| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Družice OCO-2 se stala lokomotivou vláčku
Petr Kulhánek
Skleníkový jev a množství CO2 v atmosféřeAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru. je žhavé téma posledních desetiletí. Někteří přinášejí ty nejčernější vize zničení planety skleníkovými plyny produkovanými lidstvem, jiní naopak vliv lidské činnosti bagatelizují. Přitom je jasné, že oxid uhličitý je nedílnou součástí atmosféry a jeho množství se v průběhu tisíciletí mění, neboť je ovlivněno řadou faktorů – přítomnou biosférou, klimatickými cykly, stavem magnetosféryMagnetosféra – oblast magnetického vlivu planety nebo jiného nebeského tělesa. U naší Země je dipólové magnetické pole vytvářeno v jádru elektrickými proudy o řádové hodnotě 109 A. Toto pole je deformováno interakcí se slunečním větrem do charakteristického tvaru – magnetosféry Země. Magnetosféry planet jsou přirozeným ochranným štítem před nabitými částicemi slunečního větru. a heliosféryHeliosféra – oblast magnetického vlivu Slunce. Heliosféra není kulová, jak by se mohlo zdát z jejího názvu. Je od Slunce v různých směrech různě vzdálená, zhruba 110 až 160 au. Uvnitř heliosféry se nachází plazma slunečního větru. Heliosféra končí hraniční vrstvou, jejíž vnější část se nazývá heliopauza. a samozřejmě lesními požáry, soptícími vulkány, lidskou činností atd. Do souvislosti dávaná změna průměrné teploty planety je opět důsledkem mnoha okolností. Není známo, jak je který faktor podstatný, a zjištění souvislostí musí být předmětem seriozního vědeckého výzkumu a nikoli cíleným tlakem energetických lobby, pseudoúvahami lidových myslitelů, tlacháním politiků a výkřiky sebestředných prezidentů. Vypuštění družice OCO-2, která bude poprvé detailně měřit skutečné množství CO2 v atmosféře, je důležitým krokem správným směrem, neboť porozumět křehké rovnováze atmosférických procesů nelze z honosných zasedaček politických kreatur.
Logo mise OCO-2.
|
Podnebí – neboli klima. Dlouhodobá chrakteristika počasí, opírá se o dlouhodobé průměry teploty (v daném ročním období), srážkové úhrny, atp. Typicky se jedná o průměrování za období několika desítek let, dělají se ale i průměry za 10 000 let. Anglické přísloví: „Podnebí je to co očekáváme, počasí to, co máme“. Počasí – soubor fyzikálních veličin popisující stav atmosféry v daném místě a čase (tlak, teplota, vlhkost vzduchu, oblačnost, ...). Počasí studuje meteorologie, snaží se také o předpověď počasí, tedy na základě znalosti počasí v okolí pozorovaného místa předpovědět vývoj počasí v příštích hodinách, někdy i dnech. Aerosol – homogenní směs malých částic v plynu. Částice mohou být kapalné (mlha), nebo pevné (dým). Aerosoly se do atmosféry uvolňují jak přirozeně (během sopečné činnosti, požárů lesů), tak i působením člověka (spalováním fosilních paliv). Množství aerosolů v atmosféře má vliv na globální ochlazování (na aerosolech je rozptylováno sluneční světlo). NASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. |
Vláček aneb Odpolední souhvězdí
Ani po mnoha letech neopustila americkou NASANASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších. myšlenka Vláčku – šestice družic, které letí ve formaci na stejné letové hladině a detailně monitorují stav atmosféryAtmosféra – plynný obal vesmírného tělesa, který si těleso drží vlastní gravitací. Atmosféru mají především planety. Málo hmotné atomy z atmosféry relativně snadno unikají do meziplanetárního prostoru.. Družice letí ve výšce 705 kilometrů nad povrchem Země na dráze se sklonem 98°. Jejich dráha je synchronní se Sluncem, takže Vláček prolétá nad rovníkem každý den ve stejnou dobu, a to ve 13:30. Odsud pochází název A-Train (Afternoon Train, Odpolední vláček). Někdy se této šestici družic také říká Odpolední souhvězdí (Afternoon Constellation). Informovali jsme o něm v AB 18/2007. První družice Aqua startovala již v roce 2002 a jejím úkolem je sledování vody ve všech skupenstvích, a to jak v atmosféře, tak na povrchu. Do roku 2012 byla první družicí formace. Za Aquou letí CALIPSO s lidaremLIDAR – Light-Imaging Detection and Ranging, detekce a určování vzdálenosti za pomoci laseru. Jde o metodu zjišťování vzdálenosti a vlastností objektu na základě analýzy rozptýleného světla laseru. Analogií v rádiovém oboru jsou radary. Vzdálenost objektu se určí z časové prodlevy odraženého signálu. Lidary se využívají hojně v geologii, seismologii a při sledování vlastností atmosféry. určeným k měření výškového profilu aerosolůAerosol – homogenní směs malých částic v plynu. Částice mohou být kapalné (mlha), nebo pevné (dým). Aerosoly se do atmosféry uvolňují jak přirozeně (během sopečné činnosti, požárů lesů), tak i působením člověka (spalováním fosilních paliv). Množství aerosolů v atmosféře má vliv na globální ochlazování (na aerosolech je rozptylováno sluneční světlo). v atmosféře. Následuje CloudSat – radar pro měření výšky oblaků a detekci srážek a sněhových bouří. Posledním členem formace je Aura, jejíž přístroje sledují chemické složení atmosféry a detekují stav ozónové vrstvy. Do roku 2009 byl součástí formace také francouzský satelit PARASOL, který je určen pro sledování fyzikálních vlastností oblaků. Dne 2. prosince 2009 byl PARASOL naveden na dráhu o 4 kilometry blíže k Zemi, proto již není součástí Vláčku. V roce 2012 se na vedoucí pozici formace zařadila japonská družice GCOM-W1 (Šizaku) určená, podobně jako starší Aqua, ke sledování vody v atmosféře. Doba mezi přelety jednotlivých družic nad určitým územím je jen několik desítek až stovek sekund.
Podle původního plánu měla být prvním členem Vláčku, tedy jakousi pomyslnou lokomotivou, družice OCO určená k měření oxidu uhličitého v atmosféře. Vývoj této unikátní družice stál 270 milionů USD. Dne 24. února 2009, krátce po startu, družice havarovala a dopadla do Tichého oceánu v blízkosti Antarktidy. Důvodem pádu bylo selhání nosné rakety Taurus. Hned za dva roky došlo k podobnému selhání při vypouštění ještě dražší družice Glory, která měla zkoumat vliv slunečního záření a aerosolů na zemské klima. NASA mezitím připravila novou družici pro měření oxidu uhličitého s názvem OCO-2. Z obavy před další havárií ale vedení NASA start OCO-2 odložilo. Nakonec bylo rozhodnuto, že družici vynese mnohem větší nosná raketa Delta IIDelta II – nosná raketa využívaná NASA. Raketa byla původně navrhnuta po katastrofě raketoplánu Challenger společností McDonnell Douglas, která později fúzovala se společností Boeing. Od roku 2006 byla vyráběna společností United Launch Alliance. Tato raketa měla mnoho variant s výškou 38 až 39 metrů, průměrem 2,44 metru a hmotností 150 až 230 tun. Od svého zavedení roku 1989 provedla raketa Delta II celkem 156 startů. K poslednímu startu došlo 15. září 2018 a v současné době se již nepoužívá. Během své aktivní kariéry vynesla více než 60 významných vědeckých družic a sond. vyvinutá společností Boeing. Tato raketa má za sebou přes sto úspěšných a startů a patří k nejbezpečnějším americkým nosičům. Start se sice výrazně prodražil, ale OCO-2 byla konečně vynesena na oběžnou dráhu dne 2. července 2014, zařadila se na první místo ve Vláčku a stala se tak vedoucí družicí celé právě dokončené formace.
Vláček neboli A-Train je šestice družic prolétávající ve formaci na heliosynchronní polární dráze ve výšce 705 kilometrů. Úkolem formace je detailní monitorování zemské atmosféry. První družice vzlétla v roce 2002, poslední v roce 2014. Nyní je Vláček konečně kompletní. Na obrázku je vždy doba zpoždění následující družice za předchozí (při přeletu nad určitým místem). Zdroj: NASA.
Záběr ze startu družice OCO-2, kterou vynesla na
oběžnou dráhu raketa
Delta II.
Zdroj: Bill Ingalls/NASA.
OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory)
Družice OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory, Uhlíková observatoř na oběžné dráze) má hmotnost 454 kilogramů, V průměru má jeden metr a je dlouhá dva metry. Sluneční panely mají rozměr kolem tří metrů. Jejím srdcem je citlivý třípásmový spektrometr s ohybovou mřížkou (plochá destička s pravidelnými vrypy), která při odrazu rozloží zachycené světlo na jednotlivé barvy. Observatoř OCO-2 bude sledovat světlo odražené od zemského povrchu. Takové paprsky projdou sloupcem vzduchu pod družicí dvakrát. Jednou směrem k Zemi, kde se odrazí, a podruhé směrem k družici. Absorpční čáry vzniklé průchodem atmosférou jsou mimořádně citlivým indikátorem množství přítomného CO2. Přístroj je tvořený třemi spektrometry s úzkými pásmy, které jsou chlazené kryogenním chladičem (obdobným chladničce) na −120 °C.
Družice startovala 2. července na palubě nosné rakety Delta II z Vandenbergské základny leteckých sil v Kalifornii. Družice se od druhého stupně nosné rakety oddělila 56 minut po startu a byla navedena na provizorní dráhu ve výšce 690 kilometrů. Následovala série aktivačních procedur, navázání spojení s pozemským střediskem a rozvinutí panelů slunečních baterií. Ukázalo se, že vše funguje zcela dle plánu. Nic tedy nebrání, aby se OCO-2 zapojila do výzkumu zemské atmosféry, doplnila chybějící data o atmosférickém oxidu uhličitém a pomohla pochopit cyklus tohoto plynu na planetě Zemi.
Nalevo je záběr z přípravy družice OCO-2, napravo
princip měření oxidu uhličitého.
Zdroj: NASA.
Trojice spektrografů tvoří jeden kompaktní přístroj. Zdroj: NASA.
Klip týdne: OCO-2 aneb hledání ztraceného uhlíku
Mise OCO-2 a problém chybějícího uhlíku. Klávesou C můžete zapnout nebo vypnout titulky, Klávesou F můžete přejít do režimu celé obrazovky. Zdroj: Karen Yuen, text a animace Meg Rosenburg, mp4, 26 MB.
Odkazy
