26. března 2024
Čerstvá ledová krusta, která ukrývá tajemný oceán. Vodní gejzíry, které vyvěrají z puklin v ledu a míří vstříc kosmickému prostoru. A mezi tím vším neohrožený robotický lander, který sbírá vzorky a analytickými metodami v nich hledá náznaky života. Ano, předchozí věta je zatím jen v představách, ale ty by se mohly časem zhmotnit. Agentura ESA totiž zahájila kroky k tomu, aby se popsaná scéna jednou uskutečnila. Navrhuje totiž misi, která by prozkoumala oceánský svět, který krouží kolem Jupiteru či Saturnu. Ale který měsíc si vybrat? A co přesně by taková mise měla dělat? Odpovědi na tyto otázky přinesl tým vědců.
Zmíněná mise by měla navázat na mise Juice, LISA a NewAthena a také by mělo jít o první velkou misi realizovanou v rámci iniciativy Voyage 2050, jak je označován dlouhodobý plán agentury ESA na kosmické vědecké činnosti. Jeho nosné téma (měsíce obřích planet ve Sluneční soustavě) bylo vybráno už v roce 2021. Aby se tohle volně definované téma převedlo na konkrétní koncepty misí, vybrala ESA pracovní komisi špičkových planetologů, aby spojili své odborné znalosti. Jejich úkol nebyl snadný. Analyzovali vědecké přínosy návštěv různých měsíců Jupiteru nebo Saturnu, aby pomohli agentuře ESA vytýčit cesty k inovativním technickým řešením, která by takovou misi umožnila.
Umělecká představa výtrysků z povrchu Enceladu.
Zdroj: https://www.esa.int
Vědecké priority byly stanoveny jakožto součást doporučení iniciativy Voyage 2050. Mise by se měla zaměřit na obyvatelnost oceánského světa průzkumem souvislostí mezi jeho interiérem a okolím, ale také hledáním stop současného či minulého života a snahou o identifikaci život umožňujících látek na povrchu. „Koncepty misí, které jsme doporučili, by poskytly obrovské vědecké výsledky, posunuly by vpřed naše znalosti a byly by základem pro úspěšnou detekci biosignatur na ledových měsících,“ říká Zita Martins, astrobioložka z Instituto Superior Técnico, která předsedala komisi expertů a dodala: „Velice mne těší, že jsem mohla být součástí tohoto procesu a na vlastní oči vidět první kroky, které potenciálně povedou k výzkumu měsíců obřích planet agenturou ESA. Pátrání po podmínkách vhodných k životu a po stopách života ve Sluneční soustavě je z vědeckého a technologického hlediska náročné, ale velmi vzrušující!“
Velké sny pochopitelně musejí respektovat hranice toho, co je technologicky možné a ekonomicky dostupné. Zatímco se tým Zity Martins zaměřil na vědeckou stránku, tým inženýrů z oddělení CDF (Concurrent Design Facility) agentury ESA rozebírali, jaký typ mise by byl realistický s přihlédnutím k technologiím, které se očekávají, že budou vyvinuty během následujících dvou desetiletí. „Zahájili jsme trojici CDF studií, které se zaměřují na tři nejnadějnější měsíce – Jupiterovu Europu a Saturnovy měsíce Enceladus a Titan,“ vypočítává Frederic Safa, vedoucí oddělení budoucích misí agentury ESA a dodává: „Vědecký tým úzce spolupracoval s inženýry z CDF na cílech jednotlivých studií. Získané výsledky pomohly určit, co lze udělat se zdroji, které budeme mít k dispozici ve 40. letech.“
Globální infračervená mozaiková mapa povrchu Enceladu.
Zdroj: https://www.esa.int/
Po zvážení všech možných vlastností jednotlivých měsíců a zhodnocení návrhů budoucích misí k oceánským světům Jupiteru a Saturnu vědci stanovili jako nejzajímavější cíl Saturnův měsíc Enceladus. Na druhém místě se umístil Saturnův měsíc Titan a na třetím místě skončil Jupiterův měsíc Europa. Na malém Enceladu ještě nikdy nepřistála žádná kosmická sonda. A to navzdory tomu, že tento měsíc má mimořádný potenciál pro nové vědecké objevy zejména z hlediska obyvatelnosti. Panuje všeobecný soulad, že existují tři podmínky, které musí prostředí splňovat, aby mohlo být označeno za obyvatelé a mohlo podporovat život, jak ho známe. Jde o přítomnost kapalné vody, zdroje energie a specifický soubor chemických prvků. Enceladus si může zaškrtnout všechna tři políčka. Gejzíry, které tryskají z jeho ledové krusty jsou bohaté na organické látky, z nichž některé jsou klíčové pro život. Tamní oceán také ukrývá bohaté zdroje chemické energie, které mohou sloužit živým organismům.
Možný princip, jak se organické látky dostanou do výtrysků.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Dušan Majer
Dopad takové mise by byl enormní. Evropské kosmonautice by se tak opět dostalo jedinečného předního místa v průzkumu Sluneční soustavy. „Průzkum zaměřený na stopy dřívějšího, či současného života okolo Saturnu se zatím nikdy neprováděl. To by zaručilo vedoucí postavení ESA v planetárních vědách na další desetiletí,“ říká vědecká ředitelka agentury ESA, Carole Mundell. Nová mise bude stavět na odkazu evropské mise JUICE a americko-evropské Cassini-Huygens. Předpokládá se, že chystaná (zatím nepojmenovaná mise) by měla nést šestici vědeckých přístrojů nové generace, které budou schopné odhalit nepředstavitelná tajemství oceánského světa, jakým je Enceladus. ESA by tuto misi mohla vypustit na začátku 40. let pomocí své rakety Ariane 6, přičemž k cíli by dorazila o dekádu později. Ve stylu misí Juice a Cassini-Huygens by tato mise – pokud by se zaměřila na Enceladus nebo Titan – mohla uskutečnit fantastickou cestu po Saturnově soustavě, která by zahrnovala průlety kolem dalších záhadných měsíců, než by došlo k velkému závěrečnému zkoumání vybraného cíle zblízka.
Proces, jakým se organické látky dostaly mimo Enceladus.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Dušan Majer
Tým expertů zhodnotil, že aby došlo k výraznému posunu evropských ambicí v planetárních vědách, musí nová mise odebrat vzorky z oceánského světa – ať už s využitím landeru, nebo průletem blízko povrchu a odběrem materiálu, který byl vyvržen gejzírem. Mise k Enceladu by měla přistát na jižním pólu měsíce, kde je jen tenká ledová krusta, aby zde došlo k odběru vyvrženého oceánského materiálu. Při posuzování mise k Titanu vědci naopak doporučili zaměřit se na usazeniny v jezerech. V každém případě by palubní laboratoř vybavená miniaturními a vysoce citlivými detektory mohla v odebraném materiálu odhalit biochemická tajemství.
Stejně jako Juice a Cassini-Huygens by měla nová mise k měsícům obřích planet Sluneční soustavy zapojit přední evropské inženýrské a průmyslové kapacity. Budou na ně čekat obrovské výzvy od omezeného množství slunečního záření energie, přes velmi rozdílné teploty až po komunikaci na obrovské vzdálenosti. ESA však již podobné výzvy překonává se sondou Juice. Nová mise posune schopnosti Evropy v mnoha vědeckých i technologických oborech a aplikacích jako jsou sestavování na oběžné dráze, fungování v extrémních podmínkách, metody přistávání a vývoj inovativních vědeckých přístrojů. Všechny tyto revoluční technologie najdou široké uplatnění daleko za kosmickým programem agentury ESA.
Flotila evropských misí ve Sluneční soustavě
Zdroj: https://www.esa.int
„Při posuzování misí si ESA typicky vypracuje vnitřní analýzu, která vychází z podkladů dodaných a ideového projektového návrhu od vědeckého týmu. Pokud je výsledek v souladu se strategií ESA, programovým zadáním a v prvním přiblížení realizovatelný, pak může postoupit do další fáze. U mise k měsíci Enceladu (zálohou je Titan) by v polovině letošního roku mohla začít paralelní projektová předběžná fáze A. Několik průmyslových konsorcií se společně s vědeckým týmem bude snažit navrhnout, jak by mise měla technicky vypadat a jak probíhat. Toto je také proces, kdy také dochází k vytvoření ujednocených požadavků na misi,“ vysvětluje Michal Václavík z České kosmické kanceláře a dodává: „Na základě diskuze se může (ale většinou k tomu dochází) mise upravit tak, aby byla realizovatelná s přijatelným rizikem a stále splnila co nejvíce očekávání vědeckého týmu. V případě mise k ledovým měsícům velkých planet bude třeba rozhodnout například o počtu startů (jeden nebo dva se setkáním v kosmickém prostoru), druhu zdroje elektrické energie, přítomnosti a podobě přistávacího modulu a mnoha dalších technických otázek. Samozřejmě je třeba stále myslet i na záložní řešení. Minimálně v této fázi rozpracovanosti kosmické mise. No a do všeho samozřejmě velmi výrazně promlouvají dostupné finanční prostředky.“
Vnitřní struktura měsíce Enceladus.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Překlad: Dušan Majer
Evropská kosmická agentura se snaží jednou za dekádu vypustit velkou vědeckou misi. V minulosti do této kategorie patřily projekty Juice, Rosetta, XMM-Newton a Herschel. Každá z nich byla nesmírně náročná, protože vyžadovala nasazení zcela nových technologií a zapojení tisíců předních vědců a inženýrů. Robustní a stabilní vědecký program v oblasti kosmického výzkumu a průzkumu zajišťuje mimořádnou pozici Evropy v oblasti vědy a techniky, dále významný společenský dopad vytváří multidisciplinární růst, který ESA poskytuje svým členským státům. Nová velká mise k měsícům obřích planet bude prvním projektem ze série tří misí plánovaných v rámci iniciativy ESA Voyage 2050, které doplní výběr misí střední a rychlé kategorie. Společně mají zajistit rozmanitost a pružnost v příštích dvou desetiletích, uspokojí také ambice evropské vědecké komunity. „Pečlivým plánováním programu Voyage 2050 zajišťujeme, aby kosmický vědecký program ESA zajistil pro budoucí generace soubor misí světové úrovně zaměřených na budoucnost,“ uzavírá Mundell.
Přeloženo z:
https://www.esa.int/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/25998402-1-eng-GB/Exploring_icy_moons.jpg
https://www.esa.int/…/23344780-1-eng-GB/Moons_of_the_giant_planets.jpg
https://www.esa.int/…/22213489-1-eng-GB/A_new_view_of_Enceladus.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus20180627b-16.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/graphic-16.jpg
https://www.esa.int/…/ESA_s_science_fleet_of_Solar_System_explorers.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/enceladus_cross-section.jpg
Rubrika 
Štítky: 
Nahrávání ...
Misi k Enceladu nelze než zatleskat a křičet hlasitě hurá .) vlastně nevím, co k tomu dodat více… já jsem přesvědčen, že nás tam čekají objevy, které přepíší učebnice a potvrdí s jistotou, že Země už není jediné místo ve vesmíru, na kterém jsme poznali život. Pokud někoho napadne, že toto potvrzení můžeme získat už ze sond Juice a/nebo Europa Clipper, tak se obávám, že důkazy o existenci nějaké formy života na Europě budou stále ještě nepřímé a že skutečně přelomovou misí v tomto směru by mohl být odběr a analýza vzorků z Enceladu.
Napadá mě jedna ryze praktická otázka (chápu, že se ptám asi o dvacet let předčasně), ale přece jen by mě zajímalo, jestli ESA spoléhá na další vývoj solárních panelů, což bude skutečně výzva, protože vzdálenost Jupiter – Saturn je téměř stejně daleká, jako Země – Jupiter. Jinými slovy cesta k Enceladu bude (přibližně) totéž co letí Juice „krát dva“. Když uvážíme, že intenzita slunečního záření klesá s mocninou vzdálenosti od Slunce, bude využití solárních panelů u Saturnu velice diskutabilní. Četl jsem studii, že pokud by dřívější mise k Saturnu Cassini/Huygens měla používat solární panely, měly by plochu 350 metrů čtverečních (pro srovnání: „obří“ panely sondy Juice mají plochu 85 m2). Z těchto údajů mi vychází jediná možná alternativa: ESA bude muset nějak sehnat radioizotopové termoelektrické generátory, a to vůbec nebude jednoduché. Anebo se nechme překvapit, protože jak praví jedno staré přísloví: když se před tebou cesta rozděluje na dvě, vydej se tou třetí .) třeba vědci a inženýři z ESA vymyslí zcela nový způsob, jak této unikátní misi opatřit potřebnou energii.
Na tuto otázku už na našem FB odpověděl Petr Scheirich. Dovolím si sem zkopírovat jeho odpověď.
Dokument ESA, který je přímo odkazován v posledním článku na kosmonautix, říká (cituji v překladu): „z technického hlediska je jedním z nejdůležitějších požadavků ESA, aby mise nebyla závislá na žádném jaderném zdroji energie. Z toho vyplývají důležité důsledky: omezená sluneční energie dostupná ve vnější Sluneční soustavě si vynucuje velmi rozsáhlou konstrukci solárních panelů, které jsou schopny napájet solární elektrický pohon, ale generují jen omezený výkon během vědeckých fází orbiteru a sondy.“
Z toho zákazu jaderného zdroje a předurčení solárních panelů není úplně jasné, zda jsou důvody finanční, politické nebo dogmatické.
Spíše bych to tipoval na technické. ESA zatím RTG zdroje neumí.
Tady bych se rád zastal všech vědců a techniků v ESA. Postavit RTG zdroj je v zásadě dětská slavnost v porovnání teba se štěpným reaktorem. V principu je to asi takhle:
Vezmete vhodný radioizotop, zajistíte aby za všech okolností nedosáhl kritičnosti, zavřete jej do schránky a vhodným odvodem tepla zajistíte aby se izotop nepřehřál. To teplo přeměníte pomocí termočlánků na el. energii, která pohání sondu a zbytkovým teplem ji ještě můžete temperovat. To je celé. Topí to klidně 25+ let. V ESA by to jistě zvládli postavit.
Problém je kde vzít ten izotop. Nejvhodnější se ukazuje Plutonium 238. Má dostatečně dlouhý poločas rozpadu a děje se tak alfa rozpadem. V dobách jaderného zbrojení to nebyl problém. Pu238 vzniká jako vedlejší produkt při výrobě zbrojního Pu239, které se u vodíkových bomb používá jako iniciátor, u taktických zbraní jako štěpné médium. Vzhledem k útlumu výroby těchto zbraní na základě dohod o odzbrojení je nyní velký nedostatek i v USA, a ti si nechají své zásoby do svých sond. Jediný, kdo dnes jede zbrojení na plné pecky je Čína a Severní Korea. A to je politický problém. Zkrátka není kde brát.
ESA o RTG zdroje stojí, ale ráda by pro ně využívala spíše americium 241.
..tiez mi to hlava nebere, co mohol byt dovod vo vyluceni jadroveho zdroja. Aj keby prinutili ESA vyvinut superefektivne panely pracujuce okolo Saturna, toto by nemal byt obor pre ESA a aj tak taketo panely by neboli vyuzitelne na Zemi v atmosfere.Nedivil by som sa keby bol za tym nejaky byrokraticky greendealista bojujuci proti fyzike. A vyniest a urychlit ich, to uz bude potrebovat sluzbu ala shuffle Starship… vlastne vylucenie jadroveho zdroja vylucuje aj slnecne ziarenie, nie?.. ale vazne, zaujmalo by ma, su nejake alternativy, tretie cesty na napajanie sond?.. nejaky druh palivovych clankov a podobne?
Jak se píše v článku, počítá se s využitím Ariane 6. Možná bude součástí i spojování na oběžné dráze, uvidíme, co přinesou navazující studie.
Docela by mě zajímalo, jestli třeba také někdo v úvahách pracuje s možností sestavení desítky tun velké sondy, která by mohla nést pro současné sondy naprosto nedostupné množství a velikosti přístrojů. Nelpět na Ariane 6 a počítat s možností vypuštění na Starship (včetně natankování na oběžné dráze) a tím mít možnost urychlit a vyslat vehicle, které by mělo několikanásobné možnosti výzkumu oproti současným sondám. Možnost nenést jeden lander, ale nést jich x.
Předpokládám, že na veškerých sondách je nejdražší jejich vývoj, takže jestli se pro takový projekt nakonec postaví jeden a nebo pět či deset landerů už není finančně v porovnání s celým projektem takový rozdíl, ale mít možnost přistát (se všemi riziky) na jednom místě a nebo na deseti, musí mít vědecký přínos několikanásobný.
Přijde mi, že se aktuálně hodně směřuje k miniaturizaci, ale zařízení u kterého se při vývoji kouká na každé deko musí být vývojově mnohem dražší, než stejně funkčně výkonné zařízení, u kterého nemusíte významně řešit kila nebo dokonce i vyšší hodnoty hmotnosti.
Vývoj je samozřejmě drahý, ale předletové testy nejsou za hubičku. Kdybyste měl více landerů, tak by se právě tato fáze velmi výrazně prodražila.