Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

Jméno sondy: Cassini-Huygens

Pro sondu Cassini-Huygens se vybíralo jméno v době, kdy NASA pojmenovávala mise po velkých objevitelích. Každý si jistě vzpomene na misi Galileo, která mířila k Jupiteru nebo Magellan, která se věnovala Venuši. Dnešní sondy mají spíše kreativní jména jako New Horizons nebo Odyssey.

Giovanni Domenico Cassini byl zakladatel italské astronomie. Narodil se v roce 1625 a zemřel 1712, žil tedy v době, kdy byly vynalezeny první optické dalekohledy. 

Byl to právě Cassini, kdo určil rotační dobu planet Marsu a Jupiteru. Proslavily ho ale jeho pozorování Saturnu a jeho okolí. Objevil měsíce Iapetus, Rhea, Dione a Tethys, pozoroval strukturu Saturnova prstence a zjistil, že se zdá být rozdělen do dvou částí. Na jeho počest se tmavší oblast, která od sebe odděluje prstence A a B, jmenuje Cassiniho dělení.

Přistávací modul, který zkoumal Saturnův měsíc Titan, byl pojmenován po Christianu Huygensovi, holandském astronomovi, matematikovi a fyzikovi (1629 – 1695), který se stal díky svému vylepšení galileovského dalekohledu objevitelem Titanu a který jako první správně určil podstatu Saturnových prstenců.

Cena mise

Cassini-Huygens je nejen nejkomplexnější sondou NASA, je také nejdražší. Když její cenu přepočítáme do hodnoty dnešních peněz, stála 3,4 – 3,5 miliard dolarů. Její vývoj stál daňové plátce 1,4 miliardy dolarů, práce sondy 710 miliónů, 54 miliónů připadá na sledování její dráhy, 422 miliónů stál start ze Země. ESA, tvůrce přistávacího modulu Huygens, investovala půl miliardy dolarů a 160 miliónů dolarů přidala samotná Itálie. Na projektu pracovalo několik tisíc vědců.

Konstrukce sondy

Cassini-Huygens se stala nejtěžší americkou sondou. Ve hmotnosti ji předčí jen některé dřívější sovětské sondy, které byly tradičně velice těžké.

Při startu vážily obě sondy dohromady 5712 kg, z toho ovšem připadalo 3132 kg na palivo, potřebné k budoucím korekcím kursu. Cassini váží sama o sobě 2125 kg a nese 339 kg vědeckých přístrojů. Je vysoká 6 metrů a široká (bez vyčnívajícího ramene magnetometru) 4 metry. Magnetometr, který pro svou práci potřebuje okolí pokud možno nerušené přístroji sondy, leží na 11 m dlouhé traverze.

Zajímavá je také pohonná jednotka Cassini-Huygens. Skládá se totiž ze dvou motorů. Každý z nich má tah 445 N. Používá se ale jen jeden. Druhý motor je záložní a je tu jen pro případ, že se první motor porouchá. Dva redundantní motory jsou u vesmírné sondy zvláštností. Konstruktéři tady vsadili „na jistotu“. Při poruše motorů při příletu sondy k Saturnu nemělo dojít ke ztrátě celé mise. Přeci jen jde o značnou investici - 3,5 miliardy dolarů. Záložní motor sice použít nemuseli, o tom, jak užitečný byl tento počin, ale svědčí jiná sonda americké vesmírné agentury – Juno. Při jejím příletu k Jupiteru v polovině loňského roku, se totiž skutečně pohonná jednotka porouchala. Mise byla sice zachráněna, ale sonda musela být navedena na extrémní dráhu, která výzkumy prodlouží až o pět let. Cassini byla takového osudu ušetřena – a mohla své úkoly provést v předem naplánované době.

V dolní části sondy se nacházejí radioizotopové generátory energie, které zásobují přístroje sondy energií. Právě tyto generátory byly těsně před startem Cassini-Huygens zneužity jako záminka k překažení mise. Nevzdělaní ale o to drzejší a hlasitější „ochránci všeobecného blaha“ a různí aktivisté se snažili lidem namluvit, že nehoda a výbuch při startu způsobí smrt několika desítek tisíc až 1,2 miliardy osob. V radioizotopových generátorech se totiž používá plutonium, jehož jméno zní pro nezasvěcené jistě děsivě. Aktivisté lidem, které se snažili zmanipulovat, samozřejmě zamlčeli fakt, že je v generátoru plutonium chráněné důmyslným systémem mechanické ochrany a navíc je zpracováno do keramických tablet, k jejichž vypaření a přechodu do atmosféry by byly nutné zhruba stejné podmínky, jaké panují na povrchu Slunce – a jaké se při startu sondy (ani při možném výbuchu) nikdy nevytvoří.

Kazisvětům a profesionálním křiklounům se naštěstí nepodařilo tuto drahou (a dnes už můžeme říci – extrémně úspěšnou) misi překazit.

Start se konal 15. 10. 1997 na Cape Canaveral. Na oběžnou dráhu sondu vynesla tehdy nejsilnější nosná raketa, jakou měla NASA k dispozici - Titan IVB. Cassini-Huygens byla nejprve vyslána směrem k planetě Venuši. Dokonce i naše nejsilnější rakety by totiž nemohly dodat sondě dostatečnou rychlost, jakou potřebovala pro svou cestu k Saturnu (15,4 km/s). Patřičnou rychlost nabrala sonda až po dvojím fly-by (těsném průletu kolem planety) u Venuše. První se konal v dubnu 1998 a druhý v červnu 1999. Třetí takový manévr absolvovala Cassini-Huygens blízko naší vlastní planety v srpnu 1999. Venuše a Země jsou přibližně stejně těžké. Obě planety se podílely na zrychlení sondy zhruba stejně. Každý blízký průlet ji urychlil o 3 – 4 km/s. Poté, co dosáhla rychlosti 19,1 km/s (více než dvojnásobné rychlosti než při startu ze Země), vydala se směrem k Jupiteru.

Průběžné testy – a katastrofální zjištění: komunikace nefunguje!

Ještě než se sonda dostala na oběžnou dráhu Jupitera, udělila řídicímu středisku pořádný šok. Při jedné z rutinních kontrol se ukázalo, že Cassini neumí zpracovávat údaje, které jí jednoho nepříliš vzdáleného dne bude posílat z povrchu měsíce Titanu přistávací modul Huygens. V nebezpečí se tak ocitla právě ta polovina mise, na které se podílela evropská vesmírná agentura ESA.

Pět měsíců trvalo, než vědci našli přesnou příčinu. Při původní verzi mise se měla Cassini pohybovat kolem Titanu tak vysokou rychlostí (21 000 km/h oproti přistávacímu modulu), že by se data, vyslaná modulem Huygens díky Dopplerově efektu přemístila z vyslané frekvence na jinou frekvenci. Přijímač dat na palubě Cassini neměl dostatečně široké pásmo příjmu. 

Chybu ve zpracování dat vědci při předstartovních testech neočekávali, přesné testy, které by podobnou chybu vyloučily, nebyly naplánované, byly by totiž moc drahé.

Situaci vyřešili vědci tím, že se rozhodli převést sondu Cassini (tedy orbitální modul) na vyšší oběžnou dráhu. Tím snížili její vzájemnou rychlost k přistávacímu modulu na povrchu měsíce. Další dva roky se zabývali změnami mise, které by daný manévr umožnily.

Návštěva Jupiteru

Mezitím proletěla sonda kolem Jupiteru. Původně nebyly naplánované žádné snímky největší planety našeho systému, vědci ale protestovali. Nakonec zapůsobil argument, že se u Jupitera může otestovat práce vědeckých přístrojů a řídící středisko dostalo příslušné zdroje k provedení výzkumu.

Cassini-Huygens se přitom nesměl Jupiteru příliš přiblížit. Sonda měla dostatečnou rychlost pro let k Saturnu už díky poslednímu fly-by u Země a další urychlení vlastně vůbec nepotřebovala – naopak, další zrychlení by sice urychlilo její cestu k cíli, muselo by být ale u Saturnu korigováno brzdným manévrem, na který by se spotřebovalo drahocenné palivo na palubě sondy. 

Vědci tedy dovolili sondě, aby se Jupiteru přiblížila jen na zhruba 10 000 000 km. To bylo dostatečně blízko na to, aby rozeznala detaily na jeho povrchu.

Cassini při této příležitosti vypomohla sondě Galileo, která kroužila kolem Jupitera a měla menší technické problémy, které snižovaly počet fotografií, zasílaných na Zemi. Proměřila také magnetické pole Jupiteru. V březnu 2001 zaslala na Zemi poslední data, získaná u obří planety.

O rok později sonda znovu potvrdila platnost všeobecné teorie relativity. V roce 2002 se totiž naše Země nacházela přesně na opačné straně Sluneční soustavy. Signály, které k nám Cassini posílala, musely proto procházet těsně kolem Slunce a vykazovaly ve shodě s teorií relativity patřičné zpoždění, způsobené zakřivením prostoru v blízkosti hvězdy.

Před sondou teď byly dva roky letu k Saturnu, obří plynné planetě, která obíhá Slunce ve vzdálenosti 9,0412 – 10,1238 astronomické jednotky (tedy zhruba 10x dále než Země).

Příště: Velké Finále, díl 2. – Cassini, přílet k Saturnu a mise Huygens