Dvojí problém: Observatoř Gaia ohrožují mikrometeoroidy i sluneční bouře

Evropská observatoř Gaia, která byla vypuštěna v prosinci 2013, má za úkol s mimořádnou přesností mapovat polohu a pohyb více než miliardy hvězd v Mléčné dráze. Nejde o nikterak snadný úkol, vesmír je pro pozemskou techniku mimořádně nepřátelským prostředím. V posledních měsících ji ohrožuje nejen kosmický prach, ale i nejsilnější sluneční bouře za posledních 20 let.

Jedna rána za druhou

Letos v dubnu zasáhla observatoř vysokou rychlostí částice menší než zrnko písku. Stejné částice, známé jako mikrometeoroidy, každý den shoří po milionech v zemské atmosféře. Gaia se však nachází 1,5 milionu kilometrů od Země v druhém Lagrangeově bodě Slunce-Země (L2), kde není chráněna zemskou atmosférou. Na podobné střety je sonda stavěná a v drtivé většině případů pro ni nepředstavují žádný vážný problém.

Dubnový střet byl ale jiný. Mikrometeoroid, který observatoř zasáhl, se pohyboval nejen velkou rychlostí, ale zasáhl sondu i v nevhodném úhlu. Výsledkem tohoto střetu bylo poškození vnějšího krytu observatoře a narušení jejích citlivých přístrojů.

V době, kdy se inženýři v řídícím středisku snažili problém vyřešit, přišla druhá rána. Jeden ze 106 CCD snímačů, které observatoř pro svá pozorování využívá, vypověděl po více než 10letém zápřahu službu. Šlo bohužel o poměrně důležitý snímač, jehož úkolem bylo vyhodnocování a selekce získaných dat. Příčina vzniklých problémů je nejasná. Gaia měla původně ve vesmíru fungovat šest let a je proto možné, že si opotřebení přesluhující elektroniky vybírá svou daň.

Ve stejné době navíc sonda musela čelit stejnému proudu nabitých částic ze Slunce, které v květnu způsobily velkolepé polární záře, viditelné v mnoha oblastech na Zemi.

Přesluhující, ale stále ve skvělé kondici

„Gaia obvykle odesílá na Zemi více než 25 gigabajtů dat denně. Toto množství by bylo mnohem větší, pokud by software sondy neprováděl automatickou selekci a neodstraňoval falešně detekované hvězdy. Oba nedávné incidenty ale tento proces narušily. V důsledku toho začala sonda generovat obrovské množství falešných detekcí, které zahltily naše systémy,“ vysvětluje Edmund Serpell, provozní inženýr mise sondy Gaia ve společnosti ESOC.

Vzhledem k obrovské vzdálenosti pochopitelně není možné observatoř fyzicky opravit. Vědcům v řídícím centru se ale podařilo upravit její software tak, aby eliminoval většinu falešných detekcí. Díky tomu se Gaia mohla opět vrátit do rutinního provozu. Servisní zásah navíc inženýři využili i k úpravě ostření jejích dalekohledů. Výsledkem jsou jedny z nejkvalitnějších dat, jaké během celé své mise observatoř poskytla.

Co jsou a kde se nachází Lagrangeovy librační body?

Pro každou soustavu dvou vesmírných těles (v tomto případě pro Slunce a Zemi) lze nalézt pět významných bodů v souřadném systému, který se otáčí společně se spojnicí obou těles. To ukázal již v roce 1772 francouzský astronom Joseph Louis Lagrange.

Tři librační body leží na přímce spojující obě tělesa (L1, L2 a L3). Jejich vzdálenost závisí na poměru hmotností obou těles. Zbývající dva body tvoří vrcholy rovnostranných trojúhelníků (L4 a L5).

V libračních bodech se vyrovnává gravitační působení obou těles – nepřevažuje zde vliv ani jednoho z nich. Pokud se v těchto oblastech nachází malé třetí těleso (např. družice), nezmění dlouhodobě bez zásahu vnějších sil svoji polohu.

V posledních letech je právě do těchto bodů vypouštěno mnoho kosmických observatoří: z bodu L1 je nerušený výhled na Slunce, z bodu L2 lze zase bez problémů pozorovat vzdálený vesmír. A to vše s minimální spotřebou pohonných hmot na korekce dráhy.

V soustavě Slunce-Země jsou body L1 a L2 vzdáleny od Země přibližně 1,5 milionu kilometrů, nacházejí se však v opačných směrech.