Student World

Na dlouhou cestu k planetě Merkur se 2. srpna vydala americká sonda Messenger. Jejím cílem je vyplnit mezery, které lidstvo má v poznání této Slunci nejbližší planety. V historii ji dosud zblízka zkoumala jediná sonda – Mariner 10 prolétl kolem Merkuru třikrát v letech 1974 a 1975.

Během těchto přiblížení pořídila sonda Mariner 10 snímky pokrývající asi 45 % celkového povrchu planety. Můžeme tedy říci, že na mapě Merkuru čekají ke zmapování ještě obrovská bílá místa. Mariner 10 byl původně zamýšlen jako jakýsi průzkumník, který získá základní informace o této planetě a připraví cestu pro další sondu, která by ji zkoumala podrobněji přímo z oběžné dráhy. Start tohoto orbiteru byl plánován na dobu kolem roku 1980. Uplynula však téměř tři desetiletí než se na cestu k planetě vydala další pozemská sonda.

Vyslat sondu k Merkuru a učinit z ní oběžnici planety není vůbec jednoduché. Teoreticky by sice taková cesta po přímé dráze trvala jen 3,5 měsíce, prakticky je však tato varianta neproveditelná. Na rozdíl od letu k vnějším planetám (Marsem počínaje) se tentokrát vydáváme do centra Sluneční soustavy, přímo ve směru gravitačního působení naší hvězdy.
Problém nastává v okamžiku, kdy chceme naši sondu u Merkuru zabrzdit. Pokud by letěla po přímé dráze, potřebovala by obrovské množství paliva, aby se u planety zastavila a nepokračovala dále v "pádu" do Slunce. Výpočty říkají, že 85 % hmotnosti takové sondy by muselo činit palivo do raketových motorů. Postavit takovou sondu a umístnit na její palubu vědecké přístroje není dost dobře možné. Kromě toho přímý let k Merkuru vyžaduje silnou (tj. drahou) nosnou raketu.

Sonda Messenger byla postavena v rámci programu Discovery, který připouští pouze možnost startu na palubě méně výkonné rakety Delta 2. NASA proto zvolila levnější, ačkoliv časově náročnější variantu. Pro snížení vlastní rychlost bude sonda využívat gravitačního působení Země, Venuše i Merkuru. Rok po startu, 1. srpna 2005, proletí kolem naší planety, následovat budou dva průlety v blízkosti Venuše v letech 2006 a 2007 a tři přiblížení k samotnému Merkuru, ke kterým dojde v letech 2008 a 2009. Už v jejich průběhu bude sonda planetu studovat.

Pokud vše půjde podle plánu, zažehne Messenger 15. března 2011 na 15 minut hlavní raketový motor a stane se oběžnicí planety. Z eliptické oběžné dráhy vzdálené 200 až 15 200 kilometrů od povrchu a k jejímu rovníku skloněné o 80 stupňů ji bude po následující pozemský rok detailně zkoumat. Start byl původně plánován na 10. března letošního roku, ale z technických důvodů byl odložen o dva měsíce. K Merkuru měla sonda dorazit v červenci 2009. Dodatečné testy přitom start posunuly o další tři měsíce, což vyústilo ve zpoždění příletu k Merkuru o téměř dva roky.

Merkur je nejrychlejší planetou ve Sluneční soustavě. Kolem Slunce obíhá po výstředné dráze, v nejbližším bodě jeho vzdálenost od mateřské hvězdy činí 46 miliónů a v nejvzdálenějším 70 miliónů kilometrů. Průměrnou rychlostí 175 000 kilometrů za hodinu ji oběhne každých 88 pozemských dnů. Kolem vlastní osy se přitom otočí jednou za 59 dnů. Vzhledem k vysoké oběžné rychlosti a pomalé rotaci dělí ale dva následující východy Slunce na daném místě povrchu planety celých 176 pozemských dnů. Když je Merkur v blízkosti perihelu své dráhy, nastává dokonce velmi zvláštní situace, kdy se po krátkou dobu Slunce po obloze pohybuje opačným směrem (tj. od západu k východu). S průměrem 4 880 kilometrů je Merkur jen o málo větší než pozemský Měsíc a přitom je menší než Saturnův měsíc Titan, největší měsíc ve Sluneční soustavě. Teplotní změny na jeho povrchu jsou ve srovnání s dalšími planetami extrémní. Teplota se zde mění v rozmezí od -180 do +430 C.

Sonda Messenger (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) má rozměry 1,4 x 1,9 x 1,3 metru a váží 1,1 tuny. Celých 55 % z celkové hmotnosti připadá na palivo pro raketové motory. Ze základního tělesa vyčnívá dvojice slunečních panelů o celkové šířce přes 6 metrů. Každý z nich má rozměry 1,5 x 1,7 metru a dohromady budou sondě u Merkuru dodávat 640 W elektrické energie. Teoreticky jsou schopny vyrobit až 2 000 W, ale jejich výkon je úmyslně snížen. Vzhledem k vysokým teplotám panujícím v blízkosti Slunce je sonda vybavena štítem o rozměrech 2,4 x 1,8 metru, který ji bude chránit před slunečním žárem a udržovat systémy a přístroje v téměř pokojové teplotě. Pro změny dráhy a vlastní orientace v prostoru je sonda vybavena jedním velkým, 5 menšími a 12 malými raketovými motory. Se Zemí bude komunikovat pomocí dvou antén v pásmu S.

Elektronickým mozkem sondy je dvojice redundantních modulů. Každý z nich obsahuje 25 MHz procesor RAD 6000, což je model Power PC se zesílenou ochranou proti záření. Data se budou ukládat na dvojici polovodičových záznamníků. Jejich přenos na Zemi bude závislý na aktuální vzdálenosti obou planet. Ta se mění v rozmezí 88 až 214 miliónů kilometrů, což vyústí v přenosovou rychlost mezi 104 000 a 9,9 bity za sekundu.

Data budou shromaždována sedmi miniaturními přístroji. Jedná se o duální zobrazovací systém, který se skládá ze širokoúhlé a úzkoúhlé kamery, čtyři spektrometry pracující v různých oborech elektromagnetického záření, magnetometr a laserový výškoměr. Sonda má za úkol pořídit barevnou stereo mapu povrchu planety, zmapovat její magnetické pole a prozkoumat mineralogické složení kůry a jádra uvnitř planety.

Vědci očekávají, že jim sonda umožní zodpovědět několik dosti zásadních otázek týkajících se Merkuru: Z jakého důvodu má Merkur obrovské jádro a vysokou hustotu, co tvoří kůru planety, co je příčinou existence vlastního magnetického pole, či zda se v oblastech permanentního stínu nenachází vodní led jako pozůstatek dopadů komet na povrch planety.

autor Pavel Koten