Co děláte jako jednu z prvních věcí, když plánujete výlet? Ať už míříte kamkoliv, zajímá Vás, jaké tam bude v době Vaší přítomnosti počasí a tyto informace si vyhledáváte. Astronautům v rámci programu Artemis podobnou předpověď zajistí dva vědecké systémy na stanici Gateway – americký HERMES a evropská ERSA. Je tu však jeden podstatný rozdíl. Zatímco na Zemi pod pojmem počasí chápeme oblačnost, dešťové, či sněhové srážky a vítr, kosmonauty v kosmickém prostoru zajímají nabité subatomární částice a elektromagnetická pole šířící se velkou rychlostí naší soustavou.

Oba soubory vědeckých přístrojů dostaly jména podle postav z řecké mytologie – nevlastních sourozencích Artemis. Zatímco Ersa byla bohyní rosy, Hermes sloužil olympským bohům jako posel. Tyto přístroje budou usazeny do prvních dvou modulů, které představují zárodek stanice Gateway – modulu PPE (Power and Propulsion Element) a modulu HALO (Habitation and Logistics Outpost). Obě sady přístrojů mají ještě před příletem první posádky začít mapovat radiační prostředí kolem Měsíce.

Umělecká představa ukazuje ohon zemské magnetosféry (černá oblast). Měsíc zůstává vystaven účinkům žluto-oranžového slunečního větru. Gateway bude na dráze kolem Měsíce, která ji na krátký čas zavede i do tohoto prodlouženého ohonu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

NASA a ESA v rámci tohoto projektu staví na desítky let dlouhé spolupráci v kosmickém průmyslu. Každá agentura sice staví svůj soubor senzorů odděleně, ale data z přístrojů sledujících kosmické počasí se budou po odeslání na Zemi vzájemně doplňovat. Každá agentura mohla využít prvotní příležitosti k provádění vědeckého výzkumu na Gateway, která se objevila koncem roku 2019. Bylo potřeba vsadit na technologie, které jsou dostatečně vyspělé a ověřené, aby byly dokončeny v polovině roku 2022. Obě navzájem se doplňující kosmické meteostanice si rozdělí úkoly. Zatímco ERSA má monitorovat kosmické záření s vyšší energií s důrazem na ochranu astronautů, HERMES bude sledovat nižší energie, které jsou důležité pro vědecký výzkum.

Při pohledu na klidnou oblohu se to nezdá, ale naše planeta proplouvá mořem vysokoenergetických částic, které se zmítají v příboji elektrických a magnetických polí. Elektrony a ionty nás míjejí rychlostí více než milion kilometrů za hodinu, přičemž občasné sluneční erupce mohou některé částice vyvrhnout rychlostí, která se blíží rychlosti světla. Tento proud částic, v podstatě malých kousíčků Slunce, se označuje jako sluneční vítr.

Vizualizace stanice Gateway
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Zemské magnetické pole, které dosahuje až do vzdálenosti skoro 100 000 kilometrů chrání nejen všechny lidi na Zemi, ale i astronauty na nízké oběžné dráze – třeba na ISS. Měsíc při svém oběhu kolem Země prochází dlouhým ohonem našeho magnetického pole. Jde o oblast zemského magnetického pole, které vlivem účinků slunečního větru vlaje za zemí jako větrný rukáv, který známe třeba od dálnic. Stanice Gateway v této oblasti stráví zhruba čtvrtinu celkového času – vědci tak budou mít unikátní možnost přímého měření slunečního větru a také záření z naší životodárné hvězdy.

HERMES je zkratkou z originálního názvu Heliophysics Environmental and Radiation Measurement Experiment Suite a jeho úkolem je pomoci lépe pochopit jevy, ke kterým dochází právě v ohonu zemského magnetického pole. NASA tak bude moci tyto výsledky porovnat s údaji, které poskytly dvě z pěti družic THEMIS, které obíhají kolem Měsíce a na své palubě mají podobné přístroje jako HERMES. Možnost sbírat nepřetržitě data ze tří přístrojů na různých místech poskytne dosud nevídanou příležitost k lepší rekonstrukci chování slunečního větru v průběhu času.

Vizualizace souboru přístrojů HERMES
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Sestava HERMES by měla měřit nízkoenergetické záření a tyto poznatky se dají uplatnit i při otázkách spojených s bezpečností astronautů, nicméně primárním využitím bude věda. „Prostředí hlubokého vesmíru je drsné, ovšem porozuměním kosmickému počasí a sluneční aktivitě můžeme vhodně omezit rizika pro naše astronauty i hardware,“ říká Jacob Bleacher, hlavní výzkumník ředitelství pilotovaného průzkumu v centrále NASA a dodává: „HERMES a ERSA jsou perfektním příkladem spolupráce mezi vědou a průzkumem.“

Za sestavou HERMES bude stát práce odborníků z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu. HERMES se sice někdy označuje jako přístroj, nicméně ve skutečnosti je to soubor čtyř samostatných přístrojů, které sdílí společnou platformu. Prvním z nich je magnetometr, který bude měřit magnetické pole kolem stanice Gateway. Druhý přístroj se označuje jako MERiT (Miniaturized Electron pRoton Telescope) se zaměří na sledování iontů a elektronů. Třetím dílem bude přístroj EEA (Electron Electrostatic Analyzer), jehož úkolem bude sledovat elektrony s nižšími energiemi, které tvoří většinu slunečního větru. Čtveřici pak doplní SPAN-I (Solar Probe Analyzer for Ions), který má měřit protony a ionty včetně kyslíkových. Magnetometr, MERiT a EEA dodá Goddardovo středisko, přístroj SPAN-I zajistí University of California z města Berkeley.

Ilustrace zárodku stanice Gateway – modulů PPE a HALO
Zdroj: https://pbs.twimg.com

ERSA je také zkratkou, celý název zní European Radiation Sensors Array. Tento přístroj má studovat vlivy slunečního větru na astronauty a jejich vybavení. Ani v tomto případě se nejedná o jeden přístroj, ale o soubor hned pěti zařízení. ERSA má měřit nabité částice ze Slunce, galaktické kosmické záření, neutrony, ionty a magnetická pole kolem Gateway. Měření těchto částic nám může prozradit cenné informace o fyzikálních procesech spojených s tímto zářením, ale můžeme také lépe porozumět chování těchto parametrů a zkusit lépe předvídat rizika, která představuje toto záření pro lidské průzkumníky a jejich hardware.

„Porozumění změnám radiačního prostředí kolem Měsíce a kolem Gateway je důležité, abychom dokázali pochopit potenciální rizika, kterým budou astronauti čelit a abychom věděli, jak tyto vlivy omezit. Můžeme také lépe pochopit kosmické počasí a zkusit jeho vývoj mezi Zemí a Měsícem předvídat,“ říká James Carpenter, koordinátor ESA pro vědecký průzkum.

Součástí souboru ERSA bude přístroj ICARE-NG (Influence sur les Composants Avancés des Radiations de l’Espace), který bude měřit ionizující záření, které může vytvořit krátké špičky v elektrickém napětí, které mohou způsobit zkraty. Dalším přístrojem je European Active Dosimeter, který má měřit energie, které by v živé tkáni zanechala radiace, aby bylo možné přesně určit úroveň vystavení lidského těla kosmickému záření.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/gateway_ppehalo_angles_003.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/artist_magnetosphere_fig1.jpg
https://pbs.twimg.com/media/EiYwueUWsAgfkOT.jpg:large
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/unknown_1.png
https://pbs.twimg.com/media/EdDsoD0WsAA4z5v?format=png&name=large