Potřebujeme i dnes pozemskou astronomii? Tuto otázku by si mohl položit každý průměrný fanoušek kosmonautiky, když vidí spory kolem projektů typu Starlink a když vidí, jak si astronomové stěžují na zhoršující se stav noční oblohy. Vždyť přece v době, kdy již dokážeme dostat do kosmického prostoru i poměrně velké náklady a tím pádem i velké astronomické observatoře, není pozemní astronomie nutná, ani potřebná. Aspoň to by si tedy mohl ledaskdo myslet. Dokonce jsem už viděl i návrh, kdy bylo jednomu ze stěžujících si astronomů doporučeno se obrátit na Muska s tím, že Musk je přeci výzkumu nakloněn a vynese astronomům do kosmu všechno, co budou potřebovat.

Jenže takový pohled je při bližším prozkoumání naivní, a především dosti nepřesný, opomíjí totiž důležité skutečnosti. Ano, je pravda, že kosmická astronomie je důležitá. Ale neméně důležitá je i astronomie pozemská. Možná jednou bude fungovat jen astronomie vesmírná. Ale v tuto chvíli nemohou jedna bez druhé fungovat. Tedy ano, potřebujeme i pozemskou astronomii, a to dost zásadně. Ve zbytku se vám pokusím ukázat proč a také to, proč kosmická astronomie sama o sobě nestačí. Myslet si, že ano je sice hezké, ale s realitou se tyto představy bohužel dost zásadně míjí.

Výhody kosmické astronomie

Je ovšem beze sporu, že kosmická astronomie má oproti té pozemské celou řadu výhod. Jinak by se nevyužívala. Už poměrně dávno napadlo přední fyziky, astronomy či inženýry, že by bylo dobré vyslat některé observatoře do kosmického prostoru. Proč? V kosmickém prostoru máme totiž oproti povrchu Země několik výhod:

1. Atmosférická opacita – Zemská atmosféra většinu přicházejícího elektromagnetického záření pohlcuje – naštěstí pro život a bohužel pro astronomy. U gama záření, rentgenového záření či naopak u velmi dlouhých vlnových délek rádiového záření jde dokonce o 100 %. Z toho důvodu je nutné realizovat pozorování záření na těchto vlnových délkách z kosmu.
   Jsou i vlnové délky, které atmosféra propouští. Typicky viditelné světlo, právě proto jej lidé a většina dalších tvorů je schopna vnímat. V určité míře je to i ultrafialové záření, z toho důvodu se před ním musíme chránit opalovacími krémy. Dále je to rádiové záření, a také některé vlnové délky infračerveného záření. Jak rádiové, tak infračervené záření lze z povrchu Země pozorovat, u infračerveného ale jen při splnění specifických podmínek, jako je co nejnižší vlhkost vzduchu a velká nadmořská výška.

   

2. Seeing – Chvění atmosféry neboli seeing je další věcí, která při vynesení družice do kosmického prostoru přestává být problémem. Naproti tomu při pohledu ze Země závisí na tom, jak stabilní či naopak turbulentní vrstvy atmosféry jsou nad místem, které zrovna pozorujeme. Někdy tak můžeme vidět obraz ostrý, jindy naopak velmi rozmazaný, v závislosti na tom, jak se vrstvy vzduchu zrovna chovají a pohybují.
   Tuto nevýhodu pozemské astronomie už ovšem dnes umíme velmi dobře kompenzovat. Je to možné díky technice zvané adaptivní optika. Této metodě se budeme dál v článku ještě podrobněji věnovat, proto si dovolím pro tuto chvíli uzavřít, že tento bod v současnosti již není zásadní překážkou pro uplatnění pozemské astronomie.
3. Počasí – Pokud vás zajímají astronomické úkazy, asi to znáte sami. Chtěli byste vidět třeba krásné zatmění nebo romantický meteorický roj. Ale jako na potvoru je zrovna v době, kdy má být úkaz dobře viditelný špatné počasí. Je to k naštvání, a to se vyjadřuji ještě velmi slušně. Ale pro profesionální astronomy je to ještě horší, protože pak nemohou vykonávat svou práci.
   V tomto smyslu je pochopitelně velká výhoda, když máme teleskop na oběžné dráze či jinde v kosmické prostoru, neboť v takovém případě počasí pochopitelně žádnou roli nehraje.
   Na druhou stranu, i tento bod je dnes už poněkud sporný. Samozřejmě, kdybyste si chtěli postavit observatoř třeba v tropickém deštném lese, byl by to problém. Nicméně, právě z toho důvodu se dnes vybírají místa ve vysoké nadmořské výšce a velmi suchá, kde je velký počet jasných nocí. Ano, není jich neomezené množství, ale zatím potřebám dostačují.

   

4. Světelné znečištění – Pokud u předchozích dvou bodů platilo, že se, i vlivem moderní techniky, situace zlepšuje, v případě tohoto bodu se naopak situace zhoršuje. A to naprosto zásadním způsobem. Ať si kdo chce říká, co chce, světelné znečištění je obrovský problém. A to nejen pro astronomy, to je na tom to nejparadoxnější. Světelné znečištění totiž velmi neblaze ovlivňuje zvířata, a také naše peněženky, protože se spousta světla naprosto zbytečně vysvítí doslova pánubohu do oken.
   Světelné znečištění pochopitelně významně škodí i astronomickému výzkumu. Pakliže z města uvidíme okem 20 hvězd, nebude situace o moc lepší ani pro drahé přístroje. Tento problém se zatím daří řešit právě umisťováním těch nejlepších observatoří na velmi odlehlá místa jako jsou Havajské či Kanárské ostrovy, či poušť Atacama a dodržováním přísných pravidel v jejich okolí. Je ovšem otázka nakolik, a jak dlouho, je tato situace udržitelná.
   Astronomická observatoř umístěná v kosmickém prostoru žádné světelné znečištění řešit nemusí. Neznamená to, že zase nemusí čelit jiným obtížím, ale světelné znečištění to není.
5. Střídání dne a noci – Jsou věci, které ani při nejlepší vůli ovlivnit nemůžeme. Jedním z nich je rotace Země. V jejím důsledku se na Zemi střídá den a noc. Ano, délka dnes se v závislosti na místě na světě liší, ale střídá se všude. Takže každá astronomická observatoř má jen omezený čas z 24 hodin, kdy může pozorovat.
   To je opět něco, čemu se v kosmickém prostoru vyhneme. Ať už je to na vhodně zvolené oběžné dráze kolem Země, nebo v blízkosti libračních center, kosmická observatoř může pozorovat prakticky nepřetržitě.

   

6. Zeměpisná délka – Postavíme-li observatoř například v Ondřejově, nikdy nemůžeme vidět značnou část jižní oblohy. A naopak, budeme-li mít observatoř u Kapského města, nikdy nespatříme značnou část oblohy severní. Musíme tedy pečlivě vybírat, kde chceme astronomické observatoře stavět a ideálně je mít rozmístěny jak na severní, tak na jižní polokouli.
   Tedy ano, tuto nevýhodu částečně odbourává možnost mít více observatoří na různých místech, které navíc dnes mohou astronomové ovládat z domova. V kosmickém prostoru ale stačí jeden teleskop, který může měřit vše k čemu je určený na celé obloze.
7. Měsíc – Astronomové, s výjimkou specialistů na Měsíc, Měsíc nesnáší. Kolikrát by měli v dohledu něco zajímavého a jako na potvoru právě svítí Měsíc v úplňku a vše přezáří. To by člověk zabíjel.
   Tento problém se v případě kosmického prostoru opět eliminuje. Navíc, pokud umístíme observatoř třeba do blízkosti jednoho z libračních center.

   

Výhody pozemské astronomie

Na druhou stranu je ale nutné poctivě přiznat, že některé velké výhody má i astronomie pozemská. Takové výhody, které budeme v kosmickém prostoru kompenzovat jen velmi těžko. Oč jde? Pojďme se na to podívat:

1. Spolehlivost – Nebudeme si nic nalhávat, nosné občas selhávají. Když jde o selhání s nějakou běžnou družicí, ztráta je nepříjemná a finančně bolestivá. Pokud jde ovšem o selhání s nějakou důležitou vědeckou misí, je ztráta prakticky nenahraditelná a škoda jen těžko vyčíslitelná. Ano, spolehlivost nosných raket se zvyšuje, ale přesto nelze havárii zcela vyloučit. Nehledě na to, že i tak musí dotyčný teleskop a jeho přístroje vydržet při startu značné namáhání.
   Pochopitelně, že i na při pozemním výzkumu může dojít k nehodám, ale ty jsou přeci jen většinou od dost lépe napravitelné než při výzkumu kosmickém.

   

2. Velikost – Na Zemi klidně můžete postavit 500 metrů velký radioteleskop nebo 40 metrů velký optický dalekohled. V kosmickém prostoru byste něco takového měli jen stěží, respektive, neměli byste tam takto velký dalekohled vůbec.
   Vzpomeňme jen na problémy, které činilo dostat do kosmu Webbův dalekohled s průměrem primárního zrcadla 6,5 metru. Teleskop musel být při startu složený a postupně se při přeletu do cílové oblasti rozkládal. A teď si představte, že byste chtěli do kosmu vynést třeba dvojnásobně velký dalekohled. To je skoro neřešitelný problém.
   A ano, můžete argumentovat, že u dvojnásobně velkého by to ještě možná nějak šlo, ale u trojnásobně velkého už ne, zatímco postavit dalekohled o průměru třeba 45 metrů už by nebyl na povrchu Země zas takový rozdíl oproti teleskopu o průměru 39 metrů, který se buduje v Chile. Naproti tomu v kosmickém prostoru by nebyl problém jen samotný průměr, ale zejména obrovská hmotnost takového přístroje.
3. Množství – V Chile se aktuálně budují dva obří teleskopy, jeden o průměru 39 metrů, druhý o průměru 21,4 metru. Třicetimetrový teleskop se připravuje. Kromě toho máme k dispozici čtyři dalekohledy s průměrem primárního zrcadla větším než 10 metrů, osm dalekohledů s průměrem primárního zrcadla nad 8 metrů, a osm s průměrem zrcadla nad pět metrů.
   Víte kolik dalekohledů s průměrem primárního zrcadla větším než 5 metrů máme v kosmickém prostoru? Jeden, je to JWST. A víte, kolik dalekohledů s průměrem primárního zrcadla nad 3 metry máme v kosmickém prostoru? Jeden, je to JWST.
   A nezapomínejme, jaké obrovské problémy stavba JWST zaznamenala, jak se zdržela a prodražila. Představa, že bychom takových teleskopů vyslali do kosmu třeba dvacet je v tuto chvíli de facto absurdní. Pokud ale investujeme hodně peněz, a najdeme vhodné lokality, můžeme klidně na povrchu Země postavit dvacet osmimetrových dalekohledů.

   

4. Životnost – Kosmické sondy a teleskopy mají relativně dost omezenou dobu fungování. Primární mise je většinou stanovena na 2-5 let, a i když dochází k jejímu prodlužování, stejně se málokdy dostaneme na více než 15 či 20 let. Ano, jsou tu výjimky, jako je Hubble, který funguje již 35 let nebo SOHO, jež je v provozu 30 roků. Pěknou řádku let fungují třeba i teleskopy Chandra a XMM-Newton (oba 26 let). Ale to jsou spíše výjimky.
   A i kdyby se dařilo životnost prodlužovat, stejně se kosmické observatoře jen tak nedostanou na pozemské teleskopy. U nich není délka fungování 25 či 30 let ničím výjimečným. A třeba dva slavné americké (a svého času největší na světě) teleskopy na Mount Wilsonu a Mount Palomaru fungují již 105, respektive 75 roků. Což je něco, co je u kosmických observatoří téměř nepředstavitelné. Ano, můžete namítnout, že Voyagery slouží už téměř 50 let, avšak jen za cenu vypínání stále dalších vědeckých přístrojů a na 75, natož 105 let stejně nedosáhnou.
5. Údržba – S předchozím bodem souvisí i body další. Proč obvykle kosmické teleskopy a sondy nefungují tak dlouho jako pozemní přístroje? Je totiž mimořádně náročné, mnohdy nemožné provádět jejich údržbu. Poškodí se solární panely či zrcadlo? Selžou gyroskopy? Pak musíte vyslat drahou servisní misi, aby kosmický teleskop opravila. Vezměme si například Hubble. S jeho servisováním byly dosti značné potíže, a to je přitom na relativně nízké oběžné dráze. I taky byly servisní mise možné jen díky programu Space Shuttle. Dnes již možné nejsou.
   A ještě mnohem náročnější je to u Webbova teleskopu, kde jsou servisní mise v podstatě vyloučeny. A pokud by se například porouchaly teleskopy Kepler či Spitzer, které byly od Země ještě podstatně dále, můžete na nějaké servisování už úplně zapomenout.
   Naproti tomu na Zemi můžete vyměnit cokoli potřebujete jen s minimem práce a vynaložené energie. A náhradní díly či zařízení potřebné pro opravu můžete klidně uchovávat v areálu observatoře.

   

6. Aktuálnost – Cokoli pošlete do kosmického prostoru, je v podstatě automaticky a z principu zastaralé, a to už v době před startem. Pro pozemní přístroje máme téměř vždy k dispozici lepší vybavení. U kosmických misí je navíc třeba myslet na to, aby přístroje přežily přetížení a vibrace při startu, chlad v kosmickém prostoru, případné zásahy částicemi kosmického záření a tak dále.
   Jestliže totiž stavíte kosmický dalekohled, musíte se rozhodnout, jak má vypadat a jaké přístroje má mít. Následně musíte tyto přístroje a zrcadla navrhnout, zkonstruovat a nainstalovat do vaší observatoře. Tu celou pak ještě musíte otestovat. A celý tento proces je často velmi dlouhý. Kdybychom tedy například dnes znovu navrhovali Webbův teleskop, dali bychom do něj jiné vybavení, které by čerpalo z dalších 10-15 let zkušeností, které máme navíc.
   U pozemních dalekohledů můžeme použít nejnovější přístroje, snímače, a i další komponenty, takže se tento problém téměř nevyskytuje.
7. Vylepšování – Nemáte tedy aktuálně nejlepší přístrojové vybavení u kosmického teleskopu a chtěli byste jej vylepšit? Pak jste si právě vybrali jeden z nejobtížněji realizovatelných cílů v kosmonautice. Podobně jako v případě oprav, i vylepšení již vypuštěných teleskopů jsou mimořádně vzácným jevem. Objevil se hlavně u Hubbleova kosmického teleskopu, kde opět pomohly raketoplány. Jinak je ovšem vylepšení přístrojů teleskopu v kosmickém prostoru téměř nereálné.
   Pokud chcete naproti tomu vylepšit vaši pozemskou observatoř, nepředstavuje to žádný zásadní problém. Stačí postavit nový přístroj a instalovat jej namísto toho starého. Dnes je to v zásadě běžná praxe. Ostatně třeba zmíněný 105 let starý Hookerův teleskop v USA fungoval kdysi ještě s fotografickými deskami. Takže u pozemních observatoří se výměna dá provést relativně rychle a levně. Navíc na Zemi máme mnohonásobně více infrastruktury.

   

8. Všestrannost – Kosmické teleskopy jsou velmi často, až na výjimky typu Hubble, či JWST zaměřeny na jednu konkrétní věc. Například Swift pozoruje gama záblesky nebo TESS exoplanety. Nic proti tomu, je to super a je to vynikající. Ale pokud dojde k nějaké významné události, u níž by bylo dobré, aby se na ni zaměřilo co nejrychleji co nejvíce teleskopů, máme problém. JWST, Hubble a další podobné všestranně zaměřené teleskopy mají striktně rozdělený pozorovací čas (až na výjimky), naopak úžeji zaměřené observatoře se na to mnohdy nehodí.
   U pozemských dalekohledů můžete použít dotyčný přístroj téměř na cokoli, pokud je to na správných vlnových délkách. Jeden den můžete pozorovat zatmění Měsíce, potom měřit vlastnosti trpasličí planety Eris a pak se podívat na vzdálený kvasar. A není to nic tak složitého.

Adaptivní optika

Na tomto místě se ještě sluší dodat, že dnešní pozemské teleskopy již dokáží kompenzovat některé výhody kosmických observatoří, takže část důvodů, proč vysílat přístroje do kosmu padla. Dnešní pozemská technika totiž umožňuje velkým dalekohledům udělat stejně kvalitní nebo dokonce kvalitnější obraz, než jaký poskytnou největší kosmické teleskopy. Doba, kdy platilo, že Hubble udělá výrazně kvalitnější snímek oproti velkému pozemskému dalekohledu už je tak pryč.

Umožnil to zejména rozvoj techniky zvané adaptivní optika. Jde o něco, co by bylo na samostatný a dost dlouhý článek. Alespoň stručně tedy. Adaptivní optika je speciální postup, který se používá ke korekci optického zobrazení astronomických teleskopů v reálném čase. Známá je zejména z astronomie, ale používá se třeba i v mikroskopii nebo optické koherentní tomografii.

V případě astronomie jde o korekci chyb a šumů, které vytváří atmosféra Země. Tento postup navrhl již v roce 1953 slavný americký astronom Horace W. Babcock, ale více se adaptivní optika začala rozvíjet až koncem minulého století. Dnes už je technika natolik rozvinutá, že díky adaptivní optice zvládají pozemské observatoře pořizovat snímky kvalitou srovnatelné, nebo dokonce i lepší než kosmické teleskopy, jak jsem již zmínil výše.

Přitom je atmosféra při pozorování opravdu velká překážka. Pozemské teleskopy totiž sledují nebeské objekty přes silnou vrstvu vzduchu. Ano, když postavíme observatoř ve vysoké nadmořské výšce, výška sloupce vzduchu se trochu sníží a pokud ji postavíme ve správných podmínkách stabilního klimatu, také to pozorování zlepší, ale neodstraní to potíže zcela. V závislosti na teplotě a pohybech vzduchu se totiž mění index lomu. Průchod světla skrz atmosféru je tak výrazně ovlivněn a v důsledku toho vidíme rozostřený chvějící se obraz. Velmi to vadí zejména při delších expozicích.

Moderní teleskopy se s těmito nástrahami ale umí vyrovnat. Ke sběru světla vzdálených objektů slouží primární zrcadlo. To je u moderních observatoří poměrně tenké. Pod ním jsou pak umístěny aktuátory, speciální mechatronická zařízení, která dokáží měnit tvar primárního zrcadla díky působení mechanického tlaku. Dalekohled se tak dokáže přizpůsobovat změnám atmosféry, když se pohyby v atmosféře dokáží kompenzovat změnami zakřivení zrcadla. U moderních teleskopů je navíc možné tyto vyrovnávací pohyby zrcadla provádět až tisíckrát za sekundu.

Adaptivní optiku tudíž samozřejmě nemůže řídit člověk, ale za její práci je odpovědný počítač. Ten má neustále k dispozici podrobnou informaci o chvění atmosféry v zorném poli dalekohledu, kterou získává analýzou obrazu, který dalekohled nasnímal. Z toho důvodu je nutné mít v zorném poli referenční bod o němž víme, jak má na snímku vypadat a jenž je také ovlivněn atmosférou.

Někdy se používají jasné skutečné hvězdy, ale mnohem častěji se užívají tzv. umělé hvězdy. Ta se vytváří za pomoci výkonného laseru oranžové barvy, který je součástí vybavení observatoře. Laser se namíří na zvolené místo v zorném poli a excituje atomy, které při přechodu na nižší energetickou hladinu vyzařují světlo a vytváří tak referenční bod, jelikož jejich světlo prochází přes vrstvy vzduchu zpět do dalekohledu.

Pokud byste použili více umělých hvězd najednou, mohli byste celý proces ještě výrazně zlepšit a zefektivnit. Celkově vzato se díky adaptivní optice dá dosáhnout ze Země klidně 99 % kvality pozorování, jaké byste měli v kosmickém prostoru, ale u mnohem větších dalekohledů a výrazně levněji.

Adaptivní optika je v podstatě malý zázrak. A ještě nedávno by astronomům připadala jako sen. A přitom se dnes už u velkých dalekohledů používá skutečně běžně. Ale celá tato technika by byla na samostatný článek, tak možná jednou.

Stačí jen kosmická či jen pozemská astronomie?

Jak už asi tušíte, odpověď na tuto otázku je, že pokud naše věda nemá utrpět nenapravitelné škody a klesnout o několik levelů, potřebujeme naprosto nutně pozemskou i kosmickou astronomii. Obě jsou nenahraditelné a nutně potřebné. Představa, že kosmickou astronomii nahradíme pozemskou, byť bychom použili letadla, balonové experimenty, nebo dokonce sondážní rakety, je zcela mylná a mimo realitu, úplně stejně nesmyslná je ale idea nahradit pozemskou astronomii astronomií kosmickou.

Jestliže tedy někdo říká, že se máme smířit se zánikem pozemské astronomie a nechat všechno vynést do kosmu, říká současně, že se máme smířit s naprosto zásadním poklesem množství a kvality vědeckých poznatků. Tito fanatičtí zastánci kosmonautiky, či v horším případě SpaceX, tvrdí, že máme požádat Elona Muska a že nám zadarmo vynese na oběžnou dráhu cokoliv. Jenže poslední události v USA ukazují, že Musk zas takovým přítelem vědy zřejmě nebude. Ale i kdyby byl a skutečně nám bezplatně dopravil vše na oběžnou dráhu, či ještě dále, přesto by úroveň vědy výrazně poklesla.

Samozřejmě, že potřebujeme kosmickou astronomii, o tom nemůže být pochyb. Vždyť třeba gama záření, rentgenové záření a ultrafialové záření z povrchu Země pozorovat nemůžeme a kdybychom se měli spoléhat jen na suborbitální lety sondážních raket, byly by naše informace velmi omezené. Problematické je i pozorování některých vlnových délek v infračervené a mikrovlnné části spektra. I zde hrají kosmické observatoře důležitou roli. Takže to rozhodně není tak, že by někdo soudný navrhoval omezení astronomického a fyzikálního kosmického výzkumu.

Nicméně stejně tak potřebujeme i astronomii pozemskou. V kosmickém prostoru totiž rozhodně prozatím neumím postavit dostatečně velké radioteleskopy, takže tato část spektra má při pozorování ze Země velkou výhodu. Z povrchu jdou ale pozorovat i některé vlnové délky infračerveného záření, i když zde ideálně potřebujeme oblast s vysokou nadmořskou výškou a minimem vzdušné vlhkosti, což splňuje třeba poušť Atacama či Antarktida. A jak jsme si před chvíli ukázali, optické teleskopy dnes dělají stejně kvalitní snímky jako dalekohledy kosmické, a navíc mají i řadu dalších výhod.

Z povrchu se provádějí třeba velké přehlídkové programy zaměřené na kosmické struktury a galaxie, ale zejména na planetky. Jestliže je výzkum mnoha témat zajímavý a důležitý, pak nutno konstatovat, že výzkum planetek je pro nás životně důležitý, zvláště pokud jde o planetky blízkozemní. Ty totiž potenciálně mohou Zemi a tím pádem i lidstvo ohrozit. Jestliže tedy budeme dostávat horší vědecké výsledky a méně přesná měření, bude to znamenat také méně přesné určení drah blízkozemních planetek a menší počet jejich detekcí. A to nás může reálně ohrozit.

Pozemskou astronomii nemůžeme tou kosmickou nahradit. Pokud vám někdo bude tvrdit opak, nevěřte tomu, i kdyby to byl redaktor Kosmonautixu. Nešlo by to, ani kdybychom investovali do vývoje kosmických observatoří nepředstavitelné množství peněz a jejich počet zvýšili desetinásobně. I tak bychom při současném vypnutí pozemních observatoří dostávali jen druhořadou vědu, jelikož některé věci, které lze provádět s pozemními teleskopy z kosmického prostoru provádět nelze buď vůbec anebo výrazně hůře.

Abychom dokázali zcela nebo alespoň z větší části pozemskou astronomii nahradit tou kosmickou, museli bychom na vědu dlouhodobě, to je desítky let v kuse, vynakládat více než 100krát více finančních prostředků oproti dnešku. Ano, jsou případy, kdy se na výzkum vydávalo peněz opravdu hodně, ale nebylo to 100krát více oproti dnešku a především, bylo to jen pár let. Dovedete si představit, že by se takové finance měly vydávat třeba 40 let?

To znamená, že by se v USA vystřídalo nejméně 5 prezidentů. Každý s jinou administrativou, jinými cíli, jinými prioritami a jinou geopolitickou situací. Opravdu si myslíte, že je reálné, aby se tak vysoké financování vědy udrželo třeba jen tři volební období, natožpak deset? V tomto rozhodně optimista nejsem a myslím, že i kdyby se tak vysoké financování vědy povedlo schválit (nepovedlo), pak by bylo velmi přiškrceno při první výměně administrativy. A chcete-li argumentovat autoritářskou Čínou, tak ani ta nevydává na vědu tolik peněz, byť je její pokrok působivý.

Ten, kdo hlásá, že by se měla pozemní astronomie nahradit observatořemi v kosmu tedy současně, vědomě či nevědomky, říká, že by se mělo v dlouhodobém horizontu desítek či dokonce stovek let vydávat na vědu, a specificky na astronomii, řádově více finančních prostředků. Jinak totiž pozemní astronomii nenahradíme. Což o to, já bych byl jednoznačně pro dávat na astronomii výrazně více peněz, jen se obávám, že dávat 100krát více je nereálné a dávat tolik desítky let je už úplně mimo realitu.

Jak si pozemská a kosmická astronomie pomáhají?

Pozemská astronomie se bez kosmické neobejde a naopak. To se dá ilustrovat na mnoha konkrétních případech, kdy si oba směry astronomie vzájemně pomáhají, z nichž alespoň některé si dovolím probrat.

1. Velmi vzdálené galaxie – Rekordní galaxie, které pozorovaly Hubbleův teleskop či nověji Webbův teleskop je vhodné pozorovat i jinými přístroji a nezávisle ověřit jejich rudý posuv. To se dá udělat buď velkými pozemskými optickými dalekohledy, pro případy trošku bližších galaxií, popřípadě pro ty úplně nejvzdálenější lze použít rádiové observatoře jako je ALMA v Chile. Právě ALMA už provedla několik ověření pozorování velmi vzdálených galaxií z Webbova teleskopu, je tak pro nás nesmírně cenným nástrojem.

   

2. Hluboká pole – Pozorování hlubokých polí, oblastí, kde lze snadno nahlédnout do vzdáleného vesmíru, bylo původně nápadem pro Hubbleův teleskop. Od roku 1995 a prvního použití v souhvězdí Velké medvědice se ale tento postup rozšířil a dnes už hluboká pole sledují i jiné kosmické a pozemské teleskopy. Velmi zajímavé je z tohoto pohledu hluboké pole v souhvězdí Hodin, které je určeno primárně pro teleskop Euclid, ale už bylo schváleno, že toto hluboké pole využije i nová observatoř Very Rubin v Chile. To umožní mimořádně zajímavé porovnání výsledků ze dvou špičkových observatoří.
3. Reliktní záření – Ano, obecně je velmi vhodné pozorovat reliktní záření z konce Velkého třesku z kosmického prostoru. Jsou ovšem případy, kdy se vyplatí využít i pozemní observatoře, které v některých situacích mohou nabídnout kvalitní vhled či ověření kosmických měření. Jde jednak o balonové experimenty, z nichž nejvýznamnější se použil pro měření geometrie vesmíru, ale i o přístroje na povrchu Země, jako jsou Chilské Atacama Cosmology Telescope a výše zmíněná ALMA, nebo South Pole Telescope v Antarktidě.

   

4. Kosmologické parametry – Úzce souvisí s bodem číslo 3. Parametry našeho vesmíru jsou velmi důležité a umožňují nám lépe pochopit vznik a vývoj vesmíru. Věcí, které můžeme měřit je celá řada a při těchto studiích jsou zcela klíčové oba astronomické směry. Kosmické observatoře dobře zvládnou měření jistého typu parametrů, ale pozemní je dobře doplňují a zase zvládnou lépe svůj výsek měření. Kupříkladu měření Hubbleovy konstanty stojí zásadním způsobem na kosmických i pozemních observatořích.
5. Temná hmota a temná energie – Temné složky, které dominují vesmíru jsou stále velmi záhadné. Ale brzy bychom se snad k rozlousknutí jejich tajemství mohli přiblížit více. Největší naděje vkládáme do dvojice přístrojů, jednoho pozemního a jednoho kosmického, které by se měly vzájemně doplňovat. Jde o kosmických teleskop Euclid a observatoř Very Rubin v chilských Andách. Obě observatoře už pozorují, takže bychom se nějakých konkrétnějších výsledků měli dočkat snad již brzy.

   

6. Exoplanety – Planety mimo Sluneční soustavu jsou nedním z nejzásadnějších témat dneška. A i zde je důležitý příspěvek pozemní i kosmické astronomie. Největší množství objevů stále drží kosmický teleskop Kepler, ale i pozemní pracoviště si připsala mnoho důležitých měření, včetně objevů prvních exoplanet. Ostatně, podíváte-li se jaké exoplanety zatím zkoumal JWST, můžete si všimnout, že většina zvolených cílů byla objevena pozemními průzkumy. A třeba i evropský teleskop Ariel bude prohlížet atmosféry planet objevených z povrchu Země. Pozemní observatoře tak zde často hledají cíle pro kosmický průzkum.
7. Komety – Bývaly doby, kdy jsme znali jednotky komet a lidé se těchto těles báli. Dnes známe tisíce komet a nebojí se jich nikdo. I v tomto případě jde o zásluhy jak pozemních, tak kosmických observatoří. Velmi úspěšná je sonda SOHO, ale hodně komet objevily i pozemské přehlídky ATLAS či Pan-STARRS. A komety jsou navíc zrovna oblast, kde své umění vcelku často uplatní i amatérští astronomové. Podrobnější průzkum komet je pak často prováděn u komet objevených z povrchu Země, ať už jde o Halleyovu kometu, či kometu Čurjumov-Gerasimenko.

   

8. Planetky – U planetek je situace v mnohém velmi podobná kometám. Mnoho objevů mají kosmické sondy, ale řadu planetek objevili i astronomové ze Země. A i zde platí, že kosmické sondy často zkoumaly planetky nalezené pozemními průzkumy. Vzpomeňte si na planetky, které navštívily kosmické sondy. Jaké vás napadnou? Didymos (DART)? Itokawa (Hajabusa)? Ryugu (Hajabusa 2)? Bennu (OSIRIS-REx)? Kamoʻoalewa (Tianwen-2)? Eros (NEAR-Shoemaker)? Psyche (Psyche)? Donaldjohanson (Lucy)? Apophis (Ramses)? Pak vězte, že všechny tato planetky byly objeveny pozemními observatořemi.
9. Nové měsíce velkých planet – Také nové měsíce u velkých planet objevují často astronomové přímo ze Země. Specialistou je na to Scott Sheppard, muž, který sám sebe nazývá „Zabijákem Pluta“. Tento americký astronom objevil již stovky nových měsíců u Jupiteru, Saturnu (tam nejvíc), Uranu i Neptunu. I tyto měsíce se pak dostávají do hledáčku kosmických sond, které tyto plynné a ledové obry zkoumají.

   

10. Hledání cílů pro pozemské/kosmické observatoře – O tom jsme vlastně už mluvili v předchozích bodech. Velmi často hledají pozemské přehlídkové programy cíle pro podrobnější průzkum nějakou kosmickou observatoří. Může to ale být i naopak, kosmická sonda (třeba Euclid) udělá přehlídku a na jejím základě se rozhodne jaké objekty bude daná pozemská observatoř zkoumat.

Snad tedy už chápete, že pozemská i kosmická astronomie jsou si navzájem velmi prospěšné a bez jedné z nich to jde jen těžce. Nebo respektive jde to, ale velmi krátce, a i tak za cenu značných škod.

Co s tím?

Kosmickou astronomii tedy potřebujeme, o tom nelze pochybovat. Jestliže však nemá být ohrožena pozemská bezpečnost a zásadně zhoršena věda, kterou lidstvo dělá, budeme muset rychle zasáhnout a pozemní astronomii chránit a zachránit. Jak? A před čím? Něco už jsme si naznačili, ale podrobněji se podíváme ve druhém díle tohoto článku.

Zdroje obrázků

• https://miro.medium.com/v2/resize:fit:1400/1*i5rTPIsWkZwFtO1nJ3dr5g.jpeg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg/1200px-Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg.png
• https://c02.purpledshub.com/uploads/sites/48/2020/02/Screenshot-2020-02-17-at-14.08.30-4c4101c.png?webp=1&w=1200
• https://www.nps.gov/subjects/nightskies/images/New-World-Atlas-study_light-pollution-map.jpg?maxwidth=1300&autorotate=false
• https://assets.science.nasa.gov/dynamicimage/assets/science/psd/lunar-science/2023/08/iss048-e-61111.jpg
• https://www.avcr.cz/export/sites/avcr.cz/.content/galerie-obrazku/aktuality/2020/uvodni-foto_Taranis.jpg_1987258066.jpg
• https://www.researchgate.net/profile/Noemi-Pinilla-Alonso/publication/224900231/figure/fig1/AS:302836639387648@1449213289116/Map-of-Earth-showing-the-locations-of-observatories-collaborating-in-the-coordinated.png
• https://static01.nyt.com/images/2009/05/20/science/space/20hubble_span.jpg
• https://live.staticflickr.com/7361/9916393463_bfb2849f50_h.jpg
• https://cdn.eso.org/images/screen/uhd_01_aec_48.jpg
• https://cdn.eso.org/images/screen/eso1824b.jpg
• https://ars.els-cdn.com/content/image/3-s2.0-B9780120885893500438-f39-12-9780120885893.jpg
• https://ocdn.eu/images/pulscms/NjI7MDA_/18701492f7ddd2dd3cb5c811b2d0d056.jpeg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/James_Webb_Space_Telescope_Mirrors_Will_Piece_Together_Cosmic_Puzzles_%2830108124923%29.jpg
• https://pweb.cfa.harvard.edu/sites/default/files/styles/max_650x650/public/2019-06/Lynx-Telescope.jpg?itok=H8mLW1qY
• https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/W5mcJgFpanqjAnPB3b6CZ5.jpg
• https://simonsfoundation.imgix.net/wp-content/uploads/2020/07/14103226/CMB-Measurements.png
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Clear_to_cloudy_hot_Jupiters.jpg/1280px-Clear_to_cloudy_hot_Jupiters.jpg
• https://akm-img-a-in.tosshub.com/indiatoday/images/story/201303/comet_660_031013012754.jpg
• https://carnegiescience.edu/sites/default/files/Scott%20Sheppard%20Saturnian%20Prograde%20Moon%20Comparison.jpg