Titane. Snímky, ktoré sonda Huygens urobila po svojom pristátí urobila, ukázali ľuďom vôbec po prvý raz nehostinný povrch Titanu. Aj keď misia Cassini-Huygens potrvá približne do júla 2008, už teraz možno povedať, že pôjde o jednu z najúspešnejších vesmírnych misií, orientovaných na prieskum planét našej Slnečnej sústavy. Pritom aj tá časť verejnosti, ktorá sa o prieskum vesmíru zaujíma a sleduje správy o úspešných i menej úspešných vesmírnych sondách, už možno dávno zabudla, že akási vesmírna misia Cassini-Huygens vôbec existuje. Veď kto by si v dnešnom uponáhľanom svete pamätal na správičku spred vyše siedmich rokov, ktorá informovala o úspešnom vypustení sondy Cassini-Huygens. Áno, je to skutočne tak: sonda Cassini-Huygens sa na svoju vesmírnu púť k planéte Saturn a k jej najväčšiemu mesiacu Titan vydala 15. októbra 1997, keď ju zo základne na Cape Canaveral do vesmíru vyniesla nosná raketa Titan-IVB/Centaur. Počas svoje dlhej púte k planéte Saturn preletela sonda dva razy popri Venuši, raz popri našej Zemi a raz popri Jupitere, pričom od týchto planét vždy dostala poriadny gravitačný "kopanec", ktorý jej dodal dostatočnú energiu na dosiahnutie Saturna. Na dráhu okolo Saturna sa sonda dostala 1. júla minulého roku. Sonda potom začala skúmať Saturn a jeho mesiace Phoebe a Titan. 14. januára sa od sondy oddelil pristávací modul Huygens, ktorý pristál na mesiaci Titan.

Vráťme sa ale k cieľom vesmírnej misie Cassini-Huygens. Najprv si možno položiť základnú otázku: prečo Saturn a prečo jeho mesiac Titan a prečo nie iná planéta a iný mesiac? S troškou zjednodušenia možno povedať, že cesta k Saturnu je cestou späť, k počiatkom nášho Slnečného systému. Saturnove prstence a mesiace sú modelom archetypálneho slnečného systému, keď dochádzalo ku kolíziám skál a ľadových balvanov a k ich topeniu. Titan, ktorý je najzaujímavejším a najväčším mesiacom Saturna, sa podľa vedcov vyznačuje určitou podobnosťou s prapôvodnou Zemou v jej zmrznutom stave. V atmosfére Titanu a na jeho povrchu prebiehajú komplexné chemické procesy, v ktorých hrajú úlohu aj organické molekuly Je dokonca možné, že sa na Titane zachovali základné stavebné prvky života, ktoré sa však v studenom a nehostinnom prostredí ďalej nevyvíjali. Ide o prostredie, v ktorom sa čas takpovediac zastavil pred miliardami rokov. Povedzme si niekoľko základných údajov o planéte Saturn a jej mesiaci Titan. Saturn je druhou najväčšou planétou našej sústavy (po planéte Jupiter) a šiestou v poradí od Slnka. Rovníkový priemer tejto planéty je 120 800 km, polárny priemer je len 107 100 km, takže Saturn sa vyznačuje pomerne veľkým sploštením. Deň na Saturne (doba jeho otočenia okolo vlastnej osi) trvá 10 hodín a 40 minút. Doba jedného obehu okolo Slnka je 29,42 roka. Saturn má najnižšiu hustotu spomedzi všetkých planét (len 690 kg/m3). Vzhľadom na veľké rozmery planéty je však jej hmotnosť až 95-násobkom hmotnosti Zeme. Samotná planéta je tvorená najmä vodíkom, ktorý je v dôsledku vysokého tlaku zrejme v kovovej forme (má teda elektrickú vodivosť, porovnateľnú s vodivosťou kovov). Atmosféra Saturna je tvorená najmä vodíkom, héliom, metánom, amoniakom a mnohými uhľovodíkovými zlúčeninami. Americké kozmické sondy Voyager zistili na začiatku 80. rokov minulého storočia, že v atmosfére Saturna fúkajú vetry rýchlosťou až 500 metrov za sekundu. Sondy Voyager tiež zistili, že teplota atmosféry je od mínus 191 oC do mínus 130 oC. Dominujúcim rysom planéty Saturn je nádherný systém prstencov. Zvláštny tvar planéty Saturn, spôsobený práve prítomnosťou prstencov, pozoroval už v roku 1610 Galileo Galilei. To, že ide o prstence, rozpoznal až v roku 1656 holandský vedec Christiaan Huygens. Neskôr sa ukázalo, že nejde o jeden prstenec, ale o celú sústavu prstencov, ktoré sú označené písmenami A, B, C, E, F, G. Medzi prstencami A a B je výrazná medzera, ktorú v roku 1675 objavil Giovanni Cassini a ktorá sa preto nazýva Cassiniho medzerou. Prstence majú síce aj iné planéty (Jupiter, Uran a Neptun), ale Saturnove prstence sú najvýraznejšie a ako jediné sú tvorené časticami ľadu, pričom ide o častice s rozmermi zrnka cukru až obytného domu. Jednou zo záhad planéty Saturn je to, že vyžaruje o približne 80 % viac energie, než dostáva žiarením od Slnka. To naznačuje, že táto planéta má nejaký vnútorný zdroj energie, ale vedci zatiaľ netušia, o aký zdroj by mohlo ísť. Saturn sa vyznačuje najkomplexnejším systémom mesiacov v celej Slnečnej sústave. V súčasnosti poznáme už 33 mesiacov Saturna, pričom 15 z nich bolo objavených od roku 2000 doteraz. Dva posledné z nich objavila práve sonda Cassini-Huygens, a to v minulom roku. Najväčším a najvýznamnejším Saturnovým mesiacom je mesiac Titan. Svojím priemerom 5 150 kilometrov je Titan väčší ako planéta Merkúr a je druhým najväčším mesiacom v našej sústave, a to po Jupiterovom mesiaci Ganymedes. Titan obieha okolo Saturna vo vzdialenosti približne 1,2 milióna kilometrov od jeho stredu. Hustota Titanu je 1 880 kg/m3, čo je najvyššia hustota spomedzi všetkých Saturnových mesiacov. Na povrchu Titanu panuje tlak, ktorý je približne 1,5-násobkom atmosférického tlaku na povrchu našej Zeme. To, čo robí z Titana zaujímavý objekt štúdia, je najmä jeho atmosféra. Tento mesiac má totiž najsilnejšiu vrstvu atmosféry spomedzi všetkých mesiacov našej Slnečnej sústavy. Atmosféra, siahajúca do výšky vyše 1 000 kilometrov nad povrch, zabraňovala doteraz priamemu pozorovaniu povrchu Titana. Atmosféru Titanu tvoria najmä dusík, metán a ďalšie

Misia Cassini-Huygens je výsledkom spoločného úsilia americkej vesmírnej agentúry (NASA), európskej agentúry (ESA) a Talianskej vesmírnej agentúry (ASI). Na vývoji sondy spolupracovali inštitúcie a firmy z 19 krajín. Keďže prvé úvahy o misii k planéte Saturn sa objavili už počiatkom 80. rokov minulého storočia a misia potrvá do roku 2008, ide o skutočne veľkolepý vesmírny projekt s celkovým trvaním temer 30 rokov. Vesmírna sonda Cassini pozostáva z orbitálneho modulu a z pristávacieho modulu Huygens. Celá sonda má dĺžku približne 6,7 metra a priemer vyše štyri metre (bez antén a vysnutého ramena magnetometra). Pri štarte v októbri 1997 mal sonda hmotnosť 5 574 kg, z čoho vyše polovicu tvorilo kvapalné palivo pre dva raketové motory, z ktorých každý má ťah 445 N. Ide o druhú najťažšiu medziplanetárnu sondu v celej doterajšej histórii výskumu vesmíru (po dvoch identických sondách Phobos 1 a 2, ktoré k Marsu vypustil bývalý Sovietsky zväz). Zdrojom elektrickej energie sondy Cassini sú tri rádioizotopické termoelektrické generátory. Tieto generátory premieňajú tepelnú energiu na elektrickú energiu, pričom teplo sa získava prirodzeným rádioaktívnym rozpadom kysličníka plutónia. Na palube sondy je 12 vedeckých prístrojov, ktorých spomenieme aspoň niektoré. Spektrometer, pracujúci v oblasti viditeľného a infračerveného svetla, zisťuje chemické zloženie povrchu, atmosféry a prstencov Saturna. Optický zobrazovací systém poskytuje snímky Saturna vo viditeľnom, infračervenom a ultrafialovom svetle. Analyzátor kozmického prachu CDA študuje zrnká ľadu a prachu v okolí Saturna. Ďalší spektrometer študuje plazmu (silne ionizovaný plyn) v magnetosfére Saturna. Dva prístroje sú určené na štúdium magnetického poľa Saturnu, magnetosféry a interakcií magnetosféry so solárnym (slnečným) vetrom. Radar mapuje povrch mesiaca Titan a meria výšky jeho povrchového reliéfu. Na sonde Cassini je (vlastne už len bol) umiestnený pristávací modul Huygens, ktorý vyvinula ESA a ktorý, ako už vieme, úspešne pristál na povrchu Titana. Konštrukcia tohto modulu bola ťažkým orieškom, pretože pri vnáraní sa do atmosféry Titanu vysokou rýchlosťou dosahovala teplota predného ochranného štítu až 8 000 oC. Modul Huygens vlastne počas celej doby vesmírneho cestovania k Saturnu (6,7 roka) takpovediac "spal". Jeho prístroje boli konštruované tak, aby vysielali údaje o atmosfére Titanu počas približne dve a pol hodiny trvajúceho klesania na povrch tohto mesiaca. Sonda má na palube niekoľko prístrojov, ktorých hlavným cieľom bolo získať informácie o zložení atmosféry Titanu a o zložení prachových častíc. Jeden prístrojov meral teplotu, hustotu a elektrické vlastnosti počas zostupu sondy na povrch Titanu. Ďalší prístroj meral pomocou dopplerovho efektu vertikálny profil vetrov, vanúcich v atmosfére Titanu. Sonda Huygnes mala vyslať aj snímky z miesta svojho pristátia na povrchu Titanu, ale vedci si neboli istí, či sonda pristátie prežije. Dnes už vieme, že sonda toto pristátie "v zdraví" prežila a vďaka tomu sa ľudstvo po prvý raz mohlo "pozrieť" na povrch Titanu. Pretože Titan má hustú atmosféru, na pristávanie sa zvolil ten najjednoduchší spôsob padáky. Celý proces pristávania sa vlastne začal už 25. decembra minulého roka, keď sa modul Huygens oddelil od orbitálneho modulu Cassini. Sonda potom po 20 dňoch letu a absolvovaní štyroch miliónov kilometrov vnikla do vonkajších vrstiev atmosféry Titanu. Modul začal svoj zostup 14. januára, a toz výšky približne 1 270 kilometrov nad povrchom Titanu. Počas prvých troch minút zostupu cez atmosféru Titanu klesla rýchlosť sondy z približne 18 000 km/h na 1 400 km/h. Predný ochranný štít, zhotovený z uhlíkových kompozitov, pokrytých kremennými kachličkami, sa pritom pravdepodobne ohrial až na spomenutých 8 000 oC. Vo výške 150 až 180 km sa vytiahne malý pilotný padák, ktorý slúži na vytiahnutie hlavného pristávacieho padáka z puzdra sondy. Tento padák mal priemer temer deväť metrov. Rýchlosť modulu sa potom v priebehu minúty znížila na približne 300 km/h. Vo výške okolo 160 km bol odhodený ochranný štít modulu a prístroj

Aké sú teda hlavné otázky, k zodpovedaniu ktorých by mohla prispieť vesmírna misia Cassini-Huygens? Ide najmä o tieto otázky:

- Aký je zdroj tepla vnútri Saturna, ktorý produkuje temer dva razy toľko energie, než táto planéta absorbuje prostredníctvom slnečného svetla?

- Aký je pôvod prstencov okolo Saturna?

- Čo je príčinou farebných odtieňov v prstencoch?

- Koľko mesiacov vlastne Saturn má?

- Prečo má mesiac Enceladus taký abnormálne hladký povrch?

- Aký je pôvod tmavého organického materiálu na jednej strane mesiaca Iapetus?

- Aké chemické reakcie prebiehajú v atmosfére Titanu?

- Aký je zdroj metánu, ktorý sa tak hojne vyskytuje v atmosfére Titanu?

- Existujú na Titane uhľovodíkové oceány?

- Existujú na Titane komplexnejšie organické zlúčeniny a prípadne aj "prebiotické" molekuly?

Odpovede na tieto otázky sa budú vedci snažiť "vydolovať" z údajov, ktoré by mala sonda Cassini na Zem posielať až do 1. júla 2008, čo je plánovaný dátum ukončenia misie Cassini-Huygens, ktorá je najambicióznejšou misiou na výskum planét v celej doterajšej histórii prieskumu vesmíru. Už vyhodnotenia prvých snímok, ktoré sonda Huygens urobila na povrchu Titanu, priniesli prekvapujúce poznatky. Ukazuje sa, že meteorologické javy a geológia Titanu sú podobné našej Zemi. Povrch Titanu s množstvom kanálov bol tvarovaný prakticky rovnakými procesmi ako povrch Zeme, teda precipitáciou (zrážkami), eróziou a mechanickou abráziou. Podstatné rozdiely sú však v látkach, ktoré sa týchto procesov zúčastňujú. Namiesto vody je na Titane tekutý metán, namiesto kremičitanových hornín je na Titane ľad, nášmu prachu zodpovedajú uhľovodíkové častice, padajúce z atmosféry, a sopky na Titane chrlia namiesto lávy veľmi studený ľad a amoniak.

Povedzme si ešte niečo o slávnych ľuďoch, ktorých meno misia Cassini-Huygens nesie. Jean Dominique Cassini, ktorý žil v rokoch 1677 až 1756, patril do rodiny francúzskych astronómov talianskeho pôvodu. J.D.Cassini ako prvý určil rozmery Slnečnej sústavy, objavil štyri Saturnove mesiace a medzeru v prstenci okolo Saturna, ktorá teraz nesie jeho meno. Holandský matematik, fyzik a astronóm Christian Huygens žil v rokoch 1629 až 1695. Huygens objavil v roku 1655 najväčší mesiac Saturna, pomenovaný Titan, a o rok neskôr vysvetlil, že v ďalekohľade pozorovaný vzhľad Saturna je spôsobený existenciou prstenca, ktorého náznak pozoroval Galileo už v roku 1610.

Galileo, Huygens i Cassini by sa určite čudovali, čo všetko dnes o planéte Saturn, jej prstencoch a mesiacoch už vieme. Asi by len nechápavo krútili hlavami, keby sme im povedali, že ľudstvom vyslaná sonda zistila, že na Saturnovom mesiaci Titan padá metánový dážď....

Najdôležitejšie správy z východu Slovenska čítajte na Korzar.sme.sk.