NASA vybrala čtyři koncepční studie, které se staly finalisty aktuální 15. a 16. výběru návrhů pro výzkumný program Discovery. Nejedná se zatím o schválené mise – některé z nich určitě nedostanou možnost pokračovat k realizaci, ale i tak určitě stojí za zmínku. Ve všech případech totiž návrhy slibují možnost rozšíření našich znalostí o různých tělesech Sluneční soustavy. Díky těmto misím bychom se měli dozvědět informace, které nám dřívější mise z nějakého důvodu nemohly prozradit. Závěrečný výběr, který rozhodne o realizaci, by měl proběhnout v roce 2021. Pak se rozběhne známý kolotoč dalšího zpřesňování, schvalování návrhů, výroby hardwaru a o několik let později bude mise připravena ke startu.

Program Discovery vyhlásila NASA z jednoduchého důvodu. Jeho úkolem je přizvat vědce a inženýry a sestavit z nich týmy, které navrhnou úžasné vědecké mise pro průzkum objektů naší soustavy, aby prohloubily naše znalosti o nich. Mise programu Discovery startují pravidelně a jsou vždy zaměřené na témata, která nějak souvisí s planetárním výzkumem. Hlavním cílem je zlepšení našich znalostí o Sluneční soustavě – její historii i současnosti.

Každý návrh, který se nyní dostal do finále, nyní dostane tři miliony dolarů na vypracování devítiměsíční detailní studie, v rámci které vypracuje a rozvine koncepty mise. Poté, co se experti z NASA seznámí s vypracovaným materiálem, rozhodnou o tom, které mise se dočkají realizace. Množné číslo zde není omylem – NASA říká, že může vybrat až dvě mise.

DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging Plus)

Tady možná někteří naši čtenáři zbystří. Návrh mise DAVINCI totiž není nový (jak naznačuje znaménko plus na konci zkratky/názvu). Misi DAVINCI totiž vědecký tým kolem Jamese Garvina z Goddardova střediska navrhoval už pro minulé kolo programu Discovery (ve které nakonec NASA vybrala mise Lucy a Psyche). Úkolem této mise je analyzovat atmosféru Venuše, aby vědci mohli lépe porozumět procesům, které ji formovaly. Stejně tak bychom se mohli dozvědět, zda tato planeta někdy měla oceán. Přístroje mají být uloženy ve speciálně navrženém pouzdře, které odolá tamním mimořádně drsným podmínkám.

Zmíněné znaménko plus značí, že vědecký tým tentokrát zapracoval na zobrazovacích přístrojích, které mají sloužit k mapování kamenných struktur na povrchu. Po pěti sondách, které studovaly Venuši dálkově, půjde o první atmosférického průzkumníka tohoto světa od roku 1986. Snímky pořízené během sestupu by měly zachytit pohoří Venuše a pomoci porozumět její tektonice, vulkanickým procesům a počasí. Poznatky z této mise by mohly vést k lepšímu pochopení vzniku Venuše, ale i kamenných planet obecně – i mimo naši soustavu.

Pouzdro by mělo být vybaveno analytickým přístrojem VAL (Venus Analytic Laboratory), který má měřit data především v horních vrstvách mraků a pak zase blízko povrchu. VAL má technologicky vycházet z přístroje SAM (Sample Analysis at Mars) z vozítka Curiosity. Součástí vědeckého vybavení tohoto balíčku má být hmotnostní spektrometr VMS pro hledání vzácných a málo zastoupených plynů vycházející ze senzoru QMS na Curiosity, dále pak laserový spektrometr VTLS opět pro hledání vzácných plynů a jejich izotopů vycházející ze senzoru TLS na Curiosity. Dále zde má být systém VASI pro analýzu atmosféry během sestupu, který poskytne kontext dalším měření. Výčet uzavře snímač VenDI, který v sobě zkombinuje technologie z přístrojů MastCam, MarDI a MAHLI z roveru Curiosity.

IVO – Io Volcano Observer

Tento návrh počítá s průzkumem Jupiterova měsíce Io, kde chtějí vědci lépe porozumět tomu, jak slapové síly formují kosmická tělesa. Io je neustále ohříván konstantním tlakem jupiterovy gravitace a díky tomu se jedná o vulkanicky nejaktivnější těleso ve Sluneční soustavě. O vlastnostech tohoto měsíce víme stále jen velmi málo. Nevíme třeba, zda se pod povrchem nenachází obří oceánský rezervoár roztaveného magmatu. Sonda IVO by měla pomocí opakovaných průletů kolem měsíce zjistit, jak zde magma vzniká a jak je vyvrhováno. Sonda má zjistit jaký je globální tok tepla na tomto měsíci, nebo jaké jsou zde podmínky z hlediska magnetického pole. Poznatky mohou přinést revoluci do našeho chápání vývoje kamenných těles, ale i oceánských světů. Hlavním vědeckým pracovníkem je Alfred McEwen z University of Arizona v Tucsonu a Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory v marylandksém městě Laurel by zajistila management mise.

Pokud bude tato mise vybrána, očekává se, že by mohla startovat na raketě Atlas V 401. Po gravitačním manévru u Země by sonda vyrazila k Jupiteru a už při příletu k planetě by provedla první průlet kolem Io. Následoval by zážeh pro vstup na skloněnou oběžnou dráhu kolem plynného obra. Po půlroční kalibrační fázi by začala 22 měsíců dlouhá vědecká fáze, během které se očekává osm průletů kolem Io. Díky zmíněné dráze skloněné o 42° vůči rovníku by sonda k měsíci vždy přilétla od jeho jižní pólu, nejblíže k povrchu (200 – 500 km) by se dostala nad rovníkem a Io by opustila nad jeho severním pólem. Aby vědci mohli porovnávat co nejpodobnější data, ve kterých se budou snáze hledat rozdíly, má k průletům docházet ve stejné části jeho oběžné dráhy, což zajistí podobné podmínky osvětlení. Po ukončení primární mise může být navržena mise nadstavbová. Při ní se má výrazně prodloužit oběžná doba – nadstavbová mise může trvat osm let, během kterých by přišlo osm průletů kolem Io. Sonda by však měsíc studovala i z větší vzdálenosti a vyloučen není ani průzkum některého vzdáleného jupiterova měsíce. Na palubě by měly být tyto vědecké přístroje:

• NAC (Narrow-Angle Camera) je kamera s CMOS snímačem (5 μrad/pixel) schopná pořizovat barevné fotky ve 12 pásmech od 300 do 100 nm. Snímky půjde využít nejen pro časosběrná videa, ale i pro optickou navigaci. V době maximálního přiblížení má tato kamera dávat snímky s rozlišením zhruba 2 metry na pixel.
• WAC (Wide-Angle Camera) je kamera se stejnou elektronikou jako NAC, ale její zorné pole bude 25° a nebude obsahovat kolečko s filtry.
• TMAP (Thermal Mapper) je přístroj odvozený ze systému THEMIS na sondě Mars Odyssey. Dosahuje přesnosti 125 μrad/pixel a měl by hledat křemičitany a vytvářet tepelné snímky povrchu.
• PEPI (Particle Environment Package for Io) – částicový detektor tvořený dvěma systémy – hmotnostním spektrometrem INMS (Ion and Neutral Mass Spectrometer) a analyzátorem iontů a plazmatu PIA (Plasma Ion Analyzer).
• DMAG (Dual Fluxgate Magnetometers) – dvě sady německých magnetometrů s citlivostí 0,01 nT.
• HOTMAP (Hotspot Mapping Camera) – studentský přístroj prio blízkou infračervenou oblast se stejným zorným polem jako má WAC.

TRIDENT

ze všech čtyř vybraných návrhů míří TRIDENT (v překladu Trojzubec) nejdál. Má totiž prozkoumat Triton – unikátní a poměrně aktivní měsíc planety Neptun. Tento měsíc prozkoumala sonda Voyager 2, která odhalila, že na Tritonu probíhají procesy obnovy povrchu – ten je tak druhý nejmladší v celé Sluneční soustavě. Vědci také nevylučují gejzíry vyvrhující materiál do atmosféry. I díky přítomnosti ionosféry zde může vznikat sníh organických látek a vyloučen není ani podpovrchový oceán. Průzkum Tritonu by mohl přinést odpovědi spojené s vývojem oceánských světů – ať už u našeho Slunce, nebo u jiných hvězd. Trident by byl průletová mise – během jediného setkání s cílovým objektem by měl prozkoumat jeho aktivní procesy a určit, zda na tritonu opravdu existuje podpovrchový oceán.. Hlavním vědeckým pracovníkem mise je Louise Prockter z Lunar and Planetary Institute/Universities Space Research Association v Houstonu. management mise by zajistila Jet Propulsion Laboratory z kalifornské Pasadeny.

Trident by měl využít vhodného uspořádání planet k provedení příslušného gravitačního manévru. Připomeňme, že od roku 1989, kdy tento měsíc prozkoumala sonda Voyager 2 (průlet ve vzdálenosti 40 000 km) o tomto měsíci nevíme prakticky nic nového. S využitím pokročilých snímkovacích metod a orientace Tritonu na oběžné dráze kolem Neptunu by měla sondě Trident v roce 2038 během jediného průletu zmapovat prakticky celý povrch tohoto měsíce. Počítá se s průletem ve vzdálenosti 500 kilometrů, takže sonda proletí skrz tenkou atmosféru tohoto měsíce. Během průletu provede odběr vzorků zdejší ionosféry a provede měření magnetické indukce, které by mohlo prozradit přítomnost podpovrchového oceánu. Na palubě mají být tyto přístroje:

• Infračervený spektrometr s rozlišením 2 – 100 km, který vytvoří téměř globální mapu na vlnové délce 5 μm.
• Kamera s úzkým zorným polem provede snímkování proti Neptunu a také bude fotit okraje měsíce. Její rozlišení má být maximálně 200 metrů.
• Kamera se širokým zorným polem má sledovat změny a dosáhne rozlišení 1500 metrů.
• Tříosý magnetometr pro detekci oceánu.
• Radiový experiment průchodu vln atmosférou pro gravitační měření, nebo profily neutrálních částic a elektronů.
• Plazmový spektrometr pro detekci nabitých částic v atmosféře.

VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy)

Poslední ze čtyř vybraných finalistů je opět trochu déjà vu. Stejně jako v případě DAVINCI, i VERITAS už jeho tým zkoušel prosadit v minulém kole programu Discovery. Ba co víc – podobný návrh pod označením VOX (Venus Origins Explorer) byl svými organizátoryp řihlášen v roce 2017 do programu New Frontiers.  Ani v tomto případě se tým nevzdal, návrh dopracoval a přihlásil znovu – i tentokrát se dostal až do finále. Cílem této mise je také Venuše, u které by se měla studovat její geologická historie – vědce zajímá především odpověď na otázku, proč se Venuše vyvíjela úplně jinak než Země. Oběžnice této planety má být vybavena radarem a postupně tak zmapuje téměř celý povrch planety a vytvoří globální výškovou mapu. Trojrozměrný topografický model pomůže potvrdit, zda jsou zde stále aktivní jevy jako deskové tektoniky a vulkanismus. Sonda také provede měření infračerveného záření, které vychází z povrchu, čímž pomůže geologickému průzkumu této planety, který je zatím v plenkách. Návrh mise zastupuje Suzanne Smrekar z Jet Propulsion Laboratory, která by také zajistila management mise. Základní mise by měla trvat dva roky a ke splnění požadovaných vědeckých úkolů jsou potřebné pouze dva přístroje:

• VEM (Venus Emissivity Mapper) – má mapovat povrch Venuše v šesti spektrálních pásmech, která prochází atmosférou. Přístroj má dodat německá agentura DLR.
• VISAR (Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar) – radar pro vytvoření digitálního výškového modelu s přesností 250 metrů horizontálně a 5 metrů vertikálně.

Osobní zhodnocení na závěr

U podobných článků, které představují finalisty výběrů různých vědeckých programů, na které ještě čeká poslední výběr, už tradičně sepisuju jakési shrnutí finálových projektů a také se pokusím odhadnout, jaké šance na realizaci jednotlivé návrhy mají. Ze všeho nejdříve si dovolím odhadnout, že NASA příští rok vybere dvě mise k realizaci. Je to dáno tím, že se jedná o výběry s pořadovými čísly 15 a 16. I minule NASA spojila dva výběry (13 a 14) do jednoho a vybrala Lucy a Psyche. Stejně tak byly spojené výběry 9 a 10, ve kterých byly vybrány mise Dawn a Kepler. Domnívám se tedy, že NASA nepřeruší tradici a že oba aktuální výběry budou mít výsledek v podobě jedné mise určené ke startu.

Jenže které dvě to tedy budou? Rozhodování to jistě nebude jednoduché – všechny čtyři mise jsou něčím zajímavé. Osobně mne velmi překvapilo, že se v aktuální čtveřici finalistů objevily hned dva návrhy, které byly při minulém výběru ve finále a neuspěly. Domnívám se proto, že tentokrát to už jednomu z minule neúspěšných projektů vyjde. Kdybych se měl osobně rozhodnout, který „recyklovaný“ návrh má větší šanci na realizaci, zvolil bych asi DAVINCI+, jelikož průzkum Venuše z oběžné dráhy může nabídnout menší pokrok, než přímo z atmosféry – časový rozestup od poslední povrchové mise zajistí, že technika udělá dostatečný pokrok pro sběr nových informací.

Domnívám se, že NASA dá šanci pouze jednomu opakovanému návrhu – oba totiž cílí na Venuši a nepřijde mi pravděpodobné, že by NASA vybrala dvě mise, které by měly studovat stejný objekt. Druhé volné místo tedy vyplní buďto IVO nebo Trident. Tady už je rozhodování hodně těžké. Docela dlouho jsem zvažoval všechna pro a proti a nakonec jsem dospěl k názoru, že zřejmě vyhraje IVO. V jeho prospěch hraje jednak kratší přeletová doba k cíli a také atraktivita cílového tělesa (byť uznávám, že Triton v tomto ohledu rozhodně nehraje druhé housle). Io je fantastický svět, který má potenciál nadchnout i širokou veřejnost. Fotky z této sondy by byly mimořádně atraktivní a lákavé.

Ale pokud by vyhrál Trident, rozhodně bych se nezlobil. Možnost prozkoumat exotický měsíc u vzdálené planety Sluneční soustavy je jistě velmi lákavá. Při mém rozhodování zda IVO nebo TRIDENT, hrály v neprospěch mise k Tritonu dva faktory – prvním je skutečnost, že jde „pouze“ o průletovou misi a druhým je doba realizace – průlet až v roce 2038. Osobně se domnívám, že Neptun (stejně jako Uran) by si zasloužily větší misi, která by se usadila na oběžné dráze a umožnila dlouhodobý průzkum nejen planety samotné, ale i jejích měsíců. Ostatně už před pár lety vědci uvažovali o dvou téměř identických sondách – jedna pro studium Neptunu, druhá pro studium Uranu. Obávám se, že pokud by byl schválen průletový Triton, znamenalo by to, že se zase na několik let k vnějším planetám nepoletí s ničím větším.

A ještě malé upřesnění na závěr – jak jsem psal na začátku, domnívám se, že NASA vybere jednu misi k výzkumu Venuše. Ale kdybych tuhle podmínku výběru odstranil, pak bych volil realizaci misí IVO a TRIDENT. Obě mi totiž připadají mnohem atraktivnější, než výzkum Venuše. U druhé planety Sluneční soustavy už bylo mnoho sond, takže sice je na co navazovat, ale na druhou stranu zde není taková možnost úplně nových objevů, jako kdybychom studovali mnohem méně prozkoumaný svět. Ačkoliv tedy mozek říká, že by měly vyhrát návrhy DAVINCI+ a IVO, srdce si přeje IVO a TRIDENT.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/planets_in_solar_system_4k.jpg
http://historicspacecraft.com/Diagrams/P/Discovery_Probes.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/DAVINCI_Venus_mission_descent.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/f/fd/DAVINCI_Venus_mission_atmospheric_probe.jpg
https://4.bp.blogspot.com/…/RDBRnjOo-fE/s320/IVO_graphic.png
https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0094576512002196-gr3.jpg
http://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2015/08/PIA02215-browse.jpg
https://forum.nasaspaceflight.com/…dlattach;topic=47722.0;attach=1560244;image
http://www.jpl.nasa.gov/images/asteroid/20150930/veritas20150930.jpg
https://sslmda.com/images/pressrel/psyche_010517.jpg
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/venus/pvo_uv_790226.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/a/a6/Triton_moon_mosaic_Voyager_2_%28large%29.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/Io_highest_resolution_true_color.jpg