Katedra fyziky FPV UKF v Nitre

Genesis - Fénix, znovu zrodený z popola. Na obrázku vidieť časti modulu Genesis, ktorý po zlyhaní padáku dopadol na zem rýchlosťou okolo 300 km za hodinu. Po preskúmaní sa ukázalo, že vzorky privezené naspäť sú pravdepodobne nepoškodené a znovu ožila nádej, že misia bude dokončená úspešne. Je to ako bájne znovuzrodenie vtáka Fénixa zo svojho popola.
Poďakovanie: Courtesy NASA/JPL-Caltech, JPL, NASA

Sonda Genesis prebýval posledné tri roky svojej existencie zväčša v jednom špeciálnom mieste vesmíru, ktorý nazývame Lagrangeov bod. Lagrangeov bod sa nachádza približne 1,5 milióna kilometrov od Zeme (tj. asi štyrikrát ďalej, než je Mesiac) a vyznačuje sa tým, že telesá umiestené do toho bodu správnou rýchlosťou obiehajú okolo Slnka za rovnaký čas, ako Zem a to napriek tomu, že v tomto bode sú telesá o 1,5 milióna kilometrov bližšie k Slnku než Zem. Je to dôsledkom spoločného gravitačného pôsobenia Zeme a Slnka (pokiaľ by Zem na tieto telesá nepôsobil, tak by v dôsledku menšej vzdialenosti od Slnka museli obiehať rýchlejšie, než Zem). Takýchto Lagrangeových bodov je viac (poznáme ich celkom 5 a označujú sa L1 až L5).

Pohľad na rovinu, v ktorej obieha Zem a Slnko okolo spoločného ťažiska. Na obrázku sú znázornené Lagrangeove body L1 až L5. Body L1 a L2 sú znázornené len schematicky, nakoľko sa nachádzajú len vo vzdialenosti 1,5 milióna kilometra od Zeme, kým vzdialenosť Slnko-Zem je 150 miliónov kilometrov. Ostatné Lagrangeove body sú znázornené v správnom merítku. Slnko, Zem a bod L4 (resp. L5) tvoria exaktný jednostranný trojuholník. Na tomto mieste si môžete pozrieť trajektóriu sondy Genesis, ktorá v "zbernej fáze" obiehala okolo Lagrangeovho bodu L1 v rovine kolmej na spojnicu Slnko-Zem.

Tri z nich sa nachádzajú na spojnici Zeme a Slnka (L1 až L3), z ktorých prvé dve sú približne vo vzdialenosti 1,5 milióna kilometra od Zeme (L1 bližšie k Slnku a L2 ďalej od Slnka), kým tretí je na odvrátenej strane Slnka (približne vo vzdialenosti Slnko-Zem, tj. 1 AU). Lagrangeove body L4 a L5 ležia v rovine, v ktorej Zem obieha Slnko. L4 leží pred a L5 za Zemou, vytvárajúc so Slnkom a Zemou presne rovnostranný trojuholník (bližšie pozri obrázok).
Všetky tieto body sa vyznačujú tým, že telesá, ktoré sa nachádzajú v týchto bodoch, majú tendenciu v nich zotrvať, v podstate sa jedná o určitý druh gravitačnej pasce. Ďalšou zvláštnosťou týchto bodov je, že ich geometrické usporiadanie voči Zemi a Slnku nemení. Lagrangeove body sa pohybujú so Zemou, akoby vytvárali pevnú sieť.
Projekt Genesis využíva práve schopnosť gravitačnej paste Lagrangeových bodov. Tieto body sú už dostatočne ďaleko od Magnetického poľa Zeme a preto jedine gravitačné sily diktujú ich pohyb. Existujú odvtedy, čo vznikla samotná zem a preto sú dobrým kandidátom na štúdium prahmoty slnečnej sústavy. Hlavným cieľom Genesis bolo navštíviť Lagrangeov bod L1 a pomocou špeciálnych lapačov zachytiť čiastočky prachu a plynov, ktoré v týchto oblastiach mohli pretrvať od dôb sformovania slnečnej sústavy.

Mnohí vedci sú presvedčení, že slnečná sústava sa sformovala pred 4,6 miliardami rokov ako dôsledok gravitačného kolapsu planetárnej hmloviny, ktorá bola vytvorená predchádzajúcou generáciou hviezd, ktoré zo seba vyvrhli základný materiál: medzihviezdny plyn, prach, ľadové kryštáliky a rôzne prvky, ktoré nachádzame aj na Zemi. Plynutím času sa planetárna hmlovina gravitačne skolabovala. Väčšina hmoty sa zhlukla v strede a vytvorilo Slnko, v ktorej v dôsledku energie uvoľnenej gravitačným kolapsom zapálila jadrová fúzna reakcia, kým zvyšok hmoty (s dostatočným momentom hybnosti) sa sformoval približne v jednej rovine a začala vytvárať spájaním menších telies do väčších planéty, asteroidy a kométy.
Je známe, že v Slnku je okolo 60 rôznych chemických prvkov (okrem vodíka a hélia v podstate len v stopových množstvách), ktoré museli vznikať v prvotných hviezdach (teplota jadra Slnka nemá dostatočne vysokú teplotu na tvorbu tak týchto chemických prvkov). Planéty ukazujú v tomto smere mimoriadnu rôznorodosť, ktorá vedcov fascinuje. Prečo Venuša má tak hustú a jedovatú atmosféru, kým Zem je pohostinná s miernym podnebím. Čiastočnú odpoveď môžeme dostať štúdiom chemického zloženia jednotlivých planét. Doterajšie výsledky ukazujú, že planéty, asteroidy a kométy majú veľmi rôznorodé zloženie. Tieto telesá (planéty, asteroidy a pod.) sú vlastne "fosíliami" pôvodnej planetárnej hmloviny, z čoho sa však skladala pôvodná hmlovina?
Odpoveď na túto otázku preto nie je tak samozrejmá, lebo tieto telesá tvoria len menej než 1 percento celkovej hmoty slnečnej sústavy, kým Slnko viac ako 99 percent. Kým vnútrajšok Slnka sa chemicky pretvára jadrovou fúziou, vonkajšie vrstvy sa skladajú z materiálu, ktorá asi zodpovedá pôvodnému zloženiu planetárnej hmloviny.

Kúsky plátkov "lapača", rozbitých pri tvrdom dopade sondy Genesis. Napriek tomu, že plátky, ktorých povodmých priemer bol okolo 10 cm sa porozbíjali na malé "črepy", zdá sa splnia svoje poslanie a vydajú svedectvo o zložení prahmoty planetárnej hmloviny sformujúcej slnečnú sústavu. Kliknutím na obrázok si môžete pozrieť pôvodné rozloženie šesťuholníkových plátkov na sonde "v lapacom režime."

Zatiaľ je pre nás technicky nemožné nabrať vzorky z horúcej a turbulentnej atmosféry Slnka - teplota je tak vysoká, že príslušná sonda by sa odparila. Vedci sa preto rozhodli nabrať vzorky materiálov, ktoré Slnko vyvrhne zo svojej vrchnej vrstvy pri slnečných erupciách. Vyslaním sondy Genesis na okružnú dráhu okolo Lagrangeovho bodu L1 využili gravitačné vlastnosti tohoto bodu viacnásobne. Dalo sa predpokladať, že výskyt takto vyvrhnutého materiálu je v blízkosti Lagrangovho bodu pravdepodobnejší, naviac vyslanie a "zaparkovanie" sondy na okružnej dráhe okolo bodu L1 je ekonomicky únosnejšie a naviac odskúšané (slnečné observatórium SOHO tiež využíva priaznivé gravitačné vlastnosti Langrangeovho bodu L1). Krátkodobé udržanie obežnej dráhy okolo Lagrangeovho bodu L1 nevyžaduje používanie pohonných jednotiek.
Sonda Genesis bola vybavená špeciálnymi "lapačmi prachu" - kolektormi. Najväčší z kolektorov sa skladal z troch tanierov veľkých ako koleso od bicykla, na ktorom boli upevnené tenké plátky v priemere okolo 10 cm z rôznych mimoriadne čistých materiálov, ako hliník, zafír, kremík, zlato, diamant (v podobe amorfného uhlíka). Atómy narážajúce na tieto plátky sa zachytili v ich ultračistom materiále. Ultračistého materiálu bolo treba, aby pri analýze na Zemi mali vedci jednoduchú úlohu pri rozlíšení zachytených vzoriek od materiálu "lapača". Veľké množstvo materiálu bolo pre zmenu nutných, aby mohli analyzovať všetky možné vzorky (čisto uhlíkový lapač by napr. znemožnil preukázať prítomnosť uhlíkových atómov).
Pri návrate Sondy Genezis sa síce padák neotvoril a došlo k tvrdému dopadu sondy pri rýchlosti asi 300 km za hodinu. Ukázalo sa však, že kontajner s plátkami "lapača" sa z väčšej časti nepoškodil. Tenké plátky síce silný náraz nevydržali (pozri obrázok s kúskami plátkov "lapača"), vedci sú však presvedčení, že tých niekoľko mikrogramov odchytených vzoriek, ktorú sonda Genezis priviedla naspäť na Zem bude možné analyzovať aj z týchto kúskov. Genezis teda skutočne do slova a do písmena povstal zo svojho vlastného popola, ako bájny vták Fénix.

-AT-

< Späť -- Úvodná stránka -- Ďalší >