Je tomu již třicet let, kdy se jedny z nejúspěšnějších sond v historii kosmonautiky vydaly zkoumat planety sluneční soustavy. Jejich mise však stále trvá. Ano, jedná se o dvojici sond Voyager 1 a Voyager 2. Mise posledně jmenované sondy začala 20. srpna 1977 na Mysu Canaveral na Floridě. Raketa s Voyagerem 1 odstartovala ze stejného místa o šestnáct dní později. Nyní však již obě sondy mají hlavní část mise za sebou a letí prostorem vstříc jiným světům. Pojďme se tedy podívat na jejich neobyčejný příběh podrobněji.
 |
| Start rakety Titan III-E Centaur se sondou Voyager 2 v nákladovém prostoru. Zdroj: NASA. |
|
Sluneční vítr – proud nabitých částic ze Slunce, které zaplavují celou sluneční soustavu. Zejména jde o protony, elektrony a alfa částice (jádra hélia). Typická rychlost částic u Země je kolem 500 km/s (rychlost zvuku v tomto prostředí je 50 km/s), teplota 3 eV (30 000 K) a koncentrace několik protonů v m3. Sluneční vítr objevil anglický astronom Richard Carrington v roce 1859, kdy bylo za půl dne po slunečním vzplanutí narušeno magnetické pole Země. Terminační vlna – jiným názvem rázová vlna slunečního větru je oblast, ve které rychlost slunečního větru klesá na podzvukovou rychlost. Tato oblast má tvar povrchu koule a je vzdálena přibližně 90÷95 AU od Slunce. Radioizotopový termoelektrický generátor – zdroj energie, který využívá tepla vzniklého rozpadem radioaktivních prvků. Soustava termočlánků pak převede tepelnou energii na elektrickou. Radioizotopový generátor byl s výhodou použit i pro napájení sond Voyager, kde jako radioaktivní materiál slouží oxid plutonia 238. Heliopauza – hranice heliosféry. Jde o oblast, ve které končí vliv našeho Slunce. Za heliopauzou se nachází mezihvězdné prostředí. Heliosféra – oblast magnetického vlivu Slunce. Heliosféra není kulová, jak by se mohlo zdát z jejího názvu. Je od Slunce v různých směrech různě vzdálená, zhruba 110÷160 AU. Uvnitř heliosféry se nachází plazma slunečního větru. Helisféra končí hraniční vrstvou, jejíž vnější část se nazývá heliopauza. |
| Průzkum vnějších planet |
Hlavním úkolem Voyagerů bylo prozkoumat planety Jupiter a Saturn. Obě sondy disponují stejnými přístroji, mezi které patří magnetometry, kamery, částicové detektory a detektory vln v plazmatu. Přestože Voyager 1 odstartoval ze Země později než Voyager 2, dorazil k Jupiteru o čtyři měsíce dříve, v březnu roku 1979. Voyagery zde pořídily celkem 52 000 snímků Jupiteru a jeho měsíců. Zajímavým objevem bylo pozorování celkem devíti aktivních vulkánů na měsíci Io. Bylo to vůbec první pozorování sopečné aktivity na jiném objektu sluneční soustavy než na Zemi. Materiál je při sopečných erupcích vyvrhován rychlostí až 1 km/s. Dalším překvapením bylo objevení Jupiterova nepříliš výrazného prstence. Jeho průměr je přibližně 258 000 kilometrů, což je méně než dvojnásobek Jupiterova průměru. Tloušťka prstence dosahuje však maximálně několika kilometrů. Sondy poslaly na Zemi data o velmi zvláštní magnetosféře Jupiteru, který vykazuje největší magnetický moment ze všech planet sluneční soustavy. Zajímavé bylo pozorování spektrálních čar v magnetosféře, které odpovídají několikanásobně ionizovaným atomům síry a kyslíku. Nic takového však nebylo pozorováno sondami Pioneer 10 a Pioneer 11, které zde prováděly měření v letech 1973 a 1974. Sondy Pioneer sice zaznamenaly plazma v magnetosféře, avšak dominantní byly spektrální čáry vodíku. Síra je vyvrhována spolu s dalším materiálem při erupcích na měsíci Io, čímž vzniká okolo Jupiteru (podél oběžné dráhy Io) plazmový torus. Vzhledem k neshodám v naměřených datech sond Voyager a Pioneer je možné se domnívat, že sopečná aktivita na Io má velmi časově proměnlivý charakter. Voyagery detekovaly okolo Jupiteru v plazmovém toru větší hustotu nabitých částic, než se předpokládalo. Proto byly sondy odkloněny z dráhy, která měla vést právě skrze plazmový torus. Přesto však průletem okolo Jupiteru Voyagery absorbovaly dávku radiace ekvivalentní tisíci smrtelných dávek pro člověka. Všechna zařízení na sondách však fungovala bez problému dál.
 |
| Animace zachycuje Jupiter v průběhu šedesáti jupiterovských dnů. Atmosféra má pásovou strukturu. Na rozhraní pásů s různými rychlostmi proudění vznikají mohutné atmosférické víry. Některé z nich jsou stabilní pouze několik dní, jiné pozorujeme již několik století. Příkladem může být velká červená skvrna zobrazená na fotografii vpravo. Zdroj: NASA. |
Po prozkoumání Jupiteru se stal objektem zájmu Saturn. Voyager 1 se přiblížil k Saturnu v listopadu 1980 a Voyager 2 v srpnu 1981. Sondy potvrdily podobné složení atmosféry Saturnu a Jupiteru, hlavní složky tvoří vodík a helium. Bylo pořízeno opět velké množství fotografií Saturnových prstenců, měsíců a dokonce i polární záře. Sondy objevily několik nových měsíců. Data z magnetometrů ukázala shodu magnetické a rotační osy Saturnu s přesností lepší, než jeden stupeň. Podobné výsledky naměřil také Pioneer 11, který proletěl kolem Saturnu v září roku 1979. Průzkumem Saturnu měla původně skončit mise obou Voyagerů, avšak vzhledem k jejich bezproblémovému provozu NASA rozhodla o jejím prodloužení.
 |
| Fotografie Saturnu (vlevo) s jeho měsíci pořízená sondou Voyager 2 ze vzdálenosti 34 milionů kilometrů. Saturnovy prstence (vpravo) v nepravých barvách, které odpovídají rozdílnému chemickému složení. Zdroj: NASA. |
Zatímco Voyager 1 opouští Saturn a míří ven ze sluneční soustavy, Voyager 2 se vydává na pouť k dalším dvou neméně zajímavým planetám – a Neptunu. Zde sonda provádí podobné druhy měření, jako u předchozích dvou planet. Voyager 2 byl navigován k Uranu s přesností 100 km, přičemž je třeba si uvědomit, že použité technologie pocházejí z počátku sedmdesátých let. Zajímavostí je, že Voyager 2 vyfotografoval deset měsíců této planety, o jejichž existenci předtím nikdo nevěděl.
 |
| Modrá barva atmosféry Uranu (vlevo) a Neptunu (vpravo) je dána množstvím metanu, který pohlcuje červenou složku spektra. Zdroj: NASA. |
V létě roku 1989 se Voyager 2 přiblížil na pouhých 5 000 km k nejvzdálenější planetě sluneční soustavy – Neptunu. Voyager 2 jako první sonda v historii fotografovala povrch Neptunu a studovala jeho magnetosféru. Průletem okolo Neptunu Voyager 2 ukončil výzkum planet sluneční soustavy a vydal se podobně jako Voyager 1 vstříc okraji sluneční soustavy.
| Za hranice sluneční soustavy |
Sondy monitorovaly po celou dobu letu částice slunečního větru a nízkoenergetickou složku kosmického záření. Velmi zajímavé jsou údaje z těchto detektorů v průběhu průletu Voyageru 1 terminační vlnou, což se odehrálo na konci roku 2004. Zde dochází k prudkému poklesu rychlosti částic slunečního větru a následnému zvýšení jejich hustoty. Tímto procesem vznikne okolo sluneční soustavy kulová "slupka" nazývaná terminační vlna. Voyager 2 v současné době do této terminační vlny vstupuje.
 |
| Počty detekovaných částic slunečního větru od roku 2002. Na přelomu let 2004 a 2005 je patrný nárůst počtu detekovaných částic. Toto časové období odpovídá průletu Voyageru 1 terminační vlnou. Zdroj: NASA. |
 |
| Umělecké ztvárnění Voyageru putujícího vesmírem. Zdroj: NASA. |
Nyní se Voyager 1 nachází přibližně 103,7 AU a jeho dvojče 83,6 AU daleko od Slunce. Voyager 1 je nejvzdálenějším objektem, který člověk stvořil. Obě sondy napájí trojice radioizotopových termoelektrických generátorů, jejichž výkon plynule klesá od doby prvního spuštění. Radioizotopové generátory jsou však stále schopny dodat dostatek energie pro provoz několika zařízení sond i pro přenos dat pomocí elektromagnetických vln, které se šíří vesmírem z antény Voyageru 1 k Zemi více než 14 hodin. Přestože výkon rádiového vysílače Voyageru 1 je „pouhých“ 23 W, stále dokážeme na více než 15 miliard kilometrů vzdálené Zemi detekovat vysílaný signál. Většina měřících přístrojů na sondách je již z energetických důvodů odpojena. Aktivní jsou pouze magnetometry a detektory částic. Voyagerům by měla energie pro provoz alespoň jednoho zařízení vydržet do roku 2020. Do té doby by Voyager 1 mohl dosáhnout heliopauzy, oblasti na hranici heliosféry, kde již dominují magnetické pole a částice mezihvězdného prostoru. Oba Voyagery na sobě nesou informace o životě na Zemi a o poloze naší mateřské planety ve vesmíru pro případ kontaktu s mimozemskou civilizací. Tato událost je však velmi málo pravděpodobná.
NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, založen byl v roce 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších.
Jupiter – největší a nejhmotnější (1,9×1027 kg) planeta sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési "sluneční soustavě" v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je -160°C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole.
Saturn – druhá největší planeta sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země a proto je jeho teplota velmi nízká (-150°C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm-3 je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena převážně vodíkem a heliem, s oblaky čpavku. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou.
Plazma – kvazineutrální soubor nabitých a neutrálních částic, který vykazuje kolektivní chování. Lidsky to znamená, že se v dané látce nachází alespoň malé množství elektricky nabitých částic, které jsou v celém objemu elektricky neutrální a jsou schopny reagovat na elektrická a magnetická pole jako celek. Plazma vzniká odtržením elektronů z elektrického obalu atomárního plynu nebo ionizací molekul. S plazmatem se můžeme setkat v elektrických výbojích (blesky, zářivky), v polárních zářích, ve hvězdách, ve slunečním větru a v mlhovinách.
Uran – jedna ze čtyř obřích planet, sedmá planeta sluneční soustavy má charakteristický modrozelený nádech. Průměrná hvězdná velikost 5,5m je na hranici viditelnosti lidským okem. Planeta má soustavu prstenců a kolem krouží rozsáhlý systém měsíců podobně jako u ostatních obřích planet. Kromě vodíku a helia obsahuje atmosféra také metan, způsobující namodralé zbarvení. Ve středu Uranu je jádro z hornin a železa. Rotační osa Uranu je vzhledem k rovině oběhu stočená na bok (98°), patrně díky střetu s jinou velkou planetou při vzniku sluneční soustavy. Rotace je diferenciální s periodou 16÷17 hodin. Rychlost větrů v atmosféře dosahuje až 600 km/h. Magnetická osa svírá s osou rotace úhel 59° a je značně excentrická (prochází 8 000 km od středu planety). Magnetosféra je výrazná, intenzita pole je srovnatelná s intenzitou pole Země, ohon je zkroucen do tvaru vývrtky díky vlastní rotaci planety.
Neptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8m a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru.
AU – astronomická jednotka, střední vzdálenost Země od Slunce, 149 597 870 km. Používá se především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě.
