V nedávném vydání našeho letního seriálu jsem se zamýšlel nad tím, jaká nej přinesly kosmické sondy, pokud jde o první snímky planet. Bylo jasné, že takové téma by mělo mít nějaké pokračování. A protože blízká setkání kometárního druhu jsme již v našem seriálu rozebírali, přichází nyní na řadu planetky. Tedy tělesa, která vlastně mohou mít s kometami mnoho společného a liší se vlastně hlavně tím, že jsme u nich nepozorovali kometární aktivitu.

Na začátku si můžeme připomenout současnou terminologii v oblasti těles Sluneční soustavy a také odkázat zájemce na zdroje pod článkem, kde se ke kometárním článkům tohoto seriálu dostanete napřímo.

V českém prostředí se slovo planetka vžilo pro malé těleso Sluneční soustavy, které obíhá kolem Slunce a není měsícem nějaké planety. Zároveň v jeho okolí jsou další podobná tělesa a jeho tvar není v hydrostatické rovnováze (kulový). V angličtině se vžil název asteroid (používaný i u nás) protože na obloze je planetka podobná hvězdě, ale projeví se vůči nim pohybem. V devatenáctém století se také používal výraz malá planeta.

Mezi malá tělesa tedy řadíme planetky, komety nebo meteoroidy (dolní hranice mezi planetkou a meteoroidem není přesně určitelná, ale až na pár výjimek, kdy byla planetka objevena ještě před srážkou se zemí se pro částice vlétající do zemské atmosféry vžil pojem meteoroid, pro světelný úkaz meteor a pro nalezené zbytky na povrchu pak meteorit).

Od roku 2006 však ta největší tělesa, která svou gravitací nevyčistila své okolí a mají přibližně kulový tvar nazýváme trpasličí planety. Tím se nám poněkud mění pohled na planetku (1) Ceres nebo na bývalou planetu (134340) Pluto. Těm je to asi jedno, jak je nazýváme, my se však již pojďme podívat na slíbených TOP 5 planetkových setkání s kosmickými sondami. I když i tady nás čeká malé astronomické okénko (nemohu jinak).

5) Galileo – první snímky planetek – Gaspra a Ida s Dactylem

Vybírat mise pro tento typ seriálu TOP 5 je radost, protože nabídka je opravdu pestrá. Snadno se pak mohlo stát, že první průlet kolem planetky vůbec a první detailní snímky takového tělesa mohou znamenat až 5. pořadí, ale i tak jde o tak mimořádný průlom, že v našem přehledu nemůže chybět.

O existenci malých těles Sluneční soustavy není pochyb minimálně od počátku 19. století, kdy byly objeveny první objekty na drahách mezi Marsem a Jupiterem. Zřejmě se vám vybaví historky s Titius-Bodeho zákonem, že planety jsou seřazeny přibližně podle jednoduché matematické řady a vznik Nebeské policie za účelem hledání planety mezi Marsem a Jupiterem.

Objev Uranu v roce 1781 astronomem Williamem Herschelem byl zajímavým prvkem do mozaiky Titius-Bodeho řady, kdy velká poloosa dráhy planety je přibližně dvojnásobkem předchozí, pokud k výsledku přičteme číslo 4. Zjednodušeně lze tedy napsat, že a = 4 + 3 · 2ⁿ, kde za n se dosazují čísla 1, 2, 3 atd. s tím, že pro Merkur se musí počítat druhý člen za plus jako nulový (n = mínus nekonečno). Dosazením tedy dostáváme pro Merkur 4, pro Venuši 7 a Zemi 10, tedy po vydělení deseti je to u Země 1 astronomická jednotka (au). Pro další planety to vychází následovně: Mars 1,6 au, Jupiter 52 au, Saturn 100 au a Uran 196 au. Protože odchylka vypočítaných hodnot je oproti realitě jen do dvou procent, pouze u Saturnu téměř 5 % a Marsu lehce nad 5 %, uvažovali astronomové, že v chybějící mezeře mezi Marsem a Jupiterem by mohla být planeta s poloosou dráhy kolem 2,8 astronomické jednotky.

Za účelem nalezení takové planety byla roku 1800 ustanovena v Německu tzv. Nebeská policie (Himmelspolizei), která sdružovala nadšence, kteří se pokusili planetu hledat. Šlo často o lidi s jiným zaměstnáním, ale dostatkem prostředků na vybudování vlastní hvězdárny a hledání ve volném čase. Shoda náhod tomu chtěla, že první takové těleso, dnes trpasličí planetu Ceres, objevil už 1. ledna 1801 Giuzeppe Piazzi. Přestože nebyl členem Nebeské policie, stal se nakonec jejím „šerifem“, protože byl prostě první a trochu kolegy předběhl.

No a pro náš dnešní příběh se konečně dostáváme k tomu, že na dráze mezi Marsem a Jupiterem bylo nakonec planet objeveno několik desítek a astronomové museli poprvé v historii najít řešení, co s těmito planetami. Tehdy vzniklo nové pojmenování těles jako planetky, resp. hvězdám podobné malé objekty, z angličtiny asteroidy. Podruhé se s problémem přibývání planet vypořádali astronomové v roce 2006 v Praze, když ustanovili novou kategorii větších kulatých planetek jako trpasličí planety. Ceres se tedy znovu stěhovala do nové pomyslné skupiny.

Vzhledem k tomu, že planetky jsou velmi malé, více informací o nich jsme mohli získat jen nepřímo – z pozorování světlené křivky umíme přibližně odhadnout její tvar a ze spektra i povrchové složení. Nicméně velmi cenné informace o těchto malých tělesech, jejich původu a roli při případném transportu vody a životodárných molekul na nově vzniklou Zemi přinesly až mise kosmických sond.

Pohříchu první takovou sondou byla až Galileo, která se vydala v roce 1989 k Jupiteru a planetky tak byly vhodným cílem průzkumu během cesty. Na druhé straně skvělé bylo, že navštívila rovnou dvě planetky, a dokonce objevila první měsíček planetky mezi Marsem a Jupiterem.

Sonda Galileo tak jako první v historii zblízka vyfotografovala planetku. Stal se jím asteroid (951) Gaspra. Tuto planetku objevil v roce 1916 ruský astronom gruzínského původu Grigorij Neujmin, známý také z oblasti objevů komet. Jméno nese podle města na Krymu. Jedná se o těleso protáhlého tvaru o rozměrech 18×10×9 km a jde o typický kamenný asteroid (planetka typu S s převahou křemíku ve spektru). Takových známe asi 17 % z celkového objemu planetek. Průlet kolem ní byl zajímavou ukázkou vesmírné navigace, protože v té době nebyla známa dráha planetky dost přesně, aby si Galileo mohla dovolit opravdu těsný průlet a snímání tak, aby se její kamera vůbec trefila.

Logicky vás napadne, zda samotná sonda nemohla přispět k zpřesnění polohy tělesa už během příletu a skutečně tak bylo učiněno. Sonda snímala planetku tak, že vypadala sice jen jako světlý bod, ale vedlo to k natolik velkému zpřesnění dráhy, že mohl být proveden hodně blízký průlet a sonda nakonec přinesla desítky snímků povrchu planetky. Nejbližší přiblížení proběhlo 29. října 1991 ve vzdálenosti 1600 km a kamera sondy pro jistotu snímala mozaiku 51 fotografií, aby se trefila a planetku nakonec na snímcích měla.

Zajímavé na povrchu planetky je absence velkých kráterů, jako by byl povrch relativně mladý. Očekává se, že planetky rodiny Flora z vnitřní oblasti pásu planetek jsou mladé na poměry stáří Sluneční soustavy (desítky až stovky milionů let). Sonda minula planetku v příliš velké vzdálenosti, aby ovlivnila dráhu sondy Galileo, takže hmotnost planetky pouze odhadujeme z jejího složení. U druhé navštívené planetky už se měřit hmotnost podařilo. A nejen to.

Nad rámec článku tedy ještě dodejme, že Galileo má ještě jeden zářez. Blízký průlet kolem planetky (243) Ida se uskutečnil 28. 8. 1993 a dodatečně byl při něm navíc objeven první měsíček obíhající kolem planetky, nazvaný později Dactyl.

4) NEAR-Shoemaker – detailní průzkum planetky Eros a neplánovaně i dosednutí na povrch

Mise Galileo měla brzy následovníka, sondu NEAR, k planetce podobného typu (kamenné planetce typu S), alespoň se tak zdálo z jejího složení, ale přesto jde o těleso opravdu významné, ale z jiného důvodu. Některé planetky mají své dráhy blízké dráze zemské a právě (433) Eros je jedno z velkých těles skupiny blízkozemních planetek.

NEAR startovala 17. 2. 1996 a poté přešla do stádia nízké spotřeby (blízké hibernaci) a byla aktivována krátce před průletem kolem planetky (253) Mathilde o průměru asi 60 km. Průlet se uskutečnil 27. června 1997. V lednu 1998 nasměroval gravitační manévr u Země sondu k planetce Eros. Konečně 20. prosince se sonda dostala k planetce a začal brzdící zážeh. Ten však vzápětí skončil, sonda se dostala do rotace a safe módu. Kontakt byl do jednoho dne obnoven a mohly začít další průlety kolem planetky s cílem navést sondu na oběžnou dráhu. Orbity bylo dosaženo 14. 2. 2000, symbolicky na den svatého Valentýna.

Dráha byla poté upravena na kruhovou polární ve výšce 35 km od července 2000. Následně byla různě měněna a podařily se i velmi blízké průlety ve výškách 5 až 2 km nad povrchem. Velké finále nastalo 12. února 2001, když sonda pomalu sestoupila k povrchu planetky a k překvapení techniků fungovala i po dosednutí na povrch.

Tento úspěch vedl k přidělení dodatečného času na komunikaci přes antény Deep Space Network a přeprogramování gama spektrometru, který byl nyní citlivější než z orbity. Finální komunikační okno se sondou proběhlo 28. 2. 2001. Sonda poté zřejmě neodolala mrazu na povrchu (−173 °C).

Jak už bylo řečeno, planetka Eros je pro nás mimořádně zajímavá, neboť její dráha se blíží dráze planety Země a je to také křížič dráhy Marsu. Jde o těleso protáhlého tvaru 34×11×11 km. Planetka se někdy přiblíží k Zemi tak, že jde o jednu z nejjasnějších na obloze (po velkých objektech Ceres, Vesta, Iris a Pallas) a může dosáhnout 7 mag, což je jasnost velmi slabých hvězd, viditelných na velmi tmavé obloze pouhým okem. V budoucnu to nastane v lednu 2056 a planetka bude asi 0,15 au (22 mil. km od Země).

Sonda, která planetku zkoumala, nese nyní jméno NEAR-Shoemaker, protože Eugene Shoemaker je velmi významným astronomem z oboru pozorování malých těles Sluneční soustavy. Manželé Carolyn a Gene Shoemakerovi jsou něco jako Jana Tichá a Miloš Tichý z jihočeské Kleti. Gene byl přítomen u významných misí studujících Měsíc a byl hlavním geologem programu Apollo. Společně s D. Levym objevili Shoemakerovi také kometu, která roztrhána gravitací Jupiteru postupně padala na Jupiter v roce 2004 (kometa Shoemaker-Levy 9).

3) OSIRIS-Rex – doprava velkého množství vzorků z planetky Bennu

Léta devadesátá přinesla první snímky planetek, do nového milénia jsme vstoupili průzkumem planetky z oběžné dráhy, takže dalším logickým krokem měl být průzkum planetky přímo z povrchu nebo pokud možno doprava vzorků zpět na Zemi. První mise, která to dokázala, japonská Hayabusa, je společně se svou jmenovkyní natolik významná, že dosáhla vyšší příčky, než na které jsme se ocitli teď. A tak ponechme třetí místo v pořadí třetí sondě, která dovezla vzorky z planetky. A rovnou té, která těch vzorků dovezla opravdu velké množství.

Cíl mise OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer), planetka (101955) Bennu, je opravdu zajímavý, protože jde o potenciálně nebezpečnou planetku, jež má dnes jedno z nejvyšších hodnocení z hlediska nebezpečnosti s ohledem na pravděpodobnost jejího přiblížení Zemi a velikost.

Sonda startovala 8. 9. 2016 a po gravitačním manévru u Země o rok později dorazila k planetce 3. 12. 2018. Po dvouletém pečlivém průzkumu a výběru místa odběru vzorků byl tento klíčový manévr uskutečněn 20. 10. 2020 a v květnu 2021 se sonda se vzorky vydala k Zemi. Její pouť ale neskončila, protože po uvolnění pouzdra se vzorky a jeho úspěšném přistání 24. 9. 2023 se nyní sonda, už jako OSIRIS-APEX (Apophis Explorer), vydala k planetce (99942) Apophis, což je asi nejznámější potenciálně nebezpečná planetka, kterou bychom měli vidět pouhým okem při jejím extrémně blízkém průletu kolem Země 13. 4. 2029.

Planetka Bennu je malé těleso o přibližně kulovém tvaru, nebo tvaru diamantu, velké asi 490 metrů. Zdálky připomíná spíše hroudu suti než velký balvan. Oproti jiným jde o velmi staré těleso, možná i časovou schránku z dob tvorby Sluneční soustavy, tedy planetku bohatou na uhlík.

Jak bylo řečeno, tato mise americké NASA je doposud nejúspěšnější, pokud jde o množství dopravených vzorků. Celkem šlo o 121,6 g kamínků. Vzorky obsahují velké množství organických molekul, které na Zemi za vhodných podmínek tvoří živou hmotu. Jde například o 14 z 20 aminokyselin, nebo 5 nukleobází, které živé organismy využívají v řetězcích RNA a DNA. Nechyběl ani amoniak a formaldehyd, látky, které za vhodných podmínek tvoří aminokyseliny. Tyto látky pak vytváří proteiny, základní pohonné látky živé hmoty.

2) Hayabusa a Hayabusa 2 – první vzorky z planetek Itokawa a Ryugu

Konečně je tu místo druhé a doufám, že zasloužené. Náleží první sondě, která dokázala dopravit vzorky z planetky zpátky na Zemi. Dlužno však doplnit, že to byly opravdu titěrně malé vzorky, a tak se zmíníme i o její nástupkyni, která to už dokázala velmi pěkně, byť ne v takovém množství, jako v případě americké sondy.

Nicméně prvenství je tedy jen jedno a na kontě ho má sonda Hayabusa, která zkoumala planetku Itokawa. A to v době nepříliš vzdálené prvním průletům kolem planetek a výzkumu planetky Eros. O to unikátnější mise to byla. Japonci zkrátka speciální mise umí a dokáží zachránit i zdánlivě ztracené sondy.

Hayabusa se vydala na cestu 9. května 2003. Před startem nesla kódový název MUSES-C (Mu Space Engineering Spacecraft, přičemž předchozí sondy byly určeny k průzkumu Měsíce – MUSES-A, Hiten, a vesmíru – MUSES-B). Sonda měnila svou dráhu pomocí iontových motorů na xenon (pracovaly tedy dva roky a sonda se postupně dostala na správnou dráhu). 4. 10. 2005 se sonda dostala k planetce. Bylo to vlastně o nějaké tři měsíce později, protože výkon fotovoltaických panelů ovlivnila velmi silná sluneční erupce a s tím související pokles tahu iontových motorů. V listopadu se pokusila vysadit na povrch minirobota MINERVA, ale ten povrchu nakonec nedosáhl. Od prosince však nastaly problémy a ztratili jsme se sondou spojení. Japoncům se však podařilo obnovit spojení a když byly reaktivovány iontové motory, mohla se v roce 2009 začít vracet zpátky k Zemi a 13. června 2010 mohlo konečně dojít k přistání pouzdra v Austrálii.

Kontejner na vzorky nakonec obsahoval vzorky z planetky, ale jen ve velmi nepatrném množství asi 1500 zrnek o velikosti většinou kolem 10 mikrometrů. Jejich složení s převahou olivínu a pyroxenu se podobalo vzorkům z meteoritů spíše než vzorkům pozemských hornin.

Úspěch mise Hayabusa a zároveň snaha dovézt více vzorků nakonec vedla k další ambiciózní misi Hayabusa 2, která probíhala víceméně souběžně s misí OSIRIS-REx. Ta startovala 3. 12. 2014 a vzorky byly dovezeny 5. 12. 2020. Odběr proběhl z planetky Ryugu, která je asi dvakrát větší než Bennu, i když podobného tvaru. Sonda dovezla 5,4 g vzorků z minimálně 0,1 g planovaných. Sonda Hayabusa 2 nyní letí vstříc planetkám (98943) Torifune, průlet v červenci 2026, a 1998 KY26, v červenci 2031. Druhá jmenovaná je zajímavý malý asteroid s velmi rychlou rotací (10 minut!).

1) DART – ověření planetární ochrany nárazem do měsíčku Dimorphos u planetky Didymos

Místo první jsem vyhradil misi s největšími dopady do budoucna a s největší českou stopou. Každý si totiž asi vybaví film Armageddon, kde se pokouší astronauti na poslední chvíli rozbít planetku mířící na nás. Myslíme si však, že mnohem větší šanci na ovlivnění dráhy planetky máme, když uděláme včas něco, co udělí malý impulz, který však bude mít v horizontu let velký vliv na změnu dráhy planetky. A ideálním případem na trénink takového ovlivnění dráhy je dvojplanetka, kde můžeme lépe měřit hmotnost větší planetky a sledovat pohyb celého systému, jako se to stalo v případě dua Didymos-Dimorphos.

(65803) Didymos je planetka, která byla objevena v roce 1996 na americké observatoři Kitt Peak v rámci tehdy se rozjíždějícího programu Spacewatch. Patří mezi blízkozemní planetky typu Apollo, tedy nekříží dráhu naší planety, ale blíží se k ní zvnějšku, a to až na 6 mil. km. Zároveň jde o křížiče dráhy Marsu. Těleso vejčitého tvaru má největší rozměr kolem 780 metrů.

Z našeho pohledu je velmi zajímavé, že v roce 2003 u ní objevil tým českých astronomů pod vedením Petra Pravce z Ondřejova měsíček nazvaný později Dimorphos. Jeho průměr je 160 m. Právě tento měsíc byl nedávno zasažen misí NASA DART v rámci testu změny dráhy této dvojplanetky (DART = Double Asteroid Redirection Test).

Mimořádně zajímavý test dopadl úspěšně. Sonda byla nárazem zcela zničena a vyvrhla do prostoru velké množství materiálu, čímž došlo k výrazné změně dráhy měsíčku, především jeho oběžné doby. Dnes víme, že okamžitě po nárazu se změnila oběžná doba Dimorphosu a po ztrátě hmoty se ustálila na hodnotě o 33 minut a 15 sekund méně než před nárazem. To je možná více, než se čekalo. Zajímavé je, že dráha se po srážce stala výstřednou, ale pak se opět stala kruhovou, patrně díky vzájemnému působení obou těles.

Celou srážku sledoval z povzdálí malý satelit typu cubesat LICIACube. V budoucnu se můžeme těšit na snímky mise Hera, která sem byla vyslána, abychom mohli přímo na místě prostudovat důsledky srážky a lépe porozumět tomu, jak tyto planetky vypadají a jaké mají složení.

Video Credit: ASI, NASA, Johns Hopkins APL, DART, LICIACube, LUKE, IOP

Zdroje informací:
https://kosmonautix.cz/2018/08/31/top5-vyzkum-komet-2/
https://kosmonautix.cz/2016/07/29/top5-vyzkum-komet/
https://en.wikipedia.org/wiki/Titius%E2%80%93Bode_law
https://en.wikipedia.org/wiki/951_Gaspra
https://www.planetary.org/space-images/gaspra-approach
https://en.wikipedia.org/wiki/243_Ida
https://en.wikipedia.org/wiki/NEAR_Shoemaker
https://en.wikipedia.org/wiki/433_Eros
https://cs.wikipedia.org/wiki/Carolyn_S._Shoemaker
https://cs.wikipedia.org/wiki/Eugene_Merle_Shoemaker
https://en.wikipedia.org/wiki/OSIRIS-REx
https://www.nasa.gov/news-release/nasas-asteroid-bennu-sample-reveals-mix-of-lifes-ingredients/
https://science.nasa.gov/blogs/osiris-rex/2024/02/15/nasa-announces-osiris-rex-bulk-sample-mass/
https://en.wikipedia.org/wiki/Hayabusa
https://en.wikipedia.org/wiki/Hayabusa2
https://cs.wikipedia.org/wiki/Didymos_(planetka)
https://kosmonautix.cz/2024/03/22/naraz-sondy-dart-zmenil-i-tvar-planetky-dimorphos/
https://kosmonautix.cz/2024/09/16/petr-pravec-binarni-asteroid-didymos-a-mise-dart-13-6-2024/
https://www.astro.cz/clanky/slunecni-soustava/vyzkumy-v-asu-av-cr-267-zaostreno-na-dimorphos-nove-parametry-obezne-drahy.html

Zdroje obrázků:
https://apod.nasa.gov/apod/ap250728.html
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA00119.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA21079.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA00332.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA00069.jpg
https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA02923.jpg
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/psd/solar/internal_resources/512/Shoemaker-Levy_9_Image-1.jpeg
https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/psd/solar/internal_resources/512/Shoemaker-Levy_9_Image-1.jpeg
https://planetary.s3.amazonaws.com/web/assets/pictures/tagsam-bennu-sample.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Bennu_mosaic_OSIRIS-REx_%28square%29.png
http://www.psrd.hawaii.edu/WebImg/Itokawa-particle-BSEimage.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/de/Ryugu_colored.jpg
https://dart.jhuapl.edu/Gallery/media/photos/lg/all_dimorphos_dart_0401930040_12262_01_raw.png