Poměrně často dostávám otázku, na které budoucí kosmické sondy a observatoře se těším nejvíce a které nadcházející starty jsou pro mě nejzajímavější. Rozhodl jsem se tedy, že toto téma zpracuji do článku a napíšu text, kde představím své oblíbené budoucí mise a krátce zdůvodním, proč se těším právě na ně.

Jak jsem už řekl, jde pouze o můj názor a subjektivní pohled. Pokud mi tedy někteří budou chtít vyčítat, jak to rádi dělají, že jsem neobjektivní, nelze než dodat, že mají úplnou pravdu, opravdu jsem. Kdyby byl na mém místě libovolný jiný člen naší redakce, nebo jiný popularizátor kosmonautiky, jeho výběr by pochopitelně mohl být a nejspíše i byl, velmi odlišný.

Úvodní slovo

Vybíral jsem pouze ty mise, které zatím neodstartovaly. Třeba sondy JUICE nebo Europa Clipper by někdo mohl považovat za budoucí, neboť jsou obě teprve na cestě ke svému cíli. Ale takové mise jsem z výběru vyloučil. A podobně vylučuji i mise dosud neschválené, a sondy a teleskopy ve fázi návrhů. Vynechávám tak třeba teleskop LUVOIR, který by byl úžasný, ale zatím není na 100 % schválený.

Zdůrazňuji také, že se nejedná o článek série TOP5. To říkám proto, aby bylo jasné, že nejde o článek, kde je hned po úvodu mise, na kterou se těším nejméně, článek postupně graduje a na konci je naopak sonda, na kterou se těším nejvíce. Ne. Rozdělení článku je zvoleno podle plánovaného termínu startu.

V případě, že dvě podobné mise plánuje více agentur, vybírám obvykle tu mě sympatičtější agenturu. Například u sond plánovaných k Venuši jsem před americkými sondami upřednostnil evropskou sondu EnVision. A to ani ne tak proto, že bych potřeboval a toužil dokázat, jak je Evropa a ESA skvělá, ale z důvodu politických, tedy zejména kvůli stavu demokracie a lidských práv v Evropě, respektive v USA. Zkrátka Evropa je mi za dané geopolitické situace podstatně milejší než USA, nemluvě pak o Číně, či dokonce Rusku.

Ve výjimečném případě exoplanet jsem potom vybral dvě mise, evropskou a čínskou. Jde totiž o mise natolik zajímavé a v případě Číny dokonce přelomové, že jsem je nemohl opomenout.

2026 – Nancy Grace Roman Space Telescope

Již brzy se do kosmu vydá vesmírný teleskop Nancy Grace Roman. Jde o jediný nyní schválený velký teleskop NASA i celých USA. Byť i jemu hrozily potíže v důsledku nepěkných návrhů týkajících se NASA. Nakonec ale přežil a byť se původně plánoval start až na rok 2027, stále je možné, že se start podaří již v roce letošním.

Každopádně půjde o první americkou kosmickou observatoř pojmenovanou po ženě. Tou je Nancy Grace Roman, významná astronomka, mnohdy přezdívaná jako matka Hubbleova kosmického teleskopu. Právě ona se totiž významně zasloužila o realizaci projektu HST, ale i mnoha dalších kosmických observatoří. Velmi též přispěla k rozvoji kosmické astronomie jako celku.

Stejně jako Hubble, bude mít i teleskop Nancy G. Roman 2,4 metru velké primární zrcadlo. Oproti HST je zde však i několik rozdílů. Především to, že teleskop nebude umístěn na nízké oběžné dráze Země, ale bude obíhat librační centrum L2 soustavy Slunce Země. Také jej nevynese raketoplán, jelikož raketoplány již nejsou k dispozici. Dopravit do kosmu by jej měla raketa Falcon Heavy.

Na rozdíl od HST bude mít také mnohem větší zorné pole. To bude velmi výhodné, neboť dalekohled Nancy G. Roman bude díky tomu umět prozkoumat dosti velké části oblohy za poměrně krátký čas. Jinými slovy oblasti, které by HST prohlížen týdny či měsíce zvládne nový velký teleskop prohlédnout ve výrazně kratším čase.

Teleskop Nancy G. Roman by tak měl výrazně pomoci astronomickému výzkumu, a to hned v několika důležitých oborech. Tak například by měl hledat primordiální černé díry. To je zvláštní typ černých děr, který měl vzniknout v průběhu prvních okamžiků vesmíru. Tyto černé díry by měly být méně hmotné než typické hvězdné černé díry. Pokud skutečně existují, nová generace teleskopů by je měla najít.

Druhým důležitým úkolem nového velkého teleskopu bude pátrání po temné hmotě a temné energii. V této práci by se měly vzájemně doplňovat s evropským teleskopem Euclid. Oba by mohly odhalit více o obou temných složkách našeho kosmu, které zásadně ovlivňují náš vesmír, ale bohužel dosud nevíme, co jsou přesně zač.

Teleskop Nancy G. Roman bude sledovat baryonové akustické oscilace, supernovy typu Ia, i slabé gravitační čočkování, to je gravitační čočkování, které je rozpoznatelné jen na velkém statistickém vzorku dat. Mohl by nám tak povědět více o tom, proč se rozpínání vesmíru zrychluje, a prozradit nám, jak přesně temná hmota ovlivňuje galaxie a kupy galaxií a vývoj struktur ve vesmíru.

Posledním důležitým úkolem teleskopu Nancy G. Roman bude studium exoplanet. Díky novému teleskopu by mělo být možné přímo zobrazit mnohem více planet než doposud a také prozkoumat jejich spektra a říci nám tak více o planetách a planetárních systémech v našem okolí. Nepůjde ale jen o přímé zobrazení, nový dalekohled by měl umět používat i metodu tranzitů a gravitační mikročočky.

Díky tomu by se měl zásadně zvýšit počet nalezených exoplanet. Budeme tak mít mnohem lepší představu o tom, jak vypadají běžné planetární systémy v Mléčné dráze a zda by na blízkých planetách mohly být podmínky vhodné pro život. Gravitační mikročočkování má výhodu, že jde o velmi citlivou metodu, která umožňuje hledat menší a lehčí planety než alternativní postupy.

V kombinaci s vysokou citlivostí teleskopu Nancy G. Roman bychom díky tomu měli mít možnost najít planety až do velikosti Měsíce u hvězd, ale také planety až velikosti Marsu, které nejsou u žádné hvězdy a volně poletují vesmírem, tedy takzvané bludné planety. Naše statistika známých planet i bludných planet by tak díky tomu měla značně narůst.

2027 – PLATO

Zatímco u teleskopu Nancy Grace Roman tvoří exoplanety jen jednu z hlavních částí výzkumu, byť velmi důležitou, observatoře, které budeme probírat nyní jsou zaměřeny čistě na exoplanety. Neříkám pochopitelně, že nemohou přinést i zajímavé výsledky z jiných částí astronomie, například z výzkumu hvězd. Ale exoplanety tvoří zcela stěžejní část. Už jen to ukazuje, jak obrovsky se astronomie posunula a jak získal výzkum exoplanet, a to za pouhých 30 let od prvního objevu, na důležitosti.

Když přednáším o teleskopu Kepler, často se lidé ptají, zda bude nějaký nástupce a zda něco chystá i Evropa. A obě tyto podmínky splňuje observatoř PLATO. Zároveň splácí velký dluh, který Evropa v této oblasti má. V 0. letech se totiž chystala ke startu observatoř Eddington. Byť byla připravena, z důvodu nehody nosné rakety Ariane 5 a nutnosti upravit harmonogram startů zůstala nakonec, k nelibosti vědecké komunity, na Zemi. A to je obrovská škoda.

Mise PLATO má Evropu v kosmickém hledání exoplanet vrátit do hry. Využívat se bude nejběžnější tranzitní metoda, při níž se využívá toho, že některé planety přecházejí, z našeho pohledu, před svou mateřskou hvězdou. Nejsme schopni detekovat přechod samotný, ale vidíme, jak se mění (klesá) jasnost hvězdy. Tato technika je relativně jednoduchá a velmi účinná. Téměř 3/4 známých planet astronomové detekovali pomocí tohoto postupu.

V tom bude podobná jako mnoho pozemních observatoří, a také jako její předchůdci v kosmu, observatoře CoRoT, Kepler, TESS a CHEOPS. Také zrušená evropská sonda Eddington měla být podobná. Oproti všem jmenovaným bude ale mít PLATO jistou zvláštnost. Bude totiž studovat vcelku jasné hvězdy, konkrétně hvězdy mezi magnitudou +4 a +11. V některých případech tedy půjde i o hvězdy viditelné pouhým okem.

Proč tomu tak je? Jednak to má tu výhodu, že bude snadnější nezávislé potvrzení objevů pomocí jiných kosmických či pozemních observatoří, jednak to dovolí lepší určení parametrů pozorovaných planetárních systémů. Tranzitní metoda, byť velmi úspěšná, má svá omezení. Například určit s její pomocí hmotnost planety v podstatě nelze. Objevy mise PLATO ale bude možné prozkoumat jinými teleskopy, které umí měřit radiální rychlosti a tato metoda hmotnost planet určit dokáže.

PLATO by navíc měla být schopna detekovat i relativně malé planety, tedy i terestrické planety, které se nachází v obyvatelných zónách svých hvězd. To bude ostatně její hlavní úkol. Tato měření by nám měla výrazně zpřesnit planetární statistiku, neboť v tuto chvíli známe především hmotnější planety na úrovni hmotností Jupitera, či Neptunu. Nová data určí, jak četné jsou menší planety okolo hmotnosti Země, Venuše, či Marsu.

Data ze sondy PLATO by měla pomoci s určením průměrů planet v objevených systémech. Dále by měla upřesnit stáří pozorovaných hvězd a ve spolupráci s pozemními měřeními i hmotnost objevených planet. Mise by měla být schopna objevit planety typu super-Země a menší v obyvatelných zónách svých systémů. Měla by také pomoci objasnit, jak vypadají běžné planetární systémy, to je, zda jsou blíže hvězdě méně hmotné planety a dále plynní obři, či zda je obvyklejší jiné uspořádání.

Důležité je i to, že by PLATO měla vytipovat cíle pro podrobnější spektroskopický průzkum, jenž bude potřeba k tomu, abychom mohli určit, zda se na nějaké planetě náhodou nemůže nacházet prostředí vhodné pro život. A PLATO by měla i pomoci lépe pochopit studované hvězdy, u nichž by měla být schopna detekovat různé oscilace a tím říci více o jejich vnitřní struktuře.

Zkrátka, na misi PLATO se extrémně těším. Zajímavé vědy, kterou nám tato observatoř přinese bude obrovské množství. Nemůžu se dočkat. Vezměte si jen to, že v tuto chvíli známe asi 8000 exoplanet (nebo jen 6000, záleží na zdroji). Ale observatoř PLATO by měla v ideálním případě objevit několik desítek tisíc nových planet. Tedy více než dosud známe ze všech zdrojů dohromady. Navíc by měla fungovat nejméně 4 roky (možná až 8), tedy bude citlivá na i planety s delší dobou oběhu.

2028 – Earth 2.0

Svou vlastní misi pro objevování exoplanet chystá i Čína. Z toho mám upřímně velkou radost, neboť Čína je velmi rychle se rozvíjející kosmická velmoc, jež však dosud byla zaměřena spíše jiným směrem. Čína byla velmi úspěšná v oblasti meziplanetárních sond, zejména při výzkumu Marsu. Ještě větší úspěchy měla při letech k Měsíci, kde si připsala několik pozoruhodných prvenství. A velmi se jí dařilo i při zkoušení nových technologií, jako je kvantová komunikace mezi Zemí a družicí na oběžné dráze.

Až dosud však neměla v kosmu moc úspěšných fyzikálních či astronomických observatoří, tedy sond, které by se věnovaly výzkumu základní fyziky, nebo pokročilým astronomickým pozorováním. To by však měla mise Earth 2.0 změnit. Zkrátka hledání planet podobných Zemi a také potenciálního života je obrovské lákadlo a ani Čína nemohla odolat.

Earth 2.0 bude disponovat celkem sedmi dalekohledy. Šest z nich bude širokoúhlých a bude sloužit k hledání planet nejúspěšnější a dnes v podstatě dominantní tranzitní metodou. Budou tedy pátrat po planetách, které z našeho pohledu přecházejí před diskem své mateřské hvězdy, jak to popisujeme výše u observatoře PLATO.

Sedmý teleskop bude odlišný a bude určený pro sledování tzv. mikročoček. Jde o speciální typ gravitačního čočkování, kdy nějaký objekt (nejčastěji hvězda) z našeho pohledu přechází před jinou hvězdou. Tím dojde k zesílení a ohnutí světla vzdáleného zdroje. Na rozdíl od silných čoček, jak je známe z pozorování HST a JWST ovšem není změna viditelná na první pohled, ale projevuje se jen slabě. Abychom ji tedy zachytili, musíme vidět přesnou světelnou křivku zdroje. Z té pak můžeme vyčíst informace o zdroji, které nás zajímají. Například i to, zda náhodou kolem vzdálené hvězdy neobíhá jiné těleso, kupříkladu planeta.

Earth 2.0 připravuje tým vědců ze Šanghajské astronomické observatoře, ačkoli se podílejí partneři z celé Číny i zahraničí. Observatoř bude umístěna v Lagrangeově bodě L2 soustavy Slunce-Země, tedy asi 1,5 milionu kilometrů za Zemí směrem od Slunce. Kolem tohoto bodu bude Earth 2.0 obíhat podobně, jako kolem něj obíhá Webbův teleskop nebo observatoř Euclid.

Vědecké cíle mise Earth 2.0 jsou velmi ambiciózní. Sonda má tři hlavní vědecké cíle:

1. Studium planet podobných Zemi a jejich vlastností.
2. Rozšíření statistiky exoplanet a studium jednotlivých typů planet.
3. Získání znalostí o asteroseismologii, parametrech hvězd atp.

První cíl sondy nás nemůže překvapit. Vždyť se i jmenuje Earth 2.0, je tedy logické, že bude zkoumat planety podobné Zemi. Sonda by měla odpovědět na to, jak časté jsou obyvatelné planety podobné Zemi kolem hvězd slunečního typu, jaké jsou vlastnosti planet podobných Zemi (jako je průměr, hmotnost, oběžná doba), a také jak časté jsou bludné planety bez hvězd o velikosti Země a jaký je jejich původ. Navíc by Earth 2.0 měla říci více i k hvězdám, kolem nichž planety podobné Zemi obíhají, jakož i to, ve kterých částech Mléčné dráhy se nejběžněji vyskytují.

V Mléčné dráze ale pochopitelně nejsou zastoupeny jen planety typu Země. Známe celou řadu různých typů planet a rádi bychom jich znali ještě více, abychom se přesvědčili o tom, nakolik je současná statistika reprezentativní. Právě toho se týká druhý vědecký cíl. Earth 2.0 umožní zkoumat mini-Neptuny, super-Země, horké-Jupitery, plynné obry i další typy planet, zejména ty s kratší dobou oběhu. Navíc bude s její pomocí možné najít a studovat i exoměsíce či exokomety, jichž zatím moc neznáme, ale jejichž průzkum může být klíčový pro chápání kontextu planetárních systémů.

Ale Earth 2.0 nemusí být užitečná jen při studiu exoplanet a jejich hvězd a měsíců. Může nám mnohé říci i o mnoha dalších věcech týkajících se astrofyzikálních otázek. A právě to je předmětem třetího vědeckého cíle. Mise má potenciál říci hodně věcí třeba o historii Mléčné dráhy, o tom, jak se naše Galaxie vyvíjela. Také má zkoumat hvězdy a jejich vnitřní strukturu pomocí metody, které říkáme asteroseismologie. Mohla by nám ale říci i něco o dvojhvězdách a černých dírách a neutronových hvězdách v systémech s hvězdou hlavní posloupnosti.

Vědecký potenciál mise Earth 2.0 je obrovský. Měla by detekovat nejméně desítky planet podobných Zemi v obyvatelných zónách u hvězd podobných Slunci, a nejméně desítky tisíc planet celkově. Mělo by jít o planety všech velikostí, od planet menších než Merkur až po planety větší než Jupiter. A také planety, které obíhají velmi blízko svých hvězd i světy, které jsou naopak chladnější a vzdálenější. Umožní také detekovat mnoho nových exoměsíců, exokomet a protoplanetárních disků. Také může říci dost o kometách, planetkách nebo blízkozemních tělesech naší soustavy.

Earth 2.0 by měla také charakterizovat až 100 000 hvězd, a tím říci mnohem více o formování Mléčné dráhy. Také se bude dívat až na tisíce blízkých galaxií. Díky tomu bude možné s její pomocí informovat včas vědeckou komunitu o výbuších supernov, kilonovách gama záblescích a jiných událostech, kterým souhrnně říkáme přechodové jevy. Možná dokonce řekne více ke stále záhadným rychlým rádiovým zábleskům (FRB).

Doufejme tedy, že už nic nezabrání realizaci projektu. Zatím je to na dobré cestě. Tým observatoře Eath 2.0 skládající se z více než 200 vědců a více než 100 inženýrů se stará o hladkou přípravu mise. Zapojeni jsou lidé z 80 univerzit a ústavů v Číně i v zahraničí. Čínská akademie věd projekt schválila 1. ledna 2024 a 1. dubna schválila projekt i Čínská lidová republika jako stát. Snad se tedy brzy dočkáme.

2030 – UVEX

Velmi zajímavý teleskop se chystá do kosmu v rámci amerického programu Explorer, v němž už byly realizovány takové přelomové mise jako COBE, či WMAP. Teleskop UVEX bude velmi zajímavý tím, že se zaměří na ultrafialovou astronomii. Zatímco ultrafialové záření všichni dobře známe a při opalování se před ním chráníme, ultrafialová astronomie je trochu ve stínu dalších oborů elektromagnetického záření. Schválně si to zkusme. Když řekneme infračervená astronomie, patrně hned řeknete JWST, Euclid, Spitzer nebo Nancy Grace Roman. Ale u ultrafialové astronomie budete zřejmě tápat.

Proto jsem velmi rád, že se teleskop UVEX připravuje. Start je naplánován na rok 2030 a primární mise by měla trvat dva roky. UVEX bude obíhat Zemi, ale po poměrně neobvyklé dráze. Půjde totiž o poměrně protáhlou elipsu a perigeem 104 000 km nad Zemí a apogeem 396 000 km nad Zemí. UVEX se tak bude v nejvzdálenějším místě své dráhy dostávat až k Měsíci, či dokonce za něj.

Jde o rezonanční oběžnou dráhu, sonda bude s Měsícem v rezonanci 2:1. To znamená, že UVEX dokončí dva oběhy Země za stejnou dobu, jakou Měsíci zabere jeden oběh Země. Díky tomu je oběžná dráha velmi stabilní. Navíc se oběžná dráha bude vyhýbat Van Allenovým radiačním pásům, což výrazně sníží opotřebení sondy.

Observatoř UVEX má navázat na jinou misi programu Explorer GALEX, který také pozoroval v ultrafialové části spektra. GALEX však byl zaměřen hlavně na průzkum galaxií. UVEX naproti tomu má za úkol provádět pozorování celé oblohy v blízké i vzdálené ultrafialové části spektra. Jeho data by měla vhodně doplnit další observatoře, které provádějí přehlídky celé oblohy nebo alespoň velkých částí oblohy, jako jsou Euclid a Nancy Grace Roman v infračervené oblasti a observatoř Very Rubin v optické části spektra.

UVEX má tři hlavní vědecké cíle. Za prvé má sledovat hvězdy s nízkou metalicitou (zastoupením prvků těžších než vodík a helium) a studovat, jak tyto hvězdy souvisí s vývojem jejich mateřské galaxie. Za druhé sledovat probíhající a nové události ve vesmíru, zejména přechodné události, které se objevují náhle, jako jsou srážky neutronových hvězd. A za třetí provést celooblohové průzkumy v ultrafialové oblasti pro použití současnou i budoucí generací vědců. Navíc má provádět i pravidelný průzkum Magellanových oblaků, což její předchůdci, vzhledem k jejich velké jasnosti, dělat nemohli.

Přesto, že jde o relativně malou a levnou observatoř, UVEX má potenciál hodně přispět vědě a rozvoji astronomie. Sledování náhlých přechodných událostí může velmi pomoci gravitačním observatořím, jako jsou LIGO a VIRGO (a v budoucnu i kosmické gravitační teleskopy). Nyní mohou hledat protějšky gravitačních vln v elektromagnetickém spektru vysokoenergetické observatoře, jako jsou Fermi, Swift, nebo Chandra. Ale další pomocník, navíc v jiné části spektra, se vždy hodí. Studium galaxií s nízkou metalicitou a hmotností zase může výrazně pomoci pochopení prvních hvězd a galaxií v raném kosmu.

Ve srovnání s dřívějšími ultrafialovými observatořemi, jako je výše zmíněný GALEX, bude mít UVEX k dispozici výkonnější optiku a lepší a větší zrcadlo. To bude mít v průměru 75 centimetrů, což už je na kosmickou observatoř docela slušné číslo. Díky tomu bude schopen získávat data s vyšším rozlišením, a také pozorovat slabší a vzdálenější objekty. Jeho mezní magnituda by měla dosahovat hodnoty 25,8, uvidí tedy opravdu dosti slabé zdroje.

Co se týče vědeckých přístrojů, UVEX bude mít k dispozici spektrograf, bude tedy schopen měřit spektra v ultrafialové oblasti, a tedy i zjišťovat chemické složení a radiální rychlosti pozorovaných objektů. Spektrograf může pracovat v rozsahu vlnových délek 115-265 nanometrů (nm). Dále budou k dispozici dva detektory, jeden pro blízké ultrafialové záření (NUV) citlivý na vlnových délkách 203-270 nm, druhý k měření vzdáleného infračerveného záření (FUV), jenž bude pracovat na vlnových délkách 139-190 nm.

Operátorem UVEXu bude NASA, spolupracuje také Kalifornský technologický institut. Doufejme, že mise bude úspěšná, neboť má velký potenciál přinést mnoho nového.

2031 – EnVision

Někdo by mě mohl obvinit z toho, že fandím jenom observatořím pro průzkum hlubokého vesmíru, misím, které mají zkoumat exoplanety, kosmologii, hvězdy a galaxie. A měl by do určité míry pravdu. Skutečně tyto projekty jsou pro mě srdcové mnohem více než sondy, které mají zkoumat Sluneční soustavu. Těm vůbec neupírám vědeckou hodnotu. Ale zkrátka nejsou pro mě tak podstatné jako mise pro kosmologický či astrofyzikální průzkum, nebo pro výzkum exoplanet. Vzhledem k mému zaměření je to to snad pochopitelné.

Ale právě z toho důvodu jsem se rozhodl, že do tohoto přehledu vyberu alespoň jednu misi, která by měla zkoumat právě Sluneční soustavu. A i když Titan, nebo Mars jsou bezesporu zajímavé cíle, v tomto případě u mě jednoznačně vyhrává Venuše. Nejen, že jde o velmi fascinující, i když trochu děsivý svět. Ale hlavně jde o svět tak trochu zapomenutý, o který není dle mého soudu zdaleka tolik zájmu, kolik by mělo být.

Ano, v minulosti k Venuši mířilo hodně sond, zejména jde o sovětské mise programu Veněra. Ale tyto doby jsou už pryč a v posledních desetiletích bohužel Venuši navštívilo jen velmi málo misí. Srovnejme si to zejména s podobně blízkým, dokonce o něco vzdálenějším Marsem, kam míří výrazně více sond. Ano, je pravda, že let k Venuši je náročnější, ale i tak mě to mrzí. Vždyť Venuše má potenciál otestovat nové technologie až na samou hranici, při pokusech o přistání. A to nemluvě o tom, že se stále mluví o možnosti jednoduchého života v oblačné vrstvě této planety.

Situace se ale snad v posledních letech trochu mění a o Venuši začíná být zase trochu větší zájem. Chystá se sem hned několik nových sond, z nichž jsem si dovolil vypíchnout evropskou EnVision. Americké VERITAS a DAVINCI+ jsou sice neméně zajímavé, ale je u nich ten problém, že vzhledem k politické situaci v USA nevíme jistě, zda dojde k jejich realizaci. Administrativa prezidenta Trumpa totiž stále dokola navrhuje pro NASA radikální škrty, zvlášť brutální jsou pro oblast vědy, takže jsou ohroženy i tyto dvě mise. Z toho důvodu vybírám EnVision, jejíž realizace je jistější.

EnVision je sonda, která byla vybrána jako pátá střední mise evropské ESA, když ve finále porazila velmi zajímavý rentgenový teleskop THESEUS. Ten je momentálně i ve finále výběru střední mise M7, takže třeba napodruhé zaznamená větší úspěch. Původně byl ve finální trojici ještě dalekohled SPICA, vyvíjený ve spolupráci s japonskou JAXA, který měl snímat oblohu ve vzdálené infračervené oblasti, ale ten z finálního výběru vypadl ještě před konečným rozhodnutím.

EnVision bude orbitální misí. Žádná část sondy tedy nebude přistávat. Startovat se má podle prozatímního plánu v listopadu 2031 a později začne kolem Venuše obíhat. Průzkum bude obíhat z oběžné dráhy a sonda bude vybavena dvojicí radarových přístrojů (VenSAR a SRS), které budou zkoumat zejména povrch a podpovrchové vrstvy, dále spektroskopem VenSpec, jenž bude zkoumat chemické složení povrchu a atmosféry, a nakonec přístrojem Radio Science Experiment, který bude zkoumat především gravitační pole Venuše.

Sonda má několik hlavních úkolů: 1. Zjistit, zda a jak moc je Venuše stále geologicky aktivní, 2. Prozkoumat jakým způsobem se udržuje a obnovuje hustá atmosféra Venuše, 3. Studovat, jakým způsobem Venuše ztrácí teplo, 4. Zjistit, kam se poděla voda, která dříve na Venuši byla, a konečně 5. Změřit, jak se v průběhu času mění povrch Venuše. Tyto cíle nám pomohou pochopit, jak se v minulosti měnil povrch Venuše a jaké procesy ho utvářely a zda měla kdysi Venuše oceány a mohla být příznivým světem pro vznik a existenci života. Pokud se mise podaří, má velký potenciál posunout naše chápání Venuše o velký krok kupředu.

2035 – LISA

Velká evropská observatoř LISA se zaměří na téma, které je v poslední době hodně v kurzu, a to jsou gravitační vlny. A není divu, po prvním přímém důkazu existence gravitačních vln v roce 1974 a prvním přímém pozorování v roce 2015 zažívá obor gravitační astronomie mimořádný boom. Od první detekce srážky dvou černých děr jsme již pozorovali stovky podobných událostí. O srážkách dvojic černých děr, neutronových hvězd a černých děr s neutronovými hvězdami už začínáme mít solidní přehled a začínáme pozorovat i různé zajímavé relativistické efekty.

Co nám ale zbývá jsou úplně jiné typy zdrojů, které ze Země pozorovat nemůžeme a musíme se vydat do kosmu. Zde je na místě hned vyvrátit jeden často tradovaný omyl. Plánované kosmické detektory gravitačních vln nebudou mít vyšší citlivost než detektory pozemní, naopak, pozemní detektory v míře citlivosti vedou o několik řádů. Důvod, proč chceme mít gravitační observatoře v kosmu je v tom, že díky nim můžeme vidět úplně jiné zdroje.

Místo srážek dvojic neutronových hvězd či černých děr hvězdných hmotností budeme moci pozorovat srážky supermasivních černých děr, situace, kdy do supermasivní černé díry padá mnohem menší černá díra, či neutronová hvězda, a také srážky středně hmotných černých děr. A to je velmi užitečné, neboť o všech těchto typech objektů prozatím bohužel víme velmi málo.

Ale to není všechno, milý Horste. LISA nabídne i možnost detekce specifického typu exoplanet, možná dokonce i v blízkých sousedních galaxiích. Díky ní budeme mít rovněž možnost nezávislého ověření hodnoty Hubbleova-Lemaîtreova parametru a možná, dle optimistických scénářů, snad třeba i možnost objevu reliktních gravitačních vln, které zde zbyly po Velkém třesku. Pak by bylo i možné rozhodnout o tom, který z konkurenčních kosmologických modelů je nejblíže realitě.

Pokud znáte design pozemních detektorů, víte, že jde o laserové interferometry ve tvaru písmene L s rameny dlouhými několik kilometrů. Dává tedy smysl, že ani kosmická observatoř nemůže být tvořena jedinou družicí. LISA konkrétně bude tvořena sestavou tří stejných družic, které na sebe budou vzájemně svítit laserem, a vytvoří se tak sestava ve tvaru rovnostranného trojúhelníka. Jen zde nebude rameno dlouhé několik jednotek kilometrů, jako u pozemních detektorů, ale miliony kilometrů, konkrétně 2,5 milionu kilometrů.

Družice systému LISA budou vybaveny silnými lasery, a také dalekohledy, které budou světlo laserů zesilovat, aby je další dvě družice dokázaly zachytit. Uvnitř každé družice bude testovací hmota v podobě malé krychle, na níž se bude měřit posun laserového svazku v důsledku přicházejících gravitačních vln. Tyto krychle budou tvořeny slitinou zlata a platiny, neboť tento materiál je nejméně náchylný na různé kosmické vlivy, které by mohly měření rušit, či ovlivňovat.

Celá sestava tří družic pak bude obíhat kolem Slunce, a to ve stejné vzdálenosti od naší hvězdy jako Země, tedy cca 150 milionů kilometrů daleko. Nicméně nebude obíhat souběžně se Zemí, ale bude se za ní o 20 stupňů opožďovat. Konstrukce této gravitační observatoře je velmi náročná, ale doufejme, že výsledky budou stát za to. LISA má potenciál učinit mnohé objevy a ovlivnit vývoj astrofyziky i teoretické fyziky na mnoho desetiletí.

Je nutno dodat, že LISA vůbec neměla jednoduchou minulost, neboť šlo původně o projekt USA a Evropy, z nějž americká strana vystoupila. Následně se ESA rozhodla, že observatoř zkonstruuje sama, aby následně, po první přímé detekci gravitačních vln Američané do projektu znovu vstoupili. Nyní opět hrozí, že Američané z projektu vycouvají, ale realizaci observatoře by to snad již ohrozit nemělo. Od poloviny příštího desetiletí se tak můžeme těšit na příval vědeckých dat.

Ke gravitačním observatořím se sluší ještě dodat, že své vlastní projekty plánuje i Japonsko, nebo Čína. Zvláště Čína je v tomto ohledu poměrně daleko a má v plánu dokonce dva své projekty, Taiji a TianQin, které by měly do kosmu zamířit rovněž ve 30. letech. Chystá je pravda trochu v ústraní, ale může proběhnout ještě zajímavý závod o to, který ze tří konkurenčních projektů bude v kosmu první. Pozice mise LISA zde není zdaleka jistá.

2036 – LiteBIRD

Reliktní záření je základním nástrojem kosmologů, jak studovat vznik a vývoj našeho vesmíru. Jde o záření, které se oddělilo od látky 380 000 let po vzniku vesmíru, je tvořeno fotony a může nám přinést mnoho užitečných informací o raném vesmíru. Díky reliktnímu záření známe podrobně stáří vesmíru, jeho složení, dobu, kdy vznikaly první hvězdy a galaxie a mnoho dalších užitečných parametrů.

Reliktní záření objevili v 60. letech američtí fyzikové Arno Penzias a Robert Wilson. Postupem času se zkoumalo více a více. Velkou roli sehrály kosmické sondy COBE, WMAP a Planck. Opomenout nelze ale ani balonové experimenty, třeba BOOMERanG, nebo pozemní přístroje jako byly Atacama Cosmology Telescope, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a experiment BICEP2 na South Pole Telescope. I do budoucna musíme s balonovými a pozemními experimenty počítat.

Své se ale chystá říci i výzkum kosmický. Japonská kosmická agentura (JAXA) připravuje mimořádně zajímavou a důležitou misi LiteBIRD, na které spolupracuje i evropská ESA. LiteBIRD porazila v roce 2019 ve výběrovém řízení návrh mise OKEANOS, která měla prozkoumat trojány Jupitera. Ne, že by šlo o nezajímavý návrh, ale jsem moc rád, že vyhrála právě LiteBIRD. Ta by měla startovat v roce 2033.

Jak už jsem naznačil, LiteBIRD by měla studovat reliktní záření. Přičemž by se měla zaměřit především na jeho polarizaci. Nejprve k polarizaci. To je vlastnost světla, jež popisuje elektromagnetické záření, konkrétně nám říká, jakým směrem kmitá vektor elektrické intenzity tohoto záření. Jestliže kmitá nahodile, je záření nepolarizované, pokud kmitá jen v jednom směru, jde o záření polarizované. Lidské oko nedokáže mezi polarizovaným a nepolarizovaným světlem rozlišit. Naše přístroje to ale umí. A polarizované nemusí být jen světlo, ale právě i reliktní záření.

Toto záření z počátečních fází existence vesmíru mohlo být polarizováno různými způsoby. Jeho fotony mohly být ovlivněny skalárními poruchami, vektorovými poruchami, nebo tenzorovými poruchami. Skalární poruchy jsou prostě teplotní a hustotní fluktuace, které ve vesmíru existovaly. Vektorové poruchy odpovídají topologickým defektům jako jsou kosmické struny a doménové stěny, no a tenzorové poruchy jsou právě ony hledané reliktní gravitační vlny.

Tyto gravitační vlny měly vzniknout těsně po počátku vesmíru, když vesmír prošel prudkou inflační fází, kdy se během nesmírně krátkého časového úseku rozepnul všemi směry o 20-80 řádů (v závislosti na modelu. Tato inflační fáze řeší některé problémy standardní kosmologie. Mezi kosmology je celkem shoda, že inflační fáze proběhla, ale jasný přímý důkaz dosud chybí. Pokud by se našly reliktní gravitační vlny o správné intenzitě a správné frekvenci, mohly by takový důkaz poskytnout.

Existuje šance je najít přímo. Toho by mohly docílit některé gravitační kosmické observatoře, nicméně první generace kosmických detektorů na to zřejmě stačit nebude. Určitě by je měla být schopna najít i rádiová observatoř Square Kilometre Array (SKA), jež se aktuálně buduje v Jihoafrické republice a v Austrálii. Existuje ale i nepřímá cesta, jak tyto vlny detekovat, a to právě díky polarizaci reliktního záření. Potřebujeme tedy observatoře schopné dobře měřit reliktní záření.

Abychom mohli reliktní gravitační vlny nepřímo detekovat, musíme změřit polarizaci reliktního záření. Poté se podíváme, jak vypadá celkový polarizační obrazec, jenž na mapě reliktního záření uvidíme. Polarizace by neměla být na celé obloze náhodná, ale naopak bychom měli vidět v daném směru na obloze místa se stejnou polarizací, neboť oblasti, na nichž se fotony reliktního záření polarizovaly by měly být úhlově poměrně velké.

Poté provedeme rozklad polarizačního obrazce na tzv. E módy a B módy. E módy nemají preferovanou točivost a vznikají ze skalárních a tenzorových poruch, tedy z hustotních a teplotních fluktuací a gravitačních vln. Bohužel tyto dva zdroje neumíme vzájemně odlišit. Zajímá nás tedy B mód, jenž se tvoří díky vektorovým a tenzorovým fluktuacím, tedy topologickým defektům a gravitačním vlnám. Oboje je fyzikálně mimořádně zajímavé, nicméně signál topologických defektů by měl být utlumen. Když tedy najdeme B mód, měla by to být známka gravitačních vln.

Pozor ale na chyby měření. Výše zmíněný experiment BICEP2 už jednou B módy polarizace reliktního záření našel, ukázalo se však, že byl signál ovlivněn kosmickým prachem. Potřebujeme spolehlivější měření, a právě to by měla sonda LiteBIRD nabídnout. Prvotní návrh sondy byl nedávno přepracován, vědecká hodnota ale naštěstí zůstala zachována a mise má zelenou k dalšímu vývoji.

Aby bylo pozorování co nejspolehlivější, bude LiteBIRD umístěna v blízkosti bodu L2 soustavy Slunce-Země, současně bude optický systém sondy chlazen na 5 K a ohnisková rovina dokonce na 100 mK za pomoci kapalného helia. Dva dalekohledy sondy budou citlivé na frekvencích 40-235 GHz, respektive 280-400 GHz. LiteBIRD tak bude výrazně citlivější než BICEP2.

Experiment BICEP2 dokázal detekovat B módy polarizace reliktního záření s hodnotou r=0,20. Veličina r je poměr signálu z tenzorových poruch vůči signálu skalárních poruch. My dnes už ale víme, že pro detekci skutečných kosmologických B módů bychom se museli dostat alespoň na úroveň r=0,035, potřebovali bychom přesnost téměř desetkrát lepší, než nabídl BICEP2. U LiteBIRD to ale nebude problém, jelikož se umožní dostat na r=0,001, tedy bude měřit stokrát přesněji než BICEP2.

Existuje tedy solidní šance, že bychom konečně mohli kosmologické B módy polarizace najít a potvrdit (nebo naopak vyvrátit) správnost inflačního kosmologického modelu, což by výrazně pomohlo celé současné kosmologii a astrofyzice.

2037 – NewAthena

V tuto chvíli pracují v kosmu dvě velké rentgenové observatoře, evropská XMM-Newton a americká Chandra. Obě ovšem byly vypuštěny koncem minulého století. Je tedy nepochybně čas na další velkou observatoř, která by studovala vesmír v rentgenové oblasti. A ta je také v plánu. Jedná se o teleskop ATHENA, respektive v inovované verzi NewAthena, který ESA vybrala jako jednu z prvních tří velkých misí. Bude tak následovat sondy JUICE a LISA (o níž bude ještě řeč).

Projekt observatoře ATHENA má svůj původ v návrzích XEUS od ESA a Noc-X od NASA. Tyto byly sloučeny do návrhu společné velké Mezinárodní rentgenové observatoře (IXO). V roce 2011 byl ale návrh IXO stažen a ESA se rozhodla samostatně vypracovat úspornější verzi – ATHENA. Ta byla o tři roky později vybrána jako druhá velká mise ESA. V roce 2019 byla dokončena první fáze mise a v roce 2023 došlo k přepracování návrhu a k přejmenování na NewAthena.

Prozatím je plánováno, že teleskop NewAthena odstartuje v roce 2037 na nosné raketě Ariane 64, tedy verzi Ariane 6 se čtyřmi pomocnými urychlovacími bloky na tuhé pohonné látky. Ariane dopraví observatoř do cílové oblasti Lagrangeova bodu L2 soustavy Slunce-Země, kolem nějž bude dalekohled obíhat. NewAthena bude provádět především pozorování předem vytipovaných oblastí, a to až několik stovek ročně. Bude ji ale možné rovněž zaměřit na důležité přechodné události.

Nová rentgenový teleskop ESA má dva hlavní vědecké cíle. Předně je to hledání a studium supermasivních černých děr. Tyto objekty patří mezi nejzajímavější a nejdůležitější objekty, které ve vesmíru máme. Právě ony drží pohromadě celé galaxie a díky nim také mohou některé galaxii vykazovat značnou aktivitu. Rádi bychom pochopili, jak supermasivní černé díry vznikly a jak v průběhu času ve vesmíru rostly, až se dostaly do dnešních obřích hmotností, až desítek miliard hmotností Slunce (naše Sagittarius A* je menší, má „jen“ jednotky milionů hmotností Slunce).

Druhým cíle je horký mezihvězdný plyn. NewAthena má zmapovat jeho rozložení a struktury, které vytváří a určit jeho fyzikální vlastnosti. Lepší pochopení tohoto materiálu nám dovolí říci více ke vzniku a vývoji struktur v raném vesmíru a k tomu, jak tyto struktury ovlivňují současné kosmické prostředí. Tato pozorování nám dovolí lépe pochopit naši vlastní galaxii Mléčnou dráhu i její sousedy a říci více o našem místě v kosmu.

Observatoř NewAthena bude vybavena velkým dalekohledem speciální konstrukce pro pozorování rentgenového záření. Jeho ohnisková vzdálenost bude 12 metrů, efektivní plocha 1,4 m² a rozlišením 5 úhlových vteřin. Disponovat pak bude dvěma vědeckými přístroji WFI a X-IFU. WFI lze přeložit jako Širokoúhlý zobrazovací přístroj. A skutečně WFI bude mít velké zorné pole a možnost kvalitně vidět nejjasnější objekty rentgenové části oblohy. Přístroj X-IFU naopak umožní sledovat rozsáhlé, ale slabé zdroje rentgenového záření, například horký plyn v kupách galaxií.

Misi NewAthena by v budoucnu mohly vhodně doplnit i další velké rentgenové observatoře. Plány má samozřejmě tradičně Rusko. Ale bez ohledu na aktuální politicko-vojenskou situaci si musíme říci, že ruská civilní kosmonautika je už dlouho v krizi a Rusko svou nespolehlivost dlouhodobě ukazuje a prokazuje. O něco reálnější je velká americká observatoř Lynx, která by měla své předchůdce překonat téměř ve všech ohledech. Jenže bohužel ani v USA nemá nyní věda na růžích ustláno. Je tak možné, že NewAthena bude na několik let největší nadějí rentgenové astronomie.

Co ještě bych si přál?

Na úvod dnešního článku jsem říkal, že se dnes budeme držet jen schválených misí. Dovolme si na závěr přesto malou spekulaci a řekněme si něco o neschválených misích, u nichž bych si opravdu přál jejich uskutečnění.

Začněme ve Sluneční soustavě. Za dlouhodobě podceňovanou a zanedbanou planetu považuji Venuši. Upřímně doufám, že se dočkám zajímavých misí k této planetě. Ideálně přistávacího modulu, který by vydržel aktivní déle než jen pár minut, nebo sondy vznášející se v atmosféře Venuše. Za velkou ostudu považuji, že dosud nebyly žádné orbitální sondy u Uranu a Neptunu, zde bych si také přál nápravu. Velmi rád bych byl i za návštěvu trpasličí planety Eris. A pokud jde o malá tělesa, pevně doufám v návštěvu nějaké mezihvězdné komety.

Pokud jde o teoretickou fyziku a kosmologii, velmi rád bych se dočkal mise podrobněji zkoumající vlastnosti reliktního záření, sondy, která by důkladně otestovala relativistické efekty v kosmu, popřípadě vyspělejší gravitační observatoř, která by dokázala přímo pozorovat reliktní gravitační vlny. Z astronomických misí bych byl potom rád za dalekohled měřící vesmír ve vzdálené infračervené oblasti, či za velký ultrafialový teleskop. Krásné by bylo i přímé pozorování povrchů a atmosfér vzdálených exoplanet.

Závěrečné slovo

Možná jste se divili, proč nevyšel článek jen o teleskopu Nancy Grace Roman. O něj mě Dušan také původně žádal. Nechtěl jsem ale vydávat článek o novém teleskopu, dokud nebude bezpečně a úspěšně po startu v kosmickém prostoru. A myslím, že příležitostí se o něm pobavit bude ještě mnoho.

Zdroje obrázků 

• https://upload.wikimedia.org/…/1920px-Rendering_of_LUVOIR-A_observatory%2C_2019.png
• https://images-assets.nasa.gov/image/KSC-20260807-PH-JMT01_0001/KSC-20260807-PH-JMT01_0001~large.jpg
• http://sci.esa.int/science-e-media/img/b8/PLATO_spacecraft_modules.png
• https://www.universetoday.com/article_images/earth2point0-mission-render-CJSS_20251205_205301.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/New_view_UVEX3.png?utm_source=en.wikipedia.org&utm_campaign=imageinfo&utm_content=original
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2025/01/envision_at_venus/26552158-2-eng-GB/Envision_at_Venus_card_full.jpg
• https://www.aei.mpg.de/782254/original-1651572960.jpg
• https://www.oas.inaf.it/wp-content/uploads/2021/03/litebirdsito.jpg
• https://www.sron.nl/wp-content/uploads/2025/02/0003_NewAhtena-legacy-space-mission-SRON.png
• https://planetary.s3.amazonaws.com/web/assets/pictures/neptune-odyssey-concept.jpg