Právě pro vás dokončujeme novou výstavu v podzemním sále Exploratoria. Jakmile bude hotová, bude sál opět zpřístupněn. Děkujeme za pochopení.
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – A přece triumf!?
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků – díl desátý
(pokračování z minulé neděle)
Non est ad astra mollis e terris via. Ze země ke hvězdám nevede vyšlapaná cesta.
Příběh dvou poutníků, který tu popisujeme, se opravdu stal, je realitou konce dvacátého století. Ale přece by docela dobře mohl být námětem pro vědeckofantastický román a my bychom snad i uvěřili, že tomu tak někdy bude. Je až otřepané znovu připomínat, že ve vesmíru kolem nás dříve či později najdeme i takové věci, o nichž jsme neuvažovali ani při nejbujnějším fantazírování.
Oproti sci-fi myšlence má náš příběh ale přece jen jednu odlišnost. Podstatnou, opravdu zásadní. Ve vymyšleném příběhu by nás zajímali jenom tito poutníci. Proč bychom si připomínali sami sebe a naše tak dobře známé problémy, když se chceme alespoň v myšlenkách vydat hodně daleko do kosmu, kde ještě nikdo nikdy nebyl? Starali bychom se jen o osudy robotů, zatímco modrá planeta se všemi pozemšťany by zůstala utopena kdesi daleko vzadu a nic by nás — cestovatele — s ní už nespojovalo, snad jen občasné vzpomínky.
Skutečnost je však jiná. Sondy by bez spolupráce se Zemí byly jen neforemnými kusy hmoty, které bezcílně bloudí vesmírem. Čeká je to také, ale až za dlouhou řadu let, až se opravdu přetrhne i ta nejtenčí nitka spojení sondy se Zemí. Zatím je tomu jinak. Přes propastnou vzdálenost mezi sondami a zeměkoulí, která vede k dlouhým pomlkám v komunikaci, jsou tvůrci těchto robotů schopni je ovládat. Mohou je i podstatně přebudovat. Vlastně: nejen že mohou, ale musí!
Na první pohled neřešitelný problém. Cožpak se dá pozměnit sonda, nacházející se za Saturnem, když takto „na dálku“ nelze vyměnit ani jedinou součástku, sebemenší šroubek? Jenže proměna je opravdu nutná, vždyť Voyagery byly postaveny jen pro let k Saturnu. Pravda, už od počátku mnozí věřili, že prozkoumají také vzdálenější světy, současně však velmi dobře věděli, že s technikou, která byla v době startu k dispozici, to nepůjde.
Proměna je nezbytná, proměna je možná. Lze změnit obsah „mozků“ sond — palubních počítačů, mohou a musí se vylepšit zařízení pro komunikaci s Voyagery. Budou se jistě upravovat i režimy práce se sondami, které jsou právě oním naprosto nehmatatelným tmelem spojujícím techniku i lidi, pojítkem, které rozhoduje o zdaru či neúspěchu akce.
Vše, co se týká Voyagerů, se na této planetě sbíhá do jednoho místa. Poštovní adresa je stručná: Laboratoř tryskového pohonu (JPL), Pasadena, CA 91109, USA. Na jihu Kalifornie, v těsném sousedství mamutího města Los Angeles a na úpatí Pohoří sv. Gabriela, je ve čtvrti zvané La Caňada-Flintridge rozlehlý areál s kancelářemi a výrobními halami, hotový labyrint budov, v němž se náhodný návštěvník musí beznadějně ztratit. Právě zde se v rekordně krátké době 66 dní zrodila první americká umělá družice Explorer 1, jež byla poslána do vesmíru 31. ledna 1958. V Laboratoři tryskového pohonu se připravovala většina amerických družic a sond bez lidské posádky, které se od zahájení kosmické éry vypouštěly do vesmíru.
Počátky „džej pí el“ sahají až do třicátých let. V roce 1936 vznikla laboratoř jako neoficiální výzkumné středisko v oboru raketové techniky. Tehdy tu zahájil pokusy s raketami profesor z Caltechu Theodore von Karman. První malá raketa, kterou připravil spolu s několika studenty ke startu, se odlepila od země 31. října 1936. Postupně se budovaly laboratoře pro vývoj raket na kapalné a tuhé pohonné látky, které ve čtyřicátých letech přešly do správy americké armády. Se vznikem civilní instituce NASA v roce 1958 se ustavuje dnešní JPL, které je nejen místem zrodu měsíčních sond Ranger a Surveyor, ale i všech Marinerů, Vikingů, Voyagerů … Tento výčet bude časem jistě velmi dlouhý.
Dnes JPL zasahuje i do řady dalších oborů kosmického výzkumu. Staví se zde radarové stanice pro sledování raketoplánu, připravuje se tu vozidlo pro automatický průzkum Marsu, JPL proniká i do výzkumu v mikroelektronice a počítačové technice. V neposlední řadě se tu připravují expedice, které nebudou zkoumat vzdálené světy, ale naopak těleso nám nejbližší — naši vlastní Zemi.
V době největší slávy Voyagerů měla Laboratoř tryskového pohonu přes 5000 pracovníků. Z nich asi 300 zabezpečovalo let obou sond. Tým, který má na starosti navigaci, je desetičlenný. Z radarových záznamů i televizních snímků oporných hvězd, planet a jejich družic určuje přesnou polohu sondy a počítá, kdy a jak se provedou jednotlivé manévry korigující dráhy sond.
Skupina pro podporu vědeckých výzkumů, která má 20 členů, je postavena před nelehký úkol: musí koordinovat plány a přání všech odborníků, kteří mají na sondě své experimenty. Každému je sice jasné, že vyhovět všem jeho požadavkům beze zbytku nelze, ale přesto se i tady občas vede tvrdý boj o místo na výsluní. Zatímco jeden požaduje co nejtěsnější průlet kolem nějaké družice a co nejdelší sekvenci pro pořizování snímků, druhý se obává poškození svého přístroje radiací, protože změněná dráha by vedla blízko pásů pronikavého záření. Třetí pak namítá, že při dlouhé sekvenci snímků se sonda natáčí nevhodným způsobem, což znehodnotí dlouhou řadu měření u dalšího experimentu. V takových sporných případech zasahuje vědecký řídící výbor, složených z vedoucích jednotlivých experimentů. Je jich 11 a dohodnout se musí.
Když je plán hotov, nastupuje třicetičlenný kolektiv expertů tzv. sekvenčního týmu, který se stará o to, aby přijatý plán byl proveditelný také z technického hlediska. Je tu řada omezení. Například kapacita paměti počítačového systému na sondě je malá, nebo — bude dostatek elektrické energie? S elektřinou na sondě je to tak: tři termoelektrické generátory využívají energii, která vzniká radioaktivním rozpadem oxidu plutonia. Termočlánky přeměňují teplo na elektrickou energii, přičemž ze 7000 wattů tepelného toku vzniká asi 400 wattů elektrické energie. Vidíme, že účinnost této „elektrárny“ není nijak oslnivě vysoká — jen asi pět, šest procent — jenže jak jinak vyrobit dostatek elektřiny v těch dálavách planetární soustavy, kde je sluneční svit tak sporý?
Zpočátku výkon termoelektrických generátorů dosahoval 470 wattů; nyní po více než čtyřech letech provozu poklesl na 400 wattů a produkce elektrické energie se bude i nadále pozvolna snižovat, jak se budou zmenšovat zásoby oxidu plutonia. Jenže těch čtyři sta wattů už nestačí k tomu, aby všechny části sondy fungovaly současně! Některé podsystémy nebo vyhřívání jistých přístrojů musí zůstat vypnuto, aby mohly pracovat jiné přístroje a jiné díly sondy. Je to, jako bychom řešili křížovku s mnoha navzájem propletenými tajenkami, když se pokoušíme stanovit posloupnost úkonů, které má sonda splnit a nepřekročit přitom povolenou spotřebu 400 wattů!
O zdraví sondy se stará 70členný tým techniků. I tito lidé zasahují do režimu práce sondy, žádají o provedení rozličných testů, manévrů a zvláštních operací.
Pak jsou tu ti, bez nichž by nebylo možné se sondou komunikovat: 45 techniků letového operačního střediska. Oni ještě jednou kontrolují posloupnosti příkazů, sestavené sekvenčním týmem, a pak je odesílají do Sítě dálkového kosmického spojení. Odtud je již volná cesta do vesmíru.
Data proudí také opačným směrem, ze sond do JPL, a je to příval dat nesrovnatelně bohatší než řady příkazů, vysílané k sondě. Ale s výjimkou nemnohých hlášení, oněch „životně důležitých“ sdělení o stavu sondy, se nic z toho neobjevuje na monitorech přímo v řídícím středisku. Data jsou přijímána asi 55 operátory, kteří zabezpečují jejich prvotní archivaci. Na 150 vědců je už připraveno vybrat z měření to nejzajímavější a podělit se s os-tatními o své dojmy z velkých objevů. Vrcholem jsou vždy blízká setkání sond s některou z planet, z nichž se už čtyři uskutečnila a další dvě se plánují.
Konečným „skladištěm“ všech vědeckých dat získaných sondou však není JPL, ale další ústav patřící NASA: Goddardovo středisko kosmických letů v městě Greenbelt, ve státě Maryland na východě USA. Zde jsou uložena data nejen z Voyagerů. Národní středisko pro data z kosmického výzkumu archivuje všechny vědecké informace získané americkými družicemi a sondami. Jsou tu i některé výsledky z družic, vypuštěných jinými státy. Ale nejen z tohoto důvodu nemusíme brát slovo „národní“ v názvu střediska příliš úzkoprse. Databanka v Greenbeltu je totiž volně přístupná všem vědcům, opravdu každému zájemci, a je pouze technickou záležitostí, jak se informace uložené na magnetických páskách, mikrofiších či negativech dostanou odtud až k žadateli.
Zamysleme se ještě chvíli nad touto skutečností. Není to zvláštní, že nejen ona devadesátka vědců, kteří obstáli v konkursu a mohli umístit na sondu „své“ experimenty, ale i všichni ostatní odborníci, schopní a ochotní pitvat získaná data a vytěžit z nich opravdu vše, co je v nich skryto, tak opravdu mohou učinit? Nepřekvapuje vás, že tu nejsou žádná omezení v „národním“ zájmu? Že se to nestalo komerční záležitostí? Že tu nenajdete ani stopy po nějakých stavovských bariérách? Astronomický výzkum byl vždy takto svobodný a nikoho z opravdových vědců snad ani nenapadne, že by měl být jiný.
* * *
William McLaughlin, ředitel leteckého strojírenského podniku v JPL, s oblibou říkal, že „Voyagery stárnou stejně rychle jako psi a koně“. Až se dvojka dostane k Neptunu, bude mít za sebou více než 12 let pobytu v kosmickém prostoru. Vydrží pracovat, či nevydrží? Otázka skoro hamletovská.
Po čtyřech letech provozu je dvojka, na niž se nyní upírá veškerá pozornost, ve stavu, který vzbuzuje mírný optimismus. Vždyť jsou tu jen dva problémy, které opravdu vadí. První z nich — povelový přijímač; je laditelný jen v nepatrném rozmezí 96 hertzů kolem jisté „základní“ frekvence, která se však mírně mění v závislosti na řadě okolností. Tak například změna teploty v přijímači už o pouhého čtvrt stupně Celsia způsobí, že se přijímač přeladí o více než sto hertzů. Také zapínání a vypínání spotřebičů v palubní síti mění „základní“ frekvenci natolik, že i takto může přijímač „ohluchnout“.
Se všemi těmito handicapy se však lze vyrovnat, i když o pohodlné komunikaci se sondou není ani řeči. Členové sekvenčního týmu musí při předávání zpráv sondě hlídat, zda se nemění teplota přijímače nebo zda se nějaký velký spotřebič na sondě právě během příjmu zprávy nezapíná nebo nevypíná. Pak se velmi pomalou rychlostí — 16 bitů za sekundu — vyšle povel sondě jedním ze tří 400 kilowattových vysílačů, připojených k obřím parabolám Sítě dálkového kosmického spojení. Protože interval jednoho sta hertzů, ve kterém porouchaný přijímač přece jen funguje, je vzhledem k frekvenci 2,3 gigahertzu, na které se zpráva přenáší, až nepředstavitelně úzký, vysílá se povel vícekrát za sebou a na několika blízkých frekvencích. Jedna z nich bude určitě ta správná!
Druhým problémem je otočná plošina. Jistě si ještě pamatujete, že se těsně po průletu kolem Saturnu zadřela a pak — pouze „na vlídné slovo techniků“ — se přece jen rozhý-bala. Ale i kdyby byla zcela v pořádku, nestačila by při průletu kolem Uranu a Neptunu tak rychle natáčet televizní kamery za svými cíli, jak je zapotřebí. Řešení je teoreticky jasné: bude se muset natáčet celá sonda. Jen takto, programovanou rotací sondy, lze zabránit rozmazání obrazů při dlouhých expozičních časech, které se očekávají. Plošina sama se bude natáčet jen málokdy a to ještě dosti pomalu, asi takovým tempem, jakým se pohybuje velká minutová ručička na ciferníku hodin.
Korekční motorky jsou dostatečně citlivé, aby zabezpečily přesné otáčení sondy; bude však dostatek hydrazinu ke všem těmto operacím? Charles Kohlhase, ředitel úřadu pro přípravu projektu Voyager, byl v tomto směru optimistou: „Nejméně 150krát se může celá sonda natáčet za svými vědeckými cíli nebo korigovat svou dráhu.“
Když už se rozhodneme vyslat sondu daleko od domovské planety a daleko od Slunce, musíme se neustále utkávat s nepříjemnými důsledky zákona „kvadrátu vzdálenosti“. Nepřímo úměrně druhé mocnině vzdálenosti klesá totiž osvětlení od Slunce. Úplně stejně se snižuje i tok rádiového záření, který vysíláme k sondě nebo který sonda posílá směrem k nám. Televizní kamery Voyagerů byly navrženy tak, aby optimálně pracovaly u Jupiteru a Saturnu. Jenže Uran je dvakrát dál než Saturn, Neptun dokonce třikrát dál. U pla-nety Uran je sluneční osvětlení 360krát nižší než u Země, u Neptunu až 900krát menší! To je srovnatelné se světelnými podmínkami za pozdního pozemského soumraku. Protože se u Uranu a Neptunu jistě setkáme i s velmi tmavými tělesy, je jasné, že expoziční doby se protáhnou na řadu minut.
Naštěstí už víme, jak to zařídit, aby snímky byly stejně ostré jako dříve. Ostatně generálka tohoto způsobu snímání už proběhla. Bylo to ještě u Saturnu: plošina se již trochu hýbala, ale plynule sledovat cíle ještě nemohla. Tehdy se při natáčení celé sondy fotografovala družice Rhea. Velmi dobrý výsledek je povzbuzením do budoucna.
S rostoucí vzdáleností sondy klesá i rychlost přenosu dat k Zemi. Kde jsou ty doby, kdy sonda chrlila data maximální rychlostí 115 200 bitů za sekundu! To bylo ještě u Jupiteru. U následující planety Saturn byl přenos zpomalen na 44 000 bitů za sekundu. U Uranu se toto číslo sníží na pouhých 21 600 a u poslední planety Neptun, pokud se nějak nevylepší pozemní přijímací stanice, bude zřejmě ještě nižší.
Proč ale tento pokles? Se zvětšující se vzdáleností jsou přijímané signály slabší a snadno se utápějí v šumu, který je vždy přítomen. Při vysoké přenosové rychlosti může snadno dojít ke zkomolení zprávy. I my přece hovoříme pomaleji, když chceme, aby nám bylo dobře rozumět.
Jenže nízká rychlost přenosu dat nepřichází v úvahu! Průlety kolem vzdálenějších planet jsou kratší a kratší, protože vzájemná rychlost sondy a planety se gravitačním urych-lováním sondy při těsných průletech zvyšuje. Kterýpak z členů výzkumných týmů by prohlásil, že právě u těchto dalekých světů, kde dosud žádná kosmická sonda nebyla, není zapotřebí tak usilovně shromažďovat data jako u prvních dvou planet?
Nejkritičtější je situace s přenosem obrázků. Každý snímek se skládá z jednotlivých bodů, které jsou poskládány do mřížky z řádků a sloupců. Řádků je 800 a sloupců také tolik. Celý obraz je tedy tvořen 640 000 obrazovými elementy, přičemž každý z nich může mít jednu z 256 úrovní šedi, od naprosto černé do zcela bílé. Těch 256 úrovní bylo zvoleno proto, že k záznamu čísla v rozmezí od 0 do 255 (což je právě 256 úrovní) stačí — vyjádřeno počítačovou terminologií — jedno osmibitové slovo. Každý z více než půl milionu obrazových elementů tedy potřebuje dalších 8 bitů informací k zaznamenání úrovně osvětlení. Celý snímek tak představuje 640 000 x 8 = 5 120 000 bitů informací.
Nyní trochu aritmetiky: když u Jupiteru začal palubní vysílač Voyageru předávat snímek na Zemi nejvyšší možnou rychlostí, stačilo na to všeho všudy 45 sekund. U Uranu by přenos trval, jak odhadují technici, šestkrát až osmkrát déle. To je neúměrně mnoho. Sonda bude muset ze známých důvodů sledovat fotografovaný objekt a natáčet se za ním; po tu dobu bude vysílací anténa mířit jinam než na Zemi, takže čas fotografování nelze pro přenos dat využít. Záznam tak velké spousty informací na palubní magnetofon také nepomůže, protože by se brzy zahltil.
Situace se zdá být bezvýchodná. To je ale k zlosti! Tato sonda opravdu není stavěna pro let k Uranu a ještě dál …
Pravda, sondu nelze na dálku změnit, ale způsob práce s ní snad ano! Předávaná data lze přece — zhustit!
Toto stlačení v praxi vypadá takto: ke každému obrazovému elementu se přiřadí číslo, které znamená nikoliv to, jaké má daný bod obrazu osvětlení, ale jaký je rozdíl osvětlení oproti předcházejícímu bodu na řádku. Protože snímky bývají častokrát málo kontrastní a je na nich hodně tmavého pozadí, bývají i rozdíly osvětlení dosti malé. Pak ale pro vyjádření hodnoty tohoto rozdílu vystačí většinou jen tři bity, což je proti původním osmi dost výrazná úspora. Takto lze ušetřit předávání až 60 procent informací, a to už je podstatné zkrácení! Jisté riziko tu ale zůstává: jen první bod na řádku obsahuje plnou informaci, zbývající na ni navazují. Vznikne-li tedy během přenosu sebemenší chyba, budou jí ovlivněny všechny body až do konce řádku.
Ale i přes toto riziko se musí ke kompresi dat přistoupit. Pak lze takový snímek Uranu přenést na Zemi za čtyři-pět minut, což je docela únosná doba. Všechny tyto změny bylo nutno pečlivě připravit, naprogramovat a vyzkoušet dříve, než se dvojka přiblíží k Uranu. Opět pomohl záložní exemplář sondy, který vzhledem k úsporným opatřením zůstal v inventáři JPL, a také jednička, která teď už žádný velký úkol před sebou nemá. Při zkouškách nanečisto vše vycházelo; tak tedy doufejme, že to vyjde i naostro.
Před příletem k Uranu se musí změnit ještě přijímací aparatura na Zemi. Musí být lepší, o hodně lepší. Uvažte jen, že na sondě je malý 22wattový vysílač. Jeho signály se nesmí ztratit v šumu, má-li mít celé toto naše počínání vůbec smysl. Proto se renovovaly tři staré 64metrové antény v USA, Španělsku a Austrálii. Byly jednak zvětšeny na průměr 70 metrů (tím vzrostla plocha antény o 20 procent), a také dostaly nový povrch, mnohem přesněji tvarovaný než dosavadní. Výsledkem je výrazně dokonalejší soustředění přijatého signálu do ohniska antény. Už jen tyto změny znamenají oproti původnímu stavu zisk 55 procent.
Na příjmu slabých signálů od Voyageru se budou podílet i některé další velké antény. Australské stanici v Tidbinbille vypomůže ještě jedna 64metrová anténa Parkesovy rádiové observatoře, vzdálené 300 kilometrů. Ale i to by bylo u Neptunu málo. Do sledování sondy je třeba zapojit to nejlepší, co máme k dispozici: velkou anténní soustavu, umístěnou v americkém státě Nové Mexiko.
* * *
Když opustíme dálnici číslo 60, vedoucí podél řeky Rio Grande, a prosmýkneme se malým městečkem Socorro směrem na západ, zavede nás silnice rovná jako pravítko do polostepní náhorní oblasti. Zde, 64 kilometrů od Socorra, v nadmořské výšce 2100 metrů najdeme v kotlině obklopené ze všech stran horami pozoruhodný komplex radioteleskopů. Dvacet sedm sněhobílých anténních číší, rozestavených do tvaru obřího písmene Y, jehož ramena se natahují až 20 kilometrů daleko. Na ploše 30 krát 30 kilometrů nejsou žádné obytné budovy, na okraji jen pár farem. Tady, na území dobře chráněném před rušivými pozemními rádiovými signály, se nachází nejcitlivější rádiová observatoř světa.
Každá z 27 parabolických antén má průměr 25 metrů a je umístěna na plně pohyblivé montáži, 28. anténa je jako záložní připravena ve velké hale k výměně, kdyby toho bylo zapotřebí. Jsou to obrovské kolosy rozměrů osmipodlažních domů, 200 tun těžké, a přesto přemístitelné. Montáže jsou usazeny na železničních kolejnicích a mohou se přesunovat až na kilometry daleko.
Odrazná plocha antén má tvar paraboloidu s přesností na půl milimetru (!). Ohnisko, kde se zachycené signály scházejí, je poněkud mimo osu antény; jeho natáčením lze docílit toho, že záření dopadá do jednoho z šesti přijímačů, naladěných na různé frekvence. Jeden z těchto přijímačů dodala NASA speciálně ke sledování Voyagerů.
Zesílené mikrovlnné signály putují vlnovody, zabudovanými v zemi podél kolejnic, až do centrální budovy. Zde je srdce i mozek celého zařízení. Výkonný počítač stomilionkrát za sekundu porovná signály pro každou dvojici antén — těch kombinací je celkem 351 — a ze vzniklých interferenčních záznamů postupně vytvoří obraz rádiového zdroje. Elektromagnetické záření může ovšem proudit vlnovody i směrem opačným, celé zařízení lze využít také k předávání povelů sondě.
Vysoká výkonnost celého souboru antén spočívá v tom, že antény se vůči sobě mohou přemisťovat; vždy devět antén je v jednom ze tří směrů. Celý komplex může zachytit natolik slabé signály a rozlišit úhlově tak blízké zdroje, jak by toho byl schopen je-diný obrovský radioteleskop. Takový — o průměru mnoha kilometrů — však nikdo z technologických příčin postavit nedokáže.
Velká anténní soustava poblíž Soccora se používá převážně k radioastronomickým pozorováním. Při nich je často zapotřebí dosáhnout co největšího rozlišení dvou rádiových zdrojů, které jsou na obloze těsně vedle sebe, a proto se jednotlivé antény přesouvají co nejdále, až 21 kilometrů od středu. Při sledování Voyagerů, což je vlastně pro osádku rádiové observatoře jen příležitostnou prací, není třeba hnát se za velkým úhlovým rozlišením. Antény se naopak sešikují co nejtěsněji k sobě. Šlo by je naskládat tak hustě, že by ta devátá, nejvzdálenější v každé řadě, byla jen 640 metrů od středu onoho písmene „Y“. Jenže pak by se navzájem „rádiově“ stínily. Observatoř se nachází v zeměpisné šířce 34 stupňů a zde Uran i Neptun nevystoupí nijak vysoko nad obzor.
Je třeba zvolit kompromis. Antény se rozestaví do poněkud rozevřenějšího tvaru, aby jedna druhé nebránila ve výhledu na sondu, kterou budou společně sledovat. Poslední v každé řadě bude asi 1600 metrů od středu. Těchto dvacet sedm velkých bílých parabol, ostře kontrastujících se zelení náhorní plošiny a ocelově modravými horami v pozadí, míří jedním směrem nevysoko nad obzor. Z ptačí perspektivy je to až neskutečný pohled. Přiznejme také, že v tomto seskupení antén je to pohled nadmíru fotogenický.
* * *
Planetární soustava po dlouhé věky končila u Saturnu. Končila tu nejen pro Koperníka, Keplera a Galileiho, ale ještě pro několik dalších generací astronomů. Přírůstek zaznamenala až v roce 1781: v úterý 13. března sledoval William Herschel okolí hvězdy H Geminorum. Z jeho pozorovacího deníku vyčteme, že zde zpozoroval jednu hvězdu, jež byla nápadně „větší“ než okolní. Byl její neobvyklou jasností překvapen, a proto usoudil, že jde — o kometu. Opravdu, ani Herschel nebyl zpočátku připraven na to, že by svět planet mohl být mnohem rozlehlejší, než se do té doby soudilo.
Tak tedy byl objeven Uran. Objev další planety — Neptunu — již nebyl náhodný a nečekaný, provází jej však menší skandál. Příběh začíná zjištěním, že pozorované pozice Uranu nejsou přesně takové, jak by vyplývalo z Newtonovy teorie gravitace. Odchylky byly již natolik velké, že nemohly být způsobeny chybným měřením. Verdikt astronomů zněl: za Uranem obíhá ještě další hmotné těleso, ještě jedna planeta, která „narušuje“ pohyb Uranu.
Podaří se však vypočítat polohu tohoto hypotetického tělesa? Můžeme ho spatřit našimi dalekohledy? V roce 1843 se tohoto problému ujal Angličan John Couch Adams, čerstvý absolvent cambridgeské univerzity. Za dva roky byl s řešením hotov a dopisem ho sdělil řediteli greenwichské hvězdárny Airymu. Ten je však nebral nijak vážně.
Mezitím ředitel hvězdárny v Paříži přemluvil astronoma Urbana Leverriera, aby se touto úlohou také zabýval. V červnu 1846 došel Leverrier k výsledku, který se s Adamsovým kupodivu výborně shodoval. Airy začíná tušit, že jeho nedůvěra k Adamsovi nebyla na místě. Nemá však mapy hvězdného nebe, které by se daly použít k hledání planety na obloze, ty se teprve pracně připravovaly.
Leverrier byl energičtější: koncem srpna 1846 rozeslal na některé hvězdárny sebevědomý dopis, ve kterém vše popsal a žádal o pomoc při hledání planety. V Berlíně měli po ruce skvělé mapy a tak bylo jen dílem okamžiku Neptun opravdu spatřit. Stalo se 23. zá-ří 1846. Potom ale vypukl naplno nehezký spor. Byl prvním, kdo osmou planetu předpověděl, Angličan Adams, nebo Francouz Leverrier? Jak směšný spor z dnešního pohledu!
Uran a Neptun. Ano, tato dvě tělesa budou nyní středem zájmu Voyageru 2. K nim dosud žádná kosmická sonda nedoletěla. Víme o nich zoufale málo, ale přesto je třeba už teď připravit podrobný program setkání našich poutníků s těmito vzdálenými světy.
V létě 1984 je program setkání s Uranem v hrubých rysech jasný. Také finance jsou pro tuto náhradní VELKOU CESTU zajištěny, takže už jen náhoda nebo „vyšší moc“ by mohla zhatit ambiciózní plány vědců. Koncem jara 1985 se upřesňují klíčové sekvence pozorování. Mezi ně bude patřit určitě i snímkování malé družice Mirandy, kolem níž sonda proletí velmi těsně.
Období sledování Uranu je vymezeno daty 4. listopad 1985 a 25. únor 1986. Vše, co se v tu dobu bude dít, musí být předem naprogramováno a uloženo v palubních počítačích. Nějaké bezprostřední řízení ze Země nepřichází v úvahu, vždyť rádiový signál potřebuje na překonání vzdálenosti od Země k Uranu téměř tři hodiny.
Do pamětí počítačů se zapisuje devět zakódovaných sekvencí příkazů. Každá z nic-h je tvořena asi 2500 slovy, každé slovo obsahuje 18 bitů informací. Některé sekvence příkazů budou řídit sondu i celý měsíc, jiné třeba jen dva dny — záleží na tom, jak nabitý bude výzkumný program v jednotlivých fázích setkání. Na vývoji těchto devíti sekvencí příkazů se podílelo několik tuctů programátorů po celých 18 měsíců. Nebyla to ani trochu rutinní záležitost.
Všichni z řídícího týmu se už těší na setkání s Uranem. Planeta bude snímána, odposlouchávána a všelijak proklepávána všemi možnými způsoby a z mnoha stran. Voyager přelétne nad jedním z Uranových pólů, což je dáno prapodivnou polohou planety: její rotační osa zcela netradičně téměř splývá s oběžnou rovinou, není jako u všech ostatních „normálních“ planet kolmá na tuto rovinu nebo jen mírně k ní skloněná.
Zvláštní pozornosti se budou těšit i uzounké prstýnky, v mnohém tak odlišné od Saturnových. Víme už, že jsou extrémně tmavé, takže jejich fotografování určitě nebude snadnou záležitostí. Najdeme v Uranových prstencích také hustotní vlny a radiální paprsky? Budou mít prstence ostré hrany, podaří se objevit malé družice, vnořené do prstenců? Z čeho jsou jednotlivé kousky hmoty, tvořící prstence? Z ledu? Nebo z hornin? — Samé otazníky. Desítky otazníků.
Podobně se můžeme ptát i v případě Uranových družic. Okolo nevelké Mirandy sonda proletí ve vzdálenosti pouhých 29 000 kilometrů. Kamery by měly zaznamenat až jeden kilometr velké detaily; přesně se určí velikost a hmotnost tělesa, což pak umožní stanovit, z čeho vlastně tahle maličká družice sestává. Opět z ledu?
Pak přijde na řadu Neptun. Termín setkání je už také znám: 24. srpen 1989. Pro dvojku to bude poslední „mezipřistání“ před nekonečným letem za hranice našeho planetárního systému. Bude-li vše probíhat podle plánu, sonda jen těsně mine Neptun, proletí pouhých pár tisíc kilometrů nad jeho oblaky. Bude to nejtěsnější průlet kolem planety v ce-lém programu Voyager!
Za pět hodin poté dojde k setkání s družicí Triton. I z toho mála, co zatím o tomto dalekém světě víme, se dá soudit, že to bude jeden z vrcholů průletu kolem Neptunu.
Takové jsou tedy plány. Jen pár zarytým pesimistům se zdají být nereálné a neskutečně vzdálené. Faktem ale je, že scénáře průletů sondy kolem Uranu a Neptunu jsou hotovy. Legendární VELKÁ CESTA teprve nyní nabyla své konečné podoby.
* * *
Uran podle všech náznaků by měl být pravou lahůdkou pro milovníky překvapení. Je to situace velmi podobná té z roku 1965: tehdy kosmická sonda Mariner 4 proletěla kolem Marsu a přinesla odtud první vědecké výsledky. A že byly pozoruhodné! Teď také všichni očekávají mnohá překvapení. Jenže: není to tím, že o Uranu toho víme zatím nepoměrně méně než o Marsu před érou kosmického výzkumu? Nebo jsou Uran, jeho prstence a rodina družic sám o sobě světem nadmíru exotickým?
Končí rok 1985, sonda Voyager 2 se nezadržitelně blíží k Uranu a na Zemi běží naplno přípravy na další setkání. Bude to už páté setkání v rámci celého projektu. Kosmická sonda je v tu dobu téměř tři miliardy kilometrů daleko od naší planety. Lze si tuto vzdálenost vůbec nějak představit?
Připouštím, že jen stěží, i když si vypomůžeme nějakým modelem. Všechny takové modely se totiž nakonec ukáží jako nenázorné, protože planetární soustava je jaksi neforemná, až neskutečně prázdná a rozlehlá. Tak třeba model v měřítku jedna ku pěti miliardám. Vše bude 5 000 000 000krát menší — rozměry těles i vzdálenosti mezi nimi. Slunce se zmenší na kouli o průměru necelých 30 centimetrů, tak asi na velikost míče. Země se scvrkne na drobnou kuličku o průměru necelé tři milimetry, bude to takový malý korálek. Náš Měsíc nedosáhne průměru ani tří čtvrtin milimetru a bez zvětšovacího skla ho snadno přehlédneme.
Ale což teprve vzdálenosti mezi těmito tělesy: když „Slunce“ velké jako míč postavíme doprostřed fotbalové branky na regulérním hřišti velkého stadiónu, „Země“ s „Měsícem“ se octnou 30 metrů daleko, ve čtvrtině délky hrací plochy. Nepříliš vzdálený pozorovatel, který vše sleduje z tribuny stadiónu, nemůže model Slunce přehlédnout. Má ale šanci uvidět „Zemi“?
Přeskočme k Jupiteru. Ten — pětmiliardkrát menší — bude mít jen tři centimetry v prů-měru, takový pingpongový míček. Musíme jej hledat 160 metrů od modelu Slunce, až za druhou fotbalovou brankou někde mezi diváky. Cíl, ke kterému se teď dvojka blíží — planeta Uran — bude jen dětskou kuličkou o průměru jednoho centimetru, přes půl kilometru vzdálenou od míče jakožto Slunce. Poslední setkání čeká sondu s Neptunem. V našem modelu bude i on malou centimetrovou kuličkou, zato však 900 metrů vzdálenou. To už se vzpírá běžné představě.
Teď ale si v tomto měřítku představte samotnou sondu. Jde to vůbec? Bude to mikroskopický prášek poletující mezi těmito přece jen „solidními“ tělesy?
Kdepak! Žádný miniaturní kousek prachu, tak gigantické sondy (ve skutečnosti) nejsme zatím schopni do vesmíru vysílat. V našem modelu by ji mohla představovat obyčejná jednoduchá molekula, dvě miliontiny milimetru velká, pouhým zrakem určitě nezpozorovatelná.
Pesimisty tato přirovnání naplňují pocity bezvýznamnosti. Nejsme nic než jakýsi přívažek tohoto světa, drobinky, nad jejichž osudem nestojí zato se ani zamýšlet. Jsou však i jiní, kteří naznačují odlišný postoj k věci: přes všechnu svou malost jsme schopni věci kolem sebe kriticky sledovat a dobírat se příčin, proč svět, v němž žijeme, je právě takový, jaký je. V tomto pohledu není přece ani náznak rezignace, odevzdaného vyčkávání, nedůvěry v sílu myšlení! Naši dva poutníci, ať už si je představíme jako drobné molekuly v našem modelu nebo je vnímáme jako tunu materiálu, člověkem umně zformovaného, jsou určitě skvělým potvrzením myšlenky, že lidé jsou s to úspěšně zkoumat svět, jehož jsou součástí.
* * *
Když se dvojka bude blížit k Uranu, naskytne se jí zvláštní pohled: jak víme, Uran má rotační osu sklopenou do oběžné roviny, v níž se také Voyager řítí k planetě. Sonda letí k Uranu, který k ní přiklání celou jižní polokouli s jižním pólem uprostřed. Modrozelená planeta je obklopena prstenci a družicemi, které se nacházejí v rovině rovníku, téměř kolmé na směr letu sondy. Při pohledu z větší dálky mohou prstence a družice vytvářet pozoruhodnou scenérii, jako bychom hleděli na jakési obří „býčí oko“.
Vzhledem k této neobvyklé orientaci planety vůči sondě nebude průlet Uranovým systémem záležitostí několika dní, jako tomu bylo při předchozích setkáních s Jupiterem a Saturnem, ale jen pár hodin. Kritické jsou vlastně jen 4 hodiny před a 2 hodiny po největším přiblížení. „Každé setkání mívá svá úskalí,“ komentoval situaci jeden z představitelů JPL, „ale tentokrát je úskalím samotné setkání.“
Doba nejtěsnějšího přiblížení k Uranu: 24. ledna 1986, 18 hodin světového času. To je klíčový okamžik, k němuž se nyní vztahuje počítání času, nový „okamžik nula“. Šest dní před tímto datem ale nastaly komplikace: na televizních monitorech vypadávaly celé řádky obrázků, snímaných sondou. V JPL se v tu dobu hodně lidí pořádně zpotilo.
Po pravdě řečeno, jakási nepříjemnost se očekávala. Byl by to přece jen zázrak, kdyby se v dosud neodzkoušené a poněkud nejisté síti sledovacích stanic neprojevil zádrhel. „Byl jsem pevně přesvědčen, že v pozemním systému je nějaká vada,“ vzpomínal později William McLaughlin, vedoucí oddělení pro řízení letu sondy. „A mnozí další byli téhož názoru.“
Po celý víkend se hledala závada. Bezvýsledně. Pozornost se proto pomalu přesouvala k sondě samé. Kde tady je nastražena past? Ve zhušťování informací před vysíláním na Zemi?
Nezbývalo než ještě jednou zrevidovat obsah všech pamětí palubních počítačů. Nezáviděníhodná situace doslova pár dní před setkáním! Námaha se však vyplatila: byl objeven jeden bit binární instrukce, který namísto hodnoty „0“ měl nevratně přiřazenu hodnotu „1“. Programátor Richard Rice přes noc vymyslel potřebnou úpravu programu a chybu odstranil. Řešení bylo možné otestovat a opravenou verzi počítačového programu vyslat k sondě. V úterý 21. ledna, tři dny před setkáním, na monitorech v JPL konečně naskočily bezvadné obrazy.
Druhá ošemetná situace byla víceméně předem naplánována. Souvisela s tím, co bylo na programu až za tři a půl roku — setkání s Neptunem. Aby k němu mohlo dojít a sonda minula planetu ve vhodné vzdálenosti, musela již u Uranu proletět dosti přesně jistým bodem. Ten byl poblíž ekliptiky, 107 000 kilometrů od centra planety. Čas průletu již tak přísně vymezen nebyl, mohl se přizpůsobit tomu, aby sonda optimálně vyfotografovala Uranovy družice, zejména maličkou Mirandu, kolem níž prolétne velmi blízko.
Upřesnit polohu Uranových družic bylo pro navigátory z JPL poměrně snadné, Uran á la býčí oko umožňoval určit polohy satelitů s velkou přesností. Horší už to bylo s na-lezením vzájemných sklonů drah a s určením přesné doby průletu sondy kolem družic. Že není vše v pořádku se projevilo již v prosinci. Pozice satelitů byly známy velmi přesně, přesto však se družice na snímcích neobjevovaly, ačkoli tam být měly!
Celý pečlivě připravovaný časový harmonogram průletu sondy kolem planety se začínal bortit. Tu usoudil Stephen Synnott z navigačního týmu, že na vině bude asi Uran sám. Jak se zakrátko ukázalo, také byl: hmotnost planety je ve skutečnosti o 0,25 procenta větší než se doposud soudilo. Tento na první pohled nepatrný přívažek, který mimochodem odpovídá asi tak hmotnosti Merkuru, byl schopen ovlivnit výsledek výpočtů natolik, že předpovědi nesouhlasily se skutečností.
Výpočet poloh družic a sondy s novou hodnotou hmotnosti planety byl dílem okamžiku. Ukázalo se, že bod nejtěsnějšího průletu kolem Uranu bude třeba posunout o 300 kilometrů dál od planety, jinak by dvojka minula další planetu Neptun o plné čtyři miliony kilometrů. Na Štědrý den se na čtrnáct minut zapojil korekční raketový motor, aby provedl potřebnou změnu.
„Nedostali jsme se sice přesně tam, kam jsme chtěli, ale zatím to stačí,“ komentoval manévr ředitel projektu Richard Laeser. K upřesnění dráhy dojde ještě několik dní před setkáním.
Mezitím se členové sekvenčního týmu připravovali na předání nejčerstvější verze příkazů sondě, podle níž bude v té dálce sama pracovat. Byli rozhodnuti vyslat ji pouze několik hodin před koncem období, kdy je sonda ještě schopna ji akceptovat. Říjnová zkouška takového předání „na poslední chvíli“ sice nedopadla dvakrát dobře, ale podařilo se při ní odhalit několik problémů, které by mohly zcela zhatit výsledek.
V pozdním středečním odpoledni 22. ledna začalo předávání poslední verze příkazů „naostro“. Voyager 2 byl tenkrát ve vzdálenosti dva a půl milionu kilometrů od Uranu, a to už se Uranova gravitace citelně projevovala. Z rádiových signálů ze sondy — z je-jich dopplerovského posouvání — bylo zřejmé, jak mnoho se sonda zrychluje.
Dvacet devět hodin před největším přiblížením a potom o osm hodin později byly provedeny poslední dvě korekce dráhy. Jejich rozbor ukázal, že byly nebývale úspěšné: odchylka v poloze na dráze nepřevyšuje 40 kilometrů a čas příletu souhlasí s plánovaným na tři sekundy! Šéfové projektu nešetřili slovy chvály.
Po posledních korekcích dráhy před setkáním bylo ještě třeba upravit počáteční časy jednotlivých operací. Tak například začátek detailního snímkování Mirandy by měl začít o 48 sekund později. Všechny tyto změny byly vyslány k sondě 24. ledna v 1.15. Když za pět a půl hodiny dorazilo zpět potvrzení o přijetí příkazů sondou, byl už Voyager 2 uprostřed pilné práce. Za tři hodiny má minout Mirandu.
Všechny detailní snímky družic se zaznamenají na palubní magnetofon a teprve ve vhodnou chvíli, až se sonda bude moci otočit od svého objektu směrem k Zemi, se přehrají do Sítě dálkového kosmického spojení. Teprve tehdy bude zřejmé, zda se někam do celého předlouhého řetězce příkazů nevloudila přece jen nějaká chyba. Do té doby nezbývá než čekat a věřit v nejlepší.
* * *
Uranovy družice nesou jména z děl velikánů světové literatury Williama Shakespeara a Alexandra Popeho. První dvě — Oberon a Titánia (podle Shakespearovy komedie Sen noci svatojánské) — zpozoroval poprvé v roce 1787 sám William Herschel. Bylo to šest let poté, co objevil Uran. Další William, tentokrát Lassell, přidal v roce 1851 do seznamu Uranových družic další dva exempláře: Umbriel a Ariel. To jsou postavy z Popeho básně Uloupená kadeř. Když v roce 1948 Gerard Kuiper objevil pátou družici, ani on neporušil pravidlo a nazval ji Miranda, podle postavy v Shakespearově romantickém dramatu Bouře.
Těchto pět vzdálených těles představovalo po léta pro většinu astronomů pět fádních, šedivých, vůbec ne atraktivních světů, jež jsou vystrčené kamsi k okraji sluneční soustavy, do věčného chladu a přítmí. Geolog Laurence Soderblom se vyjádřil lakonicky: „Očekávám impaktní krátery a něco k tomu.“ Ojoj, kdyby jen tušil, jak je vedle!
Nikdo však nemohl předem vědět, jaké jsou to doopravdy světy. Ani první snímky z kosmu mnoho neprozradily. Navíc, vzhledem k neobvyklé konfiguraci Uranovy soustavy vůči sondě, kdy jednotlivé družice jsou vyskládány kolem dokola planety jako kabinky obřího pouťového kola, jsou tyto satelity po dlouhou dobu během příletu k planetě zhruba stejně daleko od sondy. Které těleso si zasluhuje obzvláštní pozornosti, když takto zdálky na žádném z nich nic pozoruhodného nevidíme?
Opravdu, první obrázky nijak neodporovaly Soderblomově pesimistické předpovědi. Na Uranových souputnících bylo možné rozpoznat jen několik světlých skvrn, které možná naznačovaly přítomnost kráterů, a pak jakési světlé kudrlinky či chomáčky, což mohl být například čerstvý led, který tu vyhřezával podél prasklin v kůře satelitu.
V časných ranních hodinách 24. ledna se na záběru nejvzdálenějšího měsíce Oberon objevil kráter se zřetelnými světlými paprsky, které z něj vybíhaly. Impaktní kráter dobře známý i z dalších ledových družic, tady však s doplňkem, který geology zaskočil: uprostřed kráteru se rozkládá zřetelná tmavá skvrnka, zornička oka nepřítomně hledícího kamsi do vesmíru. Pro geology je to jasný důkaz vulkanické aktivity, jenže tentokrát se to týká ledu: špinavá voda, která prosákla prasklinami v kůře, zaplnila dno kráteru a zmrzla v podobě hnědočerveného jezírka.
To byly první náznaky toho, že svět Uranových družic nemusí být zcela nezáživný a mrtvý. Podezření zesílilo při poněkud podrobnějším pohledu na Titánii, největší z Uranových měsíců (i tak ovšem dosahuje průměru jen necelých 1600 kilometrů; pro srovnání Měsíc má průměr dvakrát větší). Na Titánii je mnoho kráterů, ale též několik set kilometrů dlouhá údolí tvaru rozsáhlých příkopů. Vznik těchto údolí lze také přičíst vlivům vody a ledu. Když nitro Titánie zmrzlo a maličko se rozepnulo (protože voda po zmrznutí má větší objem), kůra měsíce rozpraskala.
Nejpodrobnější záběry dalších tří družic byly nahrány na magnetofon a teprve po průletu byly předány na Zemi. To bylo v sobotu 25. ledna, a ten den můžeme plným právem nazvat „dnem velkých objevů“.
Umbriel zpočátku nic zvláštního nesliboval. Z velké dálky je výrazně tmavší než zbývající čtveřice družic a ani pohled zblízka neukazoval víc než cosi šedavě neurčitého. Žádné skvrny, žádné světlé paprsky. To zde opravdu nejsou žádné impaktní krátery?
Konečně snímky ze vzdálenosti 550 000 kilometrů vnesly do problému jasno: jsou tu krátery, dokonce velké spousty kráterů. Podle všeho jsou velmi staré a po dlouhé miliardy let nezměněné. Ale proč, na rozdíl od všech ostatních družic, je Umbriel tak tmavý? Vzpomínáte na Saturnovu družici Japetus? Ta také se svou rozsáhlou, extrémně temnou skvrnou na jedné polokouli představuje pro geology zapeklitý hlavolam. Družice Umbriel, podle Soderblomových slov, „je Japetus tak říkajíc ‚v bleděmodrém'“.
Co můžeme očekávat od předposlední „velké“ družice Ariel? (Uvozovky jsou tu na místě, vždyť i Ariel má jen 1160 kilometrů v průměru, jenže — vše je relativní; řada dalších Uranových družic má i do stokilometrové velikosti daleko.) Nikdo by se ani mnoho nedivil, kdyby se Ariel prezentoval jako ledová koule poďobaná krátery — a nic víc.
Ariel se však předvedl jinak. Jeho kůra je rozpraskaná a sledujeme v ní dlouhá údolí, dosti široké propadliny, na první pohled podobné údolím na Titánii. Detailní záběry však odhalily ještě cosi dalšího: jsou tu celé sítě všelijak klikatých, vlnících se a navzájem se prostupujících údolí. Jejich dna, která jsou někde až desítky kilometrů pod úrovní okolí, jsou zhlazena, takže silně připomínají vyschlá říční koryta na Zemi (geologové je nazývají arroyos), anebo podobná, také zřejmě dávná říční údolí na planetě Marsu. Kdo by očekával tak aktivní proměny na tomto vzdáleném ledovém světě!
Okamžitě vznikají první pracovní hypotézy. V těchto řečištích přece nemohla téci voda, asi se tu pohyboval led. Jenže při těch nízkých okolních teplotách je led naprosto nehybný! Co kdyby tu byl i jiný led, nejen vodní, takový, který taje až při nízkých teplotách? Ten by pak mohl posloužit jako mazadlo. V úvahu přichází třeba metan nebo čpavek. David Stevenson z Caltechu zase navrhuje oxid uhelnatý.
Pak je tu problém, jak se čerstvý led dostává na povrch. Co je motorem této aktivity, co žene vodu a led z nitra na povrch? Slapové zahřívání — to je první pracovní návrh. Dnes už sice Ariel není v rezonanci se žádným Uranovým měsícem (a této rezonance, tedy souměřitelnosti oběžných dob, je k účinnému zahřívání zapotřebí), ale v minulosti tomu tak být mohlo. Stanley Dermott z Cornellovy univerzity rychle odhaduje účinnost celého procesu. Zdá se, že slapové síly nestačí dostatečně rozehřát nitro družice. Vzápětí Dermott své výsledky zpochybňuje, vždyť nevzal v úvahu ještě gravitační ovlivňování Arielu dalšími družicemi.
Jsme na úplném začátku hledání pravdy. Co se zde odehrávalo po dlouhé miliardy let? Podaří se nám tyto události rozpoznat? Před námi leží jen snímky ledových koulí, obrázky sice technicky dokonalé, ale přece jen pouhé momentky. Opravdu momentky? Je na nich naštěstí zachyceno více než jen současný stav, je tam i minulost, jenže zakódovaná. Geologové a astronomové jsou připraveni na to, že hledání tohoto kódu bude věcí zdlouhavou. To, o čem uvažují právě teď, v době setkání sondy s Uranem, jsou opravdu jen první pokusy. Později, až bude více času na detailní rozbory, bude vše vypadat možná už docela jinak. Nevadí: inspirace tu je a motivy pro další výzkum také.
To nejlepší ze světa družic přišlo nakonec: Miranda. Družice, jež je z těch dosud vzpomínaných planetě Uran nejbližší, a také je z nich nejmenší. Průměr byl změřen na 480 kilometrů.
Když se na monitorech v JPL začaly dopoledne 25. ledna objevovat první detailní snímky družice, všichni mimoděk zpozorněli. Zjevovalo se totiž něco úplně jiného než na prvních roztřesených snímcích, pořízených ještě před pár dny.
Povrch Mirandy můžeme označit jakkoli, jen ne jako jednotvárný. Hned to první, co na obrázcích vyniká, je velká obdélníková parcela tmavého odstínu, uvnitř které je cosi světlého ve tvaru písmene „V“. Necelou stovku kilometrů na každou stranu od tohoto „véčka“ se objevují dvě zvláštní oblasti, tvořené soustavou rovnoběžných údolí a hřebenů mezi nimi. Ubíhají terénem víceméně přímo a pak se v plavném oblouku zatočí jako závodní dráha na stadiónu. Je to podivuhodná krajina: jako by nějaký obr svými nemotornými prsty uhrabal kousek povrchu této drobné družice.
Na zbytku povrchu, který je zvláštním způsobem zmuchlaný, jsou i menší krátery a všelijaké zlomy a praskliny. Miranda se zdá být sbírkou těch nejroztodivnějších terénních struktur, které geologové kdy poznali. Řečeno Soderblomovými slovy, je to „bizarní slepenec vrstevnatého terénu a údolí, která jsme uviděli na Marsu, a terénu žlábkovaného, známého z Ganymedu, spolu se zlomy, jež pozorujeme na Merkuru.“ Přitom navíc některé oblasti připomínají takzvané měsíční pevniny, ony relativně světlejší části povrchu družice naší Země, zaplněné převážně krátery. Zajímavé: velké impaktní krátery na Mirandě docela chybí.
Toto je nejpodivuhodnější těleso ve sluneční soustavě, které jsme dosud poznali, shodují se všichni. Není třeba žádné telepatie, abychom četli myšlenky, které se nyní honí hlavami všech zainteresovaných. Co představuje ono nápadné „véčko“? A ty podivně uhrabané plochy, kde mezi vrcholem hřebenu a spodkem sousedního údolí je propastný rozdíl až 20 kilometrů? Proč toto vše nacházíme právě zde, na tak maličké družici Mirandě?
Členové televizního týmu vzrušeně debatují. Astronom David Morrison se snažil přiblížit novinářům atmosféru jednání: „Právě jsem přišel z místnosti, kde tři skupiny patnácti lidí vášnivě argumentují pro a proti. Ale ke shodě zatím nedošli. Je to nejfantastičtější věc od chvíle, kdy byly pořízeny detailní snímky planety Mars.“
Asi po dvou dnech se geologové shodli v tom, že všechny ty zvláštní povrchové útvary jsou téhož druhu, ale různého stupně vývoje. Pokřtili je názvem circus maximus, tak jako staří Římané označovali svůj stadión.
Pojmenovat věc ale nestačí. Musí přijít alespoň pokus o vysvětlení. Po hodinách diskusí vzniká první verze: někdy v raném věku byla družice Miranda rozbita srážkou s ji-ným tělesem. Má se za to, že původní těleso bylo tvořeno vrstvami z hornin a vrstvami z le-du; proto také některé úlomky byly jen z hornin, jiné pouze z ledu.
Zbytky se po srážce naštěstí nerozletěly nenávratně pryč, ale zůstaly poblíž sebe na oběžné dráze kolem Uranu. Zanedlouho se opět sbalily v jedno těleso, ale tentokrát se kusy ledu a kusy těžších hornin spojovaly zcela náhodně. Bloky ledu uvězněné v nitru se snažily vyplout na povrch. Naopak bloky skal se postupně propadávaly hlouběji a hlouběji pod povrch. Těmito přesuny se uvolňovala gravitační energie, která po přeměně na teplo natavila části povrchu. V kůře vznikala i četná napětí, jež vedla k popraskání kůry uvnitř a okolo oněch circi maximi. Možná, že se tyto komplexy puklin a srázů, pruhů ze světlého materiálu utvářejí právě nad bloky z těžších hornin, které se protlačují blíže ke středu znovuzrozeného měsíce.
Každá domněnka má svá slabá místa. U této není jasné, zda vůbec dojde k usazování těžších hornin u středu družice. Miranda je přece jen drobné těleso, její gravitační síla je nevelká. Napomoci by mohlo teplo uvolňované při slapových deformacích družice. To by ale Miranda musela být (tehdy) v rezonanci s dalšími Uranovými družicemi. Možná vskutku byla, dnes však už není.
Nakonec je otázkou, zda vůbec došlo k rozbití družice. Někteří geologové namítají, že po znovuvytvoření Mirandy by určitě některý ze zbytků narazil na povrch a vytvořil dosti velký kráter, jenž však — jak víme — na snímcích Mirandy postrádáme. Je snad nějaký takový kráter skryt na té polovině družice, kterou sonda nesnímala?
To je zapeklitá situace. Každý si jasně uvědomuje, že výsledky, které Voyager 2 předal na Zemi, budou po dlouhá desetiletí a možná i staletí jedinými detailními údaji, které jsou k dispozici. Zkrátka až do příletu další sondy k Uranu budeme muset vystačit s tí-m, co zjistila tato sonda. Stačí to ale k pochopení tak složitého problému, jako je původ Mirandy?
* * *
Asi bychom se měli zmínit také o dalších překvapeních, která nám připravila dvojka během průletu kolem Uranu. Byla to zajímavá zjištění a bylo jich opravdu dost. Ne, to je špatné slovo. Byla jich spousta.
Uran není pouhou zmenšeninou obřích planet Jupiteru a Saturnu. To astronomové víceméně tušili už před setkáním; ale že sama planeta bude tak fádní, předpokládal jen málokdo. Nic než nudná, jednotvárná plocha, bez jakýchkoli podrobností. Také překvapivé zjištění. Kdepak jsou vzpomínky na všechny ty rozmanité pásy na Jupiteru, všelijaké zauzliny, skvrnky a víry, kterými tak hýří tato obří planeta! I Saturn je ve srovnání s Uranem pestrost sama. Uran je zkrátka jiný.
Plynný metan nad jeho oblaky silně pohlcuje červené světlo, a proto planeta dostává svůj charakteristický modrozelený nádech. Z toho mála detailů, které se přece jen rafinovanými metodami podařilo identifikovat, byla určena rychlost rotace těchto útvarů. Závisí však na „zeměpisné“ šířce: jeden oblak, 27 stupňů od rovníku, měl periodu rotace téměř 17 hodin; jiný, ležící o 13 stupňů blíže k pólu, již jen 16 hodin. Je to jasné: tato čísla vypovídají pouze o tom, jak rychle proudí atmosféra. Jak ale rotuje celá planeta, je třeba určit jinak — ze změn magnetického pole Uranu, které je zakotveno hluboko v nitru planety. Výsledek: 17 hodin 14 minut.
To je překvapivý výsledek: oblaka rotují rychleji než planeta! V „bouřlivém pásmu“ podél 60. jižní rovnoběžky dosahují uragány rychlosti až 720 kilometrů za hodinu. To je nejvyšší rychlost proudění, kterou se podařilo na Uranu naměřit. Směrem k rovníku však rychlosti ubývá a v šířkách menších než 20 stupňů vanou větry dokonce v opačném směru, než se planeta otáčí.
Za tuto podivnou meteorologii je bezpochyby odpovědná neobvyklá poloha rotační osy Uranu. Po dlouhá léta je Sluncem osvětlována oblast kolem jižního pólu, zatímco větry vanou ve směru rovnoběžném s rovníkem. Je tu ale ještě mnoho nejasného; například teplota je na celém povrchu planety takřka stejná (-210 stupňů Celsia). Teplo se tedy musí nějakým účinným způsobem přenášet z jedné oblasti do druhé, od Sluncem osvětleného pólu k rovníku a ke druhému pólu, který je právě v temnotách.
Předmětem zájmu byl pochopitelně i systém prstenců. Detailní záběry potvrdily očekávání: prstence jsou úzké, ostře definované a velmi tmavé. K devíti již známým přibyl slabý desátý. Překvapením je skutečnost, že v prstencích je jen málo částic menších než jeden metr, a téměř žádný prach.
Zajímavý a vcelku nečekaný pohled se naskytl poté, co sonda Voyager minula planetu a její kamery se stočily zpět, takže mířily ke Slunci. Tehdy místo několika úzkých prstýnků bylo vidět téměř jednolitý prstenec. To ovšem svědčí o přítomnosti drobounkých prachových částeček, které mají rozměry srovnatelné s vlnovou délkou světla, protože právě takové částice při pohledu zpět — ke zdroji světla — silně rozptylují jeho záření. Tak považte: samy prstence sice obsahují jen velmi málo drobného prachu, ale kolik ho je v me-zerách mezi nimi!
Planeta Uran, její družice, magnetické pole, prstence — to vše bylo ve středu pozornosti dvojky v oněch posledních lednových dnech roku 1986. Byla to zkouška zralosti a výdrže všech, kteří se už před více než deseti lety upsali tomuto ambicióznímu projektu. Bradford Smith, když 26. ledna předstoupil před novináře, se vyjádřil zcela adresně a jednoznačně:
„Vím, že při těchto příležitostech se obvykle oceňují zásluhy všech, kteří byli tak říkajíc za scénou. Rád bych, abyste právě teď věděli, že je tu skupina lidí z letového oddělení, která odvedla zcela mimořádnou práci. Například navádění kamer při snímkování Mirandy bylo jedním slovem perfektní.“
Sonda Voyager se opět octla na výsluní přízně a slávy. Boj o přežití, spojený s nut-nou proměnou sebe sama, se změnil v očividný triumf. Opět se i „obyčejní“ lidé dovídají o tomto vyslanci lidstva, který prokazuje svou obdivuhodnou životaschopnost.
Vše ale náhle dostává jiný směr.
Je úterý 28. ledna 1986 — čtyři dny po nejtěsnějším průletu Voyageru kolem Uranu — a v 11.38 východoamerického standardního času se na floridském Cape Canaveral zvedá do výše raketoplán Challenger. Start zdánlivě hladký. Jenže za 59 sekund sledovací kamery zaregistrovaly únik černého kouře z boku pomocného startovacího motoru. Sekundu nato z boku motoru vyrazil plamen a rychle se zvětšoval. V čase 65 sekund po startu se zřejmě poškodila odhazovací nádrž a vznítil se unikající vodík. Po dalších sedmi sekundách začala zkáza raketoplánu, kterou nebylo možno nijak odvrátit. Spodní část přídavného startovacího motoru se odklonila směrem od raketoplánu, zatímco jeho špice se blížila k přední části odhazovací nádrže. V další sekundě se špice zabořila do jeho stěny a přední část nádrže se zahalila do mlhy rozprášeného kapalného kyslíku a vodíku. V ča-se 73,304 sekundy po startu celá odhazovací nádrž s nezadržitelnou silou explodovala, 82 tun kapalného vodíku bylo v plamenech. Vlastní raketoplán se působením aerodynamických sil začal rozpadávat. Ulomila se křídla a od nákladového prostoru se oddělila přední část s kabinou posádky. Pět amerických kosmonautů a dva pasažéři padali nekonečné tři až čtyři minuty volným pádem do moře. Kdoví, zda toto vše nezažili při plném vědomí, protože kabina nebyla explozí nijak zvlášť dotčena!
Ani sám ďábel by nedokázal inscenovat toto úděsné divadlo lépe. V Laboratoři tryskového pohonu na jednom televizním okruhu se stále ještě objevovaly skvělé záběry vzdáleného Uranu, ale na druhém se opakovaně a donekonečna připomíná ona hrůzná minuta a půl, která rozhodla o mnohém.
Lidé od Voyageru byli zdrceni. Ne proto, že od této chvíle novináře zajímal jen a jen nešťastný Challenger. Věděli dobře, že raketoplán bude možno nahradit za cenu tří miliard dolarů a čtyř let práce. Nikdo však nevrátí jedenácti dětem rodiče. Nikdo nevymaže zpoždění, které havárií vznikne při vypouštění dalších kosmických sond a kosmického dalekohledu. Těžko se bude překonávat šok, který ve veřejnosti exploze Challengeru vyvolala.
Byla to největší tragédie v celé historii pilotovaných letů do vesmíru. Tragédie, která nutí k zamyšlení i nad tím, co člověk ve vesmíru pohledává. Neměl by se omezit jen na konstrukci důmyslných robotů, takových, jako jsou naši poutníci? Není nezdařený start Challengeru víc než jen havárií, ale přímo výstrahou?
Tyto vtíravé otázky nemůžeme jednoduše odbýt nějakou frází, že člověk je bytost zvídavá a bude pronikat do neznáma přes všechny překážky. To jsou jen otřepaná slova a silácká gesta. Vždyť dobře víme, jak je pro člověka prostor mimo naši Zemi nebezpečný. Spolehlivá dlouhodobá ochrana před pronikavým zářením ještě nadlouho zůstane utopií. Beztížný stav, když je mu člověk na delší dobu vystaven, se na jeho zdravotním stavu neblaze projeví.
Proč se tedy člověk tak usilovně dere do vesmíru? Ze zvídavosti a rozmaru?
* * *
„Vše, oč žádám, jsou tři lodě a ekonomické zázemí. Je to snad příliš mnoho s ohle-dem na možnosti, které máte?“
„Taková výprava by stála příliš mnoho peněz … vždyť musíme nasytit naše lidi a vyrábět zbraně. Nemůžeme tolik riskovat …“
„Ale uvažte, co bychom mohli získat … spoustu nových světů!“
Tak nějak se mohl před více než 500 lety odehrát rozhovor mezi Kryštofem Kolumbem a španělskou královnou Isabelou. V podobném duchu by se mohl nést i při jednáních představitelů NASA s členy amerického Kongresu, když žádají o roční příspěvek na kosmický výzkum. Jakou cenu má planetární výzkum? Proč na něj mají lidé přispívat nezanedbatelnými částkami peněz? Opravdu je to jen zvídavost, rozmar, jenž nás žene do kosmického prostoru?
Ne, to určitě nejsou hlavní hnací síly tohoto snažení. Tou skutečně hlavní silou je — snaha přežít. Ano, přežít. My všichni chceme přežít. Pro nás pro všechny už začíná být Země těsná, špinavá — a připusťme, že je stále dost neznámá. Musím upřesnit: Země je pro nás z mnoha pohledů neprobádaným světem. Přitom tato civilizace už dnes vládne natolik silnými zdroji energie, že mohou narušit biosféru, k níž bytostně patříme. My však spíše věříme než víme, že tyto zásahy jsou vratné, že neohrožují samu naši existenci.
Pohled z kosmu na planetu Zemi a možnost srovnání Země s dalšími světy nám pomohou otevřít oči. Proto zcela zákonitě muselo začít období kosmonautiky, navzdory tomu, že třetina lidstva hladoví a zápasí o holou existenci. Lety do vesmíru opravdu nejsou kratochvilnou zábavou bohatých, kteří dost dobře nechápou, že pro nejchudší z chudých svět končí u nejbližší popelnice a události po právě se blížící noci jsou až neskutečně vzdálené.
Expanze do vesmíru však není neomezená. Nenechejte se unést literárními příběhy ze světa science fiction, ani líčením snílků, pro něž žádná překážka není dost vysoká, aby si s ní člověk někdy neporadil. Tyto rozmáchlé vize neukazují budoucnost našeho reálného světa, ale cosi zploštělého a zjednodušeného, jsou to jen jakési moderní pohádky, které se nikdy neuskuteční.
Prostor kolem naší Země tato civilizace bezesporu ovládne. Země je blízko — na ni se lze v případě nouze rychle navrátit, odtud může přijít bez prodlevy pomoc nebo alespoň rada. Nešťastná expedice na Měsíc Apollo 13 to vše jen potvrzuje.
Přítomností člověka ve vesmíru dostává kosmický výzkum lidský rozměr. Věřte tomu — je to faktor velice důležitý. Každý z nás tento výzkum svým způsobem financuje, a to je důvod, proč chceme vědět o tomto zkoumání něco více. Proto jsou mezi kosmonauty i novináři. Proto také smrt učitelky Sharon McAuliffeové v raketoplánu Challenger nebyla ničím jiným než krutou daní za tuto naši snahu „být při tom“.
Člověk do kosmu jistě létat může. Určitě však musí co nejdříve poznat meze, za něž není radno vstupovat. Dnes bezpečně víme, že lety člověka k cizím hvězdám budou pro bezpočet budoucích generací čirou fantazií. Jednoduchým výpočtem se můžeme přesvědčit, že pro výpravy i k nejbližším hvězdám bychom potřebovali veškerou energii, kterou lidstvo při dnešní produkci vyrobí za celé tisíciletí.
Poznání mezí je poznáním sebe sama. Člověk jako bytost z masa, kostí a krve tyto meze pronikání do vesmíru má zřejmě nepříliš daleko od své planety. Takto však nelze poměřovat jeho duševní svět. V myšlenkách je lidský svět neobyčejně široký. Lidské výtvory, poslané tam, kam se člověk sám nikdy nedostane, jsou toho nejlepším důkazem. Koneckonců naši dva poutníci nejsou nic imaginárního, ale reálné výtvory této generace lidí. Jsou tedy Voyagery předobrazem budoucího úsilí ve výzkumu vzdálených světů? Myslím, že ano.
* * *
Po úspěšných průletech Voyagerů kolem Jupiteru, Saturnu a Uranu by se mohlo nezasvěcenému zdát, že poslední průlet — kolem Neptunu — bude již zcela rutinní záležitostí. To je však omyl: setkání s Neptunem v srpnu 1989 bude vším, jen ne reprízou předchozích. Úspěch či selhání této výpravy závisí na tuctu klíčových rozhodnutí. Jedno z nich, velmi důležité, stojí právě před námi: kudy přesně povede průletová dráha kolem Neptunu? Záleží ovšem nejen na dráze samotné, ale i na čase, ve kterém se tu sonda objeví.
Proč je najednou tolik řečí ohledně průletové dráhy? Vždyť z čistě vědeckého hlediska je situace jasná. Ideální trajektorie se vnoří hluboko do předpokládané Neptunovy magnetosféry, těsně se přiblíží až k vrcholkům oblačného příkrovu planety, prolétne blizoučko kolem největšího měsíce Triton a vyfotografuje Neptunovy prstence — má-li planeta opravdu jaké — z několika různých směrů. Jenže z praktického hlediska to už tak snadné není.
Těsný průlet kolem Neptunu opravdu nebezpečný je. Při vysoké průletové rychlosti sondy 27 kilometrů za sekundu má každá srážka s částečkou velikosti zrnka písku zničující následky. Takové drobotiny bude v Neptunových prstencích jistě dost. Vnoření sondy příliš hluboko do atmosféry planety zase může vyvolat její zbrzdění a kdovíjaké otáčení a překlápění, protože pro let v odporujícím prostředí sonda stavěna není. Intenzivní radiace u Neptunu může zase ovlivnit chod palubních hodin a bůhví, co vše by se dělo potom.
Pro absolutní bezpečnost sondy by jistě bylo nejlepší, kdyby se Voyager vyhnul Neptunu na sto honů. Kdybychom ale přistoupili na taktiku „lepší vrabec v hrsti než holub na střeše“, pak jistě uznáte, že bychom se o Neptunu a jeho družicích mnoho nového nedověděli. Řešení však určitě existuje: Voyager musí proletět kolem planety tak blízko, aby přinesl dostatek nových vědeckých výsledků, ale zas ne tak těsně, aby byl zničen.
Zní to sice jasně, ale konkrétní řešení snadné vůbec není. Vždyť u Neptunu dosud žádná sonda nebyla! Oč se tedy můžeme opírat, když budeme vybírat z celé plejády možných průletových drah? Lze se spolehnout na nejistá data o Neptunu, jeho atmosféře a družicích, která jsou zatím k dispozici na základě nedokonalých pozemních pozorování?
Až do roku 1985 byla průletová trajektorie stanovena tak, aby sonda proletěla 3500 kilometrů nad vrcholky mraků Neptunu a pak se stočila k Tritonu, který by měla minout asi za pět hodin ve vzdálenosti 10 000 kilometrů. Jenže koncem toho roku se zjistilo, že hmotnost Neptunu je o 1,5 procenta menší a poloměr planety o 1000 kilometrů větší, než se dosud soudilo. Také polohy družic byly trochu jiné. Zlepšené předpovědi polohy Tritonu jej posunuly pro dobu příletu o 8000 kilometrů jižněji, než byl doposud. Ihned se rozběhly nové výpočty nejrůznějších variant průletových drah.
Jeden z pověstných Murphyho zákonů říká, že změní-li se něco, pak jen k horšímu. Když Robert Cesarone, odborník z JPL pro výpočet drah sond, pátral po optimální průletové dráze, vyšlo mu řešení vskutku nevítané a riskantní: kdyby měla sonda proletět jen 10 000 kilometrů od Tritonu, jak požadují zejména geologové, musela by se prosmýknout oblastí ležící uvnitř vnějšího oblouku prstenců, a navíc o 45 minut předtím přeletět Neptunův severní pól ve výšce pouhých 1250 kilometrů nad atmosférou.
Nabízela se samozřejmě i další řešení: sonda poletí dál od Neptunu a ovšem i dál (mnohem dál) od Tritonu. Každý kilometr, o který zvedneme bod nejtěsnějšího průletu nad Neptunovy mraky, se posléze projeví zvětšením vzdálenosti od Tritonu o deset kilometrů. Takto se též vyhneme Neptunovým prstencům, což dost sníží riziko při průletu. Jenže co vlastně o těchto prstencích víme? Je třeba se jim tak úzkostlivě vyhýbat? Co když jsou stejně neškodné jako první jarní bouřka?
* * *
Saturn má prstence, i Jupiter má prstence, Uran má také prstence. A co Neptun? Tento problém začal zajímat astronomy až po nečekaném objevu Uranových prstenců v roce 1977,
(pokračování příští neděli)
Zdeněk Pokorný, Příběh nesmrtelných poutníků. Vydalo v roce 1995 nakladatelství Rovnost.
