Článek
Současné pozemní astronomické sítě zachycují jen malou část dění na obloze – jejich možnosti omezují počasí, prach i samotná atmosféra. Spektrální pozorování je přitom potřebné: světelná stopa meteoru nese informace o prvkovém složení těles vstupujících do atmosféry, a tím i o jejich původu, vývoji a potenciálu pro budoucí využití kosmických surovin.
Nově vyvíjené sítě založené na hyperspektrálních kamerách pro platformy typu CubeSat (malých družic složených z „kostek“, obvykle o standardizovaných rozměrech 10 × 10 × 10 cm) mají umožnit systematické sledování meteorů, vstupů kosmického smetí či návratových modulů do atmosféry a dalších plazmatických jevů i nad oceány, pouštěmi nebo arktickými oblastmi. Zkrátka tam, kam pozemní infrastruktura už „nedohlédne“.
Klíčovou technologií je hyperspektrální kamera pro CubeSaty pojmenovaná FREYA, jejíž optickou soustavu tvoří čočkový objektiv vybavený transmisní difrakční mřížkou. Zařízení vyvíjí konsorcium vedené Akademií věd ČR jako ryze český systém pro budoucí kosmické mise.
Napomůže to i ochraně kosmických lodí
Prvním zásadním testem hyperspektrální kamery byly tři stratosférické balonové mise MORANA, které v roce 2024 odstartovaly ze slovenského Partizánského a vystoupaly do výšky 27 až 30 kilometrů. Gondoly nesly systémy pro videopozorování meteorů, rádiový přijímač pro sledování jejich stop v ionosféře a hyperspektrální kamery pro viditelnou i ultrafialovou oblast.
- Příslušný balon je zhotoven z kaučuku a v letové výšce kolem 30 km praská. Následně se gondola s kamerou nebo jiným užitečným zatížením snáší na padáku. Let je vybaven pozičním světlem a elektronikou, včetně rádiového odpovídače a systému GPS, aby nebyl ohrožen letecký provoz.
Právě při těchto letech vznikl první světově unikátní záznam ultrafialového spektra bolidu ze stratosféry, které bylo přiřazeno roji Geminid.
Spektrální snímek odhalil důležitost rozšíření pozorování spekter za hranice lidským okem viditelného světla do nebezpečného, ozonovou vrstvou stíněného rozsahu ultrafialového záření. Světelná stopa v oblasti krátkých vlnových délek světla září s vysokou intenzitou a obsahuje čárová spektra atomů, která nejsou pozorovatelná pomocí pozemních stanic. Značně to zpřesňuje analýzu a vylepšuje citlivost detekce.
„Hyperspektrální pozorování meteorů byl nejen náš sen. Astronomové o takových sítích hovoří již přes dvě dekády. Spolupráce s našimi partnery z akademické i průmyslové sféry nyní umožní tyto sítě skutečně vybudovat,“ uvedl Martin Ferus z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.
Nová technologie hyperspektrální kamery navíc podle odborníků pomůže i vývoji konstrukce tepelných štítů kosmických lodí, jež chrání loď i posádku před extrémními teplotami ve vesmíru.
„Tato metoda může pomoci i charakterizaci plazmatu, které obklopuje vesmírné lodě při návratu z vesmíru,“ upřesnil Ferus. To lze využít i ve vývoji zmíněných konstrukcí tepelných štítů kosmických lodí.
Z balonů na oběžnou dráhu
Vývoj kamer se aktuálně týká dvou kosmických misí v následujících dvou letech, tedy cílem je dostat se od stratosférických balonů až na oběžnou dráhu. Technologický demonstrátor má letět na lodi Space Rider v rámci platformy IOSLAB firmy SAB Aerospace. Následovat má operační nasazení kamery FREYA na samostatném CubeSatu v systému DOME na palubě družice SATen, vyvíjené pod vedením Vysokého učení technického v Brně.
Podle Richarda Sysaly z firmy esc Aerospace je v plánu produkce daných kamer ve větším objemu. „Díky tomu bude mít Česko kompetence v oblasti zobrazovacích technologií schopných zjistit a analyzovat, co se děje v atmosféře i na povrchu Země, 24 hodin denně, 365 dní v roce,“ shrnul.
Elektronickou část kamery FREYA vyvinula esc Aerospace, optickou část Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR společně s Centrem HiLASE Fyzikálního ústavu AV ČR, testování pro kosmické použití zajišťuje VZLU Aerospace a pozemní segment Hvězdárna Valašské Meziříčí.
