Pomalu končí pro kosmonautiku poměrně důležitý týden, během kterého přibyla na seznam nová kosmická loď, která zatím v nepilotovaném režimu doletěla k ISS a spojila se s ní. V Kosmotýdeníku se krom tohoto budeme věnovat také sondě Solar Orbiter a jejímu blízkému průletu kolem Slunce, který přinesl řadu zajímavých dat a poznatků. V dalších tématech se krom Starlineru zaměříme také na aktuální vysokou kadenci startů rakety Falcon 9. Přeji vám dobré čtení a pěknou neděli.

Solar Orbiter pozoroval slunečního ježka

Evropská sluneční sonda Solar Orbiter v březnu proletěla nejbližším bodem své oběžné dráhy kolem Slunce. Naměřená data z tohoto průletu sice ještě budou měsíce a roky procházet analýzami, ale už nyní se dá konstatovat, že sonda naměřila a zprostředkovala velmi zajímavé věci. Výzkum Slunce má za cíl nejen pochopit chování naší nejbližší hvězdy, ale také zpřesnit metody předpovídání kosmického počasí, jehož strůjcem je právě Slunce. Schopnost odhadovat kosmické počasí je zcela zásadní pro plánované mise s lidmi na palubě dále od Země. Astronauti budou muset být před výkyvy kosmického počasí chráněni, anebo alespoň vědět, kdy se schovat do bezpečí. Znalost je samozřejmě dobrá i pro kosmické sondy a družice i pro život na Zemi.

Největší přiblížení sondy Solar Orbiter ke Slunci, takzvané perihelium, nastalo 26. března. Sonda se pohybovala uvnitř oběžné dráhy Merkuru, ve vzdálenosti přibližně 50 milionů kilometrů od Slunce, a její tepelný štít dosahoval teploty kolem 500 °C. Teplo však bylo úspěšně blokováno jejím pokročilým tepelným štítem, takže vědecké přístroje sondy zůstaly chráněny.

Solar Orbiter nese deset vědeckých přístrojů a všechny fungují v úzké kooperaci, aby poskytly co nejširší pohled na to, jak naše hvězda funguje. Některé z nich jsou určeny pro dálkový průzkum Slunce, zatímco jiné sledují podmínky v okolí sondy a umožňují vědcům propojit data z toho, co vidí na Slunci, s tím, co Solar Orbiter detekuje kolem sebe. To je ostatně jedna z nejzásadnějších vlastností, které Solar Orbiter poskytuje vědě.

Data zaznamenaná během zmíněného průletu jsou velmi cenná, sonda totiž zaznamenala i několik slunečních erupcí a dokonce i na Zemi namířený výron koronální hmoty, čímž si vyzkoušela předpověď kosmického počasí v reálném čase. „Snímky jsou opravdu úchvatné,“ říká David Berghmans z belgické Královské observatoře a hlavní vědecký pracovník přístroje EUI (Extreme Ultraviolet Imager), který pořizuje snímky spodních vrstev sluneční atmosféry, tzv. sluneční koróny, s vysokým rozlišením. V této oblasti se odehrává většina sluneční aktivity, která je příčinou vesmírného počasí. Schopnost zaznamenat detailní události v koróně je další z revolučních schopností, kterými Solar Orbiter disponuje.

Úkolem týmu přístroje EUI je porozumět tomu, co vyfotografují. To není snadný úkol, protože sonda Solar Orbiter zaznamenává celou řadu dílčích aktivit v malém měřítku. Poté, co si všimnou detailu nebo události, kterou nedokážou okamžitě rozpoznat, musí tým projít minulá pozorování Slunce provedená jinými vesmírnými misemi a zjistit, zda něco podobného nebylo pozorováno již dříve.

Během tohoto perihelia byla pozorována jedna obzvláště zajímavá událost. Prozatím se jí přezdívá „ježek“. Jde o útvar, který se táhne v délce 25 000 kilometrů napříč Sluncem a má celou řadu hrotů, či spíše výběžků horkého a chladnějšího plynu, které se rozbíhají všemi směry.

Hlavním vědeckým cílem sondy Solar Orbiter je zkoumat interakce mezi Sluncem a heliosférou. Heliosféra je taková velká „bublina“, která obepíná planety Sluneční soustavy a občas je definována jako hranice této soustavy, kde přestávají být projevy Slunce dominantní a za níž převládají mezihvězdné vlivy. Je tvořena elektricky nabitými částicemi, z nichž většina byla vyvržena Sluncem a tvoří sluneční vítr. Právě pohyb těchto částic a s ním spojené sluneční magnetické pole vytváří kosmické počasí.

Aby bylo možné zmapovat vliv Slunce na heliosféru, je třeba porovnat výsledky z přístrojů, které zaznamenávají částice a magnetická pole přímo v okolí sondy a vysledovat a přiřadit je zpět k událostem na viditelném povrchu Slunce nebo v jeho blízkosti. Porovnávají se tak měření přístrojů na sondě určených k pozorování okolí sondy a s přístroji pro dálkový průzkum hvězdy.

To není snadný úkol, protože magnetické prostředí kolem Slunce je velmi složité. Nicméně čím blíže se sonda dostane ke Slunci, tím méně je komplikované vysledovat zaznamenané události zpět ke Slunci. Jednoduše se zmenšuje oblast, kde k události mohlo dojít a zároveň se zvyšuje rozlišení přístrojů pro dálkový průzkum Slunce. Občas stačí sledovat zakřivené magnetické siločáry k jejich „počátku“. První perihelium bylo klíčovou zkouškou schopnosti propojování dějů u sondy a na Slunci a výsledky naznačují, že to byla zkouška velmi úspěšná.

Dne 21. března, několik dní před průletem perihelem, se přes sondu přehnal oblak energetických částic. Detektor energetických částic (EPD) jej zaznamenal. Zajímavé je, že nejprve dorazily ty energeticky nejsilnější z nich, následované těmi s nižšími energiemi.

„To naznačuje, že částice nevznikaly v blízkosti sondy,“ říká Javier Rodríguez-Pacheco z univerzity ve španělském městě Alcalá a hlavní vědecký pracovník projektu EPD. Místo toho vznikly ve sluneční atmosféře, blíže k povrchu Slunce. Při průletu vesmírem totiž rychlejší a energetičtější částice předbíhaly ty pomalejší s menšími energiemi.

Téhož dne je zaznamenal i přístroj Radio and Plasma Waves (RPW), který zachytil silný charakteristický rozptyl rádiových frekvencí vznikajících při spirálovém pohybu urychlených částic – většinou elektronů – podél magnetických siločar Slunce. RPW pak detekoval oscilace známé jako Langmuirovy vlny. „Ty jsou známkou toho, že k sondě dorazily nabité elektrony,“ říká Milan Maksimovic, LESIA, Observatoire de Paris, Francie, a hlavní vědecký pracovník projektu RPW.

Z přístrojů dálkového průzkumu Slunce zaznamenal rentgenový spektrometr (STIX) události na Slunci, které mohly být zodpovědné za uvolnění těchto částic. Zatímco částice, které proudí ze Slunce do vesmíru, jsou ty, které detekovaly EPD a RPW, je důležité si uvědomit, že další částice mohou ze zaznamenané události putovat opačným směrem a zasáhnout nižší vrstvy sluneční atmosféry. Zde přichází na řadu STIX.

Zatímco EUI vidí ultrafialové světlo uvolněné z místa vzplanutí v atmosféře Slunce, STIX vidí rentgenové záření, které vzniká při interakci elektronů urychlených střetnutím s atomovými jádry v nižších vrstvách atmosféry Slunce. Jak přesně spolu všechna tato pozorování souvisejí, je nyní předmětem zkoumání jednotlivých vědeckých týmů.  Složení částic detekovaných pomocí EPD naznačuje, že byly pravděpodobně urychleny koronálním šokem při pozvolnější události, nikoliv impulzivně při vzájemných střetnutích. „Mohlo by se jednat o více jednotlivých událostí, které částice urychlily,“ říká Samuel Krucker, FHNW, Švýcarsko, a hlavní řešitel projektu STIX.

Celá událost je však ještě barvitější. Přístroj MAG (Magnetometer) v té době nezaznamenal nic zaznamenání hodného. To však není nic neobvyklého. Erupce částic, známá jako výron koronální hmoty, s sebou nese silné magnetické pole, které MAG snadno zaregistruje, ale energetické částice z této události se pohybují mnohem rychleji než CME (hmota z koronálního výronu) a mohou rychle zaplnit velké objemy prostoru, díky čemuž je samozřejmě Solar Orbiter může detekovat. „Pokud však CME sondu mine a přímo jí nezasáhne, pak MAG žádnou událost nezaznamená,“ říká Tim Horbury, Imperial College, Velká Británie, a hlavní řešitel projektu MAG.

Pokud jde o magnetické pole, vše začíná na viditelném povrchu Slunce – fotosféře. Právě zde se rodí a do vesmíru rozprostírá vnitřně generované magnetické pole. Aby vědci věděli, kam aktuálně sahá, nese sonda přístroj PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager). Ten dokáže zobrazit severní a jižní magnetickou polaritu na fotosféře a také zvlnění povrchu Slunce způsobené seismickými vlnami procházejícími jeho nitrem.

„Zajišťujeme měření magnetického pole na povrchu Slunce. Toto pole se pak rozšiřuje, přechází do koróny a v podstatě pohání veškeré dynamické děje, které tam vidíte,“ říká Sami Solanki, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen, Německo, a hlavní řešitel projektu PHI.

A nyní se konečně dostáváme ke kosmickému počasí. Kombinací dat ze všech přístrojů bude vědecký tým schopen rozklíčovat sluneční aktivitu od povrchu Slunce až po sondu Solar Orbiter a klidně i dále sledovat její vývoj v prostoru. A právě tyto znalosti připraví půdu pro budoucí systém určený k předpovídání chování kosmického počasí, který bude na Zemi dostupný v reálném čase. V období před perihelem si Solar Orbiter dokonce vyzkoušel, jak by takový systém mohl fungovat.

Sonda se pohybovala v prostoru v podstatě proti směru, kde se nacházela Země. Tato jedinečná perspektiva znamenala, že sledovala podmínky slunečního větru, který zasáhne Zemi o několik hodin později. Protože sonda byla v přímém kontaktu se Zemí a její signály se šířily rychlostí světla, dorazila data na Zem během několika minut a byla připravena k analýze.

Dne 10. března se nad sondou přehnala ze Slunce vyvržená koronární hmota. Na základě údajů z MAG byl tým schopen předpovědět, kdy následně zasáhne Zemi. Oznámení této zprávy na sociálních sítích umožnilo pozorovatelům oblohy připravit se na polární záři, která v plném rozsahu dorazila zhruba o 18 hodin později v přesně předpovězeném čase.

Díky této zkušenosti si Solar Orbiter vyzkoušel, jaké to je předpovídat stav kosmického počasí na Zemi v reálném čase. Taková snaha je stále důležitější kvůli hrozbě, kterou vesmírné počasí představuje pro budoucí komplikované pilotované i nepilotované mise.

Evropská kosmická agentura ostatně v současné době plánuje misi nazvanou Vigil. Tato sonda bude umístěna na jedné straně Slunce a bude pozorovat oblast s výhledem na Zemi. Jejím úkolem bude zobrazovat CME procházející touto oblastí, zejména ty, které směřují k naší planetě. Během samotného průletu perihelem byla sonda Solar Orbiter nasměrována tak, aby její přístroje Metis a SoloHI mohly poskytovat právě takové snímky a data.

Přehled z Kosmonautixu:

Společnost SpaceX je teď v počtu startů velmi aktivní a to hlavně díky snaze vynést co nejvyšší počet družic konstelace Starlink. Jen od 13. do 18. května, tedy za pouhých pět dní provedla společnost celkem tři starty rakety Falcon 9 s družicemi Starlink. Při každém letu bylo vyneseno 53 družic této konstelace. Při posledním pak pořídil fotograf Michael Cain skvělou fotografii stoupajícího Falconu 9, kde je na pozadí Slunce. Snímek krásně zaznamenává i atmosférou proudící spaliny.

Loď Starliner potkaly během jejího premiérového letu ke stanici drobné obtíže, které však nezabránily lodi doletět k Mezinárodní kosmické stanici a připojit se. Hned po odpojení od horního stupně Centaur došlo na jednom ze čtyř modulů motorů OMAC (orbital maneuvering and attitude control) k poklesu tlaku uvnitř spalovací komory. Každý z modulů obsahuje tři motory. Dva jsou motory záložní. Tento modul postupně odpojil první motor, po 24 sekundách od odpojení prvního druhý a nakonec zážeh dokončil s třetím. Zálohy motorů se tedy vyplatily. Při příletu k ISS pak došlo k dílčím problémům s orientačními motory RCS. Před samotným dokováním musel být tento proces 10 metrů před stanicí přerušen, kvůli problémům s vysunutím dokovacího prstence. Po restartu a prověření jeho funkčnosti se nakonec na konci druhého dokovacího okna loď úspěšně připojila. Jde o testovací misi, během které se podobné drobné problémy očekávají a týmy jsou připraveny je řešit.

Přehled z Kosmoanutixu:

Jako obvykle naleznete na tomto místě přehled všech článků, které za uplynulý týden vyšly na webu Kosmonautix. Vydáváme minimálně dva články o kosmonautice denně, pojďme si je nyní připomenout. Jako první jsme se věnovali sledování indické vlny veder z kosmického prostoru. Mars je neuvěřitelně zajímavá planeta a to jak při pohledu z povrchu, tak i při pohledu z oběžné dráhy. Věnovali jsme se také přípravě rakety SLS v hale VAB, kde úspěšně pokročily práce na opravě vadného ventilu. Společnost Astra známá svými pokusy o starty jejich raket řady Rocket 3.x naznačila příchod nového nosiče. První z Živě a česky komentovaných startů tohoto týdne vám ukázal start rakety Falcon 9 s další várkou družic konstelace Starlink. Připravovaný lunární CubeSat, který bude zkoumat oběžnou dráhu kolem Měsíce, kterou později využije stanice Gateway, úspěšně pokročil k předstartovní přípravě. Nejdůležitější událostí tohoto týdne byl start mise OFT-2 lodi Starliner. Na začátku jsme se podívali na vše, co o této demonstrační misi potřebujete vědět. Přinesli jsme vám exkluzivní rozhovor s Michalem Václavíkem z CSO o aktuální situaci mise ExoMars. Živě a česky jsme samozřejmě sledovali i start opravné mise OFT-2 k Mezinárodní kosmické stanici. Následně jsme Živě a česky komentovali také přílet a připojení lodě Starliner k ISS. Na Mezinárodní kosmické stanici se na mezinárodním segmentu používají k výstupu do volného prostoru skafandry EMU, která však mají opět problém s vodou. V podrobném článku jsme se rozepsali, co nám může sonda Planck prozradit o velikosti a tvaru vesmíru. V sobotu odpoledne pak vyšel další díl seriálu Vesmírná technika.

Snímek týdne:

Kosmická loď Starliner od společnosti Boeing dorazila 21. května k Mezinárodní kosmické stanici a po menší prodlevě se nakonec úspěšně připojila ke komplexu. Druhá a opravná bezpilotní mise tak dokončila jeden z úkolů, kam se v prosinci 2019 loď Starliner při svém prvním letu nedostala. Loď nyní čeká několik dní u stanice a pak další velká zkouška a tou bude odlet a přistání na Zemi. Posádka odpoledne v sobotu již vstoupila na palubu nové lodě. Snímkem týdne se stávají fotky, které pořídila Samantha Cristoforetti.

Video týdne:

A monotématičtí budeme i ve videu týdne, kde si můžete zopakovat dva důležité okamžiky mise OFT-2. Tím prvním je start lodi Starliner na raketě Atlas V a tím druhým je devět minut dlouhé video z finálního přiblížení lodě k Mezinárodní kosmické stanici a jejího připojení ke komplexu.

Zdroje informací:
https://www.esa.int/
https://mars.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/22072869-2-eng-GB/Solar_Orbiter_reaches_first_perihelion_pillars.jpg
https://www.esa.int/…/24073317-2-eng-GB/Tracking_space_weather_pillars.png
https://curiosmos.com/…comparison-showing-Earth-to-scale.-.png
https://d39-a.sdn.cz/…cro,111,0,1692,952%7Cres,1200,,1%7Cwebp,75
https://www.esa.int/…highest_resolution_image_ever_of_the_Sun_s_south_pole_pillars.jpg
https://www.esa.int/…/Joining_the_dots_of_an_energetic_particle_event_article.png
https://www.esa.int/…/24073317-2-eng-GB/Tracking_space_weather_article.png
https://twitter.com/AstroSamantha/status/1527948215890345986