Nejvzdálenější planeta Sluneční soustavy, Pluto, je také poslední, ke které se dosud nevydala žádná kosmická sonda. To se ale už brzy změní! Na dlouhou cestu k ní odstartuje v lednu výprava New Horizons. Za devět let již pro nás nebude tajemný svět Pluta tak neznámý.
Zatím poslední oficiálně uznanou planetu objevil v roce 1930 Clyde Tombaugh na Lowellově observatoři v Arizoně. Vzhledem k obrovské vzdálenosti, která nás od Pluta dělí (průměrná vzdálenost Pluta od Slunce je 5 925 milionů km), nejsou ani největší pozemské dalekohledy schopny poskytnout o tomto světě příliš mnoho informací. Dokonce i Hubbleův kosmický dalekohled dokáže na jeho povrchu rozlišit jen několik světlých či tmavých oblastí. Pluto se navíc nyní od Slunce ještě více vzdaluje a tak je nejvyšší čas vyslat kosmickou sondu k jeho průzkumu.
Rychle, na planetě přituhuje!
Jeden oběh kolem Slunce trvá Plutu téměř 250 let (pro představu: před 250 roky se narodila francouzská královna Marie Antoineta). Slunci nejbližšího bodu naposledy dosáhlo v roce 1989. Po následujících více než 200 let bude od mateřské hvězdy dále než je dnes. Už tak nepatrné množství slunečního záření, které se k planetě dostane, bude tedy nadále ubývat a v důsledku toho bude na Plutu náležitě přituhovat. Atmosféra planety, tvořená převážně dusíkem, postupně zmrzne a spadne na povrch. A právě to způsobuje obavy astronomů. Pokud bychom i nadále váhali s vysláním kosmické sondy, mohlo by se stát, že v době, kdy k planetě přiletí, bude veškerá atmosféra pryč a její povrch bude pokrytý zmrzlým sněhem. Extrémní sklon rotační osy planety navíc způsobí, že už v roce 2015 bude téměř polovina povrchu planety v trvalém stínu, tedy skryta před kamerami kosmické sondy. Řečeno slovy Alana Sterna, ředitele amerického Southwest Research Institute: „Nenacházím žádný důvod pro další čekání.“
Tvrdý boj o výpravu
V 90. letech zvažovala NASA několik variant sondy k této planetě. Všechny snahy byly ale rázně ustřiženy při finančních škrtech v roce 2000. Odborná i laická veřejnost se s tím ale nehodlala smířit a bombardovala kosmickou agenturu i čelní politiky dopisy na podporu výpravy. NASA pak tedy přece jen ustoupila tlaku a o rok později schválila projekt New Horizons pod vedením Alana Sterna. Vyhráno ale nebylo, protože NASA a později dokonce i prezident G. Bush výpravu opět z rozpočtu vyškrtli. Koordinace úsilí za schválení projektu se chopila The Planetary Society. nevládní organizace, která propaguje expanzi lidstva do vesmíru. Ta pod vedením Louise Friedmana shromáždila tisíce podpisů na podporu výpravy a lobovala za ní i v Kongresu. Američtí zákonodárci nakonec volání veřejnosti vyslyšeli a finanční prostředky na podporu projektu do rozpočtu kosmické agentury přidali. „Lidé opravdu tuto výpravu chtěli“, řekl k tomu Louis Friedman.
Devátá nebo osmá planeta?
Proč vlastně tento maličký svět o průměru pouhých 2300 km, tedy dokonce menší než náš starý známý Měsíc (3476 km), astronomy tolik zajímá? Vnitřní část Sluneční soustavy obývají čtyři planety pozemského typu (Merkur, Venuše, Země a Mars), zatímco ve vzdálenějších oblastech nalézáme čtyři plynné obry (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun). Za nimi se pak „krčí“ právě Pluto a tzv. Edgeworth-Kuiperův pás (dále EKB). Pluto se ale od ostatních planet výrazně odlišuje. Ačkoliv jsou poznatky o něm omezené, je považováno za kamenné a ledové těleso.
Rovněž dráha Pluta je extrémně odlišná od drah ostatních planet. Především je velmi výstředná. Jeho vzdálenost od Slunce se mění v rozmezí 30 až 50 astronomických jednotek (1 AU = 149,6 milionu km). Po krátkou dobu 20 let je Pluto dokonce Slunci blíže než osmá planeta naší Sluneční soustavy Neptun.
Neobvyklý je také Plutův měsíc Charón, objevený v roce 1978. Ve srovnání se samotnou planetou je totiž tento měsíc extrémně velký – jeho poloměr činí 1170 km. U žádné ze zbývajících planet podobný případ nebyl pozorován. Protože obě tělesa obíhají kolem společného těžiště, hovoří se proto často o dvojplanetě.
Je to vůbec planeta?
Nejen svým složením ale i heliocentrickou dráhou se Pluto více podobá tělesům EKB než ostatním planetám. První z objektů EKB byl objeven už před více než deseti lety a dodnes jich známe téměř tisícovku. Když se rozměry největších z nich začaly blížit velikosti Pluta, objevily se i názory zpochybňující zařazení Pluta jako planety. Opětovně byly podpořeny na konci letošního července, když byl oznámen objev tělesa nesoucího označení 2003 UB 313. „Je určitě větší než Pluto!“, uvedl jeho spoluobjevitel americký astronom Mike Brown. Současné modely navíc nevylučují, že by se v těchto končinách mohla nalézat tělesa ještě větší. Řada astronomů tak dnes považuje Pluto za planetu hlavně z historických důvodů. Mnozí jej však považují spíše za další z těles EKB. „Pokud by bylo objeveno dnes, nikdo by jej za planetu nepovažoval,“ potvrzuje americký astronom Chad Trujillo, další z objevitelů obrů na periferii Sluneční soustavy.
Pomoc od Jupitera
Pro extrémně velkou vzdálenosti Pluta od Země je možno let k této planetě provést dvojím způsobem. Buď za použití velmi silné rakety vyslat sondu přímo k Plutu nebo ji vyslat „jen“ k Jupiteru a využít jeho gravitačního pole pro získání dodatečné rychlosti. Jak už v podobných případech bývá zvykem, zvolili plánovači výpravy druhou, tedy pro státní kasu levnější možnost.
Ovšem Jupiter na nás také nečeká a ne vždy jej najdeme v poloze vhodné pro takový manévr. Velmi výhodné bylo „okno“ v prosinci 2004, které jsme ovšem propásli. Další možnost se tedy nabízí na začátku roku 2006. Ve srovnání s předchozí možností to ale bude vyžadovat větší a dražší raketu. Nicméně je to stále ještě vhodná doba pro start sondy, protože v následujícím desetiletí se žádná další příležitost („okno“) nenaskytne. Jak říká astronom Richard Terrile z Jet Propulsion Laboratory: „Je to samozřejmě vhodné okno, které nám za docela rozumných podmínek umožní dokončit první prohlídku Sluneční soustavy.“
I sonda má „jízdní řád“
Aby mohla využít gravitační asistence Jupitera, musí sonda odstartovat ze Země mezi 11. lednem a 14.únorem 2006. Do vesmíru ji vynese raketa Atlas 5, vybavená druhým stupněm Centaur. K odpoutání od naší planety využije třetího raketového stupně Star48, s jehož pomocí už za devět hodin mine Měsíc. Rychlostí 21 km/s ji cesta k Jupiteru potrvá jen 13 měsíců – například sonda Cassini potřebovala k překonání stejné vzdálenosti čtyřikrát delší dobu. Poté, co bude sonda „postrčena“ Jupiterem, čeká ji pak osm roků dalšího putování meziplanetárním prostorem. Většinu času stráví „ve spánku“ s pravidelnými každoročními kontrolami „zdravotního“ stavu. V nejlepším případě dorazí k Plutu v červnu 2015. Pokud by sonda z nějakého důvodu nemohla odstartovat na začátku roku 2006, nabízí se další možnost až v únoru 2007. Tentokrát ale již bez pomoci Jupitera, což by znamenalo přílet k Plutu v letech 2019 až 2020.
Krátké ale intenzivní setkání
Zhruba rok před setkáním bude sonda poprvé schopna zaznamenat Pluto a Charón, ačkoliv zatím pouze jako jasné body na obloze. Až budou do okamžiku nejtěsnějšího přiblížení zbývat tři měsíce, poskytne sonda první použitelnou mapu povrchu obou těles. Pokud atmosféra Pluta opravdu mrzne a padá na povrch, měla by sonda během těchto tří měsíců takové změny skutečně zaznamenat.
Sonda New Horizons prolétne kolem Pluta rychlostí 14 km/s ve vzdálenosti 9 600 km. Období 24 hodin kolem tohoto okamžiku bude nejrušnější pracovní směnou v průběhu celé výpravy. Sonda bude zkoumat ultrafialové záření atmosféry, pořídí mapy povrchu obou těles ve vysokém rozlišení, provede analýzu složení povrchu a změří teploty. Po průletu otočí své přístroje zpět na temnou polokouli planety, aby mohla zkoumat závoj atmosféry a hledat případné prstence.
Další ledové světy
Průletem kolem Pluta ale výprava rozhodně neskončí. Vždyť se v těchto končinách nachází množství dalších zajímavých objektů (EKB). A tak má sonda New Horizons v plánu návštěvu hned několika dalších světů. Které to budou, to zatím neví ani plánovači výpravy, protože vhodný objekt, který by se nacházel ve té správné poloze vůči dráze sondy, totiž dosud nebyl objeven. Astronomové ovšem mají více než deset let na to, aby nějaké takové těleso objevili. Objekty Edgeworthova-Kuiperova pásu jsou považovány za pozůstatky z doby vzniku Sluneční soustavy a jejich průzkum nám může napovědět mnohé o tom, jak náš planetární systém vlastně vznikal.
Kus života pro výpravu
„Byla to dlouhá cesta, celých 13 let, než jsme získali finanční podporu,“ říká Alan Stern, ředitel amerického Southwest Research Institute, který se stal hlavním výzkumníkem projektu. Vzpomíná, že byl ještě malých chlapcem, když naposledy startovala výprava do takto vzdálených končin Sluneční soustavy. Ostatně samotný jeho život dokumentuje obtíže plánování takovéto mise. Když začal poprvé vážně uvažovat o sondě k Plutu, bylo mu 32 let. Ve svých 45 letech se dočkal peněz na realizaci této myšlenky. Až se sonda dostane ke svému cíli, bude Alanu Sternovi 57 let. Rozhodně ale nepovažuje toto čtvrtstoletí za promarněný čas.
Zajímavosti o Plutu:
Teplota na povrchu – 230 ºC
Atmosférický tlak na povrchu max. 1/100 000 000 tlaku pozemského
Hmotnost 100 kg (na Zemi) 6,7 kg (Pluto), 3,4 kg (Charón)
Úniková rychlost 610 m/s (Charón)
Jasnost Slunce 900x nižší než při pohledu ze Země
Pluto ze Země 14. hvězdná velikost *
Země z Pluta 3. hvězdná velikost *
* Hvězdná velikost (magnituda) – měřítko jasnosti hvězdy. Nejslabší hvězdy viditelné prostým okem mají asi 6 h.v. neboli magnitudu – značí se 6 m nebo 6. mag. Nejjasnější hvězdy mají záporné h.v. např. -1,4 m (Sirius).
Přístroje sondy New Horizons:
Ralph kamera a infračervený spektrometr – podrobná mapa povrchu, složení a teplota
Alice ultrafialový spektrometr – složení a struktura atmosféry
REX rádiový experiment – složení a teplota atmosféry
LORRI kamera – snímky z velké vzdálenosti, mapa odvrácené strany, geologická data
SWAP plasmový spektrometr – interakce atmosféry se Slunečním větrem
PEPSSI částicový spektrometr – složení a hustota materiálu unikajícího z atmosféry
SDC detektor prachu – detekce prachových částic při letu Sluneční soustavou
Technická data sondy:
Hmotnost na startu 465 kg
Komunikace se Zemí anténa o průměru 2,1 m
Pohonný systém 16 raketových motorů na hydrazin
Zásobování energií radioizotopové termoelektrické generátory
Dostupná energie 190 W (v roce 2015)
Uložení dat 2 x 64Gb záznamníky
