Když se v souvislosti s kosmonautikou řekne „kolo“, vybaví se nám třeba marsovská vozítka, která se pomocí kol pohybují po povrchu. Ale mnohé kosmické sondy spoléhají na kola také, ale jedná se o kola značně specifická – silové setrvačníky. S jejich pomocí pak tyto sondy zůstávají orientovány v požadovaném směru. Inženýři a technici z Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii nedávno do těla sondy Europa Clipper nainstalovali hned čtyři silové setrvačníky, na které se bude sonda spoléhat během své mise u jupiterova ledového měsíce Europa.

Až se tato americká sonda vydá na cestu do kosmického prostoru, bude provádět manévr pro vstup na dráhu kolem Jupiteru, nebo bude sbírat data při desítkách průletů kolem Europy, silové setrvačníky vždy otočí sondu v prostoru tak, aby její antény mířily k Zemi a vědecké přístroje včetně kamer byly orientovány správným směrem. Silové setrvačníky pro Europa Clipper jsou široké 60 centimetrů a vznikly z hliníku a titanu. Rychle se otáčející kola vytváří točivý moment, který způsobuje, že se sonda otočí v opačném směru. Třetí pohybový zákon Isaaca Newtona platí i v hlubokém vesmíru a vysvětluje podstatu tohoto jevu – pro každou akci existuje stejně velká reakce, která se liší směrem působení. Silové setrvačníky způsobují, že sonda reaguje svým pohybem na jejich otáčení.

Je tu ještě jeden způsob, jak vizualizovat fungování silových setrvačníků. Představte si, že sedíte na otočné židli a zvednete nohy od země, abyste se mohli volně otáčet. Pokud prudce škubnete trupem jedním směrem, židle a vaše nohy se otočí v opačném směru. Silové setrvačníky fungují stejně: Když motor silového setrvačníku zrychluje rotace kovového kola v jednom směru, kosmická sonda zažívá rotaci v opačném směru.

Na snímku vidíme všechny čtyři slové setrvačníky uložené do těla Europa Clipperu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Bez silových setrvačníků by sonda Europe Clipper, která má startovat v roce 2024 a k Jupiteru dorazí o šest let později, nebyla schopna provádět svůj vědecký výzkum. Vědci se domnívají, že Europa pod povrchem ukrývá rozlehlý oceán tekuté vody, která může nabízet podmínky vhodné pro život. Sonda má sbírat data o jemné atmosféře měsíce, jeho povrchu i vnitřní stavbě. Tyto informace pomohou vědcům lépe porozumět oceánu, ledové krustě, ale i možná i výtryskům, které mohou vyvrhovat podpovrchovou vodu do okolního prostředí. Během svých oběhů kolem Jupiteru bude Europa Clipper používat své silové setrvačníky k provedení tisíců drobných prostorových naklonění a natočení. Ano, je tu samozřejmě možnost provádět tyto manévry s pomocí orientačních trysek, ale ty spotřebovávají palivo, které je v nádrži pouze omezené množství. Oproti tomu silové setrvačníky potřebují pouze elektrickou energii, kterou vytvoří masivní fotovoltaické panely.

Europa Clipper během instalace silových setrvačníků.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Nic však není stoprocentně dokonalé a nevýhodou silových setrvačníků je, že účinkují pomalu. Kupříkladu sonda Europa Clipper by k otočení o 180° pomocí silových setrvačníků potřebovala 90 minut. Pohyb by byl tak pomalý, že by z dostatečné vzdálenosti přišel lidskému oku prakticky nerozlišitelný – sonda by se pohybovala 3× pomaleji, než minutová ručička na hodinách.

Nevýhodou silových setrvačníků je také skutečnost, že se mohou v průběhu času opotřebovat. To potkalo třeba americkou sondu Dawn, takže inženýři museli přijít na způsob, jak sondou otáčet pomocí orientačních motorků a dostupnými pohonnými látkami. Z tohoto důvodu se experti rozhodli, že do Europa Clipperu budou instalovány čtyři silové setrvačníky, ačkoliv k otáčení sondy jsou potřeba pouze tři. V provozu se má střídat, které tři setrvačníky se použijí, což mezi ně rovnoměrně rozloží opotřebení. Zároveň bude v případě selhání jednoho setrvačníku k dispozici náhradní kus.

Zmíněná instalace silových setrvačníků byla pouze jedním z mnoha kroků, které nyní probíhají v rámci aktuální fáze sestavování, testů a předstartovních příprav. Vědecké přístroje postupně přijíždí do JPL, kde budou integrovány do těla sondy. Jakmile bude Europa Clipper dokončen, vydá se na rozličné testy, které povedou až ke startu naplánovanému na říjen 2024. Sonda pak kosmickým prostorem urazí 2,9 miliardy kilometrů, načež dorazí ke svému cíli a začne odhalovat tajemství tohoto ledového světa.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/1-pia25494-europa-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/2-pia25495-europa-1041.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/e-pia25496-europa-1041.jpg