Ľudstvo potrebuje nové horizonty, alebo prečo je dôležitý vesmírny výskum

Autor je astronóm, pracuje v Jet Propulsion Laboratory, NASA

Po viac ako deviatich rokoch cesty kozmickým priestorom preletela sonda New Horizons v tesnej blízkosti explanéty Pluto a jeho piatich mesiacov. Podľa niektorých tak ukončila jednu éru výskumu slnečnej sústavy, keďže každá „planéta“ bola konečne navštívená zblízka.

Prečo Pluto? Možno preto, že ide o najvzdialenejšie teleso, ku ktorému doteraz neletela žiadna kozmická sonda. Lebo má ku svojej veľkosti najväčší prirodzený satelit Cháron s priemerom polovice Pluta. A tiež, lebo Pluto patrí k pásu ľadových telies, ktoré obiehajú Slnko až za dráhou poslednej planéty Neptún?

Misiu už teraz možno hodnotiť ako úspešnú. Získali sme detailne zábery povrchov Pluta a jeho mesiaca Chárona, ktoré odhalili geologicky nečakane mladé povrchy s malým množstvom impaktných kráterov a zvlnených planín, pohoria vysoké viac ako tri kilometre, tmavé škvrny, či náznaky kryovulkanickej činnosti a slabého vetra.

O tom, že Pluto má veľmi riedku atmosféru (niekoľko málo Pascalov) sa vedelo dávno, blízky oblet však odhalil, že siaha do omnoho väčšej vzdialenosti od povrchu a pôsobenie slnečného žiarenia z nej strháva dusík do kozmického priestoru. Okrem dusíka sa v nej vyskytuje metán a oxid uhoľnatý.

Sonda mala možnosť spresniť údaje o hmotnosti, priemere a strednej hustote Pluta a Chárona. Údaje budú vedci analyzovať nasledujúce mesiace a výsledky publikovať ešte niekoľko ďalších rokov.

Misia sa však začala dlho pred jej štartom. Už v roku 1990 sa uvažovalo o vyslaní výskumnej sondy k Plutu. Ako každá misia, aj táto prechádzala viacerými štádiami schvaľovania, no v roku 2000 bola pozastavená. V roku 2002 plán sondy k Plutu opäť oprášili a pod novým názvom získal projekt New Horizons v rámci sond lacnejšej triedy New Frontiers podporu NASA.

Dlhá cesta k sonde

Nasledujúce roky boli o vývoji sondy, jej prístrojov, o rokovaniach, schvaľovaní, zmenách, konečnej forme a nakoniec o úspešnom štarte v januári 2006. Vedci a inžinieri radujúci sa na televíznych záberoch, keď sonda úspešne splnila svoju misiu, s New Horizons prežili 10 rokov.

Rovnakým procesom prechádzajú všetky výskumné sondy. Najprv je návrh, široký tím vedcov a inžinierov, súťaž, v rámci ktorej sa reaguje na výzvu financujúcej agentúry a nakoniec výber jednej, alebo dvoch sond. Pripomína to súťaž vedcov uchádzajúcich sa o granty.

Samotná sonda sa skladá z dvoch celkov: inžinierskej časti obsahujúcej prístroje zabezpečujúce let sondy, jej pohon, zdroj energie, antény a komunikácie, tienenie a izolácie, počítače. Druhým celkom sú samostatné vedecké prístroje, ktoré bývajú pripevnené na sonde. Na vývoji jednotlivých komponentoch sa podieľajú stovky ľudí.

Čoraz častejšie sa celé časti vyvíjajú mimo hlavných agentúr: vývoj New Horizons bol takmer kompletne realizovaný na univerzitách a v ich laboratóriách (Laboratórium aplikovanej fyziky na John Hopkins University a na Southwestern Research Institute), jeden prístroj dokonca skonštruovali študenti na Coloradskej univerzite (detektor prachových častíc).

Tento trend bude zrejme pokračovať, do kozmického výskumu a vysielania sond sa zapájajú aj iné krajiny, ako sú tradičné USA, Rusko a Európa. Obrovským úspechom bola vôbec prvá sonda k asteroidu, ktorá z neho odobrala vzorky a priviezla ich na Zem. Za sondou Hayabusa stálo iba niekoľko stoviek vedcov a inžinierov z japonskej agentúry JAXA. Podobná japonská sonda práve letí k ďalšiemu asteroidu. Vlani sa úspešne na obežnú dráhu Marsu dostala indická sonda Mangalyaan.

Komerčné spoločnosti ako SpaceX sú schopné dostať satelity na obežnú dráhu a dopraviť náklad na medzinárodnú vesmírnu stanicu. Komercializácia sa zamerala aj na lety turistov a prvé pokusy o suborbitálne lety urobila spoločnost Virgin Galactic. O ťažbu nerastov sa zaujímajú spoločnosti Planetary Resources a Deep Space Industries, ktoré neostali iba pri teóriách a vyvíjajú satelity na výskum a ťažbu.

Viac príležitostí

Výskum sa z vládnych laboratórií dostáva medzi študentov a to najmä vďaka technológii mini satelitov s rozmerom 10 x 10 x 10 centimetrov (cubesat), ktoré za pomerne nízku cenu dokážu skonštruovať a na nízku obežnú dráhu vypustiť samotné univerzity. Oproti rozpočtu ľudských misií na obežnú dráhu (miliardy), sond na blízky výskum telies slnečnej sústavy (stovky miliónov), je cena cubesatu iba 40-tisíc eur. Svoju prvú kozmickú sondu sa konečne pokúša zostrojiť Slovensko v rámci organizácie SOSA a svoju šancu dostáva i vstupom do Európskej vesmírnej agentúry.

Verejnosť sa často pýta, prečo sa vôbec ľudstvo púšťa do nákladných vesmírnych projektov, keď sa nevie vyrovnať s problémami na Zemi? Má vôbec kozmický výskum a cesty do vesmíru význam, keď stovky miliónov ľudí trápi hlad, choroby a vojny? Majú tieto veľké investície opodstatnenie a praktický význam?

Určite si podobné otázky odjakživa kládli ďalší, keď videli Galilea tráviť hodiny pozeraním sa cez akúsi rúru smerom na oblohu, keď bratia Wrightovci v obchode s bicyklami skonštruovali prvé lietadlo, keď Einstein prišiel s teóriami, ktoré boli doslova šialené, keď sa pri konštruovaní prvej jadrovej bomby teoretizovalo, že jadrová reakcia zapáli atmosféru celej Zeme.

Základné otázky

Sondy vyslané k planétam a ďalším telesám slnečnej sústavy majú za cieľ výskum: zodpovedať základné otázky o týchto telesách. Potvrdiť či vyvrátiť hypotézy a teórie, robiť experimentálnu vedu v pravom slova zmysle. Bez nej by pre nás ostali planéty, kométy i asteroidy iba malé svetlé body v ďalekohľadoch. Nenašli by sme množstvo mesiacov planét, nevedeli by sme, čo sa nachádza na ich povrchoch, aké geologické procesy ich formovali, kedy a ako vznikli a v konečnom dôsledku ako vznikla Zem a odkiaľ sme.

Jednoducho sa dá vysvetliť i zdanlivo vysoká cena misií. Ľudia, ktorí na projektoch pracujú, sú špičkoví vedci a inžinieri s doktorátmi a mnohými patentmi, ktorí sa často podieľali na viacerých sondách. V rámci misie sa vždy dopredu špecifikujú požiadavky na jednotlivé prístroje a systémy. Tieto vlastnosti sú vždy nad rámec komerčne dostupných súčiastok.

Musia prežiť extrémne podmienky, preťaženie pri štarte nosnej rakety, teploty stovky stupňov nad a pod nulou, nulový atmosférický tlak, vysokoenergetické kozmické a slnečné žiarenie a roky autonómne fungovať v týchto podmienkach.

Jednotlivé komponenty sú zálohované a ich funkciu v prípade zlyhania preberú iné. Na rovnakom princípe fungujú záložné počítače, operačné systémy a dátové úložiská na sonde. Sonda je schopná na diaľku prijať novú verziu softvéru a prekonfigurovať sa.

Mnohé súčiastky sa vyrobia prvýkrát práve pre danú sondu a sú patentovo chránené. Inžinieri, vedci a manažéri so skúsenosťami v kozmickom výskume sú extrémne žiadaní a náležito ocenení vo veľkých komerčných spoločnostiach a na vedúcich pozíciách vládnych agentúr.

Vyvinuli v NASA

Aj keď sa vývoj komponentov a sond zameriava na výskum a ciele misie, po niekoľkých rokoch sa mnohé technológie dostanú k verejnosti často s úplne iným využitím, než na aké boli vynájdené.

Stačí vymenovať niektoré, na ktorých sa podieľala NASA a denne sa s nimi stretávame: integrované obvody, LED svietidlá, infračervené detektory, nenamŕzajúce systémy lietadiel, frézovanie asfaltu na diaľniciach, vylepšené pneumatiky, detektory chemikálií a dymu, protipožiarne materiály, formáty digitálnych obrázkov, ručné vysávače, dehydratovaná strava, fotovoltické panely, čistenie vody, počítačový softvér a niektoré programovacie jazyky, analýza pevnosti materiálov.

V neposlednom rade i praktické GPS satelity na obežnej dráhe okolo Zeme, telekomunikačné satelity pre televízny, dátový a telefonický signál a meteorologické satelity, z ktorých zábery denne vidíme pri predpovedi počasia.

Zostáva len dúfať, že ľudstvo bude ďalej napredovať a vždy sa nájdu nadšenci, ktorí získajú podporu verejnosti a budú posúvať hranicu poznania, rozvíjať technológie a realizovať sny mnohých generácií. A že neskĺzneme do roviny, keď nám ostane iba záujem o základné životné potreby a prestaneme sa posúvať ďalej.