Zahlavi

Svět slaví Mezinárodní den kosmonautiky

11. 04. 2019

Od chvíle, kdy 12. dubna 1961 sovětský kosmonaut Jurij Gagarin uskutečnil první pilotovaný let do kosmického prostoru, když v lodi Vostok 1 obletěl Zemi, se lidstvo pokouší pronikat do vesmíru stále hlouběji. Jako připomenutí začátků průzkumů i úspěchů, jichž už lidstvo dosáhlo, se 12. duben slaví jako Mezinárodní den kosmonautiky.

Za uplynulých šest desetiletí od vypuštění prvního umělého satelitu a prvního letu Jurije Gagarina už prostor kolem Země zaplnilo mnoho set umělých družic: astronomických, telekomunikačních, vojenských, navigačních, meteorologických, geofyzikálních, určených k dálkovému průzkumu Země a dalších.

Podle příslušného úřadu OSN jich bylo už vypuštěno bezmála 8400 a začátkem letošního roku na oběžné dráze Země kroužilo 4987 satelitů. Do kosmu také vzlétlo více než 550 kosmonautů a astronautů ze čtyř desítek zemí světa, téměř dvě desítky jich zaplatily tuto cestu životem.

Lidé se naučili na oběžné dráze pobývat dlouhodobě. Umožnily jim to orbitální kosmické stanice, jichž bylo už 12. Na jedné z nich – sovětské Saljut-6 (na oběžné dráze byla od září 1977 do července 1982) – pobýval jediný československý kosmonaut Vladimír Remek. Dnes je jedinou fungující orbitální stanicí Mezinárodní vesmírná stanice ISS. Její první díl – modul Zarja – byl vynesen na oběžnou dráhu 20. listopadu 1998 a od listopadu 2000 je nepřetržitě obývaná. Její přelety může každý pozorovat na vlastní oči, stačí si na adrese snadno zjistit čas jejího přeletu nad danou lokalitou.

Mezinárodní vesmírná stanice
Několikačlenná posádka pobývá na ISS obvykle zhruba půl roku a využívá prostředí mikrogravitace k unikátním vědeckým experimentům z oblasti medicíny a psychologie, kdy se zkoumají dopady silného přetížení při startu, dlouhodobého pobytu ve stavu beztíže, v úzké uzavřené skupině a ve velmi omezeném prostoru, stejně jako vliv kosmického záření na zdravotní stav kosmonautů.

Bez působení zemské přitažlivosti totiž ubývá svalové i kostní hmoty, projevují se změny v rozložení tekutin v těle, může se zpomalovat činnost kardiovaskulárního systému nebo snížit produkce červených krvinek atd. Uskutečňují se rovněž mnohé experimenty z oblasti biologie, fyziky, materiálových věd, chemie i psychologie a dalších oborů, jejichž výsledky nacházejí široké uplatnění i zde na Zemi. Kosmický výzkum například přinesl různé lékařské přístroje včetně medicínských robotických systémů či materiály se speciálními vlastnostmi, nevídaně rozšířil poznatky o nejrůznějších procesech na naší planetě – ať už přírodních, nebo spojených s lidskou činností.

Akademie věd ČR a kosmický výzkum
Výzkum vesmíru nabízí obrovskou šanci nejen vědcům, ale i podnikům. Jen s Evropskou kosmickou agenturou (ESA) v současnosti v naší republice přímo spolupracuje 23 vědeckých ústavů a vysokých škol i 42 firem, desítky dalších se účastní jako subdodavatelé. Podílely se už přibližně na 300 projektů v programech ESA.

Na programech a výzkumech i využití jejich vědeckých výsledků se samozřejmě podílela a podílí i Akademie věd ČR – a to jak na svých jednotlivých pracovištích, tak i v rámci mezinárodních organizací a společností, jako jsou Evropská jižní observatoř, již zmíněná Evropská kosmická agentura a další.

Vesmír pro lidstvo: JUICE, XIPE, ExoMars, TARANIS, Proba-3
Akademie věd ČR v rámci Strategie AV21 koncipovala výzkumný program Vesmír pro lidstvo, aby posílil spolupráci mezi vědci a techniky při vývoji a testování nových technologií kosmického výzkumu, zejména družicových přístrojů pro astronomická pozorování. Na programu má například přípravu návrhu polarimetrické družice XIPE či vývoj špičkových systémů pro družicový výzkum jevů v ionosféře nad bouřkovými oblastmi, pracuje na misích JUICE k Jupiteru, ExoMars k Marsu, Proba-3 a TARANIS pro oběžnou dráhu Země atd. Samozřejmostí je i účast na analýze dat získaných různými družicemi.

Solar Orbiter, Proba-2, ATHENA
Sonda Solar Orbiter ponese přístroje pro výzkum Slunce, na nichž pracovali vědci z Astronomického ústavu AV ČR a Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Jde o teleskop pro zobrazení rentgenových zdrojů STIX ke studiu fyzikálních procesů ve slunečních erupcích a dalších jevů ve sluneční atmosféře a dvě hlavní zrcadla teleskopu-koronografu METIS pro pozorování celé sluneční koróny. Družice PROBA-2 dostala dva české přístroje vyvinuté pod vedením odborníků z uvedených pracovišť Akademie věd ČR ke studiu hustoty, teploty, dynamiky toku a dalších vlastností ionosférického plazmatu v souvislost s výzkumem kosmického počasí.



Obě pracoviště spolupracují i na elektronické řídicí jednotce kryogenního rentgenového spektrometru kosmického dalekohledu ATHENA, který bude zkoumat černé díry. Badatelé Ústavu fyziky atmosféry AV ČR rovněž pracují na vývoji a stavbě analyzátoru vysokofrekvenčních vln pro jeden z přístrojů družice TARANIS, která bude studovat atmosférické výboje mezi troposférou a ionosférou.

Družice SOHO, Gaia, projekt ASPIICS, teleskop NEOSTEL, systém TIRI
V Astronomickém ústavu AV ČR vyvíjeli software pro optickou monitorovací kameru teleskopu astrofyzikální družice Integral pro výzkum zdrojů záblesků záření gama. Zapojili se do analýzy dat družice SOHO sledující Slunce i do vývoje moderních nástrojů pro analýzu slunečního plazmatu. Participovali i na družici Gaia, jejímž prostřednictvím vznikla první trojrozměrná mapa části naší Galaxie.

Ústav fyziky plazmatu AV ČR má na starosti návrh a výrobu optické soustavy v projektu ASPIICS, jenž je součástí mise PROBA-3, která má demonstrovat techniky a technologie letu družic ve formaci. Výzkumné centrum speciální optiky a optoelektronických systémů TOPTEC Ústavu fyziky plazmatu AV ČR vyvíjí polygonální asférické elementy Fly-Eye pro pozemní teleskop NEOSTEL k pozorování oblohy a automatické vyhledávání potenciálně nebezpečných těles v blízkosti Země atp. Vzniká zde i koncept optické části systému TIRI pro pozorování Země z nízké oběžné dráhy v infračerveném oboru spektra.

Kolik záření dostanou obyvatelé Mezinárodní vesmírné stanice
Vědci z Ústavu jaderné fyziky AV ČR se zapojili do projektu DOBIES (Dozimetrie pro biologické experimenty ve vesmíru) financovaného ESA či do projektu DOSIS-3D, na němž spolupracovala ESA a další země zajišťující provoz Mezinárodní kosmické stanice (ISS). Cílem bylo stanovit přesné rozložení dávek záření v jednotlivých modulech ISS.

Nanosatelit APEX pro výzkum asteroidů, dálkový výzkum Země, metan na Marsu
Vývoje nanosatelitu APEX, který poletí do vesmíru společně s bezpilotní misí Hera Evropské kosmické agentury, se účastní Geologický ústav AV ČR. Zařízení bude provádět podrobná spektrální měření povrchu binárních asteroidů Didymos a magnetická měření, která by mohla poskytnout lepší představu o jejich vnitřní struktuře. Na projektech dálkového průzkumu Země v rámci ESA pro lesnictví, zemědělství a vodní hospodářství participuje Ústav výzkumu globální změny AV ČR.

Kde se vzal metan na Marsu, jak vznikl život na Zemi a mise ARIEL
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR vypracoval teorii, jak může metan na Marsu vznikat nikoli biologickými, ale fotochemickými pochody probíhajícími na povrchu kyselých minerálů. Toto pracoviště hraje důležitou roli i v přípravě vědeckého programu mise Evropské kosmické agentury (ESA) nazvané ARIEL, jejímž cílem bude zkoumat atmosféry exoplanet.

Fyzikální ústav AV ČR se dlouhodobě věnuje ultraenergetickým částicím kosmického záření, základním stavebním kamenům hmoty – elementárních částic – ve vesmíru a jejich interakcím, ale pracují i na přípravě největšího celooblohového přehlídkového dalekohledu na světě – LSST neboli Large Synoptic Survey Telescope, který se bude kromě jiného snažit poodhalit vlastnosti temné hmoty a temné energie, a mnoha dalším oblastem souvisejícím se vznikem a vývojem vesmíru, hmoty a základních sil v něm.

Další informace o zapojení Akademie věd ČR do výzkumu kosmu, přípravy potřebných přístrojů, zpracování dat a jejich využití ve vědě i praktických aplikacích najdete v článku Česká věda i průmysl se úspěšně podílejí na výzkumu vesmíru.

Připravila: Jana Olivová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: NASA, ESA

Matematika, fyzika a informatika

Vědecká pracoviště

Fyzikální výzkum pokrývá široké spektrum problémů, od základních složek hmoty a fundamentálních přírodních zákonů, zahrnující i zpracování dat z velkých urychlovačů, až po fyziku plazmatu při vysokých tlacích a teplotách, fyziku pevných látek, nelineární optiku a jadernou fyziku nízkých a středních energií. Astrofyzikální výzkum se soustřeďuje na výzkum Slunce – především erupcí, na dynamiku těles slunečního systému a na vznik hvězd a galaxií. V matematice a informatice se studují jak vysoce abstraktní disciplíny jako logika a topologie, tak i statistické metody a diferenciální rovnice a jejich numerická řešení. Přitom i čistě teoretické výzkumy v oblastech, jakou jsou např. neuronové sítě, optimalizace a numerické modelování, bývají často motivovány konkrétními problémy nejen v přírodních vědách. Sekce zahrnuje 6 ústavů s přibližně 1600 zaměstnanci, z nichž je asi 630 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.

Všechny výzkumné sekce