Pokud pomineme rádiové signály, které opouští naši soustavu rychlostí světla (a postupně se díky slábnutí ztrácí v přirozeném kosmickém šumu), máme tu ještě sondy, které opouští Sluneční soustavu a míří do mezihvězdného prostoru. Právem je můžeme považovat za velvyslance lidského pokolení. Nesou totiž různé formy zpráv pro případné nálezce. Můžeme je ale chápat i v širším měřítku – s jejich pomocí lidstvo prozkoumává vzdálené končiny svého hvězdného systému. V neposlední řadě pak povídání o těchto sondách pomáhá udělat si představu o neuvěřitelných rozměrech vesmíru. Při pohledu na to, jak dlouho jsou tyto sondy na cestě a na vzdálenost, kterou urazily, si lidé právem připadají nicotní před nekonečnou rozlohou vesmíru.

Zatímco v minulém díle našeho pořadu jsme se věnovali technologiím, které by měly jednou umožnit mezihvězdné cestování, dnes se podíváme na velmi podobné téma. Seznámíme se se sondami, které sluneční soustavu opouští už nyní. Tato kategorie má i jednu nespornou výhodu – zatímco u jiných článků z tohoto seriálu máme problém s rozhodováním, který projekt do výčtu zařadit a který ne, tady je výběr jednoduchý. Únikové rychlosti z naší soustavy totiž dosáhlo zatím jen pět vědeckých družic. V dnešním článku seřadíme jednotlivé sondy podle toho, jak daleko od naší mateřské hvězdy už odcestovaly.

5) New Horizons
Začneme sondou, která je většině čtenářů asi nejznámější, protože si před dvěma lety odbyla svých několik týdnů slávy, když nám poprvé v historii umožnila nahlédnout na povrch trpasličí planety Pluto a jejích měsíců. 478 kg těžká sonda New Horizons startovala 19. ledna roku 2006 na raketě Atlas V. NASA tehdy použila nejsilnější konfiguraci tohoto nosiče – s pěti urychlovacími bloky a pětimetrovým aerodynamickým krytem.

Aby sonda získala maximální rychlost, byl nad horním stupněm Centaur umístěný ještě dodatečný stupeň ATK Star 48B. Už po jeho dohoření sonda získala únikovou rychlost ze sluneční soustavy, což se ještě žádné jiné sondě nepodařilo – všechny tuto rychlost získaly díky gravitačním manévrům! Stala se také nejrychlejší sondou, která opouštěla Zemi – v té době měla rychlost 58 000 km/h, což je 16,5 km/s.

Sonda při své cestě studovala třeba asteroid 132524 APL, ale nejdůležitějším momentem byl průlet kolem Jupiteru 28. února 2007. Ten sondu urychlil vůči Slunci o 4 km/s na rychlost 23 km/s a zároveň ji navedl vstříc Plutu. New Horizons během průletu nezahálela a nafotila nejen planetu samotnou, ale i její měsíce.

Největší pozornost si ale tato sonda získala v roce 2015, kdy přišel hlavní úkol její mise – průlet kolem trpasličí planety Pluto. Důsledný výčet všech objevů překračuje možnosti tohoto článku, proto pouze stručně představíme ty nejdůležitější – Pluto není zmrzlá koule, jak si mnoho lidí myslelo, ale má i geologicky mladý povrch, přičemž vyloučen není ani kryovulkanismus. Na povrchu se nachází rozeklané hory obklopené rovinatými ledovými pláněmi tvořenými kromě vodního ledu i dusíkem, nebo metanem. Odborníky překvapila i komplexní struktura jemné atmosféry této trpasličí planety. Zájemci o bližší informace mohou využít našich starších článků na toto téma.

V současné době New Horizons splnila svůj hlavní úkol a zahajuje jakousi bonusovou, nadstavbovou část. Na přelomu let 2018 a 2019 by měla proletět kolem asteroidu 2014 MU69, který pomohl objevit Hubbleův teleskop. Půjde o blízký průzkum vůbec nejvzdálenějšího objektu v dějinách. Ohledně dalšího osudu této sondy můžeme jen spekulovat. Je poměrně nepravděpodobné, že by New Horizons navštívila ještě vzdálenější cíl. Její zásoby paliva pro manévrování jsou omezené a vzdálenější objekty se na hustém hvězdném pozadí hledají složitě i těm nejlepším dostupným dalekohledům.

V současné době je New Horizons vzdálená 38,9 astronomických jednotek od Slunce, takže signál ze Země k ní letí rychlostí světla 5,25 hodiny. New Horizons se od Slunce vzdaluje rychlostí 14,235 km/s, což je 3 AU/rok. A za zmínku stojí, že únikovou rychlost ze sluneční soustavy má i výše zmíněný stupeň ATK Star 48B.

Jelikož New Horizons prováděla při cestě různé korekce dráhy, motor ji u Jupiteru dokonce předběhl. Protože ale jeho dráha nebyla řízená, nezískal od největší planety naší soustavy takovou gravitační pomoc jako New Horizons a dráhu Pluta protnul až 15. října 2015, když už byla trpasličí planeta 200 milionů kilometrů daleko. Technicky však i on opouští sluneční soustavu, byť nenese žádný vědecký ani komunikační přístroj.

4) Pioneer 11
Této 259 kg těžké sondě se také někdy říká Pioneer G a do vesmíru se vydala 6. dubna 1973 na raketě Atlas SLV-3D a kromě horního stupně Centaur-D1A použila i dodatečný horní stupeň Star-37E. Jejím hlavním úkolem bylo prozkoumat pás asteroidů, prostředí kolem Jupiteru a Saturnu, sluneční vítr, kosmické záření, a pokud by se zadařilo, tak i vzdálenější části naší soustavy a heliosféru. O dodávku energie se stejně jako u ostatních sond, které míří takto daleko, starají radioizotopové zdroje – zde byly celkem čtyři.

Po startu sonda nabrala směr přímo k Jupiteru. Druhého prosince 1974 Pioneer 11 prolétl 42 828 kilometrů nad vrcholky oblaků této planety a nasnímal třeba slavnou Velkou červenou skvrnu. Z naměřených údajů se ale podařilo dopočítat i hmotnost jupiterova měsíce Callisto. Gravitační prak této planety vystřelil sondu vstříc Saturnu. Šlo o vůbec první průlet kolem Saturnu a druhý průlet skrz pás asteroidů a kolem Jupiteru.

Kolem Saturnu prolétl Pioneer 11 1. září 1979 ve vzdálenosti 21 000 kilometrů od vrcholků oblačnosti. Jelikož už v té době byly na cestě k Saturnu sondy Voyager, bylo rozhodnuto, že Pioneer 11 prolétne rovinou prstenců tak, jak měly Voyagery a ověří tuto cestu. Pioneer tehdy posloužil Voyagerům a ověřil, že průletová dráha je bezpečná. Pokud by odhalil nebezpečí, sondy by prolétly jinudy, ale přišly by o možnost studovat Uran a Neptun.

Pioneer 11 během průletu nasnímal velké množství měsíců a s jedním z nich se dokonce málem srazil – pravděpodobně kolem měsíce Epimetheus prolétl ve vzdálenosti méně než 4000 kilometrů, což se zdá hodně, ale při velké vzájemné rychlosti to bylo docela těsné. Na fotkách bylo zajímavé, že vzhledem k dráze průletu se samotné prstence zdály tmavé a naopak mezery mezi nimi byly světlé.

Historie této sondy se přestala psát 30. září roku 1995, kdy na Zemi dorazila její poslední zpráva. V době psaní tohoto článku je Pioneer 11 vzdálený 97,8 AU od Slunce, od kterého se vzdaluje rychlostí 11,27 km/s, tedy 2,37 AU/rok. Pokud by byla tato sonda aktivní, trvala by cesta signálu z ní na Zemi rychlostí světla celých 13,42 hodin.

3) Voyager 2
Celých 825 kilogramů těžká sonda Voyager 2 startovala do vesmíru 20. srpna 1977, tedy o 16 dní dříve, než její dvojče, Voyager 1. Jejím cílem byly nejen již prozkoumaný Jupiter a Saturn, ale hlavně ledoví obři – planety Uran a Neptun. Do dnešních dnů je právě Voyager 2 jedinou sondou, která tyto dvě planety navštívila. Prakticky všechno, co o nich víme, máme od této sondy.

O vynesení se postarala raketa Titan IIIE a na konci dubna 1979 začala pozorovací fáze Jupiteru. K maximálnímu přiblížení došlo 9. července 1979 na vzdálenost 570 000 kilometrů. Sonda tehdy objevila jemné prstence kolem planety a z fotek jsme mohli sledovat víření ve Velké rudé skvrně. Asi největším objevem této sondy u Jupiteru ale bylo zjištění vulkanické aktivity na měsíci Io. Vůbec poprvé v dějinách jsme měli důkaz o vulkanické aktivitě na jiném kosmickém tělese. Oba Voyagery dohromady pozorovaly devět erupcí a odhaduje se, že mezi jejich průlety došlo k dalším dvěma erupcím. Zapomenout nesmíme ani na objevy nových měsíců Adrastea, Metis, Thebe a Amalthea.

Další zastávkou byl Saturn, ke kterému se Voyager 2 nejvíce přiblížil 26. srpna 1981. Sonda už během příletu měřila údaje o teplotě a hustotě atmosféry planety. Ukázalo se, že teplota Saturnu je -203°C a směrem ke středu pomalu roste. Na úrovni tlaku 120 kilopascalů byla teplota -130°C, přičemž severní pól byl o deset stupňů chladnější. Kamera při průletu nasnímala i měsíce – hlavně Enceladus, Iapetus, Tethys a Titan. U Saturnu se navíc objevil problém s hybností kamerové platformy kvůli vypotřebování maziva. Nad průzkumem Uranu a Neptunu tak visel otazník, ale technici problém vyřešili.

24. ledna 1986 tak mohl Voyager 2 proletět kolem Uranu ve vzdálenosti 81 500 kilometrů nad horními vrstvami mraků. Jelikož šlo o první návštěvu této planety, daly se očekávat velké objevy. Poprvé jsme třeba spatřili měsíce Ordelia, Ophelia, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda, Perdita a Puck. Sonda zkoumala planetu s extrémně skloněnou dráhou rotace (97,8°), přičemž tento efekt je ještě umocněn tím, že magnetická osa je vychýlena o 60°. Magnetosféra tak vytváří útvar podobný vývrtce, který se táhne za Uranem.

Hodně zajímavé byly i snímky měsíce Miranda, který obíhá nejblíže planetě z pěti velkých měsíců. Na fotkách jsme mohli vidět krátery hluboké až 20 kilometrů, což vede k teorii, že Mirandu dříve zasáhlo cizí těleso, které ji rozdělilo na více částí, a některé z nich se nedokonale spojily, ale přesto si zachovaly výrazné jizvy. Stejně tak se ukázalo, že se prstence Uranu liší od těch u Saturnu – jsou výrazně mladší a zřejmě vznikly výrazně později než sama planeta. Materiál zřejmě pochází z Měsíce zasaženého vnějším impaktem nebo roztrhaného slapovými silami.

Posledním velkým cílem byla planeta Neptun. Kolem ní sonda prolétla 25. srpna 1989. Jelikož šlo o poslední cíl, byli operátoři ochotnější riskovat. Provedli proto blízký průlet kolem měsíce Triton. Už jim nevadilo, že takový průlet posune únikovou dráhu mimo rovinu planet. Kromě snímkování planety a měsíců sonda zkoumala magnetické pole a měřila nabité částice. Voyager 2 objevil Velkou tmavou skvrnu, což byl jen dočasný útvar a dnes se již podle pozorování Hubbleova teleskopu rozpadl.

Tím ale jeho výzkum neskončil. Letěl kosmickou prázdnotou a 30. srpna 2007 prošel rázovou vlnou a dostal se do oblasti tzv. heliosférické obálky (nebo pochvy). Bylo to o 1,6 miliardy kilometrů blíže ke Slunci než v případě Voyageru 1, což je dáno tvarem magnetického pole. 7. listopadu 2012 se Voyager 2 stal třetí sondou v historii, která se dostala 100 astronomických jednotek od Slunce. Očekává se, že kolem roku 2020 už výkon radioizotopového zdroje poklesne a zbývající přístroje se začnou o energii děli. Nejdříve v roce  2025 už bude výkon energetického zdroje pod úrovní, kterou potřebuje jakýkoliv přístroj na palubě.

Ve chvíli kdy bylo Pluto v roce 2006 vyřazeno ze seznamu planet, bylo administrativně dáno, že naše sondy již navštívily všechny planety sluneční soustavy. A právě Voyager 2 na tom měl lví podíl. Sonda je momentálně vzdálená 114,8 astronomických jednotek od Slunce a vzdaluje se od něj rychlostí 15,359 km/s, což je 3,240 AU/rok. Jednosměrná cesta signálu mezi Zemí a sondou trvá 15,8 hodiny.

2) Pioneer 10
Stejně jako se Pioneeru 11 říká Pioneer G, má i „desítka“ své druhé jméno a sice Pioneer F. Sonda o váze 258 kilogramů se do vesmíru dostala 2. března 1972, tedy více než rok před sesterským Pioneerem 11. S touto sondou se pojí hned dva rekordy. Jednak šlo o první lidský výtvor, který zkoumal zblízka Jupiter a navíc šlo o první sondu, která dosáhla únikové rychlosti ze sluneční soustavy.

Ke startu se i tady použila raketa Atlas SLV-3D a i zde byl nad horním stupněm Centaur-D1A dodatečný horní stupeň Star-37E. Ve své době šlo o nejrychlejší lidmi vyrobený objekt – vždyť sonda protnula dráhu Měsíce pouhých 11 hodin po startu! Několik dní po startu začala sonda měřit kosmické záření a aktivovala své senzory. S jejich pomocí detekovala v meziplanetárním prostoru atomy helia, což se ještě žádné sondě před ní nepodařilo.

2. prosince 1972 sonda prolétla kolem asteroidu 307 Nike a už na ni čekal Jupiter. Dráha průletu byla vybrána tak, aby bylo možné prozkoumat atmosféru měsíce Io. Pioneer 10 nasbíral fotky Velké rudé skvrny i terminátoru (hranice světla a stínu), měřil teploty oblačnosti (−133 až −113 °C na úrovni tlaku 10 mbar a −183 až −163 °C na úrovni tlaku 100 mbar) i množství elektronů na osvětlené (60 000 na krychlový centimetr) a noční (9 000 na krychlový centimetr) straně.

Při odletu od Jupiteru došlo k zajímavé situaci. Jelikož je magnetosféra planety ovlivněna interakcí se slunečním větrem, tak je v prostoru rozvlněná. Pioneer 11 tak prolétl celkem 17× skrz rázovou vlnu magnetosféry Jupiteru. Pak už jeho dráha vedla do pusté prázdnoty vesmíru. V roce 1976 sonda prolétla úrovní oběžné dráhy Saturnu a o tři roky později úrovní oběžné dráhy Uranu. O další 4 roky později Pioneer 10 prolétl dráhou Neptunu a stal se první sondou, která se dostala za úroveň velkých planet.

Mise byla oficiálně ukončena 31. března 1997, i když přístroje na palubě byly stále aktivní. Síť Deep Space Network ještě několik let zachytávala její slábnoucí signál. I tato mise byla prospěšná – operátoři se mohli učit, jak pracovat se signálem přijatým z takové dálky a jak jej zpracovávat. Poslední telemetrická data dorazila 27. dubna 2002 a od té doby už přicházely jen občasné slabé signály. Kontakt se sondou byl ztracen 23. ledna roku 2003. Předpokládá se, že sonda mohla být funkční i poté, ale její radiový vysílač už neměl energii. Podle NASA v té době klesl výkon radioizotopového zdroje pod požadovanou hranici.

Tato sonda je v době psaní článku vzdálená 118,8 astronomických jednotek od Slunce, od kterého se každou sekundu vzdálí o 11,965 km, tedy o 2,52 AU každý rok. Kdyby byla sonda aktivní, trvalo by signálu urazit vzdálenost ze Země k Pioneeru 16,6 hodin.

1) Voyager 1
I když startoval na Titanu IIIE až 5. září 1977, tedy 16 dní po sesterském Voyageru 2, dorazil k Jupiteru i Saturnu dříve. Rozdíl byl v tvaru dráhy – Voyager 1 ji měl přímější. Jednička předběhla dvojku už v prosinci 1977, když byly obě sondy v pásu asteroidů. Šestého ledna 1979 začala pro Voyager 1 pozorovací fáze Jupiteru. K maximálnímu přiblížení došlo 5. března (o 4 měsíce před Voyagerem 2) na vzdálenost 349 000 kilometrů od středu planety.

Sonda tehdy fotila měsíce, prstence, měřila magnetické pole i úroveň radiace. Fáze intenzivního sběru dat trvala dva dny, kdy byla sonda planetě nejblíže. Společně s daty z Voyageru 2 se podařilo dokázat vulkanickou aktivitu měsíce Io, který podle naměřených údajů svou činností výrazně ovlivňuje celý systém měsíců. Do svého okolí vyvrhuje síru, kyslík a sodík, které následně reagují s nabitými částicemi v magnetosféře planety.

Jednička dorazila k planetě ozdobené prstenci v listopadu 1980, tedy více než půl roku před dvojkou. K maximálnímu přiblížení na vzdálenost 124 000 km od vrcholků mraků došlo 12. listopadu a kamera tehdy nasnímala mnoho detailních fotek saturnových prstenců.  Měření ukázala, že horní vrstvy Saturnovy atmosféry tvoří ze 7% helium (přičemž u Jupiteru to bylo 11%) a zbytek připadá prakticky pouze na vodík.

Až do příletu k Saturnu byly cesty obou Voyagerů velmi podobné, ale u něj se rozdělily. Vědeckou komunitu totiž zajímal měsíc titan, u kterého Pioneer 11 pozoroval atmosféru. K průletu kolem titanu tedy došlo ve vzdálenosti 6 400 kilometrů. Snímky společně s radiovými měřeními prozkoumaly složení, hustotu a tlak atmosféry tohoto měsíce, navíc se podařilo vypočítat i jeho hmotnost podle vlivu na dráhu sondy. Neprůhledná atmosféra sice znemožnila pozorování povrchu, ale i tak byl tento průlet mimořádně cenný. Vědci na základě naměřených údajů o složení a teplotě začali vytvářet atraktivní teorie o uhlovodíkovém koloběhu, což se díky sondě Cassini a modulu Huygens potvrdilo.

Velký vědecký přínos, který měl průlet kolem Titanu však měl svou daň. Kvůli potřebné dráze bylo jasné, že sonda opustí rovinu oběhu planet a už žádný další objekt nenavštíví. Padla tak původně zvažovaná myšlenka návštěvy Pluta. Nyní již víme, že změna kurzu byla riskantní, ale vyplatila se. Na Titanu jsme objevili mimořádně zajímavý svět, který nás fascinuje dodnes. Můžeme bez přehánění říct, že sonda Cassini vznikla na odkazu Voyageru – Saturn se ukázal jako velmi atraktivní cíl se spoustou vědeckých otázek.

I když už Voyager 1 nenavštívil žádnou další planetu, jeho vědecký výzkum pokračoval. 14. února 1990 byly pořízeny poslední fotky a vznikl legendární rodinný portrét sluneční soustavy.  17. února 1998 Voyager 1 předhonil Pioneer 10 a stal se nejvzdálenějším lidským výtvorem, přičemž tento titul mu již zůstal. 17. prosince 2004 sonda prošla rázovou vlnou a ve vzdálenosti 94 AU od Slunce vstoupila do heliosférické obálky. Sonda ale musela postupně začít vypínat některé systémy. V únoru 2007 se přestalo používat měření plasmatu, v lednu 2008 radiové experimenty. 25. srpna 2012 sonda ve vzdálenosti 121 AU překročila heliopauzu, což potvrdila další měření provedená 7. července 2014. Sonda vstoupila do mezihvězdného prostoru

Vědci tak dostali unikátní možnost prozkoumat tohle neznámé prostředí. Možná trochu paradoxní je, že sonda sice prolétá mezihvězdným prostorem, ale stále je ve sluneční soustavě a ještě mnoho tisíc let v ní bude. Mezihvězdný prostor zjednodušeně znamená, že tlak částic ze Slunce již v této oblasti není dominantní. Přesto zde stále výrazně působí sluneční gravitace a jsou tu tělesa, která kolem naší hvězdy v těchto ohromných vzdálenostech obíhají.

Nejvzdálenější velvyslanec lidstva je v době psaní článku vzdálen 139,09 astronomických jednotek od Slunce a kraluje i co do rychlosti, kterou odlétá pryč – 16,989 km/s, tedy 3,584 AU/rok nemá konkurenci a žádná ze jmenovaných sond jej nemůže předhonit. Signál ze Země letí k sondě úctyhodných 19,19 hodin. Mezi roky 2025 a 2030 už bude zřejmě výkon energetického zdroje tak slabý, že nedokáže dodávat energii žádnému přístroji na palubě. Už jako mrtvá sonda by měl Voyager 1 za 300 let dosáhnout nejvzdálenější části sluneční soustavy – Oortova oblaku, jehož průlet mu zabere dalších 30 000 let.

Další díl našeho letního seriálu TOP 5, který vychází vždy v pátek je u konce a doufáme, že se Vám výlet do nejvzdálenějších končin naší soustavy líbil. Na tomto místě je vhodné poznamenat, že bohužel nás v nejbližších letech nečeká žádný nástupce těchto sond. A stejně jako u některých žebříčků říkáme, že za pár let už může být pořadí úplně jiné, zrovna tento článek bude podle současného vývoje aktuální ještě mnoho let. Kdo ví, třeba se ještě někdy dočkáme sondy, která nasbírá rychlost dostatečnou k tomu, aby za sebou nechala vše, co nás obklopuje a vydala se vstříc tajemným vesmírným dálavám.

Zdroje informací:
http://www.heavens-above.com/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://cs.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://www.space.com/
http://news.nationalgeographic.com/
https://science.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://www.heavens-above.com/…widthAU=250&EclLat=90&EclLong=270&cul=cs
https://upload.wikimedia.org/…/643px-New_Horizons_Transparent.png
http://ccar.colorado.edu/…/Mission_Analysis_files/Time_line_distvel_nh.png
http://www.nasa.gov/…/nh-apluto-mountains-plains-9-17-15_0.png
http://slappy.sweb.cz/others/mu69_from_hst.jpg
https://upload.wikimedia.org/…Pioneer_spacecraft_on_its_way_to_interstellar_space.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/P11F81.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Voyager_spacecraft.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8c/Io_voyager2.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Uranus2.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/Miranda2.JPG
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/56/Neptune_Full.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/Pioneer10-11.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Pioneer_10_-_p146.jpg
https://i.ytimg.com/vi/-Hl74zWStxs/maxresdefault.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Great_Red_Spot_From_Voyager_1.jpg
https://upload.wikimedia.org/…thick_haze_layer-picture_from_voyager1.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Family_portrait_%28Voyager_1%29.png
https://cs.wikipedia.org/…/File:Voyager_1_entering_heliosheath_region.jpg
http://www.heavens-above.com/…200&widthAU=250&EclLat=10&EclLong=0&cul=cs