ATHENA (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics) je vlajkovou, velkou misí Vědeckého programu ESA „L2“, která je v současnosti ve studijní fázi. Projektu se účastní také čeští vědci z Akademie věd ČR. Observatoř má být vypuštěna v roce 2028.
Jedná se o velkou rentgenovou observatoř, která by měla přispět k zodpovězení základních otázek astrofyziky a kosmologie studováním černých děr a hmoty v extrémních podmínkách, vzniku a vývoje galaxií, kup galaxií a velkých galaktických struktur a životního cyklu hmoty a energie. Český tým je tvořen výzkumnými pracovníky z Astronomického ústavu AV ČR a Ústavu fyziky atmosféry AV ČR, předpokládá se také zapojení českých podniků. Vědecký zájem je zejména ve studiu obřích černých děr, kdy se český tým již podílí na spektrálních simulacích a přípravě modelů radiace vycházející z blízkosti černých děr, které jsou podstatné pro přípravu mise.
Češi vyvíjejí vesmírné technologie
Pro české vědce budou také významná rentgenová pozorování magnetizovaných planet sluneční soustavy, především Jupiteru, kde bude ve stejné době provádět měření sonda Evropské kosmické agentury JUICE, na které se rovněž podílí česká pracoviště.
Český příspěvek k přístrojovému vybavení mise ATHENA bude spočívat ve vývoji a dodání elektronické řídící jednotky Remote Terminal Unit přístroje X-IFU (kryogenní rentgenový spektrometr), která bude zajišťovat monitoring a řízení integrovaných obvodů zodpovědných za získávání dat z detektoru X-IFU, měření teploty kryogenního chladicího systému DEWAR a monitoring dalších kritických provozních parametrů přístroje X-IFU.
Díky tomuto příspěvku do vědeckého přístrojového vybavení mise se český vědecký tým stane součástí vědeckého konsorcia mise a bude se tak moci podílet na vědecké přípravě mise a následně bude mít exkluzivní přístup k získaným datům. Očekává se, že se do projektu a následně i do analýzy získaných dat budou moci zapojit také studenti a pracovníci Univerzity Karlovy, Masarykovy univerzity, Slezské univerzity v Opavě, Českého vysokého učení technického v Praze a Vysokého učení technického v Brně.
Česká účast na přístrojovém vybavení mise ATHENA bude podpořena ve výši přesahující 3,1 mil. EUR z příspěvku Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy do programu ESA PRODEX. Náklady na misi ATHENA, které nezahrnují přístrojové vybavení a které jsou financovány z Vědeckého programu ESA, jsou odhadovány na více jak 1,1 mld. EUR.
HERA prozkoumá srážku s asteroidem
Nanosatelit APEX, který v roce 2023 poletí do vesmíru společně s bezpilotní misí Hera Evropské kosmické agentury, si připíše hned několik prvenství. Mimo jiné půjde o první sondu, která bude autonomně operovat v blízkosti asteroidu a která bude využívat samostatně generovaný a automaticky zpřesňovaný model cílového tělesa. Přípravy vědecké náplně projektu APEX a jeho softwarového vybavení probíhají za klíčové účasti českých odborníků.
Hlavním cílem mise Hera je prozkoumat následky záměrné kolize americké sondy DART s binárním asteroidem Didymos, k níž by mělo dojít v roce 2022. Zjištěné poznatky by v budoucnu mohly vědcům pomoci odklonit objekty, které by se jinak mohly srazit s naší planetou Zemí.
Heru, velkou asi jako psací stůl, mají doprovázet dva nanosatelity – CubeSaty, které se vejdou do příručního kufříku. Definitivní výběr satelitů proběhl nyní na přelomu roku. Volba padla jednak na dánský satelit Juventas, jehož úkolem bude zkoumat gravitační pole a vnitřní strukturu menšího z obou asteroidů Didymosu, jednak na satelit APEX (Asteroid Prospection Explorer), vyvíjený švédsko-finsko-česko-německým konsorciem za účasti odborníků z Geologického ústavu AV ČR a české firmy Space Systems Czech. APEX bude mít za úkol provádět podrobná spektrální měření povrchu obou asteroidů a dále také magnetická měření, která by mohla poskytnout lepší představu o jejich vnitřní struktuře.
Přínos českých odborníků
Česká účast na projektu APEX je jednak technologická, jednak vědecká. „V rámci vědecké práce připravujeme vědeckou náplň mise, tedy plánování a interpretaci pozorování, a dále tzv. science requirements, sloužící jako podklad k návrhu přístrojů, vlastní sondy a operačního plánu,“ vysvětluje Tomáš Kohout z Geologického ústavu AV ČR, který se na vědecké práci pro APEX podílí jako hlavní výzkumník.
„V rámci technologické účasti vyvíjí česká firma Space Systems Czech palubní software a společně s Geologickým ústavem AV ČR připravujeme také vývoj algoritmů k autonomnímu generování trojrozměrného tvaru asteroidu, který poslouží jako základní referenční zdroj pro navigační software. Vlastní navigační software, který bude využívat námi generovaný trojrozměrný referenční model asteroidu, pak připraví finská univerzita Aalto,“ objasňuje vědec.
Průkopnický projekt
Kohout dodává, že APEX spolu s mateřskou misí Hera je určen primárně k ověření nových technologií, a obsahuje tedy množství dosud nevyzkoušených prvků. Například jde o první misi, která bude operovat v blízkosti binárního asteroidu; první misi, která bude v blízkosti asteroidu pracovat autonomně; první misi, která bude spoléhat na samostatně generovaný a automaticky zpřesňovaný trojrozměrný referenční model cílového objektu; a první uplatnění technologie malých satelitů CubeSat k vědeckému pozorování asteroidů.
„Zde je třeba zdůraznit, že robustní palubní software a funkční autonomní 3D navigace, jejichž vývoj vede ČR, jsou zásadní, nevyzkoušené komponenty nezbytné k úspěchu mise. Příprava mise APEX je zatím v počátečním stadiu, ale věříme, že naše dosavadní zkušenosti nám pomohou dovést vývoj úspěšně do konce,“ poznamenává Kohout.
Technologie vyvíjená pro APEX podle jeho názoru bezesporu nalezne využití i při budoucích vesmírných misích. „Hera je součást projektu AIDA (Asteroid Impact and Deflection Assessment), který poprvé ověří možnost odklonění potenciálně nebezpečného asteroidu. APEX je malá sonda o rozměrech 30 x 20 x 10 cm. Použití takovýchto malých sond umožní provést detailní specializovaná pozorování asteroidů z blízké vzdálenosti (stovky metrů), aniž by byla ohrožena mateřská sonda Hera. APEX nebude mít přímé radiové spojení se Zemí (jen zprostředkovaně přes sondu Hera), a proto se bude muset pohybovat autonomně včetně navigace a manévrů ke korekci dráhy. Právě autonomní navigace včetně autonomního generování trojrozměrného tvaru asteroidu se uplatní v následujících vesmírných misích, které budou sestaveny z malých sond podobných sondě APEX,“ uzavírá Tomáš Kohout.
Autor: Vědavýzkum.cz (JT)
Foto: Evropská kosmická agentura (ESA)
