Kosmonautika je nepřetržitý proud vývoje. Nové mise se snaží odpovědět na otázky, které přinesly mise minulé a lidstvo se stále posouvá dále. Existují projekty, které vcelku pravidelně plní články našeho webu a všichni víme, že se na ně můžeme těšit už za pár let. Ať už jde o stanici Gateway, program Artemis, dopravu vzorků z Marsu v rámci programu MSR, lety Super Heavy / Starship, nebo sondy JUICE a Europa Clipper k Jupiteru, ve všech případech jsou to vesměs známé projekty. Ovšem byla by velká chyba, kdyby si někdo myslel, že to je to jediné, co nás čeká. Právě proto vznikl tento díl seriálu TOP5, který si klade za cíl připomenout, že probíhá příprava i dalších projektů. V současné době se o nich sice moc nemluví, ale to neznamená, že neexistují a nebo, že bychom se na ně snad neměli těšit. O tom, na jakém pořadí budou jednotlivé projekty umístěny, rozhoduje plánovaný termín začátku jejich vědecké mise.

Takto by mohl teleskop Xuntian vypadat.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

5) Xuntian

Když na konci roku 2021 startovala raketa Ariane 5 s Teleskopem Jamese Webba, sahali novináři často ke konstatováním, že se do vesmíru vydává nástupce Hubbleova teleskopu. To však nebyla (hned z několika důvodů, kterým jsme se věnovali v tomto článku) tak úplně pravda. Pokud bychom hledali projekt, který se Hubbleovu teleskopu podobá mnohem více (ať už z hlediska oběžné dráhy, rozměrů či preferovaných vlnových délek), musíme se podívat do Číny.  Tam se totiž připravuje teleskop pojmenovaný Xuntian, který by měl být vypuštěn na konci roku 2023.

Čínský teleskop se zaměří na podobné části elektromagnetického spektra jako legendární Hubble – pokryje tedy od ultrafialové přes viditelnou až po blízkou infračervenou oblast (cca 255 – 1000 nm). Pro srovnání Hubble pokrývá oblasti od 90 do 1700 nm. Ještě podobnější je pak primární zrcadlo – to bude mít u Xuntianu průměr 2 metry, přičemž u Hubblea je to o 40 centimetrů více. Průměr zrcadla je však jen jedním z parametrů optiky. Xuntian oproti Hubbleovu teleskopu nabídne údajně 300 – 350 × větší zorné pole. Podobný jev můžeme vidět i u chystaného amerického teleskopu Nancy Grace Roman Space telescope, který bude mít stejně velké zrcadlo jako Hubble, ale bude mít 100× širší zorné pole.

V tomto případě se nejedná o letový hardware teleskopu Xuntian, ale o jeho vývojový prototyp. Stav prací na letovém exempláři zatím není znám.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Xuntian a Hubbleův teleskop budou mít i plus minus podobnou oběžnou dráhu. Zatímco Webbův teleskop obíhá kolem libračního bodu L2 soustavy Slunce – Země zhruba 1,5 milionu kilometrů od naší planety, Hubble byl vysazen na dráhu ve výšce cca 600 kilometrů a od té doby postupně jeho výška klesá. Xuntian má být doručen také na nízkou oběžnou dráhu Země do výšky necelých 400 kilometrů. Tato dráha nebyla zvolena náhodou – podobné parametry má i čínská modulární kosmická stanice Tiangong.

Právě v tom spočívá poslední podstatný aspekt, který mají oba teleskopy společný – servisovatelnost. Hubbleův kosmický teleskop byl navržen tak, aby se dal na oběžné dráze opravovat při misích amerických raketoplánů, k čemuž také několikrát došlo. Hubbleův teleskop tak dostával modernější přístroje a výrazně se také prodloužila jeho služba. Čína sice žádné stroje srovnatelné s americkými raketoplány nemá, proto má Xuntian spolupracovat s čínskou stanicí Tiangong. Teleskop bude schopen se ke stanici připojit a posádka při výstupu do volného prostoru provede práce, které budou zrovna zapotřebí.

4) MMX

Sonda Mars Moons eXploration (MMX)
Zdroj: http://planetary.s3.amazonaws.com/

Průzkum Marsu se zaměřuje na nejrůznější aspekty – různé sondy a vozítka studují všechno možné od atmosféry přes chemické složení látek na povrchu až po vnitřní strukturu planety. Dva malé měsíce Phobos a Deimos, které krouží kolem Marsu, jsou však spíše na okraji zájmu. Změnit by to měla pět let trvající japonská mise MMX (Martian Moons eXploration), která by měla startovat v září 2024 na nové japonské raketě H3.

Sonda by měla nejprve vstoupit na oběžnou dráhu kolem Marsu a poté zamíří k většímu ze dvou měsíci, Phobosu. Na srpen 2025 je plánováno nejméně jedno přistání, při kterém má s pomocí pneumatického systému dojít k odběru jemnozrnného regolitu. Na odběr více metodami je vyhrazeno 2,5 hodiny. Plány počítají s tím, že by se mělo podařit odebrat nejméně 10 gramů materiálu. Následně sonda i se vzorky odstartuje z Phobosu a provede několik průletů kolem menšího marsovského měsíce, Deimosu. Na něm se přistávat nebude, ale dočká se alespoň pečlivého dálkového průzkumu pomocí palubních přístrojů.

Oba měsíce jsou příliš malé na to, aby kolem nich mohla nějaká družice obíhat tak, jak jsme zvyklí. Použijí se proto specifické dráhy QSO (quasi-satellite orbits), které umožní dostatečně stabilní provoz sondy v blízkosti Phobosu i Deimosu po dobu několika měsíců. V srpnu 2028 pak dojde k odletu od Marsu a vzorky se dostanou na Zemi v červenci 2029. Celá mise bude složena ze tří modulů, přičemž každý bude plnit specifické úkoly. Pohonný modul bude vážit 1800 kg, průzkumný modul bude se 150 kg nejmenší a návratový modul má vážit 1050 kg.

Mise MMX není čistě japonská. Svůj podíl na ní budou mít i agentury NASA, ESA a francouzská CNES. Přístrojové vybavení obnáší kamery s úzkým i širokým zorným polem, lidar, infračervený spektrometr, gama a neutronový spektrometr, detektor prachových částic a iontový analyzátor. Měření z těchto přístrojů nám společně s analýzou dovezených vzorků může prozradit cenné informace. Ty by mohly kromě jiného přinést odpovědi na otázky, které pálí vědce už dlouho. Jedna z nich se například točí kolem toho, jaký je původ měsíců Phobos a Deimos. Byly to původně planetky, které zachytila gravitace Marsu, nebo jsou to spíše pozůstatky po kolizi Marsu s větším, kosmickým tělesem?

Evropský teleskop ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey)
Zdroj: https://www.explore-exoplanets.eu/

3) ARIEL

Evropský teleskop ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) má startovat v roce 2029 na raketě Ariane 62 a zamíří do libračního bodu L2 soustavy Slunce – Země. Jedná se o čtvrtou misi středního rozsahu, která bude realizována v rámci evropského programu Cosmic Vision. Teleskop bude při startu vážit 1300 kilogramů, přičemž na samotný modul s užitečným nákladem připadne zhruba 300 kg. Primární zrcadlo bude nezvykle eliptické a dostane rozměry 1,1 × 0,7 metru. ARIEL pokryje viditelné a blízké infračervené záření. Pro zachycení infračervených paprsků o vlnových délkách 1,95 – 7,8 mikrometru bude teleskop pasivně chlazen na 55 Kelvinů.

Úkolem teleskopu ARIEL bude měření chemického složení atmosfér exoplanet. Nepůjde tedy o hledače nových světů – ARIEL bude studovat více než tisícovku již objevených exoplanet. Tranzitní metodou díky spektrometru rozloží přicházející záření do „duhy“, která má v sobě zapsány informace o prvcích, kterými záření prošlo. ARIEL má studovat různé varianty exoplanet, ale primárně se zaměří na horké planety, které obíhají blízko svých mateřských hvězd.

Teď si možná leckdo ze čtenářů říká, že spektra exoplanet přece dělá i Webbův teleskop. Proč tedy potřebujeme další sondu s tímto účelem? Můžeme říct, že uplatnění Webbova teleskopu je široké – kromě exoplanet může studovat i extrémně vzdálené galaxie, ale i objekty v naší soustavě. Čas, který bude vyhrazen pro měření spekter exoplanet, tedy bude vždy tvořit jen část z celkového pozorovacího času. Oproti tomu ARIEL bude úzkoprofilová mise, která se zaměří jen a pouze na tento konkrétní úkol. Čas věnovaný měřením spekter exoplanet tak bude neporovnatelně větší. V neprospěch ARIEL hraje samozřejmě velikost sběrné plochy primárních zrcadel. Na druhou stranu ARIEL poletí až v roce 2029. Bude tedy mít o generaci modernější senzory.

Logo mise Comet Interceptor.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

2) Comet Interceptor

Druhá a třetí příčka jsou podle nastaveného pravidla řazení podle termínu vstupu do služby vyrovnané. U obou projektů se totiž počítá se startem v roce 2029 a dokonce mají letět i na stejné raketě! Přesto jsem si dovolil Comet Interceptor posunout až za ARIEL. Výše zmíněný teleskop totiž může začít svou vědeckou misi již krátce po vypuštění, ovšem Comet Interceptor si může na svou ostrou službu pár let počkat. Jak dlouho bude jeho čekání trvat, však nikdo neví. Kdo ví, možná se do služby dostane i později než mise na prvním místě našeho žebříčku. Jak je vůbec možné, že nevíme, kdy mise Comet Interceptor vstoupí do služby?

Vše je způsobeno jedinečnou podstatou celé mise. Až doposud u každé mise platilo, že při svém startu měla jasně určeno, kam poletí a který konkrétní objekt bude zkoumat. Mise Comet Interceptor se po svém startu v roce 2029 na raketě Ariane 62 vydá do libračního centra L2 soustavy Slunce – Země (proto také poletí s ARIEL) a tady bude čekat, dokud nepřijde její chvíle. Předmětem jejího zájmu má být kometa z kategorie dlouhoperiodických. O takových objektech, jejichž oběžná doba kolem Slunce se pohybuje od 200 do tisíců let, se většinou dozvídáme jen pár měsíců předtím, než proletí vnitřními oblastmi Sluneční soustavy a poté zase zmizí v jejích vzdálených končinách.

Pokud bychom chtěli tyto komety studovat zblízka, je zmíněných několik měsíců příliš krátká doba na naplánování, postavení a vypuštění sondy. Právě proto bude Comet Interceptor (stíhačka komet) zaparkována v kosmickém prostoru a čekat, až do vnitřních částí Sluneční soustavy zamíří nějaká dlouhoperiodická kometa. Vyloučit se nedá ani možnost, že by se sonda vydala k nějakému tělesu, které pochází z oblastí mimo naši soustavu – to by ale musela být pořádná klika, aby se to povedlo zrovna v požadovaném termínu. Pokud by se během prvních přibližně tří let žádná dlouhoperiodická kometa neobjevila, neznamená to konec mise. Sonda by se mohla vydat k záložnímu cíli, kterým by se mohla stát krátkoperiodická kometa jako je 73P/Schwassmann–Wachmann.

Mise Comet Interceptor bude realizována ve spolupráci evropské a japonské kosmické agentury jakožto první zástupce řady F (fast) z programu Cosmic Vision. Sonda bude vybavena iontovým pohonem, aby byla schopna co možná nejvíce upravit svou oběžnou dráhu. Několik týdnů před průletem kolem komety se z těla sondy uvolní dvě menší sondy B1 a B2. zatímco jedničku postaví japonská JAXA, dvojka (stejně jako mateřské těleso) bude produktem agentury ESA. Úkolem obou menších sond bude vydat se ještě blíže k cíli a přinést doplňující informace o ohonu komety, k čemuž budou mít speciální přístrojové vybavení – od měřičů plazmatu, přes kamery, až po spektrometry a detektory prachových částic. Vědci tak budou moci díky měřením tří sond přesněji porozumět interakci komety se slunečním větrem a snad se podaří vytvořit i 3D profil oblasti v okolí komety.

Dragonfly po přistání.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

1) Dragonfly

Pokud bychom dnešní pořadí dělali podle termínu startu, byla by americká mise Dragonfly někde v polovině tohoto článku – startovat by totiž měla v červnu 2027, ovšem ke svému cíli se má dostat až v roce 2034! Nosná raketa zatím nebyla vybrána, ale hovoří se o nosiči, jehož parametry by odpovídaly Atlasu V v konfiguraci 411. Dlouhá doba od startu do začátku vědecké fáze je způsobena tím, že sonda, která byla k realizaci vybrána v rámci programu New Frontiers, vyrazí k Saturnu, konkrétně k jeho největšímu měsíci Titanu. Sonda, která bude po přistání na povrchu vážit přibližně 450 kilogramů, se v mnoha ohledech vymyká běžným představám o kosmických sondách. Není to totiž orbiter na oběžné dráze, stacionární lander, ani pojízdný rover. Dragonfly je zástupcem nově se rozvíjející kategorie létajících strojů. Na první pohled zaujmou její čtyři vrtule, ale nenechte se zmást – kvadrokoptéra to není. Jelikož jsou všechny čtyři rotory o průměru 1 metr zdvojené, měli bychom o ní hovořit spíše jako o oktakoptéře.

Plánovaný průběh mise Dragonfly
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Stejně jako se vrtulníček Ingenuity stal prvním vrtulovým strojem, který létal v atmosféře jiné planety než Země, Dragonfly se má stát prvním strojem, který bude létat na nějakém měsíci. Díky přesunu skrz atmosféru mezi jednotlivými přistávacími oblastmi bude možné prozkoumat značně velkou oblast. Sonda má přistát do oblasti Shangri-La s rozsáhlými dunami, ale pak může vyrazit kamkoliv – každý let může měřit až deset kilometrů. během 192 hodin dlouhých nocí se létat nebude, ty jsou vyhrazeny vědeckému výzkumu – od odebírání vzorků a jejich analýzy, přes seismická měření až po sběr údajů o počasí. Sonda má být schopna provádět i mikroskopické detailní snímky – v noci si pak posvítí LED diodami, které jsou třeba i na roveru Curiosity.  O dodávku elektrické energie se postará radioizotopový termoelektrický generátor, který poskytuje stabilní výkon nezávislý na počasí či denní době. Vyprodukovaná energie se uloží do Li-ion akumulátorů. Kromě energie navíc zajistí sondě i teplo, jelikož na Titanu panuje mráz kolem -180 °C.

Vědci o průzkum Titanu hodně stojí.  Z předešlých misí už víme, že tento měsíc má několik mimořádných vlastností. Začíná to už jeho hustou atmosférou, což je u měsíce velmi nezvyklé. Mimochodem kromě Země je to jediné těleso ve Sluneční soustavě s dusíkovou atmosférou. Právě hustá atmosféra (1,45 atmosféry) společně s nízkou hmotností (a tedy i gravitací) Titanu výrazně ulehčuje let vrtulového stroje. Pro výzkum je důležité, že na Titanu funguje ekvivalent pozemského koloběhu vody. Ta je tu však vzhledem k nízkým teplotám nahrazena jednoduchými uhlovodíky. Ty spolu mohou reagovat a vytvářet složitější látky bohaté na uhlík. Vědci by proto rádi porozuměli složení pevných uhlovodíků, které se na povrchu Titanu vyskytují. Zajímavé bude také zjistit, zda tu při reakcích nevznikly nějaké základní stavební kameny života – třeba aminokyseliny, základní stavební články proteinů, případně dusíkaté báze, které zase tvoří základ pro DNA. Při nízkých teplotách probíhají reakce pomaleji. Titan tak může prozradit, jaké procesy probíhaly na Zemi před miliardami let, kdy se tu teprve začal rozvíjet život.

Zdroje informací:
https://twitter.com/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
http://mmx.isas.jaxa.jp/
https://en.wikipedia.org/
https://www.esa.int/
https://en.wikipedia.org/
https://www.esa.int/
https://en.wikipedia.org/
https://web.archive.org/

Zdroje obrázků:
https://www.researchgate.net/…backbone-and-mining-area-of.jpg
https://pbs.twimg.com/media/FYGcZ2wX0AINXL9?format=jpg&name=large
https://pbs.twimg.com/media/FYGcbDcWIAIJDw0?format=jpg&name=large
https://planetary.s3.amazonaws.com/…/2018/20180607_mmx-components.png
https://planetary.s3.amazonaws.com/…/2018/20180607_phobos-and-mmx.jpg
https://www.explore-exoplanets.eu/…ARIEL-Spacecraft-credits-ARIEL-Science-Office.png
https://twitter.com/MASA_06R/status/1174660463272968192
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/dragonfly-landing.png
https://www.nasa.gov/…/image/17-00084_fs_missionoverviewv7a16x9.jpg