Velké Finále, díl 2. – přílet Cassini k Saturnu a přistání na Titanu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb, až bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi, která demonstruje schopnosti naší

Problémy s komunikací mezi přistávacím modulem Huygens a orbitální částí sondy Cassini, které jsem popsala v minulém blogu, donutily během letu sondy vědecké řídící středisko ke změnám ve výzkumné části mise. Cassini-Huygens musela být u Saturnu navedena na jinou oběžnou dráhu. Namísto těsného průletu kolem měsíce Titan (1200 km nad povrchem) zvolili vědci daleko vzdálenější průlety (kolem 60 000 km).

Tyto změny se daly realizovat jen díky intenzivnějšímu brzdění při vstupu na Saturnovu oběžnou dráhu. Měly sondu stát třetinu až čtvrtinu celkového množství paliva, které si nesla na palubě. Jinými slovy – mise se tímto manévrem zkrátila o 8 – 10 měsíců. Životnost vesmírných sond omezuje totiž právě palivo, určené ke korekcím kursu.

Hořkou pilulku vědcům trochu vynahradily pozdější nově umožněné blízké průlety kolem měsíců Enceladus, Iapetus a Dione.  

Huygens – zlatý hřeb mise

Přistávací modul Huygens byl vlastně malým zachráncem celé mise. Cassini, nejdražší sonda, jakou kdy NASA postavila, byla totiž několikrát ohrožena právě ekonomickou náročností projektu. Evropská vesmírná agentura ESA, která nakonec převzala zhotovení přistávacího modulu Huygens a investovala nutných 500 miliónů dolarů, tak zmírnila nebezpečí, že bude výlet k Saturnu zrušen.

Huygens byla v podstatě jen přistávací kapslí. Po cestě k Saturnu ji energií zásobovala sonda Cassini. Také komunikace s přistávacím modulem Huygens probíhala díky sondě Cassini. Po oddělení od své nosné sondy měla kapsle právě tolik energie v bateriích, aby mohla zaslat data, nasbíraná v průběhu několika minut až dvou hodin. Nedá se tedy srovnat například s přistávacími moduly, na jaké jsme zvyklí z misí k Marsu.

Huygens vážila jen 318,3 kg. Měla tvar podobný létajícímu talíři. Tepelný štít, který chrání modul při vstupu do atmosféry, byl větší, než samotná sonda a měřil v průměru 2,75 m, zatímco sonda byla jen 1,6 m široká. Tento zvláštní štít byl zvolen kvůli atmosféře Titanu, která je hustší než pozemská a navíc sahá až do výšky 1270 km nad povrch měsíce.

O zpomalení volného pádu sondy se měly postarat tři různé padáky. Energií kapsli zásobují LiSO2 baterie s celkovým výkonem 76 Ah a váhou kolem 45 kg.

Titan – nejpodivnější měsíc Sluneční soustavy

Titan je největším Saturnovým měsícem. Je dokonce druhým největším měsícem Sluneční soustavy – prvenství patří Jupiterovu měsíci Ganymed. Titan obíhá Saturn ve vzdálenosti zhruba 1 220 000 km každých 16 dní.

Jeho hustota 1,9 g/cm3 napovídá, že se skládá z ledu ale také většího množství kamenného materiálu (silikátů). Atmosféra se skládá z dusíku a helia, s příměsemi metanu, který je typickým skleníkovým plynem. Na Titanu panuje dokonce větší tlak než na Zemi – přibližně 1,6x atmosféry. Atmosféra Titanu je desetkrát vyšší než pozemská a sahá až do výšky kolem 400 km. Povrch měsíce se skrz hustou atmosféru nedá rozeznat, jak zjistila už sonda Voyager 1, která měla za úkol ho vyfotografovat. Na obrázcích, které zaslala k Zemi, se Titan podobal velké oranžové kouli.

Více o Titanu – ve starším blogu, zde.

Konečně u cíle

První oběžná dráha sondy Cassini-Huygens kolem Saturnu byla také její nejdelší. To bylo způsobeno snahou ušetřit palivo, sonda byla tedy zpomalena o nutné minimum a vydala se na oběžnou dráhu, která měla trvat celých 116 dní. Trpělivost se ale vyplatila.

Už v říjnu 2004 změnila sonda svůj kurs díky blízkému průletu kolem Titanu a zkrátila oběžnou dráhu na 50 dní. Tento průlet dovolil, aby si sonda „prohlédla“ místo, kam příště vysadí přistávací modul.

Brzdné motory Cassini byly zapáleny 18. 12. 2004. Zpomalily let o 11,9 m/s a navedly tak sondu na kolizní kurs s měsícem Titanem. Po oddělení přistávacího modulu 25. 12. 2004 byla Cassini dalším korekčním manévrem zase urychlena a navedena na dráhu, která ji vedla 60 000 km nad povrchem měsíce.

Sestup kapsle do atmosféry se konal 14. ledna 2005 a byl úspěšný. Díky husté atmosféře trval o 15 minut déle, než vědci očekávali, náraz při dopadu na povrch odpovídal 15 g. Přesto se dá přistání považovat za měkké, všechny přístroje ho přežily. Sonda pak ještě 72,5 minuty vysílala k orbitální části Cassini nejrůznější naměřené údaje. Pracovala nejspíše ještě déle, Cassini už ale signál nezachytila, její dráha ji totiž zavedla za obzor.

Na povrchu Titanu našla sonda Cassini-Huygens vodní led, který má v daných podmínkách vlastnosti podobné kamenné mase a jezera plná tekutého metanu. Nachází se tam nejspíš i další druhy uhlovodíků.

Radar našel na Titanu daleko méně kráterů, než kolik se jich vyskytuje na jiných měsících ve Sluneční soustavě. Je to způsobeno jednak hustou atmosférou, ve které se dopadající meteority a asteroidy rozpadají dříve, než se dostanou k povrchu. Druhým efektem, který zametá jejich stopy (a to doslova) je pohyb částeček na povrchu měsíce. Kromě toho dokáže nově vzniklé struktury rychle přeformovat i Titanův metanový déšť.

Vítr se stejně jako na Zemi i na Titanu postaral o vznik dun. Nalezeny byly v tmavších rovníkových oblastech. Na obou polokoulích se nachází veliká jezera tekutého metanu, do kterých ústí metanové řeky. Hloubku jednoho z nich vědci odhadli na 170 m. Tekutina (metan s příměsemi etanu a jistě i jiných uhlovodíků) v nich je průhledná. Pokud byste stáli na jejich břehu, nabízela by tato tekutina stejný pohled, jaký máte na břehu průzračného pozemského jezera.

Na úvodní úspěšné přistání na Titanu navázala mise k Saturnu dalšími a dalšími skvělými výsledky. Stala se tak jednou z nejúspěšnějších misí, jaké kdy NASA uskutečnila.

Původně byl průzkum Saturnu naplánován na roky 2004 – 2008. Protože byla sonda ale v dobrém stavu, byl výzkum několikrát prodloužen a pokračoval až do letošního roku. Pro zajímavost - na dolním obrázku jsou znázorněny oběžné dráhy, které sonda absolvovala během svého pobytu u Saturnu. V příštím blogu bych chtěla představit některé z obrázků, které přitom sonda zaslala na Zemi.

I když se Cassini podařilo udržet dlouhé roky v dobré kondici, byl její konec neodvratný. Jednoho dne musel neodvolatelně přijít okamžik, kdy vyčerpá poslední zbytky paliva.

Vědci už od samého počátku věděli, co pak udělají. Sonda bude navedena do nitra Saturnu. Zašle tak při svém zániku na Zemi nedocenitelné informace o složení vrchní Saturnovy atmosféry – a zároveň se jí tímto manévrem zabrání, aby se jednoho dne roztříštila na povrchu některého ze Saturnových měsíců. Mohl by na nich totiž existovat život nebo jeho stopy. Sonda, která přiletěla z daleké modré planety Země, tyto měsíce nesmí za žádnou cenu kontaminovat.

Příště: Velké Finále – Cassini a její práce u Saturnu