EPOXI

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_1.png"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_1_s.png" class="article_img" align="left" alt="NASA/JPL-Caltech/UMD." title="NASA/JPL-Caltech/UMD."></a>
Sonda Deep Impact splnila svojí původní misi na jedničku. Její cesta započala 12. ledna 2005 a po 172 denním letu zkřížila cestu kometě 9P/Tempel 1. Během setkání se podařilo získat množství unikátních měření a snímků, díky přesnému zásahu impaktoru vyslaného ze sondy jsme také poprvé v historii mohli nahlédnout pod povrch kometárního jádra.

Na snímku je jádro komety 103P/Hartley 2 ze vzdálenosti přibližně 700 km (přístroj MRI). Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD.<!–more–>
Nedlouho po odvysílání dat získaných během průletu kolem komety 9P/Tempel 1 byl uskutečněn manévr TCM-8 (Trajectory Correction Maneuver), který sondu nasměroval k Zemi a ke kometě 85P/Boethin. Po korekci dráhy byla sonda hibernována a ze spánku trvajícího přes 25 měsíců ji každý půlrok vyrušil jen test palubních přístrojů.

Po probuzení 26. září 2007 čekalo na sondu mnoho novinek. Především se změnil původně plánovaný cíl prodloužené mise. Jelikož se do tohoto okamžiku nepodařilo detekovat kometu 85P/Boethin a nebylo možné pracovat na zpřesnění dráhy, musel být vybrán náhradní cíl. Manévr TCM-9 z 1. listopadu 2007 navedl sondu k Zemi, vstříc prvnímu ze tří průletů, které následně pomohou navést sondu ke kometě 103P/Hartley 2. Během letu po probuzení probíhala řada testů a kalibrací palubních přístrojů, které byly po dobu hibernace vystaveny ionizujícímu slunečnímu záření, což mohlo zapříčinit změnu citlivosti. První půlka listopadu tak byla ve znamení příprav na projekt EPOCh. Optické a infračervené detektory sledovaly náhodně vybraná místa na obloze, za účelem stanovení úrovně signálu pozadí a optické detektory byly navíc podrobeny testu citlivosti za použití interní lampy.

Ke konci prosince 2007 se uskutečnila kalibrace přístrojů HRI (High Resolution Instrument) a MRI (Medium Resolution Instrument). Jako referenční zdroj byl použit náš Měsíc. Sonda se dále blížila k Zemi a poslední den roku 2007 proletěla ve vzdálenosti 15 567,63 km nad Východní Asií.

Necelý měsíc po průletu byla zahájena první etapa pozorování v rámci projektu EPOCh. Od 22. ledna do konce srpna 2008 bylo zkoumáno několik známých tranzitujících exoplanet. Vzhledem ke skutečnosti, že pozorování nerušila atmosféra jako v případě pozemských měření, byla výsledná fotometrie velmi přesná. Což umožnilo týmu pátrat po malých variacích, nepatrných vzestupů či poklesů jasnosti během samotného tranzitu. Objev takových změn by mohl být interpretován přítomností prstence kolem planety, či přítomností velkého satelitu. Přesná měření dovolila také pátrat po drobných změnách v orbitální periodě exoplanet, což by mohl být důsledek gravitačního ovlivòování dosud neznámou exoplanetou v daném systému. Vědci se také snažili v získaných datech pátrat po nových exoplanetách, u sledovaných systémů a dané přesnosti byla hranice nejmenší detekovatelné exoplanety až polovina průměru Země!

Přibližně v polovině roku 2008 byl uskutečněn manévr TCM-12, který navedl sondu na alternativní dráhu vedoucí ke kometě 103P/Hartley. Tato modifikace obohatila zbývající průlety kolem Země o další dva. Tím se otevřela příležitost k uskutečnění více pozorování v rámci druhé etapy projektu EPOCh, která zahrnovala především sledování planety Země a Marsu. Ke konci března 2009 hleděla sonda na naší planetu z hora směrem k severnímu pólu a ke konci září 2009 zdola směrem k jižnímu pólu. Pozorování trvala vždy po 24 hodin, aby pokryla rotační periodu. Měření měla za cíl charakterizovat Zemi a vytvořit celkový pohled jako analogii pro svět extrasolárních planet. Dalším planetárním cílem se na konci října 2009 stal Mars, kde měla pozorování popsat terrestickou planetu odlišnou od Země: jak složením atmosféry a složením hornin na povrchu, tak především nepřítomností biosféry.

Sonda ovšem neposloužila jen pozorování, ale nedlouho po uskutečnění výše zmíněného manévru otestovala sonda také Deep Space Communication Network. Od konce října do konce listopadu 2008 bylo v rámci takzvaného Meziplanetárního Internetu, na vzdálenost asi 32 milionů kilometrů, přeneseno mezi Zemí a sondou asi deset snímků.

Druhý průlet kolem Země prodělala sonda 29. prosince 2008. K maximálnímu přiblížení 43 450 km došlo na Novým Zélandem a Tierra del Fuego v Chile. 26. ledna 2009 přístroj HRI sledoval Měsíc a tato pozorování posloužila ke kalibraci IR spektrometru. K dvojici vzdálených průletů kol Země došlo 29. června a 28. prosince 2009 (TCM 16 a 17). Poslední průlet ve vzdálenosti 36 900 km nastal 27. června 2010 (TCM 18 a 19), po kterém sonda zamířila ke kometě 103P.

Přibližně šedesát dní před setkáním nastala fáze letu nazvaná Comet Approach Phase, během které se shromažïovala navigační data a začala se také sledovat aktivita samotné komety.

Do Encounter Phase vstoupila sonda v září 2010 a nedlouho poté byla uskutečněna závěrečná sada korekcí dráhy (TCM 20, 21 a 22). Dráha byla vybrána tak, aby na sluneční panely stále dopadalo světlo. Na rozdíl od průletu kolem komety 9P/Tempel 1 nepoletí sonda natolik blízko, aby bylo nutné použít štíty proti drobným prachovým částicím unikajícím z jádra komety.

Po dlouhém křižování meziplanetárním prostorem a velkému úsilí týmu EPOXI se podařilo uskutečnit cíl mise. Průlet kolem komety 103P/Hartley 2 začal 3. listopadu 2010 v 16h EDT, kdy sonda zamířila své zobrazovací detektory na kometární jádro. Přibližně o hodinu později začalo pravidelné snímkování.

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_2.gif"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_2_s.gif" class="article_img" align="left" alt="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD." title="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD."></a> Detail části jádra komety 103P/Hartley 2. Těsně za terminátorem je patrný malý aktivní pak představují ve většině případů jednotlivé částice a chomáče ledu ve vnitřní komě (přístroj HRI). Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD. 
K maximálnímu přiblížení došlo 4. listopadu 2010, kdy sonda při rychlosti 12,3 km/s minula jádro ve vzdálenosti přibližně 700 km. Osm minut po průletu, v 9h 59m 47s EDT, byla hlavní anténa nasměrována k Zemi. Po obnovení spojení byl nejprve zkontrolován celkový stav sondy. Z technických dat vyšlo najevo, že blízké setkání přežila bez úhony a mohlo tak začít stahování snímků a měření. Od průletu uběhla necelá půlhodina, když anténa NASA Deep Space Network v Goldstone přijala první záběr kometárního jádra. Obraz způsobil v řídícím středisku mise EPOXI nebývalou radost, která byla s přibývajícími snímky stále větší a větší. Bylo zřejmé, že sonda v plně automatickém režimu během samotného průletu pracovala naprosto bezchybně a splnila tak svůj další úkol na jedničku.

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_4.png"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_4_s.png" class="article_img" align="left" alt="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL." title="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL."></a> HRI infračervené spektrum. Označené jsou emise vody, uhlovodíků a oxidu uhličitého. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL. 
O skutečnosti, že kometární jádro má protáhlý tvar, se vědělo už na základě pozemských pozorování uskutečněných pomocí radioteleskopu Arecibo, avšak teprve pohled zblízka odhalil neskutečně krásný ledový svět, tvarem připomínající burský oříšek nebo kostičku pro pejska – nevelké jádro dlouhé přibližně 2 km a v průměru dosahující 0,4 km, přičemž poblíž středu je výrazně zúžené. Přestože se jedná o tak malé těleso překvapivě překypuje aktivitou. Potvrdily to i první snímky, které ukázaly nesčetné výtrysky plynu a prachu prýštící z mnoha oblastí na povrchu jádra. Vzhledem k lehkému poškození přístroje HRI byly snímky poměrně rozmazané, ovšem díky brilantnímu zpracování – konvolucí – byly dokonale zaostřeny. Ve výsledku se jedná o nejlepší snímky kometárního jádra, jaké se lidstvu dosud podařilo získat. Poprvé v historii je tak možné jednotlivé jety spojit s konkrétními místy a útvary na povrchu. Na první pohled je také zajímavá morfologie jádra. Na rozšířených koncích burského oříšku, kde se prakticky nachází všechny aktivní oblasti, je povrch velmi hrubý, plný nerovností a výstupků, jakoby posypaný štěrkem. Naopak povrch hubené spojnice je ostře oddělený od aktivních oblastí a je naprosto tmavý a hladký. Je možné, že se v těchto místech drží jemný prach, usazený díky rotaci jádra, a pokud je jeho vrstva dostatečně silná, může působit jako izolace, a proto se zde nevyskytují žádné výtrysky.

Možný klíč k pochopení velmi silné a bouřlivé aktivity přinesla předběžná analýza dat pořízených HRI-IR spektrometrem. Materiál unikající výtrysky do vnitřní části kómy obsahuje kromě prachových částic trochu uhlovodíků, více vodního ledu, a naprosto dominantní složkou je oxid uhličitý (CO2). Což vzbudilo velký údiv.

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_3.jpg"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_3_s.jpg" class="article_img" align="left" alt="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL." title="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL."></a> Porovnání kometárních jader 9P/Tempel 1 a 103P/Hartley 2 vyfotografovaných sondou Deep Impact/EPOXI. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL. 
Modely popisující kometární aktivitu se dosud převážně opíraly pouze o vodu. Tento pohled potvrdily například i výsledky průletu sondy Deep Impact kolem komety 9P/Tempel 1, která je klasickou "špinavou ledovou koulí". Na povrchu jádra, na velkých plochách zahřátých slunečním zářením dochází k postupné sublimaci vodního ledu a v malé míře i dalších sloučenin, při které jsou do okolního prostoru strhávány prachové částice. Naopak jádro komety 103P/Hartley 2 je zcela odlišné. Za aktivitou stojí především ložiska oxidu uhličitého schované hlouběji pod povrchem jádra. Při zahřátí suchý led sublimuje a poměrně úzkými trhlinami v pevné krustě se dostává ven. Přitom samozřejmě strhává množství vodního ledu, uhlovodíků a pevných částic. Na povrchu pak takový průduch vypadá jak gejzír nebo ještě lépe jako sněžné dělo. Sonda dokázala dokonce rozlišit jednotlivé částice, které bez ustání chrlí do okolí. Úplná sněhová bouře, přičemž načechrané chomáče ledu mají podle analýzy v průměru 3 až 30 cm.

Zajímavé je také rozložení aktivity. Zatímco rozšířený konec protáhlého jádra je posetý desítkami průduchů produkujícími především oxid uhličitý, na hladkých plochách hubené spojnice probíhá poklidná sublimace vodního ledu.

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_5.jpg"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_5_s.jpg" class="article_img" align="left" alt="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL." title="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL."></a> Grafické znázornění aktivity komety založené na povrchové sublimaci H2O. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL. 
Poměrně nečekaným zjištěním byl objev aktivity i těsně za terminátorem, na straně odvrácené od Slunce. Přítomnost několika gejzírů schovaných ve tmě, může být způsobena skutečností, že k sublimaci oxidu uhličitého je potřeba mnohem nižší teplota než je tomu u vodního ledu – CO2 se začíná odpařovat při -78,5°C. Dalším důvodem, podle mé osobní spekulace, může být skutečnost, že ložiska oxidu uhličitého jsou poměrně hluboko a pevná krusta nad nimi pak funguje jako dobrá izolace, která nedovolí rychlému vychladnutí – a tak sublimace může pokračovat i na odvrácené straně. Samozřejmě pozvolna slábnoucí.

<a href="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_6.jpg"><img src="./_data/images_smph/news/2011/01/07/epoxi_6_s.jpg" class="article_img" align="left" alt="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL." title="Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL."></a> Grafické znázornění aktivity komety založené na podpovrchové sublimaci CO2. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UMD/McREL. 
Nepochybuji o tom, že v následujících měsících se v odborných časopisech objeví mnoho článků s výsledky mise EPOXI a nám nezbývá než doufat, že přinesou další úžasná odhalení, která posunou naše znalosti a povědomí o ledovém světě komet kupředu. Avšak struktura jádra a procesy probíhající na povrchu i v komě jsou natolik složité, že jsme zřejmě ještě daleko od vyřešení základních otázek.

Dosud jsme mohli zblízka zkoumat pět kometárních jader: 1P/Halley (Vega a Giotto), 19P/Borrely (DS1), 81P/Wild 2 (Stardust), 9P/Tempel 1 (Deep Impact) a 103P/Hartley 2 (Deep Impact / DIXI), a která bude další? Již více než šest let je na cestě sonda Rosetta, která se v roce 2014 střetne s kometou 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ovšem tentokrát nepůjde o průlet! Poprvé v historii se sonda usídlí na orbitě kolem jádra komety a zahájí dlouhodobější průzkum a na závěr vyšle na povrch malý výsadkový modul. Máme se tedy na co těšit!

Informační zdroje:

<ul>

<li>EPOXI [online]. [cit. 2010-12-27]. <a href="http://epoxi.umd.edu/">http://epoxi.umd.edu/</a>.</li>

<li>EPOXI: Mission Overview [online]. [cit. 2010-12-27]. <a href="http://epoxi.umd.edu/1mission/index.shtml">http://epoxi.umd.edu/1mission/index.shtml</a>.</li>

<li>EPOXI: NASA Mission Successfully Flies by Comet Hartley 2
[online]. [cit. 2010-12-27]. <a href="http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101104.shtml">http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101104.shtml</a>.</li>

<li>EPOXI: Primordial Dry Ice Fuels Comet Jets
[online]. [cit. 2010-12-27]. <a href="http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101110.shtml">http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101110.shtml</a>.</li>

<li>EPOXI: NASA Spacecraft Sees Cosmic Snow Storm During Comet Encounter
[online]. [cit. 2010-12-27]. <a href="http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101118.shtml">http://epoxi.umd.edu/7press/news/20101118.shtml</a>.</li>

<li>LEHKÝ, M. Deep Impact. Povětroò, 2005, roč. 13, č. 2, s. 6-10. ISSN 1213-659X.
<a href="http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/ashk/povetron-2005-02.pdf">http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/ashk/povetron-2005-02.pdf</a>.</li>

<li>LEHKÝ, M. Deep Impact – zásah do černého. Povětroò, 2005, roč. 13, č. 4, s. 4-6. ISSN 1213-659X.
<a href="http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/ashk/povetron-2005-04.pdf">http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~mira/ashk/povetron-2005-04.pdf</a>.</li>

Kam dál