Přístroj na palubě zvaný mikroakcelerometr je schopen měřit zrychlení, která jsou miliardkrát menší než gravitace na povrchu Země.
Výzkum, který provádí tým ondřejovského astronoma Ladislava Sehnala, je důležitý pro předpovídání přesné polohy družic.
Mimosa má průměr 60 centimetrů, váží 60 kilogramů a bude kroužit kolem Země ve výšce tří set až osmi set kilometrů.
"Ovládat ji budeme ze stanice v Panské Vsi (na Kokořínsku)," řekl technický vedoucí projektu Radek Peřestý. Vypuštění družice stálo tři čtvrtě milionu eur, většina z toho bude umazána z ruského dluhu vůči České republice.
Jak šla Mimosa na start
V pátek 20. června se vrátil z ruského kosmodromu Pleseck do Ondřejova inženýr Radek Peřestý a hlásil: "Mimosa je namontovaná v hlavici rakety. Můžeme odstartovat."
Raketa Rokot, která Mimosu vynesla do vesmíru, je demilitarizovaná verze mezikontinentální rakety známé v kódu NATO jako SS-19. Je to velice spolehlivý nosič - při 150 startech ani jednou nehavaroval.
Rokot vypustí do vesmíru celkem osm družic - kromě Mimosy ještě kanadskou družici Most určenou k hledání proměnných hvězd, malou americkou družici QuakeSat na zkoumání možností předpovědí zemětřesení a dále pět miniaturních družic - dvě dánské, kanadskou a dvě japonské, každá váží okolo kilogramu.
Raketa ponese ještě velkou maketu ruské družice MONITOR určenou pro pozdější dálkový průzkum Země. Tato maketa však zůstane spojena s posledním stupněm rakety až do jejího zániku. Česká družice se odpoutá od rakety jako první a má létat po dráze ve výšce 320-820 km.
Impulzem byly požadavky vojáků
Vypočítat přesnou dráhu družice, kosmické lodi a meziplanetární sondy je náramný oříšek. To si uvědomovali astronomové, kteří se specializovali na nebeskou mechaniku, už dávno před vypuštěním první družice.
Nicméně start sovětského Sputniku v říjnu 1957 přivedl skupinu ondřejovského astronoma Ladislava Sehnala k tomu, aby tyto vlivy takzvaného negravitačního působení na pohyb umělých kosmických těles začala zkoumat.
Co všechno působí na pohyb umělého kosmického tělesa? Je to přitažlivost Země, Měsíce, Slunce a ostatních nebeských těles - tyhle vlivy chápeme. K nim musíme připočítat ještě odpor zemské atmosféry, tlak slunečního záření a některé další vlivy, které se nám zdají příliš malé, ale existují.
Ve výškách přes 1000 km nad Zemí převládá působení tlaku slunečních paprsků, ve výškách do 1000 km zase vliv atmosféry. Zatímco gravitační vlivy nebeských těles se dají spočítat bez větších obtíží, s vlivy negravitačními to je složitější. Důvod? Slunce, které ovlivňuje veškerý meziplanetární prostor včetně naší planety, pracuje dost nepravidelně.
Na počátku kosmonautické epochy specialisté, kteří vypočítávali dráhy družic, takové přesné údaje nepotřebovali. Podnět ke zjišťování negravitačních vlivů dali - jak se to často stává - vojáci. Chtěli zaměřovat mezikontinentální rakety na nepřátelské cíle s přesností na několik desítek metrů. Proto potřebovali vědět, jak je hustá atmosféra, kterou bude střela prolétávat, a podle toho naprogramovat správnou rychlost.
Časem se také tvůrci některých civilních družic začali shánět po údajích negravitačních vlivů. Postupem času jim vojáci tyhle jemné techniky předávali. Část omezení však padla až po skončení studené války.
Nyní odborníci požadují přesnou znalost dráhy družic, které mapují zemský povrch, zjišťují ekologicky škodlivá místa, hledají trosečníky a ztracence v pustinách, přenášejí rádiové signály. Jestliže je získají, provoz těchto družic se zdokonalí a zlevní.
"Velmi přesná předpověď polohy družice ve výškách pod 600-800 km, kde většina z nich létá, je takřka nemožná," říká Ladislav Sehnal. "Vzhledem k proměnlivosti negravitačních vlivů můžeme předpovědět pohyb družice s přesností na tisíce kilometrů - a to je málo. Proto musíme získat co možná nejvíc údajů o působení atmosféry na dynamiku družice. Ty se dají měřit pomocí akcelerometru."
Zrychlení umělého kosmického tělesa jsou velmi nepatrná, miliardkrát menší než gravitační síla na zemském povrchu, a proto se k jejich zjišťování používají mikroakcelerometry. Před dvaceti lety začali pracovníci skupiny dynamiky umělých družic na Ondřejově o takových zařízeních uvažovat. Mikroakcelerometr pro družici měla představovat kulička o průměru 3-4 cm, jejíž pohyb ve velmi těsném obalu se bude měřit.
Na družici i v raketoplánu
"Byl to oříšek," pokračuje Sehnal. "Vyžadoval nejen vynikající mikroelektroniku, ale také dokonalou kuličku a její obal, opracování jejich povrchů, na nich totiž závisela přesnost měření. Bohužel, u nás to s přesností na jeden mikron, tedy na tisícinu milimetru, nikdo neuměl."
Nakonec se ondřejovští astronomové rozhodli, že místo kuličky postaví krychličku. Tehdy jim pomohl konec studené války. Otevřely se totiž dveře tajných vojenských institucí. Odborníci v českých armádních optických dílnách se pochlubili, že mají přístroje, jejichž pomocí dokážou požadavky astronomů splnit.
První mikroakcelerometr zvaný MACEK (MikroAkCElerometr K) používal krychličku o průměru 30 mm a byl dokončen v roce 1991. Do vesmíru letěl na sovětské družici Resurs 1F hned následující rok. Po třech týdnech se její vědecká aparatura včetně československého přístroje vrátila.
"Ověřili jsme si, že aparatura na tomto principu ve vesmíru funguje," vysvětloval před lety s ulehčením doktor Sehnal. "To jsme zatím nevěděli, protože ji tam dosud nikdo nezkoušel."
Potom požádala české astronomy o spolupráci Alabamská univerzita v USA. Američané nejprve vyzkoušeli přístroj na výškové raketě. A v září 1996 letěl český akcelerometr na raketoplánu Atlantis. Fungoval tam osm dnů a osm hodin, přičemž dával informace o akceleraci na palubě každé dvě sekundy. "Oba experimenty dopadly velmi dobře," říká Sehnal.
Miliardkrát menší přitažlivost
Družice MIMOSA (MIcro Measurements Of Satellite Acceleration) o průměru asi 60 cm má tvar šestadvacetistěnu o hmotnosti 60 kg. Pro Astronomický ústav ji postavila pražská firma Space Devices. Zdokonalený mikroakcelerometr MACEK je schopen zachytit jevy až miliardkrát menší, než je síla přitažlivosti Země na jejím povrchu.
"Energii má tělesu dodávat sedmnáct slunečních panelů na bocích," upozorňuje inženýr Radek Peřestý, technický vedoucí projektu. "Ovládat ji budeme prostřednictvím stanice v Panské Vsi, odkud se řídily rovněž MAGIONY. Naměřené údaje na Ondřejově dál zpracujeme."
"MACEK je unikátní aparatura, která nemá na světě obdoby," zdůrazňuje ředitel Astronomického ústavu Akademie věd profesor Jan Palouš. "Podobný přístroj vyrábí pouze jedna francouzská firma." Vývoj a výroba družice a akcelerometru přišly na 45 milionů korun.
"Po prvních dvou úspěších získal kolega Sehnal grant od Grantové agentury, dalšími penězi přispěly Akademie věd a ministerstvo školství," vysvětluje Palouš. "Vzhledem k tomu, kolik stojí takové přístroje v zahraničí, vyšli jsme velmi lacino. Vypuštění družice přijde na tři čtvrtě milionu eur, přičemž většinu našeho příspěvku uhradíme z ruského dluhu vůči České republice."
Využití za desítky let
Až bude dokončena Mezinárodní kosmická stanice ISS, má na její palubě Alabamská univerzita instalovat soubor aparatur na zjišťování vibrací a dalších nepříznivých sil. Jeho součástí bude i český akcelerometr.
A co přinese tento výzkum každodennímu životu? Až se vědcům podaří všechny negravitační vlivy zjistit a naučí se je předpovídat, získáme možnost bezporuchového příjmu televizního signálu do každého bytu přímo z družic, stejně jako kvalitního radiotelefonického spojení přes družici, předpovědi počasí pro jednotlivá města a oblasti i přesné sledování úrody na jednotlivých polích a podobně.
Na tyto závěry však budeme muset čekat asi několik desítek let. Pět předcházejících družic řady MAGION postavili pracovníci Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd v Praze pod vedením inženýra Pavla Třísky k výzkumu fyzikálního prostředí v okolí Země. V pondělí pozdě večer začne stanice v Panské Vsi v severních Čechách přijímat i signály ze šestého kosmického tělesa vyvinutého v českých zemích - z MIMOSY.
