Právě pro vás dokončujeme novou výstavu v podzemním sále Exploratoria. Jakmile bude hotová, bude sál opět zpřístupněn. Děkujeme za pochopení.
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – Zrození nesmrtelného
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – díl čtvrtý
(pokračování z minulé neděle)
Unicuique dedit vitium natura creato. Nějakou chybu přec dala již příroda každému tvoru.
VELKÁ CESTA — dvě slova, která možná znamenají více než jsme zprvu ochotni připustit. Je to fantastický projekt: jediná kosmická sonda může prozkoumat všechny velké planety od Jupiteru až po Neptun, a každá z těchto planet postupně sondu urychlí a nasměruje k té příští.
„Byl to vzácný okamžik jakési euforie,“ dělil se později o své dojmy Garry Flandro. „Ihned jsem začal propočítávat možné trajektorie letu k vnějším planetám. Probral jsem asi tak tisíc možných drah a okamžiků startu. Nejlepší, jak se ukazuje, jsou ty případy, kdy sondy odstartují v září 1978. Přijatelné jsou i starty v roce 1977 a 1979.“
Sondy nelze vypouštět kdykoli, ale jen v určitém období, v určitém startovním okně. Všechno nasvědčovalo tomu, že velmi výhodné startovní okno nastává v roce 1977. Bude možné vše připravit k VELKÉ CESTĚ? Vždyť další možnost startu, příští výhodné startovní okno se otvírá až o mnoho let později!
James Long z JPL nakonec navrhuje vyslat na VELKOU CESTU hned dvě dvojice sond. První by odstartovala v srpnu 1977 a po 17 měsících letu by byla u Jupiteru, v srpnu 1980 u Saturnu a za dalších 5 let a 4 měsíce — na samém začátku roku 1986 — by prolétla kolem vzdáleného Pluta. Je zajímavé, že setkání se Saturnem by nemělo za cíl zvýšit rychlost sondy, ale změnit její směr, aby byl Pluto vůbec dosažen. Trajektorie sondy by se stočila o 25 stupňů a nadzvedla nad rovinu ekliptiky (v níž Země krouží kolem Slunce), neboť právě Pluto je tou planetou, jejíž dráha je k ekliptice nejvíce skloněna. Druhá dvojice sond by se vydala na cestu později — v listopadu 1979, a jejich jízdní řád by vypadal takto: Jupiter — 1981, Uran — 1985, Neptun — 1988.
Dodejme ještě pár fakt, která jako pověstný Damoklův meč visí nad všemi těmito projekty: kdyby první VELKÁ CESTA neodstartovala v roce 1977, je tu náhradní termín: 1978. Ale pak až v roce — 2076. U druhé výpravy VELKÉ CESTY je také možnost ročního odkladu startu, potom však zbývá až rok 2155!
Dost čísel: situace je teoreticky jasná, ale co to znamená v praxi? Píše se rok 1967 a NASA (Národní úřad pro letectví a kosmický prostor) má za sebou tři úspěšné meziplanetární mise: sondy Mariner 2 a 5 mířily k Venuši, Mariner 4 zkoumal Mars. Žádná sonda však neletěla dále než k Marsu. Každému z odborníků bylo jasné, že kdyby se za deset let měly vydat první sondy na VELKOU CESTU, nemohly by být z této generace. Proto se v následujících čtyřech letech v Laboratoři tryskového pohonu v Pasadeně usilovně a s nepředstíraným zájmem pracuje na studii označené TOPS (termoelektrická sonda k vnějším planetám). Neměl to být (a ani nebyl) projekt nějaké konkrétní sondy, ale analýza problémů a návrh na řešení životně důležitých systémů (telekomunikačního, stabilizačního, zdrojů proudu). Sonda ale musí přežít přinejmenším deset let v meziplanetárním prostoru; má-li dobře fungovat, musí být co nejvíc prvků zálohovaných. Počítačový systém v případě nouze musí být schopen „podržet sám sebe“. Zdrojem proudu nemohou být klasické sluneční baterie, protože „tam kdesi daleko“ je slunečního záření poskrovnu.
Velké věci se rodí zpravidla neokázale. I zde, zcela stranou zájmu veřejnosti, se dávaly dohromady kousky budoucích úspěchů. Zde se tříbily myšlenky, které později ohromovaly mnohé experty i nezúčastněné. Tady začíná historie nesmrtelných poutníků.
Projekt rychle nabýval na rozmanitosti, přibývaly varianty, původně jen lehce nastíněné záměry se upřesňovaly. Také odhad potřebných finančních nákladů se stával konkrétnější — a stále vyšší. Na sklonku roku 1971 už byl nejvyšší čas předložit žádost o příspěvek na finanční rok 1972, projekt VELKÉ CESTY už není možné odkládat, planety nepočkají. NASA požaduje plných 900 miliónů dolarů!
Snad nikdo z představitelů NASA nečekal zázraky. Rozpočet NASA byl v uplynulých letech neustále snižován. Vždyť i tak ambiciózní kosmický projekt jako Apollo měl být z finančních důvodů zastaven, třebaže byl právě na vrcholu slávy. Když se stalo to, co se víceméně čekalo, nikdo ani příliš neprotestoval: zkrátka — americký prezident rozpočet NASA neschválil a Národní úřad pro letectví a kosmický prostor byl nucen tento jedinečný projekt odvolat. Došlo k tomu v pondělí 24. ledna 1972.
* * *
Pro Johna F. Nauglea, vládního zmocněnce pro kosmický výzkum, nebylo zamítnutí projektu VELKÉ CESTY důvodem k rezignaci. Před podvýborem pro vědu a kosmonautiku Sněmovny reprezentantů amerického Kongresu ohlásil nový projekt, „malou“ VELKOU CESTU, který by se opíral o sondu typu Mariner a daňové poplatníky by přišel jen na 360 miliónů dolarů, tedy asi třetinu původního rozpočtu.
I když redukovaný projekt dosud nebyl oficiálně přijat, rozběhly se už v lednu první přípravné práce. NASA s ním souhlasila až od chvíle, kdy podepsala objednávku; to bylo 18. května 1972. Za tři týdny — 3. června — byl vypracován a podepsán schvalující dokument a konečně 8. prosince 1972 byl potvrzen detailní plán celého projektu. Od této chvíle, jak se zdá, by už nic vážného nemělo stát v cestě přípravám na let k Jupiteru, Saturnu a možná i dál. Jenom čas nepříjemně tlačil, vždyť startovní okno se otvírá už za několik let! Postačí těch pár let na důkladnou přípravu celého projektu?
* * *
Někteří vědci se stále nemohli smířit s tím, že původní projekt VELKÉ CESTY byl zamítnut. Náhrada v podobě „malé“ VELKÉ CESTY, nebo též Mariner Jupiter/Saturn, jak se tento redukovaný projekt oficiálně nazýval, jim nepřipadala přiměřená. Ale například americká Národní akademie věd se za nový plán letu k Jupiteru a Saturnu plně postavila.
Letový plán Marinerů byl připraven takto: budou vypuštěny dvě sondy ve startovním oknu, které nastane koncem srpna a začátkem září 1977. První sonda se přiblíží k Jupiteru a proletí kolem něj v březnu 1979. Cílem výzkumu nebude jen samotná planeta, ale i většina z velkých Jupiterových družic. Pak sonda zamíří, urychlena gravitačním prakem Jupiteru, k další planetě. Saturn bude sondu očekávat na sklonku roku 1980, takže za necelé dva roky se zopakují všechny průletové operace, tentokrát u planety dvakrát vzdálenější než Jupiter. Středem pozornosti budou nejenom pověstné Saturnovy prstence, ale i největší Saturnova družice — Titan. Těleso větší než Měsíc, obklopené poměrně hustou atmosférou, svět nepochybně kuriózní. Je tu metan a etan, takže co kdyby na povrchu existovaly i složitější organické molekuly? Nebo dokonce velice primitivní formy života?
Po skončení mise u Saturnu budou přístroje sondy přepnuty do režimu monitorování meziplanetárního prostoru. Sondu čeká ještě dlouhá cesta naší planetární soustavou, na níž však kromě kosmického smetí nepotká žádné větší těleso. Až všechny planety zůstanou kdesi vzadu za sondou, otvírá se před ní doslova věčná cesta mezi hvězdami.
Druhá sonda bude mít obdobný plán letu. Kolem Jupiteru prolétne čtyři měsíce po sondě první. U Saturnu bude koncem srpna 1981, necelého tři čtvrtě roku po sondě číslo jedna. Pak se ale nabízejí dvě možnosti. První je nasnadě: tady může výzkumná část letu končit. I to je oficiální verze. Možnost číslo dvě: sonda poletí prozkoumat další dvě planety.
„Rozhodnutí o tom, zda sonda poletí také k Uranu a Neptunu, závisí na tom, kolik zbude paliva na letové korekce a v jakém stavu sonda bude,“ prohlásil ředitel projektu John Casani z JPL. „Čtyři roky je dost dlouhá doba pro plánování.“ Casani dobře věděl, že teď není vhodné diskutovat o tom, co bude se sondami v roce 1981, když vlastně ještě neexistují a finanční příspěvek na vývoj a konstrukci, byť schválený, není ještě proinvestován. „Příroda je na naší straně,“ to věděli všichni z přípravného týmu. „Jestliže sondy včas odstartují, vymámíme z NASA svolení k pokračování letu, i kdyby měl čert na koze jezdit!“
VELKÁ CESTA tedy ztracena nebyla. Kdyby dvojka uskutečnila let v plné verzi, tedy po Saturnu by zamířila k Uranu a dál k Neptunu, nahradila by projekt VELKÉ CESTY víc než dobře. Příroda v tomto směru překážky neklade, Uran a Neptun jsou ve vhodných místech svých drah. Toto je opravdová šance, kterou je třeba využít teď, protože ta příští nastane — až v roce 2155.
Představitelé NASA doufali, že se uskuteční ještě jedna náhrada VELKÉ CESTY. Sondy Mariner Jupiter/Saturn se zhotovovaly ve třech exemplářích. Pro dva už bylo uplatnění jasné. Ale jakmile v roce 1977 odstartují, zbude na Zemi třetí, záložní exemplář. Byla by přece škoda nechat jej zde jen pro muzejní účely! Vznikl plán vypustit tuto sondu o dva roky později, v listopadu 1979, k Jupiteru a Uranu. Průlet kolem Jupiteru: duben 1981; průlet kolem Uranu: polovina roku 1985. Skutečnost byla nakonec jiná — ještě dříve, než se kterákoliv z těchto tří sond pozvedla od země, byl projekt Mariner Jupiter/Uran zrušen. Důvod byl jednoduchý: nedostatek peněz.
* * *
V Laboratoři tryskového pohonu se nyní rozhodovalo o zdaru budoucí mise, zde vznikaly plány pro dalekou cestu. Omezení finančních prostředků bylo nepříjemné, jak jinak, ale na druhé straně se nabízely poznatky ze studie sondy TOPS a z konstrukce předchozích sond Mariner, a také ze sondy Viking, která se právě připravovala k letu na Mars. Odtud se braly nejen první nápady, ale i hotové součástky.
Ještě před definitivním schválením projektu se začaly utvářet týmy vědců, kteří budou odpovědni za výzkumný program projektu. V dubnu 1972 je vypsán konkurs na vědecké experimenty, který má značný ohlas. Přichází přes 200 přihlášek ke spolupráci, z nichž je vybrána devadesátka astronomů, fyziků, techniků, chemiků — všichni tito lidé si v příštích nejméně deseti letech určitě nebudou stěžovat na nedostatek práce! Většinou jsou to Američané, ale v týmu najdeme i Francouze, Švédy, Němce a Brity.
Za necelých pět let byly sondy připraveny k letu. Pro většinu smrtelníků na této planetě to byla doba, kdy se nic zvláštního v oblasti letů do vesmíru nedělo. Ještě pod dojmem šesti výprav na Měsíc nemohl přece uspokojit jeden společný let Američanů a Sovětů v půli roku 1975. Také dvě sondy Viking, když v roce 1976 měkce usedly na povrch Marsu a zřídily tam na dlouhé měsíce komplexní laboratoř, nemohly soupeřit v popularitě se zpravodajstvím kosmonautů přímo z Měsíce. Americký kosmický raketoplán, v budoucnu prakticky jediný prostředek k vypouštění všech družic, sond i pilotovaných kosmických stanic USA, se teprve připravoval. Nebyla to však mrtvá doba, to rozhodně ne. Byla to doba příslibu. Vznikaly v ní lidské výtvory, které naše generace ještě plně nedocenila.
Počátkem roku 1977 byly sondy Mariner Jupiter/Saturn téměř hotovy. Zbýval jen poslední formální akt, bezesporu nejpříjemnější po dlouhé době příprav: bylo třeba najít pro ně příhodnější označení než je to dosavadní. V soutěži vyhrálo označení Voyager, takže oficiálně od 4. března 1977 nesou sondy toto jméno. Zdaleka ne poslední metamorfóza našich poutníků!
Jméno Voyager se v historii kosmonautiky neobjevuje poprvé. Už předtím nesl toto označení projekt, který v lecčem připomíná již uskutečněný projekt Viking: v jeho rámci mělo dojít k měkkému přistání na Marsu, část sondy se měla stát umělou družicí Marsu. Se sondami Viking má projekt Voyager (ten současný) přece jen cosi společného — datum! Sonda Voyager 2 totiž startovala na den přesně, ale o rok později než sonda Viking 1. Nehledejte v tom žádné hlubší souvislosti, je to jen náhoda, nic víc.
Obě sondy vypadají navlas stejně. Na první pohled jsou prapodivné jejich tvary: poněkud neforemné, „samá ruka, samá noha“. Pro pozemšťany byly oblé aerodynamické tvary vždy symbolem „dokonalé módní linie“; jak jinak, je to prostě nutnost, tak musí vypadat každý výtvor přírody i člověka, má-li se rychle pohybovat ve vzduchu nebo ve vodě. Vše, co vyhlíží jinak, je z jiného světa. Anebo … k jiným světům poletí.
Problém spíš vzniká, jak sondu — „pavouka“ s mnoha nohami, tykadly a výčnělky — sbalit aspoň pro chvíle průletu zemskou atmosférou krátce po startu. Voyagery se nakonec podařilo vtěsnat do válce pět metrů vysokého, jehož průměr měřil 4,3 metru. Víc zmáčknout to už nešlo — velká parabolická anténa, která zprostředkovává spojení se Zemí, má průměr 3,7 metru a složit ji nelze.
První čtyři minuty po startu je sonda uvězněna ve špičce rakety Centaur. Pak se odhazuje aerodynamický kryt a za dalších 49 minut, kdy už je sonda definitivně navedena na dráhu k Jupiteru, se začínají vysunovat všechny nosníky a antény.
Sonda ožívá. Vyklápí se příhradový nosník z titanové oceli, na němž jsou za sebou naskládány tři radioizotopové generátory elektrické energie. Zde má tedy sonda svou elektrárnu. Pro jistotu je vystrčena právě na opačnou stranu než citlivé vědecké přístroje. Ty jsou navěšeny na veledůležité naklápěcí plošině, která zakončuje druhý nosník o délce 2,3 metru.
Základ sondy tvoří desetiboký hranol z hliníkových trubek. Je vysoký 47 centimetrů, protilehlé strany jsou vzdáleny 178 centimetrů. Na bocích tohoto hranolu je zavěšeno 10 schránek, v nich je uložena elektronika sondy. Uprostřed hranolu, v samém těžišti sondy, je posazena kulová nádrž o průměru 70 centimetrů, do níž bylo napěchováno 105 kilogramů hydrazinu. Tato jedovatá nestálá kapalina se zásaditou reakcí, která se vyrábí oxidací čpavku, je ideálním raketovým palivem, vítanou potravou pro stabilizační trysky a korekční raketové motorky sondy.
K horní podstavě desetibokého hranolu je připevněna velká parabolická anténa z hliníkové voštiny. Je to dominanta celé sondy. Jasně bílou barvou natřená mísa, stále mířící k Zemi, se nápadně liší od ostatních částí sondy, které jsou většinou černé nebo překryté speciálními fóliemi. Některá místa jsou naopak pokryta zlatými fóliemi, nebo je tu hliník vyleštěn do blyštivého lesku, podle toho, jak jsou uvnitř skryté přístroje citlivé na chlad kosmického prostoru či kolik tepla při své činnosti vyvíjejí.
Ze sondy je vysunut ještě jeden příhradový nosník. Je z umělých skelných vláken, uprostřed a na samém konci — celých 13 metrů od sondy — nese dva magnetometry. Uznejte, jak neforemné je tohle stvoření! A to ještě jako dlouhá tykadla nestvůrného hmyzu ční do prostoru dvě prutové antény, vyrobené z beryliové mědi, dlouhé 10 metrů. I ony jsou důležité, budou sloužit radioastronomům ke studiu rádiového záření obřích planet.
Neodsuzujme návrháře kosmických sond. Jistě by mohli vymyslet něco pohlednějšího, určitě jsou také vyznavači krásy. Zde však musí být krása víc než kde jinde podřízena účelu. Ne, ošklivé tyto lidské výtvory rozhodně nejsou. Neobvyklé nám ale připadat mohou, to připouštím.
Co však přímo vidět není a neobvyklé určitě je, bychom volně mohli nazvat „novou filozofií činnosti sondy“. V konstrukci sondy se objevily mnohé nové prvky, dosud ještě v praxi nevyzkoušené. Třeba telekomunikační systém: používá se vyšší frekvenční pásmo X (kromě „klasického“ pásma S). Tím se podstatně zvyšuje rychlost přenosu získaných dat ze sondy na Zemi — maximálně 115 200 bitů za sekundu. To je 45krát víc než objem dat, který lze nanejvýš přenést v pásmu S. U Jupiteru budou tyto vysoké přenosové rychlosti zapotřebí.
Velkého pokroku se dosáhlo v navigaci sondy. Dřív tomu bylo tak: poloha sondy v prostoru se odvozovala pouze a jedině na základě rádiového sledování. Byl znám směr, kterým sonda letí, i rychlost, kterou se vzdaluje nebo přibližuje. Tak lze určit, kde se sonda v daném čase nachází. Ale bohužel při těchto letech daleko od Země to k přesnému určení polohy sondy nestačí. Například u Neptunu by sonda měla minout planetu o 5000 kilometrů a od družice Triton by měla být — při největším přiblížení — asi 35 000 kilometrů daleko. Pro tento režim letu je předem stanoven plán televizního snímání, který nelze měnit na poslední chvíli. Jenže přesnost polohy, získaná z rádiového sledování, je pouhých 5000 kilometrů! To je zoufale málo!
Proto sondy Voyager používají — poprvé v historii letů sond — navigaci optickou. Snímají obrazy planet a jejich měsíců na hvězdném pozadí svými televizními kamerami. Po vyhodnocení snímků lze určit polohu sondy s nebývale vysokou přesností. V uvedeném příkladu činí nejistota v poloze sondy pouhých 40 kilometrů!
Je jasné, že jen takto lze docílit precizní navedení sondy k planetě, která má posloužit jako gravitační prak. Kdyby nebylo předem známo, kudy přesně sonda poletí, nemohla by se ještě před těsným průletem kolem planety korigovat dráha tak, aby vše odpovídalo propočtům. Po průletu už by bylo pozdě: původně malá odchylka na příletové dráze by mohla mít za následek tak velké rozdíly na dráze odletové, že by proti nim ani nejsilnější korekční motory nic nesvedly. Takový těsný průlet sondy kolem planety bude novodobou analogií Odysseovy plavby kolem nebezpečných skalisek, v nichž se skrývaly dravá Scylla a nenasytná Charybdis. Taková jsou tedy úskalí na cestě Voyagerů k nesmrtelnosti.
Před všemi, kterým ležel celý projekt na srdci, se od samého počátku jeho realizace zjevovalo jako obludný sen velké dilema: máme podstoupit všechna tato rizika novot, když jsme současně neúprosně tlačeni časem, nebo máme vsadit na jistotu? Jistota — to však znamená vzdát celý projekt, protože příští VELKOU CESTU bude připravovat určitě už jiná generace vědců. Lidé „od Voyagerů“ však již byli rozhodnuti. Bylo to zcela v duchu Voltairova výroku: „Pouze šarlatáni jsou si něčím jisti. Pochybnost sice není právě nejpříjemnějším stavem, ale jistota je směšná.“ Zavrhli cestu bez rizika, protože ta k cíli určitě nevede.
Co však naznačují obtíže, se kterými Voyagery od samého startu zápolí? Je to opravdu jen nezbytná daň onomu riziku, je to stav normální či naopak neklamný příznak nezralého, uspěchaného projektu?
(pokračování příští neděli)
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků. Vydalo v roce 1995 nakladatelství Rovnost.
