pouze z jednoho jediného průletu. Sonda Voyager 2 prolétla kolem Uranu v lednu 1986 a kolem Neptunu v srpnu 1989 – viz fotka vlevo. Všechny naše znalosti o těchto světech tak pochází pouze z této jediné sondy. Dočkáme se v příštích desítkách let nového průzkumníka, který by vstoupil na oběžnou dráhu jedné z těchto planet?
Momentálně není schválená žádná sonda, přesto máme alespoň malou naději a důvod k optimismu. NASA totiž vyzvala odbornou veřejnost aby se podílela na návrzích robotické mise k Uranu a Neptunu. Celý program vede Jet Propulsion Laboratory, která počítá se zahájením mise na konci dvacátých, respektive začátku třicátých let. Sonda má vstoupit na oběžnou dráhu planety a zkoumat kromě planety samotné i bohatou rodinu jejích měsíců. Návrhy mají být univerzální – jak pro Uran, tak i Neptun, aby bylo možné v ideálním případě postavit dvě identické kopie a každou poslat k jiné planetě. Jak si ale řekneme na dalších řádcích, tak snadné to zase nebude.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/
Dosavadní odhady nákladů hovoří o tom, že jedna taková sonda by mohla stát zhruba dvě miliardy amerických dolarů. Návrhy by proto měly obsahovat i „ústupové varianty“ pro snížení nákladů. Studie, která z toho vyjde, je prvním administrativním krokem k realizaci mise. Teprve až poté se mohou rozvíjet debaty o financování, či konkrétní technické nákresy a ve finále přechod z rýsovacích prken do reality.
Na této studii je velmi důležité i to, že její výsledky budou prezentovány na začátku 20. let na National Research Council. Tenhle sbor se schází jen jednou za deset let a jeho hlavním výstupem je hlášení obsahující pořadí projektů, kterým by se při dalším schvalování nových misí měla dávat přednost. NASA přitom doporučení těchto odborníků respektuje, což ukazuje příklad z nedávné minulosti.
V roce 2011 doporučil NRC tři hlavní body výzkumu (všechny návrhy najdete zde)- sondu k jupiterovu měsíci Europa, doprava vzorků z Marsu na Zemi a průzkum Uranu a Neptunu. Projekt výzkumu Europy dostal od NASA letos zelenou, druhý bod bude splněný v podobě vozítka Mars rover 2020, které odebere vzorky a zanechá je na Marsu pro příští misi, která zajistí jejich dopravu na Zemi. Třetí doporučený bod bude řešený právě pomocí aktuálně zahájené výzvy.
Mise k Uranu či Neptunu bude svými náklady patřit mezi nejšpičkovější projekty, které NASA má. Takzvaný Flagship program obnáší mise jako Curiosity, Cassini, Galileo, nebo Voyager. Z budoucích plánovaných misí sem patří průzkum měsíce Europa. Po technologické stránce by se sonda mohla podobat výše zmíněné sondě Cassini. Podstatné ale je, že vzhledem k finančním podmínkám si NASA může dovolit vyrábět pouze jeden exemplář vlajkové lodi současně. Není možné současně pracovat na dvou flagship projektech.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/
Z toho vyplývá, že pokud bude sonda pro průzkum Uranu či Neptunu schválená,nezačne se na ní pracovat dříve než v roce 2022, kdy by měla odstartovat mise k Europě. Na druhou stranu je potřeba už teď zahájit přípravné práce, aby bylo možné včas spustit ostrou přípravu. Další zasedání NRC je sice ještě daleko, ale už nyní se hovoří o misích, které by mohly přijít na paškál. Největšími soupeři letu k ledovým obrům by měly být tyto projekty – robotický průzkumník specializovaný pro průzkum Titanu, mise, která odebere pouzdro zanechané Roverem 2020 a dopraví je na Zemi, nebo lander, případně rover pro průzkum povrchu Venuše.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/
Konkurence bude tvrdá a proto je potřeba mít k dispozici jasně podložené argumenty – a právě k tomu bude sloužit aktuálně zahájená studie. Jejím úkolem je poskytnout argumenty, o které se může rada během schvalování opřít. je téměř jisté, že mise k Uranu a Neptunu bude spoléhat na radioizotopové termoelektrické generátory. Uran totiž obíhá 2,8 miliardy kilometrů od Slunce, tedy 3x dál, než Jupiter, kam momentálně míří sonda JUNO se solárními panely. Neptun je od naší hvězdy vzdálený dokonce 4,5 miliardy kilometrů.
Bude tedy potřeba mít dostatečné zásoby plutonia-238, jehož výroba byla nedávno znovu nastartována. Mise by tak měla mít zajištěný dostatek paliva, jehož přirozeným radioaktivním rozpadem vzniká teplo, ze kterého se vyrábí elektrické energie. Jet Propulsion Laboratory má navíc za úkol prozkoumat, jaké přínosy pro všeobecné poznání by měl výzkum těchto dvou planet pomocí citlivých senzorů a kamer s vysokým rozlišením. NASA si naopak dala za úkol zvážit použití rakety SLS (o které se mimochodem uvažuje i v případě mise k Europě).
Zdroj: http://media.al.com/
Její ohromná nosnost by umožnila postavit větší, dokonalejší a tedy přínosnější sondu, která by zároveň mohla dosáhnout cíl rychleji, než při použití tradičních raket s nižší nosností. O tom, že by se SLS dala pro tento úkol využít jsme psali už před téměř dvěma roky v tomto článku. JPL dostala za úkol prověřit možnosti zapojení zahraničních partnerů do celé mise.
Možná si kladete otázku – „V čem jsou Uran a Neptun tak zajímavé, že by se k nim měla posílat takhle drahá sonda. Nebylo by lepší za ty peníze studovat Mars, nebo Europu, tedy místa, kde je možná život?“ Mozaika poznání se skládá z bezpočtu drobných střípků, které sbírají jednotlivé sondy rozptýlené po celé Sluneční soustavě. Mozaika ale nikdy nemůže být kompletní, pokud některé dílky chybí. Uran a Neptun nejsou zajímavé jen tím, že je zatím nikdo nezkoumal zblízka.
Na první pohled se sice podobají Jupiteru a Saturnu, nicméně při bližším pohledu zjistíme, že se složení plynů mezi oběma typy liší. Plynní obři – Jupiter a Saturn jsou tvořeni hlavně vodíkem a heliem, přičemž jejich jádro je zřejmě jen malé. Uran a Neptun naopak tvoří skupinu ledových obrů, jejichž jádro se očekává větší a jejichž plynová obálka je tvořena hlavně čpavkem. Ledoví obři dostali své jméno podle vysokých koncentrací ledu, který se sem zřejmě dostal při vzniku planet díky srážkám s kosmickými objekty.
Zdroj: http://spaceflightnow.com/
Zapomínat nesmíme ani na bohatý systém měsíců kolem obou planet. Momentálně známe 27 objektů, které krouží kolem Uranu a 14 u Neptunu. Právě u něj nacházíme skupinu velmi zvláštních měsíců. Kolem planety krouží poměrně daleko, jejich dráhy jsou silně nakloněné a protáhlé. Některé měsíce dokonce obíhají po retrográdní dráze. To vede mnohé odborníky k teorii, že některé z měsíců jako Triton, Nereida, Halimede, Psamathe, Sao, Laomedeia nebo Neso mají svůj původ jako transneptunická tělesa, která byla zachycena gravitací Neptunu.
V aktuální euforii kolem sondy New Horizons se občas objeví spekulace o tom, že by bylo dobré prozkoumat i další transneptunické objekty. Pokud bychom ale poslali sondu k Neptunu, mohli bychom jich prozkoumat hned několik a navíc se tyto objekty nachází mnohem blíže, než běžná transneptunická tělesa. Plán na vyslání sondy do vnějších částí Sluneční soustavy k jednomu z ledových obrů je teprve na svém začátku a potrvá ještě mnoho let, než bude případná mise schválená. Je ale dobře, že se už dnes dělají první přípravné kroky. Protože jak se říká: „Kdo je připraven, není překvapen.“ A v kosmonautice to platí více než dvojnásobně.
Zdroje informací:
http://spaceflightnow.com/
https://en.wikipedia.org/
Zdroje obrázků:
https://upload.wikimedia.org/…/Neptune_Full.jpg/1024px-Neptune_Full.jpg
https://upload.wikimedia.org/…Uranus_as_seen_by_NASA%27s_Voyager_2.tif.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2015/08/uranus_probe.png
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2015/08/PIA02215-browse.jpg
http://media.al.com/wire/photo/9999342-large.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2015/08/PIA01483_732X5201.jpg
Je někde popsáno jak funguje na sondách výroba elektrické energie z plutonia? Nějak si neumím představit, že na palubě sondy je prostě zmenšenina jaderné elektrárny s turbínami a chladícími okruhy atd… – i když chlazení v hlubokém vesmíru je určitě mnohem efektivnější než na Zemi.
Rozhodně si radioizotopový zdroj nepředstavujte jako zmenšený jaderný reaktor. Nejsou tam žádné regulační tyče, žádné turbíny ani nic takového. Elektrická energie se zde vyrábí přímo z radioaktivity – bez mezičlánku v podobě páry jako u běžných reaktorů. Pokud Vám nedělá problémy angličtině, je tento typ reaktoru popsán třeba zde – https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-Mission_Radioisotope_Thermoelectric_Generator, případně zde: https://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator. Generátor funguje na základě tzv. Seebeckova efektu – https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect#Seebeck_effect
Případně v češtině zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Radioizotopov%C3%BD_termoelektrick%C3%BD_gener%C3%A1tor a také zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Termoelektrick%C3%BD_jev
Jo, v Marťanovi 🙂 Pokud použiji čísla tam uvedená, tak plutoniová tyč generuje 1400W tepla. Na ní jsou nalepené termoelektrické chladiče, které z toho tepla generují 100W elektřiny.
RTG je mnohem jednodušší zařízení než běžný jaderný generátor – a také mnohem neefektivnější. Uvnitř je kus plutonia, které je extrémně radioaktivní a radioaktivním rozpadem uvolňuje velké množství tepla, doslova rudě září. Okolo této plutoniové tyče jsou obalené termoelektrické články, které dokáží teplo přeměnit na elektřinu, ovšem velmi neefektivně, snad více než 90% tepla uniká nezachyceno.
Pokud jde o chlazení, to je paradoxně v kosmu mnohem komplikovanější. Zdálo by se, že extrémně nízké teplo představují spíše problém jak něco zahřát, ale vakuum je ideální tepelný izolant a jediný způsob, jak přenášet teplo ve vakuu je záření (v atmosféře nebo v kapalině ještě fungují proudění a vedení, přičemž oba teplo přenášejí lépe). roto například ISS musí mít ty velké radiátory – aby se zbavila tepla a kosmonauti se uvnitř neuvařili.
K tomu chlazení: kdysi mi tu gg na podobnou otázku odpověděl, že chlazení je ve vakuu naopak složitější. Nemůžeš předat odpadní teplo okolnímu prostředí, jde pouze vyzářit.
😉 niečo na čítanie 🙂 princípy, história, Mars, budúce plány, alternatívy …
http://atominfo.cz/category/zpravy/jaderna-energie-ve-vesmiru/
Tolik planet a tak málo času (nebo spíš peněz). Problém družic ledových obrů je v jejich vzdálenosti. Aby se k nim sonda dostala v rozumnou dobu, musí letět rychle (to není až takový problém, NH je dobrý příklad). Ale aby zaparkovala, musí zase zpomalit a to znamená nést s sebou velké množství paliva. Trouchu se divím, že v předběžných studiích počítají s klasickým chemickým motorem a ne s nějakým výkonným iontovým. Ten by mohl množství potřebného paliva výrazně snížit. Jinak bych byl rád, kdyby se ze zmiňovaných velkých projektů reealizovalo všechno a bylo by fajn, kdy na to participovaly i další kosmické agentury (třeba ESA má zkušenosti s průzkumem Titanu a kdyby se pustila i do landeru na Europě, bylo by to fajn).
Konkurence tří uvedených projektů (Titan, Venuše, návrat z Marsu) je opravdu velká a každý má něco do sebe. Návrat vzorků z Marsu už bych považoval za samozřejmost, lander na Venuši by byl též super (už by to zase chtělo, nejbližší planeta a tak zanedbávaná). A další mise na Titan by byla také velmi žádoucí. Mohlo by se jednat o letoun ve vhodné výšce alespoň částečně mapující povrch, nebo plavidlo na hladinu nebo i pod hladinu některého z jezer (určitě by to byla částečně ponorka, co kdyby se jezero rozbouřilo a hladinové plavidlo ztroskotalo :-). Dnes už bychom mohli přistát cíleně do tekutiny, rozložení jezer známe dostatečně. V ideálním případě letoun i plavidlo (ale to už bych chtěl asi moc).
Venuše mi také připadá fascinující. Hlavně pro ZPĚTNOU ROTACI(slunce vychází na Západě a zapadá na Východě) a její POMALOST – den o „kousek delší“ než rok. Důvodem absence výprav bude zřejmě „příšerné podnebí“ (tlak, teplota, apod.)
Abych pravdu řekl, na výpravu k Venuši mne nejvíc nadchla ta vzducholoď prezentovaná jako koncept Nasa.. Velmi elegantní způsob jak se vyhnout omezením daným tamní atmosférou (a vždy si musím vzpomenout na A.C.Clarka:)… Jinak já osobně bych Uran a Neptun viděl jako nejlákavější, už jen z toho důvodu jaké množství peněz, času a sil se věnuje exoplanetám, a zatím se nám daří nacházet ledové obry ve velkých vzdálenostech (analogie se zamhouřením oka, uran, neptun) nebo horké jupitery (analogii naštěstí v naší sluneční soustavě nemáme)..
roman: Nevlídné klima je jedna věc a s tím souvisí i jakási neperspektivnost. Zkrátka „nepoužitelná“ (když to přeženu). Na rozdíl od Marsu. Na povrchu tlak 8 Mpa (asi 90x více než na Zemi). Ale neřešitelné to není. Ruské obrněnce Venera a Vega to dokázaly.
Veněry byly bohužel pouze sondy s krátkou životností. Jakmile se vyčerpala jejich tepelná kapacita, prostě skončily na přehřátí. Zopakovat by to jistě šlo, ale na nějaký větší skok bych to neviděl. Nedovedu si v reálu představit zařízení, které by v takovém prostředí vydrželo řádově dny ne-li týdny. Automatický balón/vzducholoď by se mi však líbil moc a přijde mi reálnější.
No ano. Ale i tak se jednalo o maximum možného. Všech osm vyslaných přistávacích modulů uspělo (až na pár foto zádrhelů) a vysílalo z povrchu desítky minut. A dokonce ani nedošlo k nějakém zatajenému startu nebo náhle vzniknuvšímu Kosmosu, jak bylo tehdy zvykem. Takže až překvapivě kvalitní výkon na ruské poměry.
Někde jsem četl o nápadu nechat v příznivějších vrstvách atmosféry poletovat inteligentní letoun, který by řídil velmi jednoduchý a tak i odolný rover na povrchu.
No jo, ale jak by takový rover fungoval? Pokud by bylo možné vyřešit chlazení, tak by nemusel být ani tak hloupý, protože elektronika by uvnitř fungovala. Pokud je chlazení reálně neřešitelný problém, pak už by to bylo nejspíš zlé, protože při teplotách na povrchu Venuše nefungují polovodiče. Ale co místo nich? Možná by se dala vyrobit nějaká obskurní verze elektronek, které budou fungovat při takové teplotě a pomocí nich sestavit vysílací, přijímací a řídící aparaturu. Teplotou by však trpěla i další zařízení. Třeba motory, protože magnetické materiály by ztratily své vlastnosti. Jak by v takových podmínkách fungovala analogová kamera (digitální fungovat nebude), těžko říct, ale žádnou hitparádu bych nečekal. A pak ještě zdroj. Fotovoltaika nefunguje, baterie jsou slabé a většinou teplo moc nemusí, RTG článek je jen velmi obtížně použitelný, betavoltaika by fungovala, ale dává moc malé proudy.
Každá součástka by musela být na hranici současných technických možností a to se mi zdá trochu moc náročné. U běžné sondy je na hranici až celé sestavení nebo pár klíčových dílů, zbytek tvoří „obyčejná“ kosmická výstroj.
Vyšlo to na Oslu 27.9.2005, ještě nedávno tam ten článek byl, ale někam se ztratil. Tak alespoň takto prodávám, jak jsem koupil:
Sluneční energií poháněný letoun by se mohl stát jakýmsi mozkem „hloupého“, co nejjednoduššího roveru, vysazeného na povrch planety. Podmínky nedávají mnoho šancí na úspěch složité automatické pojízdné laboratoři.
Vědci se ale domnívají, že jsou schopni postavit takový rover, který by kruté podmínky na povrchu vydržel. Výjimkou je ovšem elektronika pro počítače. Kyselinám, tlaku a teplotě odolný jednoduchý rover by brázdil povrch Venuše, zatímco jeho řídící počítač by byl umístěn 50 km vysoko na palubě solárního letounu a s roverem komunikoval prostřednictvím rádiového spojení.
Zabezpečení robota proti vysokým tlakům a teplotám, odolávajícího kyselému prostředí, je mnohem jednodušší než patřičná ochrana palubní elektroniky v doslova pekelných podmínkách Venuše. Pravda, existuje zde i druhá strana mince – problém přenosu dat z letounu na pojízdnou laboratoř a příjem vědeckých informací z povrchu planety. To však je problém, který se dá snadněji vyřešit.
Ještě bych dodal, že výše uvedený článek na Oslu citoval Geoffreye Landise z NASA, takže se nejedná jen o nějaký lehce nahozený nápad https://en.wikipedia.org/wiki/Geoffrey_A._Landis
Díky za článek.
Jen drobné doplnění – připravovaná mise k Europě se nejmenuje Jupiter Europa Orbiter. Ta byla zrušena a nahrazena levnějším konceptem Europa Multiple Flyby Mission (dříve také pod jménem Europa Clipper).
Jsem opravduzvědavý, zda skutečně uvolní finance pro další sondu kategorie „Flaship“, anebo se budou dále soustředit spíše na programy střední velikosti.
Díky, měl jsem za to, že Europa Clipper byl dříve prosazovaný projekt, ke kterému se dočasně připravovaná mise přirovnávala. Díky za upozornění, přeformuluju to.
Možná si kladete otázku – „V čem jsou Uran a Neptun tak zajímavé, že by se k nim měla posílat takhle drahá sonda. Nebylo by lepší za ty peníze studovat Mars, nebo Europu, tedy místa, kde je život?“ – toto ma pobavilo. Ja si totiž už najmenej desať rokov kladiem úplne opačnú otázku: čo je také strašne zaujímavé na tom malom nudnom červenom Marse, že sa tam posiela hromada sond, a prečo sú pre ľudí veľké a búrlivé planéty Urán a Neptún také nezaujímavé, že k nim poslali ledva jednu? 🙂 (a že je na Marse a Európe život, to je nejaká novinka :-)) Ale aj lander či dokonca rover na Venuši by ma potešil, takže ak vyhrá na úkor sond k najvzdialenejším planétam ten, tiež nebudem sklamaná.
Koukám, že jsem tam zapomněl dát slovíčko „možná“. Díky za upozornění. 😉
S Uranem a Neptunem bude asi kromě energetických nároků problém také asi v délce mise. Přesná čísla netuším, ale mám pocit, že by to klidně mohla být více než desetiletá mise, tedy „horší“ než New Horizons, a přitom pochopitelně technicky náročnější, a tedy rizikovější. Také ani Falcon Heavy nebo Vulcan/ACES by možná samy o sobě nemusely stačit (ale přesné nároky by člověk našel asi v paperech od NASA). No a pak je tu ten věčný problém se zásobami plutonia, které tou dobou mohou, ale také nemusejí existovat…
Tedy, zapomněl jsem dodat (i když ono to z toho celkem logicky plyne…), že výhodou Marsu jsou přesně opačné vlastnosti misí – výsledky jsou k dispozici rychle, rizika mnohem nižší, přitom stačí malá raketa a obyčejné solární panely. Venuše sice je víceméně shodná v tomhle směru, ale zase se tam není na co dívat (a lander už nezapadá do těch „malých rizik“, o roveru už vůbec nemluvě).
kde vlastně vychází slunce na Venuši? Sice se otáčí na opačnou stranu, ale zas otočku kolem osy má delší než oběh kolem slunce… ?
vychází asi na západě, ty dvě rotace se sčítají…
Tedy, zapomněl jsem dodat (i když ono to z toho celkem logicky plyne…), že výhodou Marsu jsou přesně opačné vlastnosti misí – výsledky jsou k dispozici rychle, rizika mnohem nižší, přitom stačí malá raketa a obyčejné solární panely. Venuše sice je víceméně shodná v tomhle směru, ale zase se tam není na co dívat (a lander už nezapadá do těch „malých rizik“, o roveru už vůbec nemluvě).
Ja si uvedomujem, že technologicky aj finančne je Mars ďaleko najprístupnejšia planéta. Ale nepripadá mi to ako dostatočný dôvod na to, aby sme sa zamerali výlučne naň. To je ako chodiť stále nakupovať do obchodu za rohom, hoci tam majú dokopy štyri položky, a nikdy neisť do veľkého obchoďáku o pár blokov ďalej, pretože by sa nám tam nechcelo šliapať s taškami… Mrzí ma to najmä u Venuše, ktorá je tak blízko a predsa z jej povrchu nie je ani jedna poriadna fotka (pri všetkej úcte k Venerám, ale tie ich zdeformované a v slabom rozlíšení prijaté zábery by dnes už naozaj mohli byť prekonané).
gg: Nemyslím, že bychom měli rezignovat na Venuši jen proto, že je rizikovější než Mars. A že by se tam nebylo na co dívat? To už je úplný nesmysl. Rozhodně je zajímavější než třeba Měsíc. Jak je možno vidět hlavně záběrech na Veněr 13 a 14.
Adhara: Zdeformované a ve slabém rozlišení? Bavíme se o roce 1982 a podmínkách velice obtížných. Myslím, že poslední dva landery poslaly velmi solidní záběry.
Myslím si, že gg to myslel tak, že sa niet na čo dívať zhora, z obežnej dráhy. K záberom z Vener: Ja dobre viem, kedy a za akých podmienok vznikli, veď preto som napísala pri všetkej úcte k Venerám, že by to bolo ale dnes prekonateľné, na tom trvám.
Asi máte pravdu, když čtu gg znovu, vypadá to tak 🙂 Takže beru zpět.
K vaší poznámce: no samozřejmě že dnes už by ty fotky byly o něčem jiném, i když ani tehdy to rozlišení u posledních dvou nebylo špatné. A to ani nemusím zamhouřit oko kvůli výjimečnosti 🙂