České instituce se v rámci mise Hera podílejí na ochraně Země před planetkami

České instituce a firmy se podílejí na návrhu, realizaci a provozu mise Hera Evropské kosmické agentury (ESA). Hera je součástí vůbec prvního testu planetární obrany a vyhodnotí  následky srážky americké sondy DART se 170-metrovou planetkou Dimorphos, která obíhá kolem větší 800-metrové planetky Didymos. Ve spolupráci Vysokého učení technického v Brně s Geologickým ústavem AV ČR a firmou Huld byl připraven program pro vyhodnocení kvality pořízených vědeckých dat přímo na palubě cubesatu Milani (na hlavním snímku), jedné ze dvou menších sond, které budou vypuštěny z mateřské sondy Hera po příletu k cílové planetce. Astronomický ústav AV ČR pracuje, ve spolupráci se zahraničními kolegy na několika observatořích používajících velké dalekohledy, na přesném popisu soustavy Didymos-Dimorphos po impaktu sondy DART a před příletem sondy Hera. Dimorphos objevil 20. listopadu 2003 Petr Pravec z Astronomického ústavu AV ČR.

Start mise Hera je aktuálně, po potížích s nosnou raketou Falcon 9, plánován na 7. října 2024 v 16:56 našeho času právě nosičem Falcon 9 z kosmodromu na mysu Canaveral na Floridě v USA. Cílem celé mise je výzkum binární planetky Didymos-Dimorphos po zásahu americkou sondou DART, ke kterému došlo v září 2022. K planetce Didymos sonda Hera dorazí po dvou letech putování vesmírem. Cestou proletí třeba i v blízkosti planety Mars. Kolem 780-metrové planetky Didymos krouží její měsíček, 170-metrový Dimorphos. Sonda DART zasáhla právě Dimorphos a způsobila změnu jeho oběžné dráhy kolem většího Didymosu. Mise Hera se skládá z hlavní sondy a dvou malých cubesatů o velikosti srovnatelné s krabicí od bot, které Hera dopraví až k cílovým planetkám. Bude to poprvé, kdy budou planetky detailně zkoumat malé a relativně levné sondy. Cubesat Juventas nese primárně miniaturizované radary k určení geofyzikální charakteristiky měsíčku Dimorphos. Bude tak mapovat jeho vnitřní strukturu a gravitační pole. Cubesat Milani nese miniaturizovanou finskou hyperspektrální kameru ASPECT, která bude snímkovat planetky ve viditelné a infračervené části spektra a také italský detektor prachových částic VISTA. Aktuálně se plánuje, že oba cubesaty na konci své mise na planetkách přistanou.

Chytrá kamera ASPECT

Hyperspektrální kamera ASPECT umožní snímkovat obě planetky v širokém rozsahu světelného spektra, 15 krát širším než je okem viditelný rozsah barev. Hyperspektrální pozorování jsou klíčová k porozumění složení obou planetek, jejich původu i k vyhodnocení následků nárazu americké sondy DART v rámci testu planetární obrany, ale generují vysoký objem dat. Ne všechny snímky bude možné přenést z tak malé sondy jako je cubesat Milani na Zemi, reálně se očekává možnost zaslat na Zemi zhruba 10 (hyperspektrálních) snímků. Proto je nutno vybrat klíčové snímky ihned po jejich pořízení. Z tohoto důvodu je ASPECT vybaven vlastním palubním počítačem o výkonu srovnatelném s chytrým telefonem. Fakulta informačních technologií VUT v Brně, Geologický ústav AV ČR a firma Huld vytvořily pro palubní počítač ASPECTu jedinečné programy k vyhodnocení kvality hyperspektrálních snímků ihned po jejich pořízení.

„K úspěšnému vytvoření přesné mineralogické mapy ve vysokém rozlišení si musíme být jisti, že všechny přenesené snímky pořízené ASPECTem mají požadovanou kvalitu,” říká Tomáš Kohout z Geologického ústavu AV ČR zodpovědný za vyhodnocení snímků.

Program nejprve automaticky detekuje, zda-li byla cílová planetka plně v zorném poli a vyhodnotí ostrost snímků. Následně vybere nejkvalitnější snímky k přenosu na Zem a provede jejich kompresi k maximálnímu snížení objemu přenesených dat. Pokud software rozhodne, že fotka nestojí za poslání na Zemi, uloží ji na sondě do archivu a zašle jen zjištěné informace o kvalitě. Na jejich základě se pak vědci rozhodnou, jestli danou scénu nasnímají opakovaně nebo použijí jeden z uložených snímků.

“Když máte omezené možnosti přenosu dat a chcete zmapovat obě planetky, k tomu nutné úvodní testování a kalibrace přístroje, tak si nemůžete dovolit plýtvat. Jediné řešení je tak analyzovat kvalitu získaných vědeckých dat přímo na sondě,” říká autor použitého software pro hodnocení kvality Tomáš Kašpárek z VUT v Brně.

Srovnatelným chytrým programem pro detekci kvality snímků není vybavena žádná jiná kamera na sondě Hera a právě toto pokročilé řešení vyvinuté v České republice dělá z ASPECTu unikátní chytrou kameru.

Nový stav soustavy Didymos-Dimorphos po impaktu sondy DART

Impakt sondy DART na Dimorphos v září 2022 změnil jeho dráhu kolem Didymosu, způsobil však také další změny v této binární soustavě.  „Kromě vyvržení materiálu z Dimorphosu a jeho následného úniku ze soustavy, resp. částečné zpětné depozice na Didymos a Dimorphos, došlo také ke změně tvaru Dimorphosu a excitaci jeho rotace,“ říká Petr Pravec z Astronomického ústavu AV ČR.  Současná dráha Dimorphosu kolem Didymosu je vlivem dynamické interakce mezi rotací Dimorphosu a jeho drahou (tzv. spin-orbitální interakce), a případně vlivem interakce se zbytkovým materiálem v okolí těchto dvou těles, nejistá.  Mezinárodní tým vedený Pravcem pracuje na zpřesnění popisu současné dráhy Dimorphosu.  K získání potřebných dat používají velké dalekohledy o velikostech 3-10 metrů na několika světových observatořích.  Příslušná fotometrická měření soustavy Didymos-Dimorphos dokončí v březnu příštího roku a po jejich vyhodnocení a analýze zpřesní současný stav této binární soustavy. Pravec uzavírá: „Výsledný zpřesněný popis dráhy Dimorphosu bude, kromě lepšího pochopení dynamických interakcí v této binární soustavě, velmi potřebný pro plánování počátečních fází operace sondy Hera po jejím příletu k Didymosu-Dimorphosu v prosinci 2026.“

Start sondy:

Čas a datum startu: 7. října v 16:52 SELČ
Místo startu: Rampa SLC-40, Cape Canaveral Space Force Station, Florida
Raketa: Falcon 9
Primární náklad: Sonda Hera + 2 CubeSaty
Hmotnost nákladu: 1 081 kilogramů
Oběžná dráha: Heliocentrická

Pro české diváky zajistí Kosmonautix.cz přímý přenos ze startu, začíná zhruba 30 minut před startem, tedy okolo 16:20 SELČ. 

(za)/ gnews – RoZ