Komety fascinovaly lidstvo už od pradávna. Není se co divit – čas od času se nečekaně na obloze objevila hvězda, která za sebou táhla podivný ohon. Naši předkové se komet báli a považovali je za symboly zla, neštěstí, válek a hladomorů. Jak ale lidé stále více chápali svět kolem sebe, tím více jim docházelo, že komety nejsou žádní poslové špatných zpráv, ale naopak velmi zajímavá tělesa, která nám mohou napovědět mnoho zajímavých informací o historii naší soustavy a možná i o tom, jak se na Zemi dostala voda, nebo základní prvky života. Výzkum těchto vesmírných tuláků zažil neskutečný pokrok – od nesmělých průletů v uctivé vzdálenosti, přes zachytávání prachových zrnek, bombardování povrchu až po měkké přistání a zkoumání z oběžné dráhy.

Dnešní díl našeho letního seriálu volně navazuje na díl minulý, ve kterém jsme se věnovali pěti nejvýznamnějším sondám, které zkoumaly Mars. Kosmických misí zaměřených na komety je sice méně, než těch, které zkoumaly Mars, ale i přesto byl výběr poměrně komplikovaný. Stejně jako vždy tedy budeme rádi, když nám do komentářů napíšete, jakou sondu byste do rubriky zařadili Vy. Ale teď už vzhůru na prvního průzkumníka.

5) ICE
Sonda, jejíž zkratka znamená International Cometary Explorer, se do vesmíru vydala v roce 1978 na raketě Delta 2914 ještě jako International Sun-Earth Explorer-3. Původním úkolem americko-evropské sondy bylo zkoumat vztahy mezi zemskou magnetosférou a kosmickým počasím, které způsobuje sluneční aktivita. V roce 1982 už měla svou primární misi dokončenou a inženýři se rozhodli, že ji ještě nepošlou do starého železa – opustila librační centrum L1 soustavy Slunce – Země a vydala se na dlouhou cestu.

Celkem musela provést 15 zážehů a pět průletů kolem Měsíce, než se dostala do meziplanetárního prostoru. V tu chvíli se z ní stala kometární sonda označovaná ICE. Jejím prvním cílem byla kometa Giacobini-Zinner, kolem které prolétla v roce 1985 ve vzdálenosti 7 800 kilometrů skrz její plasmový ohon. Tato sonda nebyla vybavena kamerou, takže se nemůžeme kochat žádnými fotkami, ale i přesto dokázala prozradit zajímavé informace o prostředí, které kolem sebe vlasatice vytvářejí. Vždyť šlo o první sondu, která prolétla kolem komety!

Ani po průletu kolem komety Giacobini-Zinner si ICE nechtěla odpočinout a díky vhodným parametrům oběžné dráhy zamířila k dalšímu cíli – Hallyeově kometě, o které si více řekneme u příští sondy. ICE sice prolétla 28 milionů kilometrů od jádra, ale i přesto prošla skrz ohromný ohon komety a data z ní pomohla doplnit celkový obrázek od mnoha sond, které se s kometou seznámily mnohem blíže.

Po roce 1991 sonda zkoumala Slunce, konkrétně jeho výrony koronární hmoty . Postupem času ale NASA využívala sondu stále méně. Její přístroje odpovídaly době, kdy startovala a postupně se na výsluní draly automaty s mnohem přesnější měřící technikou. V minulých letech se o sondě ICE začalo mluvit v souvislosti se skupinou nadšenců, kteří vybírali finance pro její oživení, aby mohla v letech 2017 a 2018 prozkoumat nějakou další kometu. Peníze se sice našly, kontakt se podařilo navázat, sonda poslouchala, ale mise nakonec skončila neúspěchem. Po průletu kolem Měsíce se změnila dráha a sonda byla poslána dále od Slunce. Kvůli nedostatku energie sonda vstoupila do bezpečnostního režimu, ze kterého se ale nemůže dostat, protože pozemní týmy neznají přesné parametry její oběžné dráhy, což je klíčové pro její přesné zaměření.

4) Giotto
Zeptejte se lidí ve svém okolí, kterou kometu znají. Drtivá většina z nich Vám odpoví „Hallyeova“. Kometa 1P-Halley je lidstvu známá už od starověku, protože se vrací k Zemi jednou za 76 let. Přiblížení v roce 1986 přišlo v době, kdy už lidstvo mělo zkušenosti s raketovou a kosmickou technikou, takže se k vlasatici vydala hned celá flotila průzkumníků. Sovětský svaz vyslal hned dvě sondy Vega-1 a Vega-2, Japonci také vsadili na dvojitou dávku v podobě sond Susei a Sakigake, Spojené státy vše kontrolovaly z dálky již zmíněnou sondou ICE a Evropa zvolila jedinou sondu pojmenovanou Giotto.

Právě u této velké flotily bylo naše rozhodování nejsložitější – zařazení by si zasloužila každá sonda, ale nakonec jsme vybrali Giotto hned z několika důvodů. Jednak je tato sonda evropská, takže k nám má nejblíže, navíc se ze všech sond dostala k jádru komety nejblíže a konečně poslední důvod – díky sondě Giotto začala ESA uvažovat o další kometární sondě, z čehož se vyklubala Rosetta, o které bude ještě řeč.

Sonda Giotto startovala na raketě Ariane 1 v červenci 1985. Technici dobře věděli, že staví sondu, která se s jádrem seznámí ze vzdálenosti pouhých několika stovek kilometrů a proto ji vybavili štítem proti drobným zrníčkům kometárního prachu. Místo monolitického bloku vsadili na několik tenkých vrstev nad sebou. Ve výsledku tak štít tvořil 1 mm hliníku a 12 mm kevlaru.

14. března 1986 prolétla sonda Giotto pouhých 596 kilometrů od jádra – žádná další sonda z celé flotily se neodvážila blíže. Jedinou kaňkou na projektu je, že sonda byla v době maximálního přiblížení v nestabilizované poloze a z této fáze tedy chybí vědecká data. Pouhé dvě sekundy před maximálním přiblížením se většina přístrojů na palubě poškodila zásahem prachové částice o hmotnosti desetiny gramu. Sonda měla problémy i s radiovým spojením, ale půl hodiny po kolizi se podařilo obnovit orientaci i komunikaci.

Poslední zásah prachovou částicí, kterou přístroje zaznamenaly, přišel 49 minut po maximálním přiblížení. Sonda poslala na Zemi více než dva tisíce fotek jádra a když splnila svůj primární úkol, byla hibernována. Ze spánku se probrala v roce 1990 a poté, co středisko zjistilo, že přístroje fungují, mohlo se začít hledat cílové těleso. Ve hře byly komety 26P/Grigg-Skjellerup,103P/Hartley, 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák a 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková, ze kterých byla nakonec vybrána krátkoperiodická Grigg-Skjellerup. Giotto provedla gravitační prak kolem Země a byla znovu hibernována. O necelé dva roky později se probrala a začala zkoumat blížící se kometu Grigg-Skjellerup. Jelikož náraz prachové částice u první komety vyřadil z provozu kameru, nemáme k dispozici žádné fotky u druhého cíle. Ostatní přístroje se ale činily. První kolizi s prachovými částicemi zaznamenaly, když obě tělesa dělilo 440 000 kilometrů – pro představu u Halleyovy komety to bylo až 20× dále. K maximálnímu přiblížení došlo 10. července 1992, ale ohledně vzdálenosti jsou dodnes spory – některé zdroje hovoří o 200 kilometrech, jiné o 100 kilometrech.  O sondě Giotto se mluví bohužel jen málo, přesto má na svém kontě hned několik prvenství.

• Jednalo se o první evropskou sondu v meziplanetárním prostoru
• Tato sonda jako první pořídila detailní snímky kometárního jádra
• Šlo o první sondu, která prolétla kolem dvou komet (ICE u Halleyovy komety vzhledem k vzálenosti nemůžeme považovat za průlet)
• Giotto byla první sondou, která byla probuzena z hibernace

3) Stardust
Lidstvo už mělo za sebou několik průletů kolem komet a nyní přišel čas na další úroveň – přiletět ke kometě, odebrat vzorky jejích prachových částic z ohonu a vrátit se s nimi na zemi. Tento smělý úkol dostala na svá bedra americká sonda Stardust. Ta se na cestu vydala v roce 1999 na raketě Delta II a jejím cílem byla kometa 81P/Wild-2.

Na sondě bychom našli hned několik vědeckých přístrojů, ale hlavní roli zde hrály dva sběrače prachových zrn o velikosti 1 – 100 µm pojmenované ACD (Aerogel Dust Collectors). První sběrač byl zaměřen přímo na kometární prach a skládal se ze 132 bloků aerogelu s rozměry 20 × 40 × 30 mm s aktivní plochou 1050 cm², druhý zachytával mezihvězdný prach a měl stejné parametry, jen s tím rozdílem, že bloky neměly na výšku 30 mm ale jen 10 mm.

Sonda začal svůj cíl snímkovat 13. listopadu 2003 ze vzdálenosti 25 milionů kilometrů, přičemž k vlastnímu průletu skrz kometární komu došlo 2. ledna následujícího roku. Sonda se přiblížila až na 236 kilometrů při vzájemné rychlosti 6,1 km/s. Kromě prachových vzorků sonda zaznamenala i 72 fotek jádra. Průlet třemi prachoplynovými výtrysky byl poměrně nebezpečný – 12 částic prorazilo ochranný štít, ale přístroje na palubě dokázaly analyzovat jejich složení i četnost.

Velké finále ale teprve mělo přijít. Vzorky aerogelu se uložily do návratového pouzdra, které se 15. ledna 2006 oddělilo od sondy a rychlostí 12,9 km/s vstoupilo do atmosféry, což mělo za následek přetížení až 38G. O přistání se pak postarala dvojice padáků, na kterých se pouzdro sneslo do Utahu. Dosednutí ale úplně měkké nebylo – pouzdro se asi třikrát odrazilo od povrchu. Jako perličku můžeme uvést, že přistávací oblast Dugway Proving Ground byla poměrně nebezpečná, protože se dříve používala jako testovací armádní střelnice. Jelikož nebylo možné důkladně prohledat celou přistávací elipsu o rozměrech 44 × 76 km, čekaly tři vrtulníky až do přistání na zemi. Poté k pouzdru odstartoval jeden vrtulník s ženisty, kteří prozkoumali, zda se v okolí nenachází nevybuchlá munice a teprve poté mohly přistát zbylé dva vrtulníky.

Pouzdro bylo převezeno do čisté místnosti, která je 100× čistší než standardní nemocniční prostředí V aerogelu bylo objeveno deset částic o velikosti více než 0,1 mm a největší z nich měla kolem jednoho milimetru. Do hledání stop po prachu se zapojila také internetová veřejnost, která prohledávala snímky aerogelu. Ačkoliv bylo částic málo, bylo možné u nich provést chemickou analýzu, která odhalila, že obsahují poměrně širokou paletu organických látek, dvě látky navíc obsahují dusík, který je pro organismy velmi důležitý.

A co mateřská sonda? Ta po oddělení pouzdra provedla úhybný manévr a minula Zemi. NASA ji využila pro misi NExT, když v roce 2011 prozkoumala kometu Tempel 1, kterou několik let předtím bombardovala sonda Deep Impact, o které si ještě řekneme více. Stardust (alias NExT) se tak stala i první sondou, která provedla po několika letech opakovaný průzkum komety. U jádra Tempel-1 pořídila 70 fotek ze vzdálenosti 170 – 180 kilometrů.

2) Deep Impact
Sonda Deep Impact byla první, která se s kometou seznámila opravdu zblízka. Tedy abychom byli přesní, této cti se dočkalo pouze impaktoru o váze 372 kilogramů. Sonda Deep Impact startovala na raketě Delta II v roce 2005 a jejím cílem byla kometa 9P/Tempel 1. Už v dubnu téhož roku sonda poslala první fotky této komety. 3. července přišla chvíle, kdy se od mateřské sondy oddělil impaktor, který se skládal ze 170 kilogramů měděného balastu, ale na palubě bychom našli i pár vědeckých přístrojů, jejichž data se posílala na mateřskou sondu.

Sonda samotná po oddělení impaktoru provedla úhybný manévr, aby jádro minula o 500 kilometrů. Ke kolizi došlo přesně podle plánu při vzájemné rychlosti 10,2 km/s. Kinetická energie nárazu byla 19 GJ, což odpovídá odpálení zhruba čtyř a půl tuny TNT. Kometa byla v době srážky jen 133 milionu kilometrů od Země a tak se do pozorování nárazu zapojily i velké pozemské teleskopy na západní polokouli a nezahálel ani Hubbleův, nebo Spitzerův dalekohled.

Snímky nově vytvořeného kráteru se sice nepodařily kvůli velkému množství vyvrženého materiálu, ale i tak mise výrazně rozšířila naše znalosti o kometách. Až později se ukázalo, že náraz vytvořil kráter široký 100 metrů a 30 metrů hluboký. Teleskop Swift zase prozradil, že materiál se z místa nárazu uvolňoval ještě 13 dní po kolizi, přičemž maximum přišlo v pátém dni. Celkově bylo do okolí vyvrženo 250 tisíc tun vody a 10 000 – 25 000 tun prachu.

Právě tato data vědce překvapila, protože se čekalo, že ledu bude vůči prachu ještě více. Analyzovaný prach byl velmi jemný a podobal se pudru. Chemická analýza odhalila kromě křemičitanů, také ve vesmíru poměrně vzácný sodík, nebo jíly a uhličitany, které k vzniku potřebují vodu. Ukázalo se, že kometa je ze tří čtvrtin tvořena prázdným prostorem. Kometu Tempel 1 v roce 2011 nasnímala sonda Stardust v rámci prodlouženého projektu NExT.

Ani Deep Impact po primární misi nezahálela. Dočkala se prodlužovací mise EPOXI, při které pomáhala zkoumat planety u cizích hvězd a v listopadu roku 2010 prolétla kolem komety Hartley 2 ve vzdálenosti 700 kilometrů. Na Zemi pak poslala fotky jádra s tvarem burského ořechu a přístroje na palubě provedly základní průzkum. V lednu 2013 sonda „prolétla“ kolem komety C/2012 S1 – výraz prolétla je v uvozovkách záměrně – obě tělesa dělilo při maximálním přiblížení 793 milionů kilometrů. Sonda ale pomocí snímků pomohla určit dráhu komety.

1) Rosetta
Na závěr jsme si nechali samozřejmě královnu, která nás o své neotřesitelné pozici stále ještě přesvědčuje. Stačí se podívat na jakoukoliv fotku ze sondy Rosetta a srovnat ji s libovolným snímkem kterékoliv jiné sondy a doslova vás praští do očí ten nebetyčný rozdíl. Důvod je prostý – zatímco všechny jiné sondy kolem svých cílů pouze prolétly v různých vzdálenostech, vždy měly na focení jen málo času, v maximální blízkosti strávily jen chvilku a navíc při vzájemných rychlostech v řádu kilometrů za sekundu. Rosetta na to ale jde jinak – kometu zkoumá z oběžné dráhy.

Původní plány byly mnohem bohatší – Evropa spolupracovala s NASA a uvažovalo se o přistávacím pouzdře, které by odebralo vzorky komety a dopravilo je na Zemi. Když NASA z projektu odstoupila, musela si ESA poradit sama. Z projektu vypustila odběr vzorků a jejich dopravu k Zemi – lander měl provést analýzu přímo na místě. Projektu se nevyhýbaly ani další problémy – kvůli havárii nosné rakety Ariane 5 a následnému vyšetřování se nestihlo startovní okno k původně plánovanému cíli – kometě 46P/Wirtanen. Odborníci ale dokázali rychle najít náhradní objekt, kterým byla kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko.

Ke startu došlo v březnu roku 2004 a po sérii gravitačních praků se sonda v roce 2014 začala blížit ke svému cíli. Sérií několika brzdících zážehů postupně srovnala rychlost s kometou a v srpnu téhož roku jako první lidmi vyrobený objekt vstoupila na oběžnou dráhu kolem jádra komety. Vrcholem mise mělo být přistání stokilového modulu Philae na povrchu komety 12. listopadu 2014. Kvůli závadě na přistávacím zařízení se ale nepodařilo modul ukotvit, odrazil se a po sérii poskočení skončil ve skalní trhlině.

Inženýři naštěstí od začátku počítali se špatnými variantami a proto postavili modul tak, aby primární misi zvládl jen s energií z baterií. Cokoliv navíc by bylo jen příjemný bonus. V trhlině nebyl dostatek slunečního světla pro solární panely, ale modulu to nevadilo – podle plánu provedl analýzu svého okolí i přesto, že nebyl ukotven a jedna z jeho tří nohou trčela pod velkým úhlem do prostoru. Philae jako první lidský výtvor měkce přistál na kometě a na Zemi poslal 90% očekávaných dat. Odborníci díky nim poznali, že povrch komety je pokrytý prachem, pod kterým leží velmi tvrdá vrstva ledu.

V odebraných vzorcích se podařilo objevit organické látky, ale na druhou stranu analýza vody ukázala, že poměr klasické a těžké vody neodpovídá jejich poměru na Zemi. Sonda Rosetta kroužila kolem komety, fotila její povrch, měřila teplotu, chemické složení i mnoho dalších veličin. Rosetta prolétávala jen pár kilometrů nad povrchem jádra, které svým netypickým tvarem okamžitě zaujalo i laickou veřejnost. Sonda se ale čas od času vzdálila až 200 kilometrů od jádra, takže vědci měli k dispozici komplexní soubor dat o chování komety jak v detailu, tak i v celkovém kontextu.

Rosetta zkoumala kometu během přibližování ke Slunci, které vyvrcholilo průletem perihelem (nejbližší bod dráhy ke Slunci) v srpnu 2015. Tehdy byla aktivita jádra nejvyšší a Rosetta po celou dobu sledovala změny v jeho chování. Díky prodloužené misi dostala možnost zkoumat kometu i v době, kdy se vzdaluje od Slunce a aktivita jádra postupně klesá. Porovnáním dat před průletem a po něm mohli vědci vyčíst mnoho informací o struktuře komety. Výzkum z oběžné dráhy jádra zkrátka umožnil detailně prostudovat všechny aspekty chování komety za velmi dlouhý časový úsek více než dvou let.

Mise sondy Rosetta bude ukončena poslední den v září, kdy má dosednout na povrch jádra. Během přibližovací fáze pořídí sérii snímků s velkým rozlišením, ale jakmile se dotkne povrchu, bude její mise u konce – anténu nebude možné namířit k Zemi a solární panely nepůjdou otočit ke Slunci. Skončí tak mise, která nám o kometách prozradila více, než jsme čekali.

Zdroje informací:
https://en.wikipedia.org/
https://cs.wikipedia.org/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.nasa.gov/
http://www.esa.int/
http://www.esa.int/
http://www.si.edu/

Zdroje obrázků:
http://sci.esa.int/…/Rosetta_NavCam_comet_67P_20150314_enhanced.jpeg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/ISEE-3.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/ISEE3-ICE-trajectory.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/Giotto_spacecraft.jpg
http://images.spaceref.com/news/2012/ooHMC_BEST_H1.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Stardust_-_Concepcao_artistica.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Stardust_Dust_Collector_with_aerogel.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/4/41/Wild2_3.jpg/1024px-Wild2_3.jpg
http://pages.uoregon.edu/jimbrau/BrauImNew/Chap14/7th/AT_7e_Figure_14_14c.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/3/3d/Deep_Impact.jpg/1280px-Deep_Impact.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/43/HRIV_Impact.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/00/Deep_Impact_Impactor_3.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/NASAHartley2Comet.jpg
http://assets.natgeotv.com/Shows/39013.jpg
http://rosetta.jpl.nasa.gov/sites/default/files/gallery_image/KOU01-182614-pih.jpg
http://blogs-images.forbes.com/bridaineparnell/files/2015/06/Philae_touchdown-1940×1092.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/Comet_67P_on_19_September_2014_NavCam_mosaic.jpg
http://imgur.com/zkWKQoa