Sovětská supermise Vega: Dvojice sond zkoumala Venuši a Halleyovu kometu
Dvojice sond Vega se stala jedním z největších triumfů sovětské kosmonautiky na poli meziplanetárních letů. A stejně tak se zařadila k zásadním úspěchům kosmonautiky československé.
Sovětský svaz se do dějin planetárního výzkumu nesmazatelně zapsal řadou sond Veněra, které studovaly Venuši. Žádná jiná země neprovedla tak důkladný, dlouhodobý a úspěšný průzkum druhé planety. Do programu se přitom postupně zapojovali i mezinárodní partneři: V roce 1977 podepsal SSSR dohodu s Francií o realizaci projektu EOS, tedy výpravy s balony vysazenými do husté vrstvy atmosféry Venuše. Se startem se počítalo v roce 1983 nebo 1984, každý balon měl mít průměr 10 m a nést 28 kg přístrojů pro studium ovzduší a meteorologických podmínek.
Scénář letu předpokládal uvolnění pouzdra s balonem a jeho nafouknutí během přistávání ve výšce 50–60 km. Na oběžné dráze Venuše pak měla zůstat mateřská sonda s 80 kg přístrojů pro studium oběhu atmosféry, jejího složení či interakce se slunečním větrem.
Od Venuše k vlasatici
Francouzští vědci si během příprav mise uvědomili jednu zajímavost: NASA je totiž přizvala k mezinárodnímu programu sledování Halleyovy komety a oni si všimli, že od Venuše bude vlasatice výtečně viditelná – na rozdíl od Země, která při jejím přiblížení v roce 1986 nabízela jen velmi špatné pozorovací podmínky. Francouzi proto sovětským kolegům navrhli zařadit do plánu chystané sondy rovněž sledování komety v ultrafialovém spektru.
Sověti byli pro – mise měla získat mnohem větší přínos a prestiž. Pak si ovšem uvědomili, že sonda vypuštěná v prosinci 1984 k Venuši může o dva roky později v březnu dorazit přímo k Halleyově kometě! Proč ji tedy nechat kroužit u planety, když se mohla vydat i k dalšímu velmi atraktivnímu cíli? A tak se zrodil plán na supermisi, jíž se měly zúčastnit čtyři automaty: Dva by dlouhodobě pracovaly u Venuše, zatímco další dva by kolem ní jen prolétly, vysadily by moduly s balonovými sondami a pokračovaly by k vlasatici. Mise dostala název Venuše–Halley, rusky Veněra–Gallej, zkráceně Vega.
V šibeničním termínu
Na jaře roku 1980 obdržela popsaný plán ke schválení Akademie věd i Ministerstvo všeobecného strojírenství. Dostal sice zelenou, ale v redukované podobě: Dvě orbitální sondy byly zrušeny, dva velké balony nahradily menší verze a seznam se navíc rozšířil o standardní přistávací modul. Výsadek na Venuši totiž představoval něco, co Sověti uměli, a úředníci tak nechtěli misi složenou pouze z nových prvků, nýbrž i z osvědčených technologií. Redukce původního scénáře se však vůbec nelíbila Francii, která už do vývoje balonů i jejich přístrojů investovala nemalé prostředky – a rozhodla se proto z programu odstoupit.
Vega se tudíž rozjela, ovšem pod velkým tlakem. Od schválení v srpnu 1980 do startu totiž zbývaly zhruba čtyři roky, což pro vývoj, výrobu a testování podobně komplexní mise znamená opravdu šibeniční termín. Sondy měly na přístrojové vybavení původně vyhrazeno 125 kg, ale postupně se podařilo zmíněnou hodnotu zvýšit na 240 kg, takže bylo možné zvolit 14 různých aparatur. Nejvyšší prioritou se stalo studium jádra komety – jeho velikosti, tvaru, objemu a způsobu rotace. Mise počítala s průletem ve vzdálenosti osmi až devíti tisíc kilometrů, tedy velmi blízko, ale stále relativně bezpečně.
Plošina „made in Czechoslovakia“
Předchozí sovětské sondy nesly přístroje přímo na těle a při pozorování cíle se natáčely celé. U Veg to ovšem nebylo možné, protože měly kolem komety prolétat vzájemnou rychlostí téměř 80 km/s, což představovalo úhlovou rychlost téměř jednoho stupně za sekundu. Vznikl by tak problém se správným udržováním orientace i s odesíláním dat k Zemi v reálném čase. Přece jen existovalo nemalé riziko, že prašné okolí vlasatice automaty zničí, a tak bylo potřeba vysílat získané informace průběžně.
Konstruktéři proto vsadili na orientovanou plošinu, jež by se s přístroji natáčela za kometou bez ohledu na polohu celé sondy. Měla mít dva stupně volnosti – 220° horizontálně a 60° vertikálně – a nést kamery, spektrometry i další vybavení. Do klání šly dva návrhy: jeden vyrobený v SSSR a jeden v Československu. Druhý zmíněný soutěžil víceméně pro formu, protože veškerá dokumentace od začátku počítala se sovětským hardwarem. Jenže právě sovětský návrh dvakrát po sobě selhal při vibračních testech, které simulují podmínky na startující raketě. Československá plošina ASP-G tak dostala zelenou.
Start potížím navzdory
Největší problém celé mise tkvěl v tom, jak přesně zaměřit kometární jádro. Protože šlo o historicky první průzkum vlasatice, nikdo netušil, jak se bude v přístrojích jevit. Technici nakonec vytvořili osmiprvkové diodové pole, které bylo jednoduché, spolehlivé a prostě hledalo nejjasnější objekt. Odborníci se pouze obávali, aby se jím stala právě kometa, což ovšem nebylo možné dopředu nijak zajistit.
Sondy také dostaly do vínku dvou- a třívrstvé štíty, aby přečkaly zásah částic o velikosti až 0,1 mm. Měly totiž tradiční hermetizované tělo, v němž pracovala většina přístrojů – a jeho poškození by vedlo k úniku atmosféry a následnému přehřátí systémů. Technických komplikací se při vývoji vyskytla celá řada, a v jednu chvíli dokonce padlo rozhodnutí zrušit průlet u Venuše s tím, že sondy poletí přímo ke kometě. Nemusely by se tak dokončovat výsadkové moduly a podařilo by se získat půl roku času navíc. Po velkém boji však nakonec zvítězil původní plán a obě Vegy 15. a 21. prosince 1984 přece jen odstartovaly.
Balony pro Venuši
Oba automaty potrápil po vzletu identický problém: Pravá tyč pro detektor plazmových vln se nevyklopila podle plánu, ale sama od sebe až po několika dnech. Poté ještě zahýbal americkým tiskem malý skandál, když se zjistilo, že Harvardova univerzita dodala pro misi detektor prachových částic, čímž obešla vývozní embargo. V tu chvíli už ovšem měly sondy za sebou miliony kilometrů…
Devátého června 1985 odhodila Vega 1 výsadkové pouzdro, uhnula z kolizního kurzu s Venuší a o dva dny později ji minula o 39 000 km. Pouzdro vstoupilo do atmosféry rychlostí 11 km/s a působilo na něj přetížení 400 G! Ve výšce 65 km se oddělil tepelný štít, načež se 54 km nad povrchem nafoukl výsadkový balon sovětské výroby s francouzskými přístroji (země galského kohouta nakonec vzala misi na milost) a v 50 km se vydal na samostatný let. Spojení udržoval 46 hodin, během nichž urazil 11 600 km průměrnou rychlostí 69 m/s.
Zatímco výsadkový modul pokračoval k povrchu planety, potkala ho nepříjemná závada: Patnáct minut před dosednutím se jeho přístroje domnívaly, že již přistál, a zahájily odběr materiálu. Pochopitelně přitom získaly jen nepříliš zajímavé vzorky atmosféry, nicméně na povrchu modul nakonec pracoval 56 minut. Vega 2 ten svůj odhodila 15. června a scénář letu „jedničku“ kopíroval s tím rozdílem, že se tentokrát podařilo provést rozbor hornin.
Smrtící průlet
Mateřské sondy u Venuše jen kalibrovaly své přístroje před hlavním úkolem v podobě průzkumu Halleyovy komety. Oficiálně jej zahájily 10. února 1986, a to opět kalibrací – snímkováním Jupitera a Saturnu. Objevil se ovšem problém, když pozemní dalekohledy ukázaly, že nejjasnější část vlasatice netvoří jádro, nýbrž výtrysky z něj. Orientovaná plošina by tak nesměřovala právě na jádro, což představovalo primární cíl mise. Rychle proto vznikla aktualizace programu a byla odeslána k oběma sondám.
Vega 1 prolétla okolo komety 6. března a ve vzdálenosti 637 000 km detekovala první částice. Oproti očekáváním byly mnohem menší, ovšem adekvátně tomu i četnější. Velké překvapení přišlo 15 000 km od cílového tělesa: Nepodařilo se totiž detekovat žádné sluneční částice, nýbrž jen kometární. Vlasatice byla tedy evidentně naprostým pánem svého okolí. „Jednička“ ji minula ve vzdálenosti 8 890 km rychlostí 79,2 km/s a v té době jen samotný detektor zaznamenával každou sekundu kolizi se stovkou částic, zatímco celá sonda dostávala kolem čtyř tisíc zásahů za sekundu! Během desetihodinového průletu poklesl výkon slunečních baterií o 55 % a Vega 1 nenávratně ztratila dva přístroje.
„Dvojka“ zaregistrovala první kometární částice při průletu 9. března 1986 ve vzdálenosti 280 000 km. Bohužel, 32 minut před nejtěsnějším průletem selhal hlavní senzor orientované plošiny. Funkci sice převzal senzor záložní, byl však jednodušší, takže většina ze 700 snímků skončila přeexponovaná. Vega 2 minula cíl ve vzdálenosti 8 030 km, a to rychlostí 76,8 km/s. Dopadla ovšem ještě hůř než sesterská stanice: Její sluneční baterie ztratily 80 % kapacity. Hlavní příčina přitom nespočívala v kolizi s prachovými částicemi, ale s kometární plazmou.
Život po kometě
Teprve po úspěšném přiblížení ke kometě zveřejnili Sověti další letový plán sond, který měli připravený už dlouho. Počítal s průzkumem asteroidu a s průletem několika kometárními ohony – či spíš jejich zbytky, protože k popsaným manévrům mělo docházet v extrémně velké vzdálenosti. Vega 2 měla v srpnu 1987 zamířit k zajímavému tělesu 2101 Adonis, jež podle některých teorií představuje relikt kometárního jádra. Obě stanice pak měly sbírat data o prachových stopách za vlasaticemi Denning–Fujikawa, Biela a Blanpain.
Limitujícím faktorem se však ukázal být nedostatek pohonných látek pro palubní orientační systém: Vega 1 je spotřebovala 30. ledna 1987, „dvojka“ pak 24. března téhož roku. Průzkum tudíž pokračovat nemohl, což ovšem nic nemění na skutečnosti, že se zmíněný sovětský program zapsal do historie kosmonautiky zlatým písmem.
