Úspěch první sluneční plachetnice

Umělecká představa sluneční plachetnice v kosmu

Japonská kosmická agentura vypustila kosmickou sondu, která vstoupí do historie. Stala se první sluneční plachetnicí a blíží se k Venuši.

Sonda nemá žádný motor, kupředu je tlačena slunečním zářením. Už dříve proběhlo několik pokusů vypustit podobný typ sondy, ale teprve japonským vědcům se to v květu povedlo. Na experiment netrpělivě čekali všichni příznivci kosmonautiky i čtenáři sci-fi literatury, protože tato sonda znamená splnění jednoho z technologických snů. Sonda se jmenuje IKAROS a její historický let právě probíhá. Pro Český rozhlas Leonardo poskytl o této zajímavé sondě rozhovor jeden z managerů projektu, docent Yuichi Tsuda z Japonské kosmické agentury.

Jaké jsou cíle mise IKAROS?
Cílem mise je prokázat funkčnost nových technologií, které jsou klíčové pro chod sluneční plachetnice. Dá se to rozdělit na čtyři hlavní okruhy. Prvním je úspěšné rozvinutí sluneční plachty, druhým je využití plachty jako zdroje energie pro sondu, třetím úkolem je prokázat, že plachetnice je skutečně Sluncem urychlována a čtvrtým úkolem je navigace a ovládání plachty. Takže když to shrnu, našim cílem je poprvé v historii dokázat, že sluneční plachetnice není jen koncept teoretiků, ale že dokáže skutečně plout meziplanetárním prostorem.

Plachta je asi nejzajímavější částí sondy. Z čeho je vyrobena?
Materiálem plachty je polyimidová pryskyřice. Zvolili jsme tento materiál proto, že dokáže odolat kosmickým podmínkám, například radiaci. Zároveň jde o nesmírně lehký materiál. Tloušťka plachty je pouhých 7,5 mikrometru, což je desetina tloušťky lidského vlasu. A co se týká rozměrů plachty, tak jde o čtverec o straně 14 metrů a celkové ploše 200 metrů čtverečních.

Schema plachty

To je veliký rozměr, který se do rakety nevejde. Jak se podařilo sondu vypustit?
Plachetnice byla při startovní konfiguraci složena a vlastně namotána kolem tří válcovitých ploch. Teprve po startu v kosmickém prostoru byla plachta roztažena a to velmi jednoduchým principem, pouhou odstředivou silou. Stačilo nám k tomu vhodně roztočit sondu. Rozmotávání nejprve probíhalo velmi pomalu, byla to kritická fáze experimentu, kdyby nevyšla, celá mise by skončila fiaskem. V první fázi rozmotávání získala plachta tvar kříže a trvalo celých 6 dní, než ho dosáhla. Druhá fáze trvala naproti tomu pouhých několik sekund a výsledkem byl konečný tvar plachty, tedy čtverec.

Takže sonda se otáčela, aby se plachta rozmotala. Proč ale sonda rotuje i teď?
Otáčení je pro sondu velice důležité. Otáčením vzniká odstředivá síla a ta udržuje plachtu napnutou, asi jako vítr napíná plachty u pozemských plachetnic na moři. Ve vesmíru ale žádný vzduch není, a tak si pomáháme udržovat napnutou plachtu pomocí této odstředivé síly. Takže otáčení sondy je pro nás velmi podstatné.

Roztočení sondy pomohlo rozvinout plachtu

Kam v této chvíli sonda směřuje?
Sonda letí k planetě Venuši. Ale jejím cílem není začít obíhat kolem planety, pouze proletí kolem ní a pak zůstane na oběžné dráze kolem Slunce někde mezi oběžnými drahami Země a Venuše.

Proč jste si vybrali právě Venuši?
Byla to vlastně náhoda. Jen jsme využili volného místa v raketě, která vynesla do kosmu jinou velkou kosmickou družici Akatsuki. Ta letí právě k Venuši, a tak i naše plachetnice byla vyslána stejným směrem. Ono to ani jinak nejde, když startovaly obě sondy pomocí společné rakety. Sonda Akatsuki nám pomohla už před startem. Bylo v raketě volné místo a my jsme podali návrh na náš projekt, že vyzkoušíme sluneční plachetnici. Ten byl přijat, a tak teď míříme k Venuši. A musím říct, že jsme za to nesmírně rádi a měli jsme štěstí. Venuše obíhá blíže u Slunce než Země, a tak i působení Slunce na plachtu je tam intenzivnější. Tím máme celý experiment ulehčen. Kdyby se IKAROS vydal směrem k Marsu, dál od Slunce, byl by jeho pohyb méně zřetelný.

Abyste věděli, zda se princip plachetnice osvědčil, musíte znát rychlost sondy a její zrychlování působením Slunce. Jak ho měříte?
K měření zrychlení máme několik způsobů. Tím hlavním je využití radiokomunikace se sondou. Protože víme, jakou rychlostí se radiové vlny pohybují, stačí si zaznamenat čas jejich vyslání k sondě a čas opětovného návratu k Zemi a dopočítat uletěnou vzdálenost je už otázka snadného výpočtu. Ze změny této vzdálenosti pak vidíme, jak rychle se sonda vzdaluje. Je to velmi přesná metoda, která nám umožňuje znát zrychlení sondy s přesností méně než 1 mm za sekundu na druhou.

Reálná fotografie z kosmu ukazuje rozvinutou plachtu

Jak udržujete orientaci plachty na Slunce?
Pro sondu IKAROS je udržování správného úhlu natočení plachty vůči Slunci naprosto klíčové. Polohu Slunce musíme neustále sledovat. Před vypuštěním sondy jsme vyvinuli nový software, který nám průběžně posílá potřebné údaje. A pak čas od času provádíme korekce. Ono je to trochu podobné, jako u plachetnic na moři, které sledují směr větru a podle něj natáčí své plachty.

Myslíte, že v budoucnu budou sluneční plachetnice běžným způsobem pohonu ve sluneční soustavě?
Sluneční plachetnice jako pohon má význam pro daleké lety. Pro krátkodobé se příliš nehodí. Například k Venuši trvá cesta 6 měsíců, takže je to skutečně jen demonstrace nového pohonu. Na cestu k Venuši dnes máme rychlejší pohony. Ale pokud bychom se vydali dál až za Jupitera na několikaletou cestu, tak tam už se sluneční plachetnice vyplatí. Čím delší čas plachetnice stráví v kosmu, tím rychleji letí. Slunce na plachtu působí neustále, zatímco jiné pohony fungují jen po startu a pak sondy letí setrvačností. Takže na daleké cesty jsou sluneční plachetnice velmi dobrou alternativou.

Další japonská sluneční plachetnice poletí koncem příštího desetiletí k Jupiteru a planetkám

Mise ještě neskončila, ale můžete už odpovědět na otázku, zda sluneční plachetnice jako nový druh pohonu funguje dobře?
Ano, pracuje výborně. Myslím, že sluneční plachetnice mají před sebou skvělou budoucnost. Především americké mise ke vzdáleným planetám jsou poháněny radioaktivními izotopy, s čímž má řada zemí problémy. Pokud začneme stavět dobré plachetnice, dokážeme se do vzdálených míst dostat i bez jaderných pohonů.