Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – Nadějné vyhlídky
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – díl pátý
(pokračování z minulé neděle)
Audaces fortuna iuvat. Odvážným štěstí přeje.
Sonda Voyager 2 se ocitla v nezáviděníhodné situaci. Hlavní přijímač měl poruchu, přesto však nebyl odpojen. Podle předem připravených záchranných programů zajistí počítače na sondě přepnutí na záložní kus až po sedmi dnech, když nedostanou ze Země žádnou zprávu — a samozřejmě nestane-li se mezitím na palubě sondy něco nepředvídaného.
Plných sedm dní, až do 13. dubna 1978, musí všichni pozemšťané posečkat. Tak je to naprogramováno (naštěstí!, právě tento časovač byl aktivován během oné půlhodiny, kdy byl hlavní přijímač naposledy v provozu), nezbývá tedy než čekat. Vlastně ne! Není čas na lelkování. Vždyť počítač přepne hlavní přijímač na záložní, a ten přece také není v pořádku!
Sonda nebyla němá, to všichni věděli. Porucha se naštěstí nijak nedotkla vysílacího systému, takže operátoři sledovacích středisek a pracovníci JPL mohli naslouchat alespoň telemetrickému vysílání. Sonda však byla hluchá, neslyšela nic z toho, co bychom jí chtěli sdělit.
Nicméně naslouchání sondě snadné nebylo. Vysílač byl přepnut na nízký výkon. Ale přikázat mu přepnutí na výkon trojnásobně vyšší nebylo možné, sonda byla přece hluchá! V této době pouze obří 64metrové antény Sítě dálkového kosmického spojení byly schopny zachytit vysílání sondy, ty menší, běžně používané 26metrové antény, nestačily. Nastaly komplikace, neboť gigantické anténní číše zabezpečovaly spojení též v projektech Viking, Pioneer a Helios. Zkrátka — byla tu tlačenice na spojení.
Porucha na záložním přijímači byla krajně nepříjemná. Znamenala, že přijímač již nemohl plynule sledovat vysílání s poněkud se měnící frekvencí, nemohl se automaticky dolaďovat. Přijímaná frekvence se opravdu trochu mění, signály k sondě jsou totiž vysílány z rotující Země. Ano — příčinou změn frekvence je Dopplerův jev — efekt, který v mnoha podobách známe a využíváme i na Zemi. Teď ale je opravdu nejvyšší čas něco vymyslet, aby za týden, po automatickém přepnutí na zmrzačený přijímač, sonda rozuměla alespoň něčemu z toho, co jí budeme chtít sdělit.
Nikdo technikům v JPL těch sedm dní nezáviděl. Sedmidenní období hluchoty končilo ve čtvrtek 13. dubna brzy ráno. Krátce po půl čtvrté kalifornského času vyslali operátoři prostřednictvím madridské sledovací stanice první příkaz k sondě. Zakódovaná zpráva k ní letěla plných 27 minut, a pokud bude přijata, poletí potvrzující sdělení ze sondy dalších 27 minut zpět.
Napětí stoupá. Je krátce před půl pátou a na obrazovce terminálu operátora se objevuje zpráva: přijato, povel byl proveden.
Tak přece se povedlo! V rychlém sledu, po celých devět hodin, letí k sondě další příkazy, například ty, které přepínají vysílače na vyšší výkon, aby se odlehčilo 64met-ro-vým anténám sledovací sítě. Hned je třeba zajistit, aby se neodpojovaly vysílače, kdyby změna teploty v sondě vedla ke změně frekvence. Také se nesmí zapojit úzce směrovaná parabolická anténa, neboť před týdnem právě při přepnutí na tuto anténu došlo k poruše hlavního přijímače.
Okamžitě byly vypracovány nové programy pro palubní počítače, které umožní plynulé spojení se sondou, i když nyní už ani jediný přijímač není v pořádku. Jsou to rafinované postupy: nejdříve se odvodí přesná frekvence, na niž je přijímač naladěn. Pak mírnou změnou frekvence při odesílání signálu ze Země se docílí toho, že frekvence vyslaného povelu přesně odpovídá té, kterou je přijímač na sondě schopen zachytit. Ještě že obří antény sledovací sítě jsou s to vysílanou frekvenci takto měnit; teď bude jen zapotřebí upravit podobně všechny antény celé sítě.
Vedoucí projektu jsou už klidnější a doufají, že Voyager 2 bude schopen absolvovat expedici v plném rozsahu. Ale vyhráno dosud není, to vědí všichni, kdož se kolem celého projektu pohybují. Jsou tu jen nadějné vyhlídky.
* * *
Oba Voyagery se už na začátku prosince 1977 vnořily do pásu planetek. „Vnořily“ — to je ale příliš sugestivní popis toho, co se opravdu přihodilo. Zkrátka sondy vlétly do prostoru mezi Marsem a Jupiterem, o němž je téměř dvě století známo, že není tak pustý jako třeba prostor mezi Zemí a Marsem. Obíhá tu bezpočet malých tělísek, která označujeme jako planetky. I toto zdrobnělé slovo však poněkud nadsazuje. Většina planetek má totiž podobu neforemných skalisek tak sto metrů velkých, jen nemnohé planetky (pár tisíc?, nebo pár desítek tisíc?) jsou větší než kilometr. Jedna jediná planetka (právě první objevená, Ceres) je tisíc kilometrů velké těleso, pouze 35 planetek má průměr větší než 200 kilometrů.
Astronomové dnes sledují okolo 10 000 planetek. Určitě mají pod kontrolou všechny stokilometrové kusy, pravděpodobně většinu padesátikilometrových, snad i mnohé dvacetikilometrové, tu a tam i některé menší. Proč však jich nesledují více? Jednoduše řečeno: nevidí je. Tyto všelijak vytvarované kusy skal, většinou tmavých odstínů, jen velmi spoře rozptylují sluneční záření.
Tak do tohoto světa se Voyagery dostaly. Hrozí jim tu zvýšené nebezpečí? Mohou se srazit s nějakou planetkou? Voyagery letí napříč tímto pásmem, pohybují se jiným směrem a vyšší rychlostí než většina planetek. Srážka s některou z nich by určitě měla fatální důsledky, ovšemže jen pro sondu.
Pásmem planetek prolétly už dříve jiné dvě americké sondy — Pioneer 10 a 11, když také mířily k Jupiteru a Saturnu. Voyagery tedy nevstupovaly do zcela neznámého prostoru. Sondy Pioneer před šesti roky tuto část svého letu „přečkaly ve zdraví“; potvrdily tak názor astronomů, že zde nebude riziko střetu o mnoho větší než kdekoli jinde na jejich dlouhé cestě. Riziko je, jak se zdá, vcelku nepatrné.
Jak to? Vždyť existují přinejmenším desetitisíce planetek, byť nevelkých. Opravdu neznamenají žádné zvýšené riziko pro sondy? Ne, prakticky vůbec žádné. Pás planetek je totiž tak rozlehlý, že přiblížení dvou planetek na takový milión kilometrů jsme ochotni považovat za „těsný“ průlet! Komické — těsný průlet, a přitom vzdálenost mezi oběma tělesy je větší než trojnásobek vzdálenosti Měsíce od Země.
Voyagery pár takových „těsných“ průletů opravdu zažily. Planetka číslo 92 Undina se „prosmýkla“ kolem jedničky ve vzdálenosti 16,8 miliónu kilometrů. Dvojka proletěla za měsíc o chloupek blíž: byla od planetky 14,7 miliónu kilometrů daleko. Další planetka, Medea, která je 84 kilometrů veliká, se přiblížila k sondě Voyager 1 na „pouhých“ 15,9 miliónu kilometrů. Jen technická závada způsobila, že sonda tuto planetku nevyfotografovala. Škoda, byl by to vůbec první snímek nějaké planetky, na němž bychom snad mohli rozlišit i podrobnosti. Na detailní portrét takového drobného tělesa si tak astronomové museli počkat téměř patnáct let. Teprve sondě Galileo, vyslané k Jupiteru začátkem devadesátých let, se poprvé podařilo zachytit vzhled hned dvou planetek: nejdřív to byl objekt s číslem 951 Gaspra, který sonda Galileo míjela 29. října 1991, potom vyfotografovala planetku Ida, okolo níž proletěla 28. srpna 1993.
V půli cesty k prvnímu cíli — Jupiteru — se rozhlédněme kolem sebe… Dobrá, nejsme obklopeni spoustou skalisek, kterým bychom jen taktak uhýbali, i když prolétáme pásmem planetek. Jsme ale už dost daleko od mateřské planety. Byla by vůbec ještě vidět pouhýma očima? A co náš Měsíc?
Tam kdesi vzadu, kde zůstala také naše Země, rozeznáme ze všeho nejlépe žlutavý sluneční kotouč. Zhruba třikrát menší, než na jaký jsme zvyklí ze Země, ale stále dost velký na to, abychom viděli jeho tvar i pouhým zrakem. Zato očima Zemi v tuto chvíli nespatříme. Právě na konci července je při pohledu ze sond naše planeta v konjunkci se Sluncem, téměř v zákrytu s jeho žhavým kotoučem. Země je nyní skryta za Sluncem, není před ním. To ale ztěžuje jakoukoli komunikaci s Voyagery, rádiové záření se totiž při průletu kolem Slunce všelijak ohýbá a pohlcuje. Čtrnáct dní zůstávají sondy bez dozoru.
Ale i kdyby Země poodběhla z místa za Sluncem, odkud ji nyní nemůžeme vidět, a postavila se do nejvýhodnější polohy vedle Slunce, byli bychom pohledem na ni určitě zklamáni. Nic víc než „hvězdička“, ani náznak po modravém srpku, natož po nějakých detailech na něm. Měsíc by pouhýma očima nebyl vidět vůbec.
Zajímavější pohled se nabízí opačným směrem. Zde dominuje obří Jupiter, který se zatím — při pohledu pouhým zrakem — jeví spíše jako světlý bod než kotouček. Zato dobře jsou vidět čtyři největší Jupiterovy satelity, ty, které na přelomu let 1609 a 1610 objevil Galileo Galilei, když si svým právě sestrojeným dalekohledem začal prohlížet hvězdné nebe. Odborníci dnes těmto družicím neřeknou jinak než galileovské — na počest geniálního renesančního učence. Čtyři jasně svítící body vyskládané jako perličky vedle sebe a měnící svou vzájemnou polohu tak, jak odpovídá jejich pohybu kolem Jupiteru. I tyto světy budou středem pozornosti Voyagerů. Ba dokonce jejich výzkum může v jistém ohledu dát zajímavější výsledky než prozkoumání samotné planety. Právě na nich totiž mohou být zachyceny stopy raného vývoje celého planetárního systému, takové stopy, které třeba na Zemi či na Měsíci jsou už dávno setřeny.
Když se tak rozhlížíme kolem sebe, nemůžeme opomenout hvězdy. Zatím jsou pouhou kulisou. I zde, mezi Marsem a Jupiterem, je hvězdné nebe navlas stejné jako při pohledu ze Země. Jak by se také mohlo změnit, když jsme se vlastně takřka „nehnuli z místa“. Všechno je relativní, viďte. Dvě sondy letí téměř rok meziplanetárním prostorem a přitom z pohledu pozorovatele, který by sondy sledoval i od nejbližších hvězd, to vypadá, jako by stály na místě. Pro lepší představu si uveďme srovnání: signály nyní potřebují na cestu ze Země k sondám (nebo naopak) o něco déle než půl hodiny. Ale od nejbližších hvězd letí signály nejméně čtyři roky!
Nebude tomu tak napořád. Dva naši poutníci jsou vyslanci lidstva, kteří po prozkoumání těles naší sluneční soustavy zamíří k cizím hvězdám. Octnou se tam, kam se my, pozemšťané, můžeme dostat jen ve svých myšlenkách.
* * *
První výročí startu zastihlo sondu Voyager 2 ve vzdálenosti 693 miliónů kilometrů od Země. Proletěla meziplanetárním prostorem už 778 miliónů kilometrů a první postupný cíl — Jupiter — byl „pouhých“ 234 miliónů kilometrů daleko. Jednička byla vyslána na rychlejší dráhu, proto v době prvního výročí svého startu byla již 723 miliónů kilometrů od Země a k Jupiteru jí zbývalo jen 179 miliónů kilometrů.
Nepříjemnosti z první poloviny roku jsou, jak se zdá, za námi. Ale nejsou zapomenuty! Připomeňme si, že například dvojce nefunguje jeden přijímač. Je třeba najít náhradu, protože co kdyby vysadil i ten, který je teď v provozu?
Řešení „pro útěchu“: do paměti řídícího počítače byly zapsány příkazy pro provedení všech jedenácti experimentů, ovšem v silně zjednodušené podobě. Nestačila totiž paměť počítače. Kdyby došlo k nejhoršímu, sonda by přesto věděla, jak vykonat alespoň něco málo z toho, co bylo původně naplánováno.
Připraveno bylo ještě jedno náhradní řešení, které myslím nejlépe potvrzovalo přísloví, že „naděje umírá poslední“. Na sondě je instalován jako jeden z experimentů tzv. planetární radioastronomický experiment. Cílem je zachytit rádiové záření Jupiteru, Saturnu a snad i dalších planet, zjistit, jak souvisí toto záření s magnetickým polem planety a s oběžným pohybem některých satelitů. Aparatura používá dvojici desetimetrových prutových antén a rádiový přijímač, jiný než přijímače telekomunikačního systému. V tom je právě vtip celého nápadu: přijímač pro radioastronomy by v nouzi nejvyšší mohl posloužit k zachycení povelů ze Země! Šlo by to vůbec?
Nápad je třeba vyzkoušet. Ve středu 13. září započal pětihodinový test. Pomocí radioteleskopu Stanfordské univerzity v Palo Alto v Kalifornii se na frekvenci 46,72 megahertzu vysílaly v šestiminutových cyklech signály k sondě. Bude vysílaný výkon 300 kilowattů stačit? Neutopí se signály v šumu, nenastanou nežádoucí interference? Výsledek potěšil, i když definitivní řešení nepřinesl: tento způsob komunikace by opravdu šlo použít, ale za cenu velmi pomalé rychlosti přenosu dat a podstatných zásahů do programového vybavení palubních počítačů. Tímto konstatováním pokus o náhradní spojení se sondou skončil a všichni věřili, že ho nikdy nebudou muset doopravdy použít.
U sondy číslo 1, jak známo, zlobilo natáčení plošiny s vědeckými přístroji. I tento problém už patří minulosti, plošinu se podařilo opakovaným zapínáním elektromotoru rozhýbat. Technici z JPL po skončení celé operace vydali zprávu, která je tak přesná i neurčitá zároveň, že silně připomíná vyjadřování soudních znalců:
„Předpokládanou příčinou tohoto problému jsou úlomky, původně zjištěné ve výstupním ozubeném převodu a následně i v převodu předposledním. Byly to kousky měkkého, poddajného materiálu, které se tam dostaly zřejmě z více zdrojů během sestavování jednotky. Úlomky byly ozubenými koly převodů pravděpodobně rozmělněny, takže nadále se neočekávají žádné potíže.“
Začátkem září 1978 opustila jednička pás planetek, koncem října to čeká i dvojku. První cíl se nezadržitelně blíží. Některé přístroje na palubě sondy Voyager 1 už navázaly kontakt s Jupiterem. Televizní systém již vyslal na Zemi několik sérií snímků Jupiteru s velmi dobrým rozlišením, také radioastronomická aparatura zachytila rádiový šum, pocházející od této planety.
Kuriózní, ale pravdivé: podařilo se zachytit zvuky, které vydává samotná sonda. K tomu bylo zapotřebí aktivovat experiment pro výzkum vln plazmatu. Měří hustoty nabitých částic v okolí sondy, přesněji nízkofrekvenční změny elektrického pole plazmatu. Tyto změny, pokud jsou ve zvukovém pásmu od 15 hertzů do 20 kilohertzů, lze slyšet. Při zapálení korekčních motorů sondy je hydrazinové palivo rozkládáno katalyzátorem a vyháněno do volného prostoru. Vznikají zde vlny plazmatu, protože v okolí sondy není absolutní vzduchoprázdno, i když hustota tohoto prostředí je přirozeně mizivě nízká. Můžeme plným právem mluvit o mechanickém vlnění, tedy o zvucích. Když si data zjištěná přístrojem pro výzkum plazmových vln přehrajeme, slyšíme prazvláštní zvuky; snad by se daly přirovnat k úderům dřevěné paličky, obalené kůží, do prázdného dvacetilitrového kanystru.
Á propos hydrazin: jaké jsou zásoby tohoto cenného paliva pro stabilizační a korekční motory? Z původních 105 kilogramů jich první sonda spotřebovala téměř 13, zbývá tedy 92. Asi 6 kilogramů se ještě spotřebuje při průletu kolem Jupiteru, když se bude muset při snímkování natáčet za planetou nebo její družicí celá sonda, protože vysunutá plošina s kamerami tak rychlé natáčení, jaké je zapotřebí při velmi těsných přiblíženích, nesvede. U dvojky dopadá inventura hydrazinu podobně: spotřebovalo se 11 kilogramů, zbývá 94. Ani zde tedy žádný důvod ke znepokojení není.
* * *
Jak to vypadá v řídícím středisku poslední měsíce před zahájením hlavní pozorovací fáze? Řekněme to heslovitě: testy, kalibrace, nácvik připravenosti zvládnout vše plánované i nepředvídané. Testují a kalibrují se všechny vědecké aparatury. Je třeba přesně stanovit citlivosti přístrojů, velikosti zorných polí, posloupnosti jednotlivých měření, přesnosti zaměření detektorů. Pravda — naplánováno je vše už dávno, ale dobře víme, že realita se plánům někdy odmítá podřídit.
Také sonda sama se znovu a znovu prověřuje. Jsou všechny důležité systémy v pořádku? Trénuje se také celá posádka řídícího střediska a sledovacích stanic. V listopadu jim byla dána k dispozici „nová“ sonda. Přesněji řečeno fantom sondy. Tahle „hra“ s přízrakem sondy vypadá na první pohled jako kratochvilná záležitost techniků a vědců řídícího střediska, je to ale věc veskrze důležitá a vážná. Během „hry“ se simulují nejrůznější situace, které mohou ohrozit úspěch akce. Silné větry náhle odklánějí antény radioteleskopů sledovacích stanic z optimálního nastavení, je ohroženo předávání dat. Někdo z klíčových osobností projektu není ze záhadných důvodů dosažitelný. Data přijatá ze sondy jsou plná poruch a je třeba aktivovat záchranné procedury. Tyto a desítky dalších situací mohou nastat. Kdykoli ve dne nebo v noci, možná i několik z nich současně. Proto tato „hra“.
Posledních čtrnáct dní roku 1978 je přece jen klidnějších. Vánoční rozptýlení, ale i poslední nabrání dechu. Protože 4. ledna 1979 začíná — naostro a neodvolatelně — období stálého sledování Jupiteru.
* * *
Planetě Jupiter jsme ochotni dávat nejrůznější přívlastky už jen proto, že je mezi všemi planetami našeho planetárního systému tou největší. Plných 142 800 kilometrů je její rovníkový průměr (ale jen 134 000 kilometrů polární — planeta je viditelně zploštělá). Nejčastěji budeme dodávat slovo „obří“, protože snad jen tak můžeme vystihnout propastný rozdíl mezi touto planetou a naší Zemí. Jupiter sám o sobě reprezentuje 70 procent hmotnosti všech planet!
Je to zcela jiný svět než svět pozemský. Přímému pozorování jsou dostupné jen horní vrstvy atmosféry. Ta směrem do nitra houstne, plyn se mění v jakousi vazkou tekutinu a pak ve zcela pevnou látku. Postupně. Kdybychom se spouštěli níž a níž, vše kolem nás by houstlo, ale na pevný povrch, jak jej známe ze Země, bychom asi nikdy nenarazili. Na Jupiteru se vlastně ani nedá přistát, ledaže bychom za přistání označili volné vznášení se někde v atmosféře.
Svou představu o tom, co je skryto pod vrstvou mraků, v místech, kam přímo nevidíme, máme jen z nepřímých zdrojů — z modelů vnitřní stavby. Jsou správné tyto naše modely? Musíme znát řadu fyzikálních veličin, abychom takové modely dokázali sestavit. Jenže mnohé z těchto veličin se zjišťují jen obtížně.
Například: kolik je na Jupiteru helia? Zásadní problém. Nejvíce je na Jupiteru vodíku, druhým nejhojnějším prvkem je právě helium. Prvky těžší než helium tvoří už jen malou příměs. Jak mnoho je helia v poměru k vodíku? Je to jako v případě Slunce, kde na devět atomů vodíku připadá jeden atom helia? Nebo je tento poměr jiný?
Jupiter v době příletu Voyagerů nebyl nepopsaným listem papíru. Mám-li se ale přidržet této metafory, musím dodat, že onen papír byl popsán tak trochu chaoticky. Leckde byly mezery, chyběly souvislosti, věty nebyly dopsány do konce, takže bylo těžké vyluštit, co vlastně vyjadřují.
Třeba otázka magnetického pole a rádiového záření planety. Víme, že Jupiter je silným zdrojem záření o vlnových délkách desítek metrů (proto se tomuto záření říká dekametrové); vlastně je zdrojem nejsilnějším, protože konkurovat mu může jen Slunce v obdobích, kdy je na vrcholu své erupční aktivity. Toto rádiové záření, sestávající ze směsi záblesků různého trvání a intenzity, musí přece nějak souviset s urychlováním nabitých částic a s magnetickým polem planety! V celém případu zastává navíc záhadnou roli družice Ió, neboť přímo vyvolává či „zapíná“ nějaký proces, který vede ke vzniku tohoto záření.
Podaří se sondám celou záležitost rozšifrovat? Je to případ nebezpečný, protože sondy se budou pohybovat v místech, kde je velmi silné magnetické pole, budou prolétávat oblastmi, ve kterých se podle dřívějších výsledků sond Pioneer setkají s hustými proudy nabitých částic. Ty mohou poškodit nejen elektroniku, ale i optiku sond. Nebezpečí je reálné — důkazem je koneckonců i skutečnost, že aparatura sondy Pioneer 10 byla silnou radiací částečně ochromena.
Devadesátka vědců, kteří připravovali výzkumný program projektu Voyager, si je určitě vědoma všech rizik, jaká provázejí tento let. Vědí též (či spíše tomu věří?), že v tak neobvyklém světě obřího Jupiteru a jeho početných družic nebude nouze ani o velká překvapení. Ostatně Laurence Soderblom z Geologické služby USA ve Flagstaffu, který je jedním z oné „devadesátky“, to řekl přímo: „Byli bychom překvapeni, kdyby se žádná překvapení nekonala.“
Tak co: jsou to opravdu nadějné vyhlídky?
(pokračování příští neděli)
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků. Vydalo v roce 1995 nakladatelství Rovnost.
