Desetiletí objevů mise Cluster

Čtyři družice Cluster, které dostaly název Rumba, Samba, Salsa a Tango, létají kolem Země ve formaci tak, aby mohly pořizovat trojrozměrný pohled na to, jak neustálý tok nabitých částic („sluneční vítr“) nebo plazmy ze Slunce ovlivňuje bezprostřední okolí naší planety a její ochranou „magnetickou bublinu“, známou jako magnetosféra.

Sluneční vítr se příležitostně stává turbulentním a bouřlivým, přičemž naráží na zemské magnetické pole a dochází tak k produkci vysokoenergetických částic. Tyto bouře v magnetosféře mohou ovlivnit elektrické systémy na palubách družic stejně jako na zemi. V nejhorším případě mohou dokonce zničit životně důležitá elektronická zařízení a družice plus další elektrickou techniku zničit.

„Mise Cluster nám poskytla množství dat, která nám lépe pomáhají pochopit fyzické procesy, jež tvoří kosmické počasí,“ říká manažer mise Cluster v ESA Philippe Escoubet.

Pozorování odhalila dramatickou podobu neviditelného „násilníka“. Mise Cluster studovala, jak sluneční vítr proniká do blízkosti Země a, za určitých podmínek, se dostávají mohutné magnetické víry – často větší než naše planeta – do magnetosféry a jak následně dochází k interakci částic s ní.

Jakmile částice slunečního větru dosáhnou zemské atmosféry, začínají se projevovat v podobě severních i jižních polárních září. Také tento jev měla mise Cluster za úkol pozorovat.

Cluster potvrdil, že tzv. černé polární záře, zvláštní elektrický fenomén vytvářející temné a prázdné oblasti v severní a jižní záři, jsou svým způsobem polární anti-záře, které nasávají elektrony z ionosféry.

Jedním z vrcholů mise pak bezpochyby bylo vytvoření první 3D mapy zobrazující jádro všudypřítomného magnetického procesu zvaného propojování.

K němu dochází ve chvíli, kdy se magnetická pole střetávají, uvolňují energii a umožňují dříve oddělené plazmě a elektrizovanému plynu se spojit. Ve středu tohoto jevu je pak něco, co označujeme jako nulový bod. Cluster přitom poskytl vědcům první trojrozměrný obraz nulového bodu, o kterém dosud neměli prakticky žádné informace. V době propojování se magnetické pole stočilo do 500 km dlouhé válcovité oblasti.

Přitom pochopení magnetického propojení je jednou ze základních otázek stojících před fyzikou. Je totiž zodpovědné za vzplanutí na Slunci, za gigantické sluneční exploze, které mohou být miliardkrát silnější než největší atomová bomba. V pozemních laboratořích pak nechtěná propojování komplikují snahu o produkci elektrické energie ve fúzních reaktorech.

Tento velký úspěch přišel po dramatické a nešťastném počátku projektu, když bylo 4. června 1996 ztraceno první kvarteto družic Cluster. Stalo se tak po selhání premiérové rakety Ariane-5 krátce po startu.

Týmu stojícímu za projektem Cluster se ale podařilo tuto katastrofu přetavit v ohromující úspěch. Družice byly postaveny znovu a vyslány do vesmíru jen o čtyři roky později. „Byl to úchvatný úspěch celého týmu, když se v tak krátkém čase podařilo družice znovu vyrobit, otestovat a vypustit,“ uvádí John Ellwood, který byl v té době projektovým manažerem mise ESA Cluster.

Napodruhé byly družice Cluster vyslané do vesmíru ve dvou párech, tentokráte s pomocí ruských raket Sojuz. První dvojice vzlétla z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu 16. července 2000, druhá ji následovala jen o měsíc později. Všechny čtyři od té doby krouží kolem Země ve formaci a věnují se složitému orbitálnímu „tanci“.

A tak začalo desetiletí úžasné vědy. Mise Cluster pomáhá vědcům pochopit, jak se plazma chová v nejrůznějším prostředí. A protože jsou všechny čtyři družice ve vynikajícím technickém stavu, byla mise prodloužena o další dva roky až do roku 2012.