VenSpec-H – revoluční technologický přístup k Venuši

VenSpec-H je vysoce citlivý infračervený spektrometr navržený k analýze atmosféry Venuše. Čeští vědci se zaměří na měření koncentrací stopových plynů, včetně vodní páry (H₂O) a jejího izotopu HDO (polotěžké vody).

„Tyto chemické látky mohou odhalit, zda na Venuši v minulosti existovaly oceány,“ vysvětluje fyzikální chemik Martin Ferus z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Potvrzení přítomnosti oceánů by mohlo naznačovat, že se Venuše v dávné minulosti více podobalo Zemi, než si dnes myslíme. VenSpec-H bude jedním ze tří spektrometrů (VenSpec-H, VenSpec-M, VenSpec-U) na evropské sondě EnVision, která v roce 2031 zamíří k Venuši. Bude doplňovat americkou sondu VERITAS, která se zaměří na radarové snímkování povrchu Venuše.

Hledání mimozemského života

Výsledky výzkumu mohou poskytnout odpovědi 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 jak Venuše, tak exoplanet mimo naši sluneční soustavu.

„Studium planet, které mohou být obyvatelné, je klíčové pro budoucí mise zaměřené na nalezení života ve vesmíru, jako třeba kosmický dalekohled HabEx nebo velký teleskop LUVOIR. Je důležité také pro studium geofyziky kamenných planet, které přispěje k našemu znalostnímu zázemí o Zemi,“ dodává Ferus.

Geofyzikální důsledky výzkumu

Geofyzik Petr Brož z Geofyzikálního ústavu AV ČR dodává, že potvrzení přítomnosti molekul vody na Venuši by mělo ještě jeden důsledek. „Dalo by nám to lepší porozumění tomu, co by mohlo čekat Zemi v budoucnosti. Můžeme tak stále uvažovat o tom, zda by Země mohla sdílet podobný osud jako Venuše,“ varuje vědec.

Spektrální „daktyloskopie“

Přístroj dokáže identifikovat specifické infračervené spektrální čáry molekul, včetně vodní páry a její těžší izotopové varianty. Molekuly vody obsahují místo dvou atomů vodíku izotop v podobě deuteria.

„Jednotlivé druhy molekul dokážou zachytávat určité blízké infračervené světlo, ať už přímo ze Slunce, nebo odražené od povrchu planety. Každý druh molekul má charakteristickou spektrální čáru – otisk prstu, kterou náš spektrometr dokáže změřit,“ komentuje funkci spektrometru Brož.

Česká firma v kosmickém průmyslu

Jedním z technologických výzev bylo zajistit, aby spektrometr fungoval v extrémních podmínkách vesmíru. Elektronika byla pečlivě vyrobena ve čistých prostorách české společnosti G. L. Electronic, kde tým techniků ručně připevňoval součástky ve speciálně kontrolovaných laboratořích s přesně regulovanou úrovní prachu, mikroskopických částic, mikroorganismů a chemických nečistot.

Kosmická elektronika a optické systémy jsou velmi citlivé a snadno mohou mít omezenou funkčnost nebo přesnost měření. Kromě klasické kontaminace prachem je také třeba zamezit mikrobiologické kontaminaci, která by mohla zavlékat pozemské mikroorganismy na jiná nebeská tělesa (tzv. planetární ochrana).

„Práce v čistých prostorách je pro úspěch mise naprosto klíčová,“ vysvětluje Luděk Gr aclík, ředitel společnosti G. L. Electronic. „Jakákoli kontaminace může ohrozit funkčnost přístroje v extrémních vesmírných podmínkách.

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) projekt vede a zajišťuje integraci spektrometru do mise EnVision.

„Náš vyrobený prototyp elektronických vnitřností přístroje, který bude brzy poslán do Belgie, bude propojen s dalšími částmi zařízení vyráběnými dalšími zahraničními partnery a vznikne tak ucelený prototyp celého spektrometru. Jeho konstrukce je v podstatě velká stavebnice a teď je třeba zjistit, jestli všechno do sebe dobře zapadá a funguje jak má,“ dodává Petr Brož.

Podle něj belgický vědci využijí český prototyp pro vývoj softwaru a firmwaru, které přístroji „vdechnou“ život a které budou později použity pro letový exemplář přístroje, který skutečně 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 jakýkoli vývoj jen třešničkou na dortu. S elektronikou si zlaté české ručičky poradily bravurně,“ komentuje zapojení českého vědeckého týmu Martin Ferus.

Kromě práce na elektronice se v České republice vytváří také 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 příspěvkem, který může přispět k lepšímu porozumění naší sluneční soustavy.

Podle vědeckého týmu je každé zapojení českých vývojových a výrobních kapacit do kosmického projektu obrovskou výhodou 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 technologií. 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.