Vesmírny biliard

S trochou zjednodušenia to bolo ako trafiť hrášok zrnkom peľu na vzdialenosť 550 kilometrov. S tým, že ten hrášok popritom letí okolo Slnka a zároveň ešte obieha okolo svojho dvojčaťa. Úspešný zásah planétky Dimorfos sondou misie DART je medzníkom v budovaní obrany Zeme pred vesmírnymi hrozbami.

Ilustrácia sondy DART NASA a sondy LICIACube Talianskej vesmírnej agentúry (ASI) pred dopadom na binárny systém Didymos, ilustrácia NASA/Johns Hopkins, APL/Steve Gribben

Hrozba nárazu planétky či kométy do Zeme nie je len doménou katastrofických filmov. Podľa vedcov z dlhodobého hľadiska otázkou nie je či, ale kedy. Okolo Slnka lietajú miliardy objektov, ktoré by pri dopade na Zem mohli zničiť civilizáciu alebo dokonca život ako taký. Obrana pred nimi je vecou prežitia. Experiment DART mal preveriť, či je ľudstvo na odvrátenie hrozby už dostatočne technicky vyspelé.

Planetárna obrana

Blízkozemské objekty sú planétky a kométy, ktoré obiehajú okolo Slnka podobne ako planéty, ale ich dráhy ich môžu priviesť do blízkosti Zeme. Úrad NASA na koordináciu planetárnej obrany (Planetary Defense Coordination Office – PDCO) sa snaží identifikovať také, ktoré ich dráhy privedú do relatívnej blízkosti Zeme a zároveň sú dostatočne veľké na to, aby pri kolízii dokázali poškodiť povrch planéty (30 až 50 m a viac). V súčasnosti je známych takmer 30 000 blízkozemských planétok a asi stovka blízkozemských komét. Viac ako 2 000 bolo vyhodnotených ako potenciálne nebezpečných, čo však ešte neznamená, že predstavujú akútnu hrozbu: podľa údajov PDCO nám zrážka minimálne ešte niekoľko storočí nehrozí.
Budeme pripravení? Nadšenie pracovníkov laboratória aplikovanej fyziky Univerzity Johnsa Hopkinsa (APL) a PDCO, ktoré prepuklo 26. septembra po dopade sondy na povrch planétky Dimorfos, šírilo optimizmus. Zrážka s kozmickým telesom, ktorá má zmeniť jeho kurz, bola len nácvikom, keďže Dimorfos nepredstavuje pre Zem hrozbu. Bol to však prvý ostrý nácvik takejto obrany Zeme v dejinách a hneď úspešný, aspoň v jeho prvej časti.

Dvojčatá

Cieľ sondy DART, Dimorfos (dvojtvarý), je súčasťou sústavy dvoch planétok Didymos (dvojčatá) – aj preto dostala misia názov Test presmerovania dvojitej planétky (Double Asteroid Redirection Test – DART). Väčšia z dvojice, Didymos, má v priemere 780 metrov. Na pokus si však vedci vybrali menší objekt z dvojice – mesiačik Didymosu zvaný Dimorfos. Dimorfos má 160 metrov a okolo Didymosu obieha vo vzdialenosti 1,2 km. Rýchlosťou približne 17 centimetrov za sekundu dokončí Dimorfos svoj obeh za 11 hodín a 55 minút. Didymos sa otáča okolo svojej osi približne raz za 2,26 hodiny. Vedci sa domnievajú, že Dimorfos sa okolo svojej osi otáča s rovnakou frekvenciou, akou obieha okolo Didymosu. Znamená to, že je k nemu otočený vždy rovnakou stranou, podobne ako náš Mesiac k Zemi.
Celý dvojsystém sa otočí okolo Slnka raz za 770 dní. Jeho eliptická obežná dráha sa tiahne od vzdialenosti 2,27 astronomickej jednotky (au) od Slnka do vzdialenosti 1 au od Slnka a nepretína sa s obežnou dráhou Zeme. Nie je pre nás nebezpečný. Pre dopad sondy si vedci vybrali čas, keď sa Didymos nachádzal na svojej dráhe najbližšie k Zemi – približne 11 miliónov kilometrov. Naposledy sa systém v takejto vzdialenosti od Zeme nachádzal v roku 2003, nabudúce to bude až v roku 2062.

Do poslednej chvíle

Posledný kompletný obrázok planétky Dimorfos, ktorý odoslala sonda DART dve sekundy pred dopadom. Kamera DRACO na palube zachytila približne 30 m široký pás planétky, foto NASA/Johns Hopkins APL.

Kvôli malým rozmerom systému Didymos a jeho vzdialenosti od Zeme bol Dimorfos dosiaľ viditeľný iba nepriamo, keď pri prechode popred Didymos z pohľadu Zeme menil intenzitu jeho svetla. Napokon, celá dvojica bola aj z pohľadu blížiacej sa sondy DART sotva viditeľná ešte niekoľko hodín pred zrážkou.
Vzhľadom na charakter misie nebola na palube sondy obvyklá vedecko-výskumná výbava, ale iba jeden prístroj: kamera DRACO (Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation) s navádzacím, navigačným a kontrolným systémom, ktorý pracuje s algoritmami SMART Nav (Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation). Unikátny autonómny navigačný systém dokázal previesť 570-kilogramovú kozmickú sondu s rozmermi 1,8 × 1,9 × 2,6 metra cez posledných 90 000 kilometrov misie až k povrchu Dimorfosu – detaily triafania hrášku peľovým zrnkom sa dolaďovali až za chodu tesne pred dopadom. Kamera DRACO robila snímky povrchu Dimorfosu do poslednej chvíle – posledný kompletne odoslaný obrázok vyhotovila len dve sekundy pred nárazom v rýchlosti približne 22 530 kilometrov za hodinu.
Misia DART zároveň testovala technológiu vysokoúčinných solárnych článkov vyvinutých v APL, ktoré poskytujú trikrát viac energie ako štandardné (každý z dvoch solárnych panelov meral po rozvinutí 8,5 m) a iónový pohonný systém NEXT-C (NASA Xenon Thruster-Commercial). Ten nebol primárnou pohonnou jednotkou, jeho začlenenie však umožnilo testovať ho počas letu a demonštrovať jeho potenciál pre budúce misie.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 11/2022. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

R