Výzkum Venuše - nejméně fotogenická planeta

Proč máme z Venuše jen neostré a nekvalitní snímky, zatímco obdivujeme úžasné detaily, fotografované na Marsu? Na vině je extrémně hustá atmosféra - a fyzika. (délka blogu 8 min.)  

V minulém blogu jste si mohli přečíst seznam misí, které se v minulosti zabývaly průzkumem Venuše. Nejpozději po úspěchu sondy Mariner 5 usoudila NASA, že je pro ni Venuše neperspektivní. Na jejím povrchu panují vysoká teplota a tlak. Přístroje zde nevydrží ve funkčním stavu moc dlouho a život, tak jak ho známe na Zemi, je tu nepředstavitelný. 

Mise k Venuši

Od té doby se uskutečnily pouze dvě mise ze strany USA - Pioneer Venus, která se skládala z orbiteru a několika jednoduchých atmosférických měřicích sond - a Magellan, která měla na palubě radar. Mise Magellan dokonce recyklovala přístroj jiné mise - takže NASA ušetřila. 

K Venuši se pak vydala ještě evropská sonda Venus Express, která studovala planetu celých devět roků, zatímco japonská sonda Akatsuki nezvládla doletět na oběžnou dráhu a zpozdila se o celých pět roků - a pak měla potíže s elektronikou. 

Sovětský Svaz podnikl daleko více. Úspěšných misí měl 18 a část z nich na planetě skutečně přistála. Co se týká zatížení tepelným šokem - měly sovětské sondy pravděpodobně výhodu. Jejich technologie nebyla moc sofistikovaná a náchylná ke zničení - a pracovala stejně jen krátkou dobu. Přesto se zájem o Venuši nakonec vytratil i na sovětské straně. 

Opomíjená Venuše

Proč nezažívá Venuše podobný boom jako Mars? Podmínky na jejím povrchu samozřejmě odrazují. Pokud by měla budoucí sonda fungovat na povrchu planety, bude pro ni potřeba vyvinout technologii, která vydrží vysoké teploty. To není jednoduché. Všechny materiály, které máme k dispozici pro výrobu elektroniky, při teplotách, které panují na Venuši, vypovídají poslušnost. Materiály, které by takovou teplotu vydržely (například karbid uhlíku SiC), se pro změnu nehodí na výrobu polovodičů. Naději můžeme ovšem vkládat do nových materiálů, vyrobených za pomocí vysokých tlaků (viz nedávný blog). Není vyloučeno, že se najde vhodný kandidát právě mezi nimi. 

Neochota zabývat se Venuší má možná ještě jeden - daleko prozaičtější - důvod…

Venuše není moc fotogenická

Ať se nám to líbí nebo ne, peníze na různé mise musí nejprve někdo vydělat, zaplatit státu na daních a až  poté musí vědci přesvědčit politiky, že se vyplatí je investovat do vědy. U Venuše je jasné, že na jejím povrchu nebudeme hledat život. Na Marsu přeci jen život přežívat může -možná jednoduchý, zmrzlý, ale existující. 

U Venuše tedy odpadá první a nejjednodušší motivace. Druhou motivací by mohly být snímky povrchu planety. Jenže ani tady nemají vědci štěstí. Venuše se fotografuje velice špatně. Existují pouze snímky, které pořídily sondy Veněra 9, 10, 13 a 14. Krajina je vidět jen na snímcích posledních dvou zmiňovaných misí. Protože však tyto sondy měly objektivy typu rybí oko, je krajina vidět jen okrajově a je silně perspektivně zkreslená. I po korekci perspektivy je krajina v pozadí rozmazaná. Má to hned několik důvodů. 

Mraky

Z oběžné dráhy se kvůli hustým mrakům nedá fotografovat povrch planety ve viditelném světle. Vidět je pouze vrchní část atmosféry. Nejvyšší vrstva mraků začíná ve výšce 70 km. Stejně jako na Zemi se i na Venuši mraky skládají z aerosolů, tj. malých kapiček, které se vznášejí v atmosféře. Mraky zahalují celou planetu bez výjimky. Tlak 1 baru mimochodem panuje ve výšce 47 km.

Prach

Už ve výšce 31 km (kde se dá naměřit teplota kolem 200 °C) by atmosféra měla být bez aerosolů. Tady může ale fotografování ovlivnit prach. I na naší vlastní planetě (s poměrně řídkou atmosférou) je těžké fotografovat vzdálené objekty. Důvodem je prach, který se vznáší v atmosféře. Po dešti, který smyl prachová zrnka, je naopak viditelnost objektů na obzoru daleko lepší. 

Vítr, který víří prach, na Venuši prakticky neexistuje. To je způsobeno tím, že na této planetě jsou jen malé teplotní rozdíly mezi nocí a dnem. Přesto je prach jistě problém - a to díky velice husté atmosféře. Sondy Veněra zaznamenaly velice pomalé ukládání prachu, zvířeného při přistání. Musíme tedy počítat i s tím, že pokud se někdy pokusíme fotografovat Venušin obzor z výšky pod 30 km - nejspíše nebude moc vidět kvůli prašné atmosféře. 

Turbulence

Jistě si vzpomenete na efekt blikajících hvězd. Pokud se podíváte na bezmračnou hvězdnou oblohu, zjistíte, že některé hvězdy blikají. Mimochodem - planety poznáte podle toho, že naopak nikdy neblikají. Mihotání hvězd je způsobeno lokálními rozdíly teploty a tedy i hustoty atmosféry. Takové oblasti mají různé indexy lomu. Poruchy se projevují u malých bodových objektů. Planety jsou daleko bližší než vzdálené hvězdy. Na nebi zabírají více místa - což blikání jednotlivých bodů vyrovnává. Atmosféra na Zemi má asi 54 krát menší hustotu než na Venuši. Efekt “blikání” tu tedy bude při pozorování vzdálených objektů daleko větší. Turbulence atmosféry pak mohou způsobit ještě daleko intenzivnější poruchy.

Šero

Atmosféra planety navíc pohlcuje světlo. Dokonce i na naší vlastní planetě dopadá na povrch o 1/3 méně záření než kolik dorazí k Zemi ze Slunce. 

Hustota atmosféry Venuše na povrchu odpovídá 0,067 g/cm3. Pro srovnání - hustota vody je 1 g/cm3 a hustota pozemské atmosféry u povrchu je zhruba 0,00124 g/cm3. 1 km silná vrstva atmosféry u povrchu Venuše tedy odpovídá 60 metrovému sloupci vody. Ten, kdo se věnuje potápění, jistě potvrdí, že na vzdálenost 60 metrů toho pod vodou moc nerozezná. Začíná tu mít vliv také absorpce určitých vlnových délek slunečního světla. Na povrchu Venuše panuje věčné šero, které kvalitě snímků nepřidá… 

Srovnání s Titanem

Ve Sluneční soustavě existuje jeden objekt, který má podobné podmínky jako Venuše. Je jím měsíc Saturnu Titan - a my si (poté, co Titan navštívila vesmírná sonda Cassini s přistávacím modulem Huygens) můžeme zhruba představit, jak by mohlo dopadnout fotografování okolí z místa přistání na Venuši nebo fotografie, pořízené před přistáním. 

Na Titanu je vidět povrch z výšky 20 km. Ve výšce 13 km se viditelnost zlepšuje, ale jen nepatrně. 13 km atmosféry Titanu by mohl odpovídat přibližně 1 km na Venuši. To by znamenalo že se tu dají pozorovat alespoň kontrasty okolí do vzdálenosti zhruba  1 km. To je v podstatě shodné s tím, co zjistily na povrchu Venuše sondy programu Veněra. Fotografování Venuše tedy nemá moc velkou budoucnost - z různých důvodů. 

Infračervené pásmo elektromagnetického spektra

Sonda Venus Express sice objevila možnost fotografovat v infračerveném pásmu, fotografie byly ale nekvalitní a rozmazané. I když v tomto pásmu nevadí existence mraků, je situace podobná, jako byste se snažili fotografovat mořské dno … přes silnou vrstvu vody. 

Dlouho tedy neexistovaly fotografie, které by mohly politiky přesvědčit, že by výzkum Venuše byl zajímavým oborem. I když je to povrchní - rozmazaná planeta prostě nikoho nezaujala natolik, aby se do jejího průzkumu investovaly miliardy dolarů. 

Co přinese budoucnost?

Pomocí radaru byl sondou Magellan povrch Venuše nakonec zmapován s přesností 30 metrů. Zdá se, že povrch planety je relativně mladý. Přitom se mimochodem jedná o největší souvislou pevninu ve Sluneční soustavě. Je to jen logické. Venuše je svou velikostí téměř shodná se Zemí, chybí na ní ale oceány. Ostatní pevné vnitřní planety jsou menší, mají tedy také menší povrch. 

Stáří povrchu planety se odhaduje na 500 až 800 milionů let. I v tom se Venuše podobá Zemi - ostatní planety i Měsíc mají daleko starší povrch. Nejen proto - je Venuše velice zajímavou planetou. Vzhledem k tomu, že se částečně podobá Zemi, bylo by zajímavé zjistit, čím se liší. Proč na ní vznikly v průběhu času podmínky, které jsou tak odlišné od pozemských? 

Příště: O možnostech misí na Venuši