Sonda, která nemá tolik pozornosti, kolik by mohla mít. Což je trošku škoda, protože by si jí opravdu zasloužila. Také na našem webu o ní zatím nevyšel podrobný článek, a právě následující řádky to změní. Dnešní den tedy bude patřit této sondě. Mise Lucy zamíří tam, kam se před ní žádný stroj ještě neodvážil. Sonda pronikne poprvé do říše těles zvaných Trojáné, a „poví” nám o nich víc, protože zatím o těchto koorbitalních objektech mnoho nevíme. Pravděpodobně jde z velké části o pozůstatky materiálu, ze kterého se formovaly všechna tělesa Sluneční soustavy před 4,5 miliardami let. Sonda Lucy je tedy jakýmsi strojem času, který nám umožní poprvé zblízka prozkoumat tyto cizí a neznámé světy.

Diamanty na obloze

Na začátku roku 2017 oznámila NASA výběr dvou misí v programu Discovery. Z pěti finalistů vybrala dvě mimořádně zajímavé mise – sonda Psyche má prozkoumat stejnojmennou planetku, která je tvořena kovovým materiálem. Druhou misí je právě Lucy, ta by měla proletět kolem několika Trojánů Jupiteru. Hlavní pozornost se přitom upírá na Psyche, protože výzkum železné planetky je pro mnohé velmi lákavý. Ovšem průkopnická je i mise Lucy, která jako vůbec první v historii navštíví Trojány – planetky, které mohou doprovázet planety, ale i Měsíce. Ve Sluneční soustavě sdílí většina známých Trojánů oběžnou dráhu planety Jupiter. Jsou rozděleni na řecký tábor v Lagrangeovým libračním bodě L ₄ (před Jupiterem) a trojský tábor v bodě L ₅ (za Jupiterem). O tom ještě později. Nutno říci, že mnoho toho o nich zatím nevíme. Na první pohled mise Lucy skutečně působí celkem fádně, ale opak je pravdou.

Insignie mise má tvar diamantu a obsahuje všechny důležité indície spjaté s touto sondou, včetně kostry zvané Lucy. Zdroj: NASA

Možná Vás napadlo, kde vlastně sonda Lucy vzala své jméno, protože s misí na první pohled nijak nesouvisí. Nabízí se možnost, že je to nějaká zkratka, jaké běžně NASA používá nebo, že jde o jméno nějaké slavné celebrity, což je pravdě překvapivě celkem blízko. V roce 1974 se v Etiopii podařilo objevit mimořádně zachovalou zkamenělou kostru předka moderních lidí. Kostra byla zachovalá ze 40 %, takže vědci díky ní mohli mnohem lépe pochopit evoluci člověka. Říkáte si, jak tohle souvisí s kosmickou misí? Velmi úzce! Kostra totiž dostala jméno Lucy. A stejně jako kostra s tímto jménem pomohla vědcům lépe pochopit vývoj lidského rodu, její vesmírná jmenovkyně by měla provést revoluci ve znalostech, které máme o vzniku Sluneční soustavy. Jméno zmíněné kostře vybrala jedna ze členek archeologické výpravy během oslav slavného nálezu a inspirací jí byla píseň Lucy In The Sky With Diamonds světoznámé kapely The Beatles, která tehdy hrála v rádiu. Trojáné jsou jako ony diamanty na obloze, mají totiž nesmírnou hodnotu pro pochopení toho, jak se formovaly planety a jak se vyvíjela Sluneční soustava. Také objevitelský tým v čele s Donaldem Johansonem měl z této zprávy obrovskou radost. „Je velmi obohacující, že více než 40 let po mém objevu kostry Lucy hraje i nadále tak důležitou roli ve vědeckém zkoumání.“ Uvedl Johanson. Vraťme se ale k misi.

Stroj času

Existuje několik teorií vysvětlujících původ Jupiterových Trojánů, ale nejpravděpodobnější je, že k zachycení došlo v průběhu planetární migrace. Současná rodina Jupiterových Trojánů se tedy pravděpodobně vytvořila z putujících objektů patřících původně do Kuiperova pásu. Pokud je tomu skutečně tak, máme jedinečnou možnost zkoumat „kameny“ z hlubin vesmíru, které byly u zrodu Sluneční soustavy. Jde v podstatě o obří fosilie. Jejich pozorování ze Země není vůbec snadné, protože to jsou velmi temné objekty s albedem v rozmezí od 0,02 do 0,07. Trojáné jsou seskupeni kolem dvou Lagrangeových bodů (L4 a L5) soustavy Slunce-planeta. Jedna skupina obíhá před Jupiterem (skupina L4). Pro lepší odlišení se jim také někdy říká „Řekové“, čemuž odpovídá i jejich pojmenování, až na jednu výjimku. Druhý shluk (skupina L5) se nachází za planetou. Tato různě velká tělesa přitom ukrývají zásadní vodítka k rozluštění historie Sluneční soustavy a možná dokonce i původu organického materiálu na Zemi a už samotná cesta k Trojánům bude jedno velké dobrodružství.

Gravitační tanec

Sonda má odstartovat 16. října 2021, tedy dnes na raketě Atlas V 401, a bude ji čekat dvanáctiletá mise, která bude skutečně pestrá. Čeká nás doslova gravitační tanec, během něhož sonda proletí celkem kolem osmi objektů, z nichž čtyři patří do dvou binárních systémů. Jedna planetka je z hlavního pásu asteroidů a zbytek patří do skupiny jupiterových trojánů, z nichž některé mají své měsíce. Lucyina složitá cesta ji zavede do obou shluků planetek a poskytne nám první detailní pohled na všechny tři hlavní typy Trojánů (takzvané typy C, P a D) v těchto rojích. Sonda u nich s pomocí palubních přístrojů provede dálkový průzkum geologických vlastností, složení hornin na povrchu i globálních fyzikálních parametrů těchto objektů. Tmavě červení Trojáné jsou typy P a D a podobají se tělesům, které se nacházejí v Kuiperově pásu. Typy C se nacházejí většinou ve vnějších částech hlavního pásu asteroidů, mezi Marsem a Jupiterem. Předpokládá se, že všichni Trojáné jsou bohatí na sloučeniny tmavého uhlíku. Pod izolační pokrývkou prachu jsou pravděpodobně zásoby vody a dalších těkavých látek. Samotným startem započne nejdelší část čekání. Dlouhé čtyři roky potrvá, než dosáhne Lucy prvního cíle – čeká ji průlet kolem asteroidu Donaldjohanson v hlavním pásu asteroidů. Za zmínku stojí, že tato planetka dostala své jméno po spoluobjeviteli kostry Lucy. O dva roky později sonda dorazí k první skupince Trojánu, kde zahájí průzkum tělesa Eurybates/Queta (3548), jde totiž o binární systém. Dále sonda prozkoumá tělesa Polymele (1509), Leucus (11351) a Orus (21900). Po těchto průletech se Lucy vrátí k Zemi okolo roku 2031. Díky dalšímu gravitačnímu manévru ovšem zamíří zpět k Jupiteru, ale tentokrát navštíví druhý roj v bodě L5, kde prozkoumá další dvojplanetku Patroklos/ Menoitios (617), kam dorazí v roce 2033. Tím sonda završí svou cestu a splní všechny hlavní úkoly.

Sonda předvede doslova gravitační tanec a během 12 let prozkoumá řadu cílů. Grafika názorně zobrazuje všechny průlety okolo hlavních cílů. Ve spodní části je pak jejich časový harmonogram. Zdroj: Southwest Research Institute

Ovšem je velmi pravděpodobné, že dojde k prodloužení mise, pokud bude stroj v dobré kondici. Po roce 2033 totiž Lucy bude 6 let na stabilní dráze mezi oběma roji. O stavbu sondy samotné se postarala firma Lockheed Martin z coloradského Denveru. Lucy je součástí programu Discovery, což znamená, že její vývoj byl omezen finančním stropem 450 milionů dolarů.

Program Discovery americké agentury NASA je zaměřen na nízkorozpočtové vysoce vědecky zaměřené kosmické mise. Program plnil požadavky administrátora NASA Daniela S. Goldina, který prosazoval přístup nazvaný „rychleji, lépe, levněji“ („faster, better, cheaper“). Mise navrhují týmy lidí z průmyslu, z menších firem, vládních výzkumných pracovišť či univerzit. V čele každého týmu stojí hlavní řešitel PI (Principal Investigator). Návrhy jsou voleny pomocí výběrových řízení, kdy musí být splněny dvě podmínky: Doba vývoje mise od zahájení prací až po odstartování sond nesmí překročit 36 měsíců. Celkové náklady nesmí překročit stanovenou hodnotu (pro rok 2015 byla stanovena cena 450 milionů dolarů). V tomto programu se již realizovala celá řada misí jako: InSight, Kepler, Dawn, Messenger, Mars Pathfinder a další. K programu Discovery patří i menší projekty, které dávají příležitost NASA účastnit se cizích misí poskytnutím vědeckých přístrojů, či jiných komponentů, nebo se jedná o specifické, rozšířené mise zadané sondám, které se mohou lišit od prvotních účelů. Díky tomu se podařila spolupráce například na misích Čandraján-1, BepiColombo, Mars Express a dalších. Vraťme se však k Lucy.

Po stopách předků

Je až s podivem v jak krátkém čase dokázal celý tým sondu postavit a připravit na cestu. Něco takového nebývá běžné. U velkých kosmických misí jsme zvyklí na mnohaleté průtahy a odklady. K rychlé přípravě přispěl také fakt, že tým využíval znalosti z dřívějších misí. Vědecké vybavení sondy tak navazuje na obdobné přístroje z misí New Horizons nebo OSIRIS-REx.

Tato sonda není žádný drobeček. Avšak velkou jí dělají zejména obrovské solární panely. Na délku měří 14,25 m, na šířku se složenými solárními panely má 3,8 m. Dva fotovoltaické panely mají tvar desetiúhelníku a každý má průměr 7,3 m. Jde o složitou konstrukci a jejich výroba nebyla jednoduchá. S palivem váží celá sonda 1550 kg. Samotné tělo je ovšem oproti panelům malé. Najdeme na něm vysokoziskovou anténu a tři vědecké přístroje: L’Ralph, L’LORRI a L’TES.

Přístroj L’Ralph. Zdroj

• L’Ralph: Je přístroj, který se skládá ze dvou částí. Barevné kamery MVIC (Multi-spectral Visible Imaging Camera) a snímkovacího infračerveného spektrometru LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array). Je přímo odvozen od podobného přístroje Ralph, který je na sondě New Horizons. Přístroj bude hledat organické látky, led, hydratované minerály a jeho obrázky nám pomohou určit povrchové složení cílů. Společně s trojicí navigačních kamer T2CAM pomůže prozkoumat neznámá tělesa v dosud nevídaných detailech.

• 

  Orlí oko L’LORRI.

  L’LORRI: Tým přezdívá přístroji „orlí oko“ a není divu, tato kamera s vysokým prostorovým rozlišením je v podstatě dalekohledem typu Ritchey – Chrétien. Stejného typu konstrukce je i Hubbleův teleskop. Aparát bude pořizovat černobílé fotografie. Ze vzdálenosti 1 000 km bude L’LORRI jasně vidět krátery o průměru 70 m. Podrobné snímky nám pomohou porozumět geologii povrchu trojských planetek. Přístroj vychází z kamery LORRI sondy New Horizons, která pořídila většinu ostrých snímků planetky Pluto, které máme k dispozici.

  

  Spektrometr L’TES.

• L’TES: Emisní spektrometr. Velmi zjednodušeně řečeno se jedná o bezkontaktní teploměr. Jeho úkolem bude na dálku měřit infračervené záření vycházející z Trojánů. Díky měření teploty planetek L’TES poskytne vědcům informace o vlastnostech materiálu na povrchu. Tento přístroj proto umožní pozemnímu týmu určit, zda je materiál na povrchu spíše volně uložený (jako třeba písek), nebo zda jsou tam spíše kameny. Spektrometr vychází z obdobného přístroje OTES sondy OSIRIS-REx. V přístroji je skutečný diamant, který slouží jako dělič svazku, což je mimochodem další neplánovaná spojitost s písní Lucy in the sky with diamonds.
  

  Navigační kamery T2CAM.

• Anténa a T2CAM: Lucy navíc bude moci určit pomocí své vysokoziskové antény hmotnost cílů díky metodě dopplerovského posunu rádiového signálu a bude také moci pomocí navigačních kamer (T2CAM) pořizovat širokoúhlé snímky všech planetek, aby lépe zachytila jejich celkový tvar. Navic tyto kamery poslouží k orientaci v prostoru.

Lucy bude provádět dálkové snímání vytyčených těles a vědecké cíle jsou následující: Geologie povrchu – Lucy zmapuje rozložení albeda, tvary povrchu, velikosti kráterů, určí povahu struktury a vrstvení kůry, a určí relativní stáří povrchu. Barva a složení povrchu – Sonda bude zjišťovat barvy a vlastnosti regolitu a jeho složení a určí rozložení minerálů, ledů a organických látek. Vnitřní a všeobecné vlastnosti – Lucy určí hmotnost a hustotu určených těles a bude studovat podpovrchové vrstvy, jejichž složení bude možné určit díky kráterům, zlomům, vyvržené materii a odhalené mateční hornině. Satelity a prsteny – Sonda bude pátrat u Trojánů po prstencích a zaměří se také na souputníky planetek. Osobně se už nemůžu dočkat, až sonda namíří své „orlí oko“ na všechny ty nové a dosud nepoznané světy.

Legenda, která bude žít dál

V 70. letech se čtyři sondy vydaly na cestu mimo Sluneční soustavu. Jakožto první lidmi vyrobené objekty mířící do mezihvězdného prostoru dostaly sondy Pioneer 10 a 11 speciální plaketu a později „poutníci“ Voyager 1 a 2 zlatou desku. Ve všech případech šlo o symbolickou zprávu pro případné mimozemské nálezce, kteří by jednou mohli na tyto stroje narazit. Mise Lucy na tuto tradici naváže, ale plaketa, kterou má na palubě, není tentokrát určená případným mimozemšťanům. Je určená lidem v budoucnosti. Půjde vlastně o zprávu v láhvi, schránku, která ponese vzpomínky na dobu, ve

Plaketa na sondě Lucy pro budoucí objevitele.

které nyní žijeme. Na plaketě je zakreslen diagram znázorňující polohy planet v den Lucyina startu a obsahuje také citáty od předních myslitelů. Například jako tento text: „Důležité je nepřestat se vyptávat. Zvědavost má svůj vlastní důvod existence. Člověk si nemůže pomoct, ale má strach, když rozjímá o tajemstvích věčnosti, života, úžasné struktury reality. Stačí, když se člověk každý den pokusí porozumět trochu této záhadě. Nikdy neztrácejte zvědavost. Snažte se nestát se mužem úspěchu, ale zkuste se stát mužem hodnoty. V dnešní době je považován za úspěšného, ​​kdo ze života dostane víc, než do něj vkládá. Ale hodnotný člověk dá víc, než dostane.“ Albert Einstein (1879-1955).

Podobných textů je na plaketě celá řada. NASA umístila pamětní desku na sondu v naději, že kosmický průzkum bude pokračovat a jednou budoucí astro-archeologové budou cestovat mezi planetami a někdy narazí na tuto sondu. Po skončení mise zůstane Lucy na oběžné dráze mezi Trojány stovky tisíc, ne-li miliony let. Není těžké si představit, že jednoho dne v daleké budoucnosti mohou naši potomci skutečně najít sondu Lucy – odkaz na počátky průzkumu Sluneční soustavy. Půjde svým způsobem o umělou fosilii, která bude čekat, až jí někdo objeví, jako jsme my kdysi našli kostru našeho předka – Lucy. Žádná jiná vesmírná mise v historii nebyla navržena pro tolik různých destinací na nezávislých oběžných drahách kolem našeho Slunce. Lucy nám poprvé ukáže rozmanitost prvotních těles, která formovaly planety. Lucyiny objevy otevřou nové pohledy na původ naší Země a nás samotných.

Článek v upravené verzi vyšel také v časopisu Tajemství Vesmíru | 10/2021.

Zdroje informací:
Lukáš Kalina
https://en.m.wikipedia.org
Kosmonautix
NASA
https://www.epublishing.cz
https://www.swri-trojans

Zdroje obrázků:
https://spacefula_lucy.jpeg
https://commonsLucy_insignia.svg
https://www.swri.orglucy-orbit.png
http://lucy.swri.edu/img/LucyI.png
http://lucy.swri.edu//img/LLO.png
http://lucy.swri.edu/img/LTES1.png
https://pbs.twimEVrTKGkU4AAyQsI
http://lucy.swri.edu/img/Lucy_.png