Portál Space.com vydal před pár dny článek o možnostech vynášení astronomických observatoří, které s sebou přinášejí supertěžké rakety. Nyní Vám jej přinášíme v češtině. Autorem anglicky psaného originálu je Martin Elvis, seniorní astrofyzik působící u Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. Je to uznávaný vědec s téměř 500 vědeckými pracemi, které byly citovány více než 38 000× – což svědčí o jeho významném vlivu v astronomii a astrofyzice. Věnuje se dlouhodobě výzkumu supermasivních černých děr, ale také problematice využití planetek a měsíčních zdrojů a vesmírné ekonomice. Je členem prestižních organizací, například American Association for the Advancement of Science, a dříve vedl Hubble Space Telescope Users’ Committee i High Energy Division American Astronomical Society. Pocta jeho práci je fakt, že planetka 9283 Martinelvis nese jeho jméno. V roce 2021 vydal i knihu o planetkách „Asteroids: How love, fear, and greed will determine our future in space“.

Po sérii dramatických selhání se obří raketa Starship od SpaceX dočkala 13. října 2025 úspěšného testovacího letu. Zbývá už jen pár testovacích misí a SpaceX už plánuje starty na oběžnou dráhu. O měsíc později se konkurenční společnosti Blue Origin podařilo vypustit ne o tolik menší raketu New Glenn, která letěla na oběžnou dráhu a vynášela přitom sondy určené k průzkumu Marsu. Ačkoliv jsou tyto úspěšné lety skvělou zprávou pro budoucí výpravy k Měsíci i dalším planetám, již několik let tvrdím, že tyto rakety pro přepravu velmi těžkých nákladů mohou také posunout výzkum v mé vlastní specializaci, astronomii – studiu hvězd a galaxií daleko za hranicemi naší Sluneční soustavy – na novou úroveň.

Proč to tvrdím? Astronomie potřebuje prostor (nebo vesmír – pro obojí se v angličtině používá výraz space). Když se teleskopy dostanou nad atmosféru, mohou pozorovat výrazně širší elektromagnetické spektrum než jen viditelné světlo. V kosmickém prostředí mohou teleskopy detekovat záření s mnohem delšími i mnohem kratšími vlnovými délkami, které jinak blokuje zemská atmosféra. Abychom získali představu o tom, jak tato skutečnost obohatila astronomii, zkuste si představit, že posloucháte někoho, jak hraje na piáno, ale pouze v jediné oktávě. Hudba by zněla mnohem plněji, pokud by hudebník mohl využít všechny klávesy.

V širším spektru frekvencí mohou astronomové pozorovat nebeské objekty, které jsou mnohem chladnější než hvězdy, ale i objekty, které jsou výrazně teplejší. Ptáte se o kolik chladnější a o kolik teplejší? Nejteplejší hvězdy, které můžete vidět ve viditelném světle jsou zhruba 10× teplejší než ty nejchladnější. Pokud bychom si vzali spektrum od infračerveného po rentgenové záření, dostaneme se k tomu, že je možné pozorovat objekty s teplotami 1000× nižšími i 1000× vyššími, než je tomu u běžných hvězd. Vědci mají již téměř 50 let přístup k celému spektru záření díky stále výkonnějším dalekohledům. Bohužel, tento přístup je také spojen s neustále rostoucími náklady. Nejnovějším velkým kosmickém dalekohledem je Teleskop Jamese Webba, který stál zhruba 10 miliard amerických dolarů a zaměřuje se na část infračerveného záření. Za takto vysokou cenu si NASA nemůže dovolit vybudovat Webbovy sourozence pro celé široké spektrum od plného infračerveného až po rentgenové záření.

Budeme muset čekat hodně dlouho, abychom se dočkali alespoň jednoho. Odhadovaný termín startu nové velké observatoře je až v roce 2045 a možná i dál. Rozsah not, se kterými budou moci astronomové hrát, se zúží – stejně jako naše výhledy do vesmíru. Jenže nové rakety možná nabízejí možnost, jak z této pasti uniknout. Za stejnou cenu by mohly na oběžnou dráhu vynášet 10× těžší náklady. Jejich těla jsou navíc oproti klasickým nosičům používaným v minulých desetiletích skoro dvojnásobně široká. Hmotnost rozhoduje, protože teleskopy mají těžká zrcadla a čím může být zrcadlo větší, tím lepší službu vědcům udělá. Například – stavba velkého Webbova zrcadla znamenala najít způsob, jak vytvořit skvělé zrcadlo, které má 10× nižší hmotnost na čtvereční metr než zrcadlo Hubbleova teleskopu, které už bylo samo o sobě odlehčené. Inženýři našli řešení, které bylo technicky krásné, ale finančně náročné.

Podobně důležitý je i průměr rakety, protože abyste Webbovo zrcadlo o průměru 6,5 metru dostali do rakety Ariane 5 s průměrem 4 metry, muselo se zrcadlo před startem složit jako origami. Běžně se přitom kosmické mise snaží vyhýbat jakýmkoliv pohyblivým dílům, ale u Webba nebyla jiná možnost. Znovu je potřeba zopakovat, že výsledek byl technologickým triumfem, ale celková složitost přinesla více než 300 míst, kde jedna jediná chybička mohla znamenat konec celé mise. Každé z více než 300 míst muselo být 300krát méně náchylné k selhání, než kdyby bylo pouze jedno, což zvýšilo požadavky na návrh, výrobu a testování – a zvýšilo také náklady.

Větší a širší rakety Starship a New Glenn znamenají, že kosmické teleskopy podobné Webbovu teleskopu by se dnes nemusely dělat s origami skládáním a rozkládáním s riziky, která jsou s tím spojená. A navíc myjí být mnohem levnější. Této příležitosti využívají nejméně tři týmy. První z nich je navrhovaný dalekohled pro hluboké infračervené záření s názvem Origins, který by využíval supertěžký nosič. Vědci z Caltechu studují potenciální menší verzi s názvem Prima. Druhým návrhem je rentgenový teleskop schopný pořizovat stejně ostré snímky jako Webbův dalekohled a s odpovídající citlivostí by pravděpodobně používal silnější a těžší zrcadla, než se ještě před několika lety předpokládalo. Jako třetí tu máme studii publikovanou v roce 2025, která navrhuje radioteleskop pro velmi nízké frekvence. Návrh GO-LoW by také využil možnosti větší hmotnosti. Tvořit by jej mělo 100 000 drobných teleskopů, u kterých by se mohla rozběhnout sériová výroba a s ní spojené úspory.

Všechny tři zmíněné teleskopy by byly více než stonásobně citlivější než jejich předchůdci a ve svých vlnových délkách minimálně srovnatelné s Webbovým teleskopem. Ideální by bylo, kdyby inženýři mohli dostat tyto teleskopy na polovinu ceny velké observatoře typu Webba. V takovém případě by NASA za stejnou cenu mohla vynést dvě velké observatoře, místo toho, aby se smířila s výstavbou pouze jedné.

A pokud by se podařilo stlačit náklady na třetinu, bylo by možné vypustit soubor pokrývající (téměř) plné spektrum. Samozřejmě, mnoho věcí se může pokazit. Jednou z nich je to, že tyto rakety nemusí fungovat tak, jak se očekává  ať už z hlediska nosné kapacity, či ceny. Přesto investice do několika úvodních studií nebude stát mnoho a pravděpodobně přinese velké výnosy.

Dalším aspektem je, že astronomové, stejně jako básník Goethe na smrtelné posteli, budou vždy žádat „více světla“. Ale pokud budeme žádat ještě větší a komplexnější teleskopy než jsou už tak úžasné Velké observatoře doporučené Národními akademiemi v astronomickém průzkumu z roku 2020, pak přineseme zpět všechny drahé problémy, kterým čelili designéři Webbova teleskopu.

Kosmické agentury stojí před výzvou udržet nekonečné touhy astronomů pod přísnou kontrolou – na prvním místě musí být dodržení nákladů. Pokud však agentury dokážou zabránit tomu, aby ambice astronomů byly příliš „astronomické“, a zároveň plně využijí nový prostor pro konstrukci, který otevřely rakety pro přepravu velmi těžkých nákladů, pak by naše chápání vesmíru mohlo za pouhých deset let pokročit za hranice představivosti.

Přeloženo z:
https://www.space.com/

Zdroje obrázků:
https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/RDgzTTUnsSPCHwSt8Ev5xn-970-80.jpg.webp
https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/fa4v2RBDTW9woYiBpRzNk5-1200-80.jpeg.webp
https://arxiv.org/pdf/1912.06213