Srdce ESA v nizozemských dunách
Půl kilometru od Severního moře, v písečných dunách u nizozemského města Noordwijk, stojí budovy vědeckého komplexu ESTEC. Uvnitř se od roku 1975 odehrává většina výzkumů pro lety do vesmíru, které organizuje Evropská kosmická agentura (ESA).
Kdykoliv slyšíte o vypuštění další evropské sondy či družice, můžete si být jisti, že celý příběh začal nebo se z velké části odehrál právě v ESTEC. „Trénujeme astronauty, dohlížíme na Zemi, zkoumáme vesmír a hledáme odpovědi na velké otázky hlubokého vesmíru,“ píše se na zadní straně samolepky ESA, kterou dostáváme při naší návštěvě.
Hledání druhé Země s družicí Plato
A jak odpovědi na ty otázky hledají, to vidíme za chvíli, když stojíme na uzavřeném ochozu rozlehlé haly. Pod námi je téměř čtyři metry vysoká vesmírná družice Plato, která začátkem příštího roku opustí zemskou gravitaci a zaparkuje 1,5 milionu kilometrů daleko. S 26 teleskopy bude lovit nové exoplanety, konkrétně ty podobné Zemi.
Každá kamera má čtyři CCD čipy po zhruba 20 megapixelech, dohromady mají tedy přes dvě miliardy pixelů – nejvíce z dosavadních vesmírných misí. Snímek fotí jednou za 25 sekund. Zpracování dat zajišťuje palubní systém s patnácti počítači, které jsou osazeny procesory odolnými vůči radiaci a až s 256 MB paměti.
Ano, čtete správně – pro výzkum vesmíru nepotřebujete mít počítač, který rozběhne poslední Call of Duty. Výsledná data pak dalekohled posílá přes pásmo K, což znamená přenosovou rychlost zhruba 3,5 MB za sekundu.
Česká stopa při výzkumu vesmíru
„Jednotlivé teleskopy se jmenují podle slavných astronomů. Jeden nese jméno Zdeňka Švestky, českého specialisty na sluneční erupce,“ říká s úsměvem systémový inženýr Matěj Koubek, který je zodpovědný za kvalitu družice.
Není to jediná česká stopa na celém projektu. České firmy dodaly významné části konstrukce, například kostru servisního modulu a kompozitní panely. Dále spolupracovaly na vývoji softwaru, testování jednotlivých částí konstrukce nebo připravily speciální kontejnery pro přepravu citlivých instrumentů mezi testovacími centry a na finální integraci.
K Plato se ale blíže nedostaneme, protože do haly smí vstoupit jen speciálně vybavení pracovníci. Jde o tzv. čistou místnost, kde se přes HEPA filtry minimálně dvacetkrát do hodiny vymění vzduch, aby se zamezilo kontaminaci pohonného systému, teleskopů a optických systémů družice.
Satelit Galileo a superpřesné atomové hodiny
Přeskočme do jiné budovy komplexu ESTEC. Nacházíme se v radiofrekvenční laboratoři. „Tady na stole máme Galileo,“ ukazuje inženýr Václav Valenta na poměrně komplexní sestavu komponentů. „Jde o funkční laboratorní repliku navigačního systému satelitu Galileo. Stačí to jen zapnout.“
A to se stává tehdy, když evropský systém oznámí z oběžné dráhy potíže jednoho ze svých satelitů. Během chvilky je možné tuto „kancelářskou kopii“ zprovoznit a nasimulovat chybu nebo anomálii, která nastala ve vesmíru a tím se přiblížit k jejímu vyřešení. „Tento laboratorní systém je vskutku unikátní, umožňuje nám také testovat nové navigační signály předtím, než jsou nasazeny do provozu na orbitě,“ dodává Václav.
Naproti stolu stojí a pobroukává dvojice vakuových komor, které skrývají tu nejdůležitější část navigačního systému – dvojici satelitních atomových hodin, které dělají evropské Galileo tím nejpřesnějším navigačním systémem na světě. Vašek Valenta jen tak mimochodem poznamenává, že ESTEC je klíčovou součástí infrastruktury, která pravidelně přispívá k výpočtu světového času UTC v mezinárodním centru BIPM.
Měření času jako klíč k úspěchu
Sestava zdejších atomových hodin obsahuje tři vodíkové masery a čtyři cesiové hodiny, které měří čas s chybou maximálně pět nanosekund. Čas je v téhle laboratoři klíčový. Pouze přesnou synchronizací signálů z jednotlivých satelitů je možné přesně měřit například polohu, ale také cokoliv dalšího, u čeho je nutná časová hodnota jako například telekomunikace, internet, finance a burzy, elektrické sítě nebo autonomní řízení aut.
Dokonalý štít: Testování v laboratoři Hertz
Celá hala zároveň funguje jako dokonalý štít proti signálům zvenčí. Díky tomu je možné přesně testovat vysílání i příjem antén v širokém frekvenčním rozsahu – zhruba od jednotek gigahertzů až po stovky gigahertzů.
Absence „elektromagnetické ozvěny“ umožňuje inženýrům velmi přesně zjistit, jak se budou antény chovat ve skutečných podmínkách – tedy v kosmu i na Zemi. Antény jsou přitom klíčovou součástí každého satelitu, a proto se před každou vesmírnou misí testují naprosto důkladně.
Série náročných testů pro vesmírné mise
„Je to tu navržené tak, abychom mohli v relativně malém prostoru simulovat i měření na velké vzdálenosti,“ vysvětluje Václav Valenta. „K tomu slouží sestava velkých reflektorů umístěných v přesně dané geometrické konfiguraci.“
Satelit nejprve v Hertzu projde základním měřením. Poté následují další zkoušky – například vibrační, teplotní nebo akustické, které simulují náročné podmínky při startu i ve vesmíru. Nakonec se satelit do Hertzovy laboratoře vrací na opakovanou kontrolu, aby se ověřilo, že všechny systémy fungují tak, jak mají.
Poslední výrazná zastávka je v materiálových laboratořích. Ty jsou pro výzkum vesmíru klíčové, protože stačí malá vada nebo nespolehlivost materiálu a celá mise může selhat. Zde se nás ujímá Přemysl Janík, který se podílel na testování materiálů například u sond BepiColombo nebo Solar Orbiter.
„Mechanické laboratoře ověřují základní pevnostní vlastnosti materiálů, zatímco korozní testy řeší odolnost dílů například vůči vlhkému prostředí kosmodromu,“ vysvětluje, když procházíme kolem trhaček a dalších strojů.
Simulace extrémních vesmírných podmínek
Řadu materiálových parametrů testují pro ESTEC dodavatelské firmy, které musí zároveň splňovat náročné normy ESA. Na něco ale nestačí. A na to „něco“ jsou tu zařízení CROSS a STAR. V jejich komorách se testují materiály ve vesmírných podmínkách: v kombinaci vakua, záření a teploty a zároveň je bombardují protony, elektrony a další částice a vlivy.
Podceňovat se nesmí ani odolnost materiálů vůči ultrafialovému záření (a dalším složkám slunečního záření), proto Přemek testoval materiály v rozsahu od jedné až po dvacet solárních konstant (jednotka hustoty slunečního záření), což je důležité zejména pro sondy operující okolo Venuše nebo Merkuru.
„Materiály pro BepiColombo vyžadovaly mimořádně přesnou simulaci přiblížení k Merkuru včetně dlouhodobé vysoké intenzity UV záření a teplotní historie materiálů,“ vysvětluje Přemek. „Mise JUICE byla opačným extrémem. Sonda letí k Jupiteru, takže v laboratoři řešili nízké teploty, jiné radiační spektrum, nabíjení materiálů a riziko elektrostatických výbojů.“
Jaký materiál je pro vesmírné podmínky nejlepší, to se nedá jednoduše říci. V současnosti jsou klíčové lehké slitiny, speciální silikonová lepidla, fluoropolymery, tepelně izolační materiály jako korek, plasty používané pro kabely či izolace a celá řada dalších.
Budoucnost vesmírných misí
Vesmírné mise jsou extrémně drahé, neměly by se tedy pokazit. Návrh, prototypování, testování, výroba, kompletování všech softwarových a hardwarových komponent, to vše proto zabere i více než jednu dekádu. Výsledky ale stojí za to. Umožňují nám nejen mapovat prostor, který je vysoko nad našimi hlavami, ale také zkvalitňují naše běžné dny třeba skrz všudypřítomnou konektivitu.
Kdybyste se vy sami do ESTECu chtěli podívat, tak můžete v rámci ESTEC Open Day na konci letošního září. Registrace je zdarma a otevírá se v létě. Pozor, v průběhu jednoho týdne se ale všech 10 000 míst zaplní!
Soutěž s astronautem Alešem Svobodou:
Aleš Svoboda podepsal tři pohlednice s vesmírnými motivy. Mohou být vaše, pakliže správně odpovíte na otázku: Na kolika obrázcích v ABC č. 6/2026 je (jakákoliv) planeta? Odpovědi pište na e-mailovou adresu redakce. Prvním třem autorům správných odpovědí pošleme výhru!
