Český vědecký tým dokončil první prototypy součástek pro spektrometr VenSpec-H, který bude součástí evropské mise EnVision k Venuši. Sonda Evropské kosmické agentury (ESA) má prozkoumat, proč se Země a její sesterská planeta vyvinuly tak odlišně, přestože mají velmi podobnou velikost a nacházejí se relativně blízko sebe.
VenSpec-H je vysoce citlivý infračervený spektrometr, který bude analyzovat složení atmosféry Venuše. Vědci se zaměří na měření koncentrací stopových plynů, včetně vodní páry (H₂O) a jejího izotopu HDO (polotěžké vody).
Vizualizace sondy EnVision při průzkumu Venuše | Video: European Space Agency (ESA)
„Právě tyto chemické látky mohou odhalit, jestli zde v minulosti byly oceány,“ vysvětluje fyzikální chemik Martin Ferus z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Pokud se potvrdí, že Venuše kdysi měla oceány, mohla se v dávné minulosti podobat Zemi více, než si dnes myslíme. VenSpec-H bude jedním ze tří spektrometrů (VenSpec-H, VenSpec-M, VenSpec-U) evropské sondy EnVision, která v roce 2031 zamíří k Venuši. Bude se doplňovat s americkou sondou VERITAS, která se zaměří na radarové snímkování povrchu Venuše.
Hledání mimozemského života
Výsledky výzkumu mohou pomoci odpovědět na otázku, proč se Venuše stala nehostinnou planetou s extrémními teplotami a hustou atmosférou, zatímco Země zůstala obyvatelná. Data ze spektrometru přispějí k pochopení planetárního klimatu a pomohou vědcům lépe modelovat vývoj atmosféry nejen Venuše, ale i exoplanet mimo naši sluneční soustavu.
„Důležitý je výzkum planet, které lze považovat za obyvatelné a které budou cílem pro budoucí mise mající za cíl nalézt život ve vesmíru, jako je například kosmický dalekohled budoucnosti HabEx nebo velký kosmický teleskop LUVOIR. Důležité je to také pro studium geofyziky kamenných planet, které zpřesní výzkum Země,“ dodává Ferus.
Geofyzik Petr Brož z Geofyzikálního ústavu AV ČR doplňuje, že potvrzení přítomnosti molekul vody na Venuši by mělo ještě jeden dopad. „Umožnilo by nám to lépe pochopit, co případně čeká Zemi v budoucnosti. Čeká Zemi podobný osud jako Venuši až jednou, v dalekém geologickém čase, přestane zvládat nakládat se skleníkovými plyny?“ táže se vědec.
Spektrální „daktyloskopie“
Přístroj dokáže identifikovat specifické infračervené spektrální čáry molekul, včetně vodní páry a její těžší izotopové varianty – těžké vody. Její molekuly obsahují místo dvou atomů vodíku izotop v podobě deuteria.
„Jednotlivé druhy molekul dokážou zachytávat část infračerveného světla přicházejícího buď ze Slunce, nebo odraženého od povrchu planety. Každý druh molekul tak má charakteristickou spektrální čáru – takový otisk prstu, a právě tuto čáru je schopen náš spektrometr změřit,“ komentuje funkci spektrometru Brož.
Česká firma součástí kosmického průmyslu
Jedním z technologických výzev bylo zajistit, aby spektrometr fungoval i v extrémních podmínkách vesmíru. Elektronika byla proto pečlivě vyrobena v čistých prostorách české společnosti G. L. Electronic, kde tým techniků ručně připájel součástky ve speciálně kontrolovaných laboratořích s přísně regulovanou úrovní prachu, mikroskopických částic, mikroorganismů a chemických nečistot.
Kosmická elektronika a optické systémy jsou extrémně citlivé a snadno může dojít k omezení její funkčnosti nebo přesnost měření. Kromě klasické kontaminace prachem je potřeba zamezit i mikrobiologické kontaminaci, která by způsobila zavlečení pozemských mikroorganismů na jiná nebeská tělesa (tzv. planetární ochrana).
„Práce v čistých prostorách je pro úspěch mise naprosto klíčová,“ vysvětluje Luděk Graclík, ředitel společnosti G. L. Electronic. Podle něj může jakákoli kontaminace ohrozit funkčnost přístroje v extrémních vesmírných podmínkách.
Laboratoře proto používají vysoce účinné filtry (HEPA/ULPA) k odstranění mikro částic ze vzduchu. Regulují teplotu a vlhkost a minimalizují elektrostatické výboje a degradaci materiálů. Pracovníci nosí speciální antistatické oděvy, rukavice a masky, aby zabránili kontaminaci lidskými částicemi.
Mezinárodní spolupráce na nejvyšší úrovni
„Účast České republiky na misi EnVision je dalším úspěchem českého kosmického průmyslu, který představuje rostoucí segment v české ekonomice,“ říká Martin Ferus. VenSpec-H je výsledkem spolupráce Belgie, České republiky, Německa, Nizozemska, Portugalska, Španělska a Švýcarska. Belgický královský institut pro vesmírnou aeronomii (BIRA-IASB) vede celý projekt a zajišťuje integraci spektrometru do mise EnVision.
„Námi vyrobený prototyp elektronických vnitřností přístroje, který bude brzy do Belgie poslán, bude propojen s dalšími částmi zařízení vyráběnými dalšími zahraničními partnery a tím vznikne ucelený prototyp celého spektrometru. Jeho konstrukce je v podstatě taková jedna velká stavebnice, kdy jsou jednotlivé kostičky vyráběny po Evropě na několika různých místech, a teď je potřeba zjistit, jestli to všechno do sebe dobře zapadá a funguje tak, jak má,“ dodává Petr Brož.
Podle něj belgičtí vědci použijí český prototyp pro vývoj softwaru a firmwaru, které přístroji takříkajíc „vdechnou“ život a které budou později použity pro letový exemplář přístroje, který reálně poletí k Venuši.
Zisky pro český kosmický průmysl
„Konsorcium EnVision byla trochu uzavřená společnost, ale podpora českého ministerstva školství a také ministerstva dopravy byla klíčová. Nicméně přijde mi, že oproti papírování je jakýkoliv vývoj jen třešničkou na dortu. S elektronikou si pak zlaté české ručičky poradily bravurně,“ komentuje zapojení českého vědeckého týmu Martin Ferus.
Kromě práci na elektronice vzniká současně v České republice rozsáhlá databáze spektrálních dat a matematický model atmosféry, které budou klíčovými nástroji pro analýzu dat z Venuše. „Účast České republiky na misi EnVision je dalším úspěchem českého kosmického průmyslu, který představuje rostoucí segment v české ekonomice,“ uzavírá Ferus. Tento projekt je podle něj nejen vědeckým, ale i technologickým přínosem, který může přispět k lepšímu pochopení naší sluneční soustavy.
Podle vědeckého týmu je každé zapojení českých vývojových a výrobních kapacit do kosmického projektu obrovskou výhrou pro Česko jako celek. Segment kosmického průmyslu i výzkumu v Česku roste. Podle Feruse máme velmi dobře nakročeno stát se významnou zemí v oblasti kosmických technologií. „Lidé se zde učí, a když se dívám kolem sebe, máme spoustu šikovných lidí s nápady, které nám vydláždí cestu k roli producenta unikátních přístrojů a technologických řešení. Kompetence budované v rámci českého příspěvku k evropským kosmickým misím, jako je EnVision, nám k tomu dláždí cestu,“ je přesvědčen fyzikální chemik.
„Ukazujeme zahraničním partnerům, že jsme v Česku schopni zrealizovat složité high-tech projekty, a tím se otevírá okno příležitostí pro budoucí tuzemské zájemce,“ přizvukuje geofyzik Petr Brož. „S každým takovým úspěchem se totiž zvyšuje šance, že se v nadcházejících letech podaří tuzemským konsorciím zapojit do dalších plánovaných kosmických aktivit ESA. A tím do Česka přinášet práci pro kvalifikované profese, ale i budovat know-how, na kterém je pak možné dále stavět a kosmický sektor, který bude mít do budoucna stále silnější postavení, v Česku dále posilovat,“ dodal Brož.
