V rubrice Tento týden v historii si připomínáme poslední z mise Mariner, při níž NASA dokázala uskutečnit zdánlivě nemožné – dosáhnout záhadné planety Merkur.
Mikuláš Koperník kdysi o Merkuru napsal, že „nám působí trápení svými mnoha záhadami a obtížným pátráním po jeho dráze“, jak uvádí Dava Sobelová v knize Planety.
Koperník, považovaný za jednoho z největších astronomů všech dob, vydal své dílo O obězích nebeských sfér v roce 1543, tedy v roce své smrti. Jeho práce položila základy heliocentrického modelu, který nahradil tehdy panující geocentrický pohled na vesmír.
Podle jeho teorie neobíhají Slunce a planety kolem Země, ale Země a ostatní planety kolem Slunce. Kromě nové představy o uspořádání vesmíru Koperník také změnil pořadí Venuše a Merkuru, přičemž Merkur umístil nejblíže ke Slunci. Přesto podle tradované legendy Koperník Merkur nikdy nespatřil.
Merkur je nejmenší planeta Sluneční soustavy – má jen třetinovou velikost Země. Kolem Slunce obíhá rychlostí 46,6 kilometru za sekundu a jeden oběh zvládne přibližně za 88 dní, což mu vyneslo jméno po rychlonohém římském bohu. Planeta má eliptickou dráhu, při níž se přibližuje ke Slunci na 47 milionů kilometrů a vzdaluje se až na 69 milionů kilometrů. Od Země je vzdálena přibližně 80 milionů kilometrů. Pokud Koperník Merkur skutečně nikdy neviděl, lze to snadno pochopit.
Vesmírné závody
O více než čtyři století později lidstvo stále o Merkuru mnoho nevědělo. Jeho velikost, vzdálenost i rychlost z něj činily obtížně dosažitelný cíl. Dne 30. září 1958 byli zaměstnanci Národního poradního výboru pro letectví (NACA) informováni, že jejich organizace dostane nové jméno a přibude k němu zásadní slovo – „vesmír“. Už o den později začala činnost Národní agentura pro letectví a vesmír (NASA), jejímž cílem bylo jednou dosáhnout vzdálených světů.
USA se ocitly uprostřed vesmírných závodů se Sovětským svazem. V 50. a 60. letech se do vesmíru vydávaly desítky raket. Oba státy soutěžily, kdo pošle prvního člověka na oběžnou dráhu a kdo jako první přistane na Měsíci. Američané prohráli první závod v roce 1961, ale zvítězili v roce 1969. Když Jurij Gagarin obletěl Zemi, dosáhl výšky 327 kilometrů, zatímco posádka Apolla 11 urazila téměř 400 tisíc kilometrů k Měsíci. Byly to ohromné vzdálenosti – ale některé zůstaly mimo dosah člověka.
Planety Venuše, Mars a Merkur jsou Zemi nejbližší, jejich vzdálenosti se však značně liší. I když je Merkur nejblíže ke Slunci, tráví víc času blíže k Zemi než Venuše. Venuše se přibližuje na 39 milionů kilometrů, ale vzdaluje až na 261 milionů kilometrů. Merkur je od Země v průměru 156 milionů kilometrů daleko. Mars, první z vnějších planet, je v průměru vzdálený 225 milionů kilometrů.
JPL a teorie
Stejně jako u pilotovaných misí potřebovali i zde vědci a matematici najít způsob, jak k těmto planetám dopravit sondy. Jet Propulsion Laboratory (JPL) u Pasadeny v Kalifornii, která vyvíjela bezpilotní sondy NASA, začala hledat cestu, jak k nim dosáhnout.
Dostat se k Venuši či Marsu bylo poměrně přímočaré: šlo o silný zážeh rakety a přesně vypočítanou trajektorii, aby sonda mohla pořizovat snímky z dostatečné blízkosti. Tak se zrodily mise Mariner.
První sonda Mariner 1, vypuštěná 22. července 1962, skončila neúspěchem, když raketa selhala. O 36 dní později startovala Mariner 2 a stala se „první úspěšnou vědeckou misí k jiné planetě“. Následovala sonda Mars – Mariner 3, vypuštěná 5. listopadu 1964, neuspěla, ale Mariner 4 brzy poté odeslala „první snímky jiné planety z hlubokého vesmíru“. Dalších pět misí se zaměřilo na Venuši a Mars.
K Venuši
Teprve se sondou Mariner 10 se NASA rozhodla zaměřit na Merkur. Aby mise uspěla, museli inženýři využít matematickou teorii, kterou vědci z JPL dlouho zkoušeli: tzv. gravitační asistenci. Podle Newtonova třetího zákona pohybu by sonda mohla při průletu kolem planety využít její gravitaci ke zvýšení rychlosti i ke změně směru letu. NASA tuto misi schválila v roce 1969.
JPL postavila sondu o hmotnosti 500 kilogramů a délce 10 metrů, vybavenou vysílačem, dvěma kamerami, spektrometrem, magnetometrem, radiometrem, anténami, solárními panely a sluneční clonou. Po čtyřech letech příprav byl projekt hotov. S raketovým tahem 195 tun se sonda vznášela k nebi.
Právě tento týden v historii, 3. listopadu 1973, odstartovala sonda Mariner 10 – poslední z misí této série – rychlostí 41 000 km/h směrem k Venuši a dál k Merkuru.
Cesta k Venuši trvala tři měsíce. Sonda se k ní přiblížila 5. února 1974 na vzdálenost 5 768 kilometrů a pořídila přes čtyři tisíce snímků, které přinesly dosud nevídaná data. Největší úkol ale teprve čekal.
Vědci NASA načasovali start, přiblížení k Venuši i využití její gravitace tak, aby sonda dorazila k Merkuru v okamžiku, kdy je nejdále od Slunce – aby se nepoškodila přehřátím. Italský profesor Giuseppe „Bepi“ Colombo z Padovské univerzity navrhl, že pokud se sonda po prvním průletu dostane na určitou dráhu, může se k Merkuru vracet každých 176 dní, tedy při každém druhém oběhu planety kolem Slunce.
Cíl: Merkur
Po průletu kolem Venuše získala sonda potřebnou rychlost. Jako prak vystřelená z oběžné dráhy planety se řítila k Merkuru rychlostí 116 000 km/h – téměř trojnásobkem své původní rychlosti, přesto asi o 55 000 km/h pomaleji, než je oběžná rychlost Merkuru.
Po korekci dráhy 16. března dorazila sonda 29. března 1974 k Merkuru a přiblížila se k jeho povrchu na pouhých 705 kilometrů. Zdánlivě nemožné se stalo skutečností. Od 29. března do 3. dubna pořídila Mariner 10 asi dva tisíce snímků osvětlené části planety a podle výpočtů se měla vrátit po 176 dnech.
Snímky ukázaly, že Merkur připomíná Měsíc – s množstvím kráterů, ale i s rozsáhlými útesy, které Měsíc nemá. Planeta nemá atmosféru a teplotní rozdíly jsou extrémní: na osvětlené straně dosahuje teplota přibližně 427 °C, zatímco na odvrácené může klesnout na –179 °C. Magnetometr zjistil, že Merkur má vlastní magnetické pole, i když slabší než Země. Z hlediska tvaru je ale mnohem dokonaleji kulatý než naše planeta.
Jak sonda pokračovala po své dráze kolem Slunce, vrátila se k Merkuru ještě dvakrát – 21. září 1974 a 16. března 1975, kdy se přiblížila na pouhých 322 kilometrů. Přestože kvůli technickým problémům pořídila méně snímků, šlo o mimořádný úspěch.
Nevýhodou bylo, že všechny tři průlety proběhly nad stejnou osvětlenou částí planety. Sonda Mariner 10 tak zmapovala zhruba 40 až 45 procent povrchu, ale i to stačilo k vyřešení mnoha „záhad“, které kdysi trápily Koperníka i další astronomy.
Úspěch sonda Mariner 10 zároveň potvrdil teorii gravitační asistence, kterou NASA brzy znovu využila – 3. prosince 1974 ji uplatnila sonda Pioneer 11 při cestě od Jupitera k Saturnu.
–ete–
