Evropa zprovoznila vesmírného průzkumníka

Evropská kosmická agentura (ESA) po dlouhých přípravách dala v létě zelenou zahájení vědecké práce vesmírného dalekohledu Gaia. Gaia má extrémně citlivou a přesnou optiku, která by dokázala změřit šířku lidského vlasu na vzdálenost 1 000 km. Jejím úkolem bude vytvořit dosud nevídanou mapu Mléčné dráhy a možná i pomoci předpovědět budoucnost Země a lidstva.

Teleskop Gaia odstartoval pomocí ruské rakety Sojuz z evropského kosmodromu Kourou ve francouzské Guyaně v Jižní Americe. Na svou pouť se vydal vloni pět dní před Štědrým večerem. Bod L2 neboli Lagrangeův librační bod 2 dosáhla dvoutunová vědecká observatoř počátkem letošního ledna.

Gaia se okolo Slunce pohybuje po vlastní oběžné dráze; ta je od něj vzdálena asi o 1,5 milionu kilometrů dále, než naše zemská oběžná dráha. V bodě L2 působí vyrovnaná gravitační síla soustavy Slunce – Země. Pro lepší představu: objekt (v tomto případě družice Gaia) v bodě L2 dlouhodobě nezmění polohu, pokud nezasáhne nějaký vnější faktor. Při pohybu okolo Slunce vždy s ním a se Zemí zůstává v jedné přímce. Proto je také často a dlouho před slunečním svitem skryta stínem Země, což je při astronomickém pozorování vzdálených hvězd nesporná výhoda.

Při plnění úkolů má Gaia dokázat velmi přesně měřit pozice hvězd 4 000krát slabších, než aby je na noční obloze zaznamenalo pouhé lidské oko.

Poslání

Vesmírná observatoř, jejíž mise vychází evropské daňové poplatníky na téměř 900 milionů euro (budiž jim útěchou, že jedním z vedlejších úkolů stroje Gaia bude i monitorování blízkých asteroidů), vytvoří přesnou 3D mapu naší domovské galaxie a poodhalí vědcům nová fakta o jejím vzniku a vývoji. Především bude Gaia s opravdu extrémní přesností a precizností zaznamenávat pozice a pohyby téměř miliardy hvězd Mléčné dráhy. Navíc bude umět pomocí spektrálního rozkladu světla dotyčných hvězd zjistit také jejich fyzikální vlastnosti, jako je svítivost, povrchová teplota či chemické složení.

Gaia bude totiž během své pětileté vědecké mise rotovat (otočí se kolem vlastní osy každých cca 6 hodin) a její dva teleskopy, které od sebe dělí úhel 107 stupňů, pomohou proměřit během oněch pěti let polohu a pohyb každé z téměř miliardy vybraných hvězd více než 70krát.

Mnohem více informací o Mléčné dráze pomohou vědcům získat zejména malé rozdíly mezi pozicemi těchto hvězd a tudíž záznam jejich pohybu Galaxií. Ty pak mohou napovědět hodně o budoucnosti celé Galaxie a tedy i naší, lidského druhu žijícího na modré planetě.

Splnění tohoto nelehkého úkolu (na jehož konci bude v archivech agentury ESA o 200 000 DVD disků nabitých daty více) bude záležet na dosud nejsilnější digitální kameře vypuštěné do kosmu. Na jejích 106 CCD čipů (slouží k záznamu obrazu a jsou velmi oblíbenými součástmi digitálních fotoaparátů či webkamer) bude totiž dopadat světlo vedené soustavou zrcadel ze dvou identických teleskopů družice Gaia. Výsledné rozlišení této super-kamery je téměř miliarda pixelů. Pro srovnání: běžný foťák na chytrém telefonu má rozlišení kolem 10 milionů pixelů. Výsledky zpracuje a denně odešle na Zem palubní počítač.

Máloco šlape bez problémů – v kosmonautice dvojnásob

Vědecká práce s takovou precizností vyžaduje až bolestivě pracnou přípravu. Svého pracoviště Gaia dosáhla pár neděl po startu. Následoval však zhruba půlrok testování a kalibrování družice a jejích přístrojů. Povolení k zahájení vědecké části mise Gaia dostala teprve koncem letošního července. Kalibrace a příprava observatoře ve vesmíru však odhalily několik problémů.

Již krátce po startu se začala tvořit na optice obou teleskopů ledová jinovatka, která snižovala jejich výkon. Ještě před startem zřejmě do útrob observatoře vniklo malé množství vody, které zase „vyplulo na povrch“ po přechodu do prostředí s vakuem. Ohřev zasažené optiky však nebezpečí (zdá se) zažehnal, i když jej možná bude třeba zopakovat.

Daleko větším problémem je rozplizlé pozadí, kterým znehodnocují obraz pořízený Gaiou paprsky Slunce a dalších blízkých objektů, nacházejících si cestu za 10metrový ochranný štít družice. To vědci nečekali.

U hvězd 15. magnitudy a jasnějších je následek tohoto světelného znečištění zanedbatelný, u hvězd 20. magnitudy, které mají být spodním limitem viditelnosti strojem Gaia, stále docela malý, navíc houževnatě filtrovaný palubním počítačem observatoře. Čím nižší číslo má totiž hvězda v kolonce magnituda, tím je paradoxně jasnější. Slunce má na denní obloze magnitudu (čili hvězdnou velikost) -27, Měsíc v úplňku -13, Vega (nejjasnější hvězda letních nocí v souhvězdí Lyra) ji má nulovou. Hranice viditelnosti lidským okem se pohybuje okolo hvězdné velikosti 5 až 6, v tomto rozmezí se pohybuje na zemském nebi planeta Uran.

„Stále budeme schopni proměřit miliardu hvězd – ne-li více – pomocí astrometrických a fotometrických přístrojů na palubě a jejich pozice a pohyby Mléčnou drahou stokrát přesněji, než s předchůdcem observatoře Gaia, strojem Hipparcos,“ prohlásil Giuseppe Sarri, manažer projektu Gaia v rámci agentury ESA.

Vládne optimismus

Nedávné testy ukázaly, že pomocí softwarových doplňků zaslaných ze Země, by šlo rozšířit „repertoár“ stroje Gaia o hvězdy slabší, než je 20. magnituda, a zároveň na druhé straně o většinu nejjasnějších hvězd na nebi, původně pokládaných za až příliš jasné na takovou citlivou optiku.

Další potíže se objevily s laserem, který měří přesný úhel mezi oběma teleskopy observatoře. První výsledky ukazují, že kolísání tohoto úhlu je tepelnými vlivy, vznikajícími během rotace družice, větší, než se předpokládalo. Timo Prusti, vědec programu Gaia, však prohlásil: „Zprovozňování, testy a kalibrace sondy Gaia byly docela těžké, a přestože nějaké věci ještě doděláváme, můžu prohlásit, že Gaia je celkově v dobrém stavu, aby mohla plnit, co si od ní slibujeme – všechny hlavní vědecké cíle mise jsou pořád dosažitelné.“

Přípravy observatoře se trochu protáhly. Vědci přesto doufají, že první katalog výsledků projektu zveřejní do zhruba dvou let. Jako pozorovatele, který dá okamžitě vědět o existenci výbuchů supernov či o podobných mimořádných událostech, chtějí mít však v plném provozu Gaiu před koncem letošního roku. Ostatně, pomyslný zářez na svých systémech za první objevenou supernovu si už Gaia mohla udělat letos v září.

---

Původ slova „Gaia“

Gaia byla v řecké mytologii bohyně země. Jejím manželem byl Úranos, bůh nebes. Jejich dětmi bylo dvanáct Titánů a později také Kyklópové a Hekatoncheirové. Gaia všechny děti milovala, což ovšem nebyl případ Úrana, který Hekatoncheiry svrhnul do nitra Země. Na Gainu žádost poté nejmladší Titán, Kronos, zbavil Úrana mužství a vlády, z krve krutého otce se nakonec s přispěním Gaie zrodili Giganti.

Foto: ESA