Mise Cluster proměňuje neviditelné ve viditelné

Polární záře, tedy „tančící“ světla na polárním nebi, jsou viditelným plodem neviditelné bitvy, ke které dochází nad našimi hlavami. Částice vyvrhované Sluncem narážejí do zemského magnetického pole každý den a většina z nich je usměrněna od naší planety, nicméně některé jsou naopak zachycené a urychlené tak, že se srazí se zemskou atmosférou. Tím vzniká právě polární záře, radiační pásy Země a čas od času také silné celosvětové magnetické bouře.

Během deseti let studia této aktivity objevila mise Cluster mohutné magnetické vířivky, které vrhají nové a nové částice do zemského magnetického pole, dále velké „díry“ v nejvyšších vrstvách atmosféry vytvářející slepá místa ve viditelné polární záři a magneticky mrtvá místa, která označujeme jako nulový bod. Ta vznikají v místě, kde se magnetické pole přetváří do nové konfigurace.

„Cluster nám ukázal dříve skrytý svět ve zcela nových detailech,“ uvádí manažer mise Cluster v ESA Philippe Escoubet.

Kromě „pouhého“ pochopení polární záře má mise Cluster také svůj praktický význam: podrobně mapuje prostředí, ve kterém musí pracovat jiné družice (například komunikační nebo navigační). Přitom sluneční částice mohou poškozovat jejich elektronické komponenty, někdy dokonce kriticky. Pokud tedy Cluster dokáže toto nebezpečí přesně popsat, přispívá tím k vývoji a výrobě budoucích odolnějších družic.

Na programu Cluster pracuje celosvětová vědecká obec. Obden má někde na světě některý z vědeckých týmů přednášku či odborný článek, jejichž závěry jsou podloženy právě daty z mise Cluster. Archív dat CAA (Cluster Active Archive) má dnes více než tisíc uživatelů, což je mimo jiné zárukou, že vědecké využití naměřených výsledků bude pokračovat i poté, co vlastní mise skončí.

Deset let je přitom ve tvrdém prostředí vesmíru hodně dlouhá doba. Kvarteto družic Cluster se proto potýká s problémy spojenými se „stárnutím“ a řídící středisko každý den řeší nové výzvy, aby celou flotilu udrželo operační. Asi největším problémem je zajištění dodávky elektrické energie.

Sluneční panely už dávno nevyrábí tolik elektrické energie, kolik je zapotřebí – a akumulátory na palubě postupně „odcházejí“, a to dramatickým způsobem: v podobě malých explozí. Akumulátory totiž byly vyrobeny z nemagnetické sloučeny stříbra a kadmia, aby nenarušovaly chod citlivých přístrojů. Jenomže tento typ baterií vytváří v průběhu doby kyslík a vodík, tedy výbušnou směs. Akumulátory pak mohou buď prasknout přetlakem, nebo právě zásluhou explozí. Dosud bylo takto poškozeno sedm baterií na čtyřech družicích: dvě právě explozivním způsobem. Vždy, když k tomu dojde, družice ztratí stabilitu. Další akumulátory jsou již mimo provoz, takže z celkem dvaceti jich zůstává v činnosti jen devět. Dosud se ale podařilo udržet všechny družice Cluster v plném provozu, a to navzdory ztrátě podstatné části energie.

Přitom na misi Cluster čeká ještě celá řada úkolů. Nejnověji bylo perigeum dráhy družic sníženo z 19 tisíc na několik set kilometrů. To umožňuje průlet satelitů skrze oblasti, ve kterých dochází k závěrečnému urychlení částic vytvářejících polární záři, což dává vědcům přímou možnost studovat tento jev.

Ačkoliv mise Cluster je umístěna na oběžné dráze kolem Země, její vědecký význam je mnohem širší a zasahuje do oblasti poznání nejvzdálenějších koutů vesmíru.

„Zkrátka děláme astrofyziku přímo u svého domu,“ uvádí ředitel ESA pro vědu a robotický průzkum David Southwood. „Za naší sluneční soustavou je nekonečný vesmír, který je plný nespočtem hvězd. Přitom prostor mezi nimi je plný různých magnetických polí. Jiné mise mají za úkol studovat kosmické objekty – ostrovy v oceánu vesmíru – ale Cluster studuje vlastní oceán.“

Mise Cluster by měla pracovat do roku 2012. Zvažuje se přitom prodloužení provozu těchto čtyř družic až do roku 2014.