Hledání druhé Země – vesmírná mise PLATO prožila milník v přípravě. Jaké další mise Češi plánují?

Česká republika je do mise aktivně zapojena v oblasti vývoje hardwaru a softwaru, stejně jako ve vědecké oblasti.

• Mise PLATO Evropské kosmické agentury (ESA) bude startovat v roce 2026 a od roku 2027 začne hledat planety podobné Zemi okolo hvězd slunečního typu.
• Významný milník v přípravě mise – optická lavice s 26 kamerami byla úspěšně nainstalována na modul vesmírné lodi. Nyní už zbývá jen nainstalovat solární panely.
• Česká republika je do mise aktivně zapojena v oblasti vývoje hardwaru a softwaru, stejně jako ve vědecké oblasti.

Existují planetární soustavy podobné té naší a jak se vyvíjejí? Existuje druhá Země? Odpovědi na tyto otázky má už brzy přinést vesmírná mise Evropské kosmické agentury (ESA) PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), která do vesmíru odstartuje koncem roku 2026. Hlavními cíli mise bude hledání planet  podobných Zemi u hvězd, jako je naše Slunce. V červnu 2025 bylo dosaženo důležitého milníku, když se podařilo nainstalovat všech 26 kamer včetně elektroniky na tělo družice. Ta bude zajišťovat provoz přístroje ve vesmíru a komunikaci se Zemí. Tento krok uskutečnila společnost OHB v německém Oberpfaffenhofenu. Celou misi vědecky zaštiťuje Německá agentura pro výzkum vesmíru (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR).

Mise družice PLATO vychází ze stejných metod, které byly velmi úspěšné při hledání planet a hvězdném výzkumu při misích družic Kepler nebo TESS. Konstrukce PLATO je však v mnoha ohledech přelomová. Místo jednoho velkého dalekohledu je na stejné platformě nainstalováno hned 26 nezávislých dalekohledů, které budou pracovat současně. Čtyřiadvacet z těchto kamer bude snímat oblohu každých 25 sekund, další dvě tzv. rychlé kamery s ohromující kadencí jednoho měření za 2,5 sekundy. Obě rychlé kamery jsou navíc vybaveny širokopásmovými barevnými filtry a umožní tak simultánně zachytit transit planety v červené a modré oblasti spektra. Zaznamenané rozdíly mohou být okamžitým indikátorem pro přítomnost atmosféry exoplanety právě přecházející před svou mateřskou hvězdou.

Do mise PLATO přispěla také Česká republika pod vedením Astronomického ústavu AV ČR, v.v.i. vývojem sofistikovaného hardwaru a softwaru. Za Českou republiku dodala firma SAB Aerospace, s.r.o. hi-tech přepravní kontejnery, firma Moravské přístroje kamery pro testování objektivů, software je potom vyvíjen na Astronomickém ústavu AV ČR. Dalším českým příspěvkem do mise PLATO je nový moderní spektrograf PLATOSpec, umístěný na observatoři La Silla, Chile. PLATOPSpec bude sloužit jako spektroskopická pozemní podpora mise PLATO.

Kromě vývoje  hardwaru a softwaru se čeští vědci budou podílet také na vědecké interpretaci dat. „PLATO najde dvojče planety Země a otevře tím bránu k hledání života mimo Sluneční soustavu”, říká Petr Kabáth, vědecký koordinátor z Astronomického ústavu AV ČR. PLATO by nejen mělo najít druhou Zemi, ale také zodpovědět otázku, zda je naše Sluneční soustava ve vesmíru jedinečná. Výzkum exoplanet ale není jediná oblast, ve které bude PLATO průlomem – mise bude extrémně důležitá také ve výzkumu hvězd. Vědecká komunita je zastoupena v ČR také na Masarykově univerzitě (Tereza Jeřábková), na Univerzitě Karlově (Michal Švanda) a dalších institucích. Díky zapojení univerzit i Akademie věd ČR je cílem zajistit aktivní účast české vědecké komunity na této mezinárodní misi a zároveň zapojit do výzkumu i studenty a mladé výzkumníky a výzkumnice.

Před startem už čeká PLATO pouze instalace solárních panelů. Poté bude družice převzata agenturou ESA a převezena na kosmodrom Kourou ve Francouzské Guayaně, kde odstartuje na raketě Ariane koncem prosince 2026.

Milimetrová přesnost ve „vesmírně” čisté laboratoři

V čisté místnosti firmy OHB Systems AG v německém Oberpfaffenhofenu – hlavního kontraktora PLATO – byla sestavena optická lavice s 26 kamerami a vše bylo velmi přesně nainstalováno do servisního modulu vesmírné lodě, která instrument ponese. Servisní modul obsahuje kromě nyní nainstalovaných dalekohledů také veškeré komponenty potřebné pro kontrolu letu a řízení dalekohledu, dále řídicí trysky a také anténu pro komunikaci se Zemí. Tým inženýrů po sestavení instrumentu a servisního modulu zkontroloval elektrická spojení a po úspěšných testech byly servisní modul a vlastní instrument s kamerami pevně spojeny. V následujících týdnech budou ve výzkumném centru ESA ESTEC v Noordwijku v Nizozemí nainstalovány sluneční panely a sluneční clony. Poté budou PLATO čekat testy funkčnosti v simulační komoře a také testy softwaru pro zpracování dat přímo na palubě servisního modulu.

Čeští vědci a inženýři se hlásí i do dalších evropských vesmírných misí 

Vědkyně, vědci, inženýrky a inženýři z České republiky zapojení do programu Strategie AV21 – Vesmír pro lidstvo se podílí na celkem 11 návrzích, které cílí na různé oblasti kosmického výzkumu: od astrofyziky přes pozorování Slunce až po planetologii. 

Zapojení českých týmů do tohoto prestižního evropského výběrového procesu dokládá rostoucí ambice a mezinárodní renomé domácí vědecko-technické základny.

Návrhy pro středně velké mise s českou účastí:

• Mise EXPO (Enhanced X-ray Polarimetry Observatory) je navržena ke studiu extrémních vesmírných jevů prostřednictvím rentgenové polarizace, která odhaluje strukturu a geometrii prostředí v okolí černých děr, neutronových hvězd či gama záblesků. EXPO bude první misí pokrývající široké energetické pásmo 2–80 keV díky šesti teleskopům s vícevrstvými zrcadly a třem typům detektorů včetně polarimetrů GridPix. Doplňkový přístroj umožní rychlou reakci na krátkodobé události. Do přípravy mise se zapojuje Astronomický ústav Akademie věd ČR a ČVUT jako dodavatel klíčových detektorů s čipy Timepix nové generace.

• Mise Inanna je navržena ke zkoumání interakcí mezi slunečním větrem a horní atmosférou Venuše pomocí dvojice sond – hlavní sondy Venus Orbiter a menší sondy Solar Wind Monitor. Cílem je porozumět, jak tyto procesy ovlivnily vývoj planety, určit složení unikajících částic a kvantifikovat přenos energie mezi jednotlivými vrstvami atmosféry. Konfigurace umožní simultánní měření ionosféry a slunečního větru. Do přípravy mise se zapojuje Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR, který navrhuje jednotku pro digitální zpracování dat na sondě Solar Wind Monitor.

• Mise SPARK (Solar Particle Acceleration, Radiation, and Kinetics) se zaměřuje na studium toho, jak se uvolňuje a přenáší energie během slunečních erupcí. Na palubě jsou tři přístroje: dalekohled LISSAN sledující záření urychlených částic, dalekohled HiFI pro pozorování velmi horké plazmy a koróny kolem Slunce, a spektrometr SISA, který bude současně zkoumat složení a vlastnosti této horké plazmy včetně měření magnetického pole. Mise SPARK by tak pomohla lépe pochopit procesy, které způsobují prudké výbuchy na Slunci a jejich vliv na okolní prostor. Česká vědecká skupina při Astronomickém ústavu Akademie věd ČR by se mohla podílet na vývoji důležité části přístroje SISA — speciálního zrcadla, které bude pomáhat tyto jevy sledovat.

• Mise Heavy Metal je navržena ke zkoumání kovových asteroidů třídy M, zejména asteroidu (216) Kleopatra a jeho dvou měsíců. Cílem je porozumět původu těchto těles, jejich možnému vztahu k železo-niklovým meteoroidům a prozkoumat jejich interakce s okolním prostředím, včetně mini-magnetosfér. Mise plánuje roční pobyt na oběžné dráze kolem Kleopatry a vypuštění menší sondy pro blízká měření a řízený dopad. Do návrhu mise se zapojuje Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR s přístrojem pro detekci elektromagnetického pole a plazmových vln.

Návrhy pro rychlé vědecké mise:

• Mise ARCO (Astrophysics of Relativistic Compact Objects) je navržena k detailnímu studiu extrémních objektů ve vesmíru s využitím měření rentgenového záření. Úkolem mise je rozluštit záhadu akrečních disků a koron kolem černých děr a neutronových hvězd a sledovat, jak se tyto útvary mění v čase. K tomu bude využívat širokoúhlý monitor (WFM) umožňující detekci nových rentgenových záblesků a velkoplošný detektor (LAD) umožňující jejich měření s vysokou citlivostí. Do přípravy mise je zapojena relativistická skupina Astronomického ústavu Akademie věd ČR a inženýři věnující se vývoji mechanických struktur pro umístění detektorů a kolimátorů.

• Mise DarkSun si klade za cíl zkoumat, jak magnetické pole v horní sluneční atmosféře – od chromosféry až po korónu – řídí dynamiku a hromadění energie, které stojí za spektakulárními jevy pozorovanými na naší nejbližší hvězdě. Pomocí polarimetrie v ultrafialové (UV) oblasti během umělého zatmění, vytvořeného formací dvou družic na oběžné dráze Země, by DarkSun měla změřit magnetické pole sluneční atmosféry s bezprecedentní přesností. Sluneční koronograf a polarimetr LYACOPO (Lyman-α) na této formaci poskytne jedinečná měření magnetického pole v koróně – tedy základního hybatele slunečního větru. Do přípravy mise se zapojuje Astronomický ústav Akademie věd ČR.

• Mise Dungey-V je navržena ke studiu pohybu plazmatu a dynamiky plazmového ohonu kolem planety bez vlastního magnetického pole, Venuše, který vzniká vlivem slunečního větru. Sonda by obíhala po speciální dráze, která umožní během sedmi let provést deset průletů tímto plazmatickým chvostem. Data by měla být přenášena během blízkých průletů u Země, což výrazně sníží náklady na komunikaci. Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR zajistí vývoj přístroje pro měření elektromagnetického pole a plazmových vln.

• Mise LUGO (Lunar Geology Orbiter) je navržena k lepšímu pochopení tepelného vývoje Měsíce skrze výzkum záhadných povrchových útvarů a potvrzení existence lávových tunelů pod povrchem. K tomuto účelu by měl být využit podzemní penetrační radar pro nahlédnutí pod povrch, hyperspektrální kamera pro určení chemického složení a dvojice kamer pro vytvoření detailního topografického modelu. Výzkum lávových tunelů je přitom klíčový pro budoucí lidské posádky, které by v nich mohly najít ochranu před mikrometeority a radiací. Na vědeckém návrhu se podílí Geofyzikální ústav Akademie věd ČR a na přípravě technického řešení brněnský startup TRL Space. Koncept mise tak má výraznou českou stopu.

• Mise Magnetotail Dynamics Explorer je navržena ke studiu příčin magnetických bouří a zajímavých světelných jevů na polárních oblastech Země, tzv. polárních září. Cílem je identifikovat plazmové nestability, určit místa vzniku bouří a pochopit vznik polární záře. Mise využívá dvojici družic na slunečně synchronní dráze, které budou sledovat rychlé změny aurorálních jevů. Každá družice ponese UV kameru, magnetometr a další přístroje. Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR se podílí na vývoji jednotky pro digitální zpracování vědeckých dat.

Malé a rychlé vědecké mise

• Mise Hannes zahrnuje dvojici malých družic na nízké oběžné dráze Země určených k výzkumu polárních září. Družice by měly být vybaveny kamerami, detektory nabitých částic, elektromagnetického pole a plazmových vln. Jejich dráha ve výšce 500 km a malá vzájemná vzdálenost několika kilometrů až několika desítek kilometrů umožní poprvé detailně zkoumat prostorové a časové změny v aurorální oblasti. Oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR by mělo vyvíjet přístroj pro měření fluktuací elektromagnetického pole.

• Mise ORACLE (Orbital Reconnaissance And Cosmic Life Explorer) by měla umožnit studium chemického složení a proudu meziplanetární hmoty a kosmického smetí na orbitě Země a jejich vstupů do atmosféry. K tomuto účelu navrhuje vyslat hmotnostní spektrometr HANKA na nízkou oběžnou dráhu Země (450–600 km) společně se zobrazovacím systémem FOCUS pro sledování meteorů a kosmického odpadu. Do přípravy mise jsou zapojeni vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd ČR.

Kromě nových návrhů se Česko aktivně podílí také na přípravě již schválených misí ESA, které v nadcházejících letech vyrazí na svou pouť. Jsou jimi výše zmíněná mise PLATO (start plánován na prosinec 2026), mise ARIEL, která bude zkoumat atmosféry exoplanet (2029), Comet Interceptor, mající za cíl prozkoumat dlouhoperiodickou kometu (2029), Vigil, sledující kosmické počasí (2031), mise EnVision, která se bude věnovat detailnímu průzkumu planety Venuše (listopad 2031), mise LISA studující gravitační vlny, které vytvářejí splývající superhmotné černé díry (2035), nebo třeba rentgenový teleskop newAthena (2037).

Tyto úspěchy společně s množstvím nových projektů, ve kterých je česká akademická obec zapojena, potvrzují rostoucí význam Česka v evropském kosmickém výzkumu a posilují jeho postavení na mezinárodní vědecké scéně.

Zdroj: Akademie věd ČR (1, 2)