Zahlavi

Hledá se druhá Země. Češi vyvinuli přepravní boxy pro kamery vesmírné sondy

16. 04. 2021

Jsme ve vesmíru sami? Bylo by zvláštní, kdyby na Zemi existovaly jediné formy života v celém univerzu. Ještě se ale nepodařilo najít důkazy o opaku. Vědci se proto soustřeďují na hledání dalších planetárních systémů, a to především takových, kde by mohl být možný život. Prozkoumat vesmír vyrazí v roce 2026 sonda PLATO, vyzbrojená armádou kamer. Na misi se podílejí i Češi – vyvíjejí software pro odstranění šumu z fotografií a aktuálně vyrobili speciální boxy, které bezpečně přepraví citlivou kamerovou techniku.

Planetám mimo naši Sluneční soustavu se říká exoplanety. Věřili v ně už antičtí filozofové, konkrétnější domněnky vyslovili Giordano Bruno či Isaac Newton. K prvním krůčkům v objevování konkrétních exoplanet docházelo na sklonku osmdesátých let minulého století, avšak opravdový průlom se datuje až od let devadesátých. V roce 1995 totiž astronomové popsali planetu obíhající okolo 51 Pegasi, což je hvězda velice podobná Slunci.

Od té doby se seznam exoplanet neustále rozšiřuje, každý den přibývá pár nových položek, k dnešku jich je na něm 4715 potvrzených a další dva a půl tisíce čekají na ověření. Jsou to planety různého typu, často obří plynné koule obíhající velice blízko okolo své hvězdy, rok na nich trvá třeba i jen čtyři pozemské dny, anebo naopak kamenité miniplanety.

Šance na život
Nejsledovanějšími objekty jsou ovšem takové, které by mohly mít podobný vztah jako Země se Sluncem – tedy kamenné planety zhruba o velikosti Země, jimž oběhnutí kolem hvězdy zabere asi 365 dní, a jsou v tzv. obyvatelné zóně. Jinými slovy, panují na nich životadárné podmínky, například je na nich tekoucí voda.

„Hledáme primárně život takový, jaký známe ze Země, protože zkrátka víme, že to tak funguje,“ říká Petr Kabáth. Neskrývá ambici, že už v této dekádě se někde ve vesmíru podaří „dvojče“ Země objevit. Neříká to jen tak z plezíru, vedle toho, že vede skupinu výzkumu exoplanet ve stelárním oddělení Astronomického ústavu AV ČR, koordinuje také české aktivity mise PLATO (Planetary Transits and Oscillations of Stars), projektu Evropské vesmírné agentury.

Mise má hledání druhé Země přímo v popisu práce, její první fáze započala v roce 2014 a celé snažení by mělo vyvrcholit vypuštěním sondy PLATO do vzdálenosti 1,5 milionu kilometrů od zemského povrchu. Pro zajímavost sonda Kepler od americké agentury NASA, která exoplanety „lovila“ v letech 2009 až 2018, se pohybovala ve více než stokrát větší vzdálenosti.

Petr Kabáth
Petr Kabáth z Astronomického ústavu AV ČR (CC)

Právě díky Kepleru je v databázi tolik exoplanet, objevil jich minimálně polovinu, asi třicet z nich se podobá Zemi. Alespoň několik desítek dvojčat modré planety má v plánu identifikovat i PLATO. Zaměří se ale na rozdíl od svého předchůdce na planetární souputníky jasných hvězd.

Jako jehla v kupce sena
Jak se vůbec objekt, který od nás leží tak daleko, že si to ani neumíme představit, hledá? Velice těžko. „Exoplanety samy o sobě skoro nezáří, tím pádem se ztrácejí ve světle hvězdy, kterou obíhají. Proto se používají převážně nepřímé metody detekce,“ vysvětluje Petr Kabáth. Jednou z těch základních je metoda zákrytu – pokud kolem nějaké hvězdy rotuje planeta, dostane se čas od času do zorného úhlu pozorovatele tak, že překryje hvězdu. Z našeho pohledu zdroj světla na tu dobu zeslábne.

Je zřejmě, že k tomu, aby taková změna intenzity světla byla postřehnutelná – zvlášť hovoříme-li o vesmírných rozměrech –, je potřeba mít jestřábí zrak. A i to je málo. Optické systémy, jež sonda PLATO do kosmu vynese, musejí být nesmírně citlivé. Skládat se budou z šestadvaceti kamer a budou sledovat tisíce hvězd.

Spolupráce české vědy a průmyslu
Česká republika se účastní příprav mezinárodní mise po všech stránkách. Podílí se na vědeckém výzkumu projektu, přípravě softwaru a zajišťuje i návrh, výrobu a testování hardwaru. Astronomický ústav AV ČR vyvíjí software, který bude sloužit ke zpracování snímků z kamer pro zlepšení přesnosti měření, konkrétně Marie Karjalainen vymýšlí kalibrační algoritmy na odstranění tepelného šumu – zjednodušeně řečeno, software bude umět vylepšit kvalitu fotografie.

Jedna z kamer sondy PLATO
Kamera měří na výšku asi 80 centimetrů, její usazení v boxu kontroluje několik čidel.

Vyhodnocování snímků z kamer nicméně bude až na konci celého řetězce, nejprve je potřeba dostat sondu do vesmíru. I na tomto dílčím úkolu participují čeští vědci. Aktuálně spolu s inženýry z firmy SAB Aerospace zkonstruovali nádoby na převoz vysoce citlivých kamer. K přístrojům se nesmí dostat ani smítko prachu nebo nečistoty. Jakýkoli otřes by pro ně také mohl být fatální.

Hliníkové kontejnery se skládají ze dvou boxů, uvnitř kterých je prostředí sterilnější než na operačním sále. Nádoby jsou opatřeny systémem pružin, aby kameru neohrozily žádné vibrace, což zase kontroluje série čidel. Celkem brněnská firma vyrobí třiatřicet kontejnerů, s kamerami projedou postupně sedm lokací.

Ale to není všechno – Češi byli pověřeni i kompletní konstrukcí a vývojem servisního modulu, ze kterého se skládá sonda PLATO. Modul obsahuje pohon, navigaci, regulační systémy a solární panely. Dvoutunovou sondu musejí inženýři sestrojit tak, aby přečkala bez úhony start, cestu do vesmíru i osmiletý pobyt v něm.

Dvouvrstvý přepravní kontejner pro kameru
Vnitřní box usazený ve vnějším kontejneru

„Celá mise je prací velkých týmů a jednotlivé komponenty jsou různě náročné na výrobu a design. Potřebné jsou všechny, protože bez softwaru by nebyla zpracována data a bez kontejnerů, i když jsou pouze pro přepravu a ochranu smontovaných kamer, by nešlo přístroje převážet po Evropě mezi jednotlivými stanovišti,“ shrnuje Petr Kabáth a podotýká, že mise se aktuálně posouvá už do fáze, kdy vědci začínají vybírat zorná pole, na něž kamery ve vesmíru upřou své čočky.

Pozemská pobočka
Zmínit je potřeba i přidružený projekt Astronomického ústavu AV ČR. Spolu s německými a chilskými kolegy chce postavit nový dalekohled v observatoři La Silla v Jižní Americe. Podle vědce to bude takový pozemní český příspěvek k vesmírné misi PLATO. „Sonda bude pozorovat přes milion hvězd a bude třeba je charakterizovat pomocí spektroskopie a to přesně PlatoSpec od roku 2023 umožní.“

O hledání druhé Země i o spektroskopické metodě jsme si s Petrem Kabáthem povídali v časopise A / Věda a výzkum.

A / Věda a výzkum 3/2019

Na sociálních sítích Akademie věd ČR je ke zhlédnutí také čtyřdílný seriál Lovci exoplanet.

Text: Jana Bečvářová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Shutterstock; Jana Plavec, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR; SAB Aerospace

Licence Creative Commons Text a fotografie označené (CC) jsou uvolněny pod svobodnou licencí Creative Commons.