Čínská expanze v kosmu: až na Neptun s jaderným pohonem

Peking se chce stát v následujících letech jedničkou v dobývání a průzkumu vesmíru. Hodlá sesadit z pomyslného trůnu dosavadního lídra, Spojené státy americké.

Čínský vesmírný program cílí na vzdálené oblasti naší sluneční soustavy, až k nejvzdálenějším planetám, jako je Uran a Neptun.

Čínští vědci představili v časopise Scientia Sinica Technologica plán vývoje sondy, která doletí až k Neptunu. Kosmická loď má být poháněna jaderným reaktorem.

Ve srovnání s dosavadním používáním radionuklidových baterií by vesmírný jaderný zdroj generoval řádově více energie a ambicí je, že by také výrazně posunul čínský vesmírný program, který je samozřejmě propojený i s vojenským využitím ve vesmíru.

Start okolo roku 2030

Sondu by do vesmíru mohla v roce 2030 vynést raketa Dlouhý pochod 5 a o deset let později, tedy v roce 2040, by měla doletět až k planetě Neptun. Čínští vědci chtějí podrobněji prozkoumat vnější sluneční soustavu a její původ.

Britský astronom Leigh Fletcher pro web planetary.org vysvětlil, že projekt dává Pekingu dokonalý smysl, protože pro pochopení vzniku celé sluneční soustavy je nezbytné prozkoumat i planety Uran a Neptun.

Sonda má vážit 3000 kilogramů a bude vybavena čtyřmi mikrosatelity. Dva z nich budou sbírat data o Neptunu, další dva lze uvolnit v průběhu mise pro pozorování dalších vesmírných objektů.

Planeta Neptun je od Země vzdálená 4,7 miliardy kilometrů, i proto čínský výzkumný tým navrhuje, aby byl pohon zajištěn jaderným reaktorem o výkonu deseti kilowattů.

Dosud Čína při získávání radioizotopů pro svá vesmírná vozítka musela spoléhat na Rusko. Moskva naopak disponuje několika jadernými zdroji, které využívá pro své aktivity ve vesmíru.

Rovněž Spojené státy, které plánují vybudovat na povrchu Měsíce stálou lidskou misi, chtějí využít jádro pro zajištění energie.

Naposledy tam byl Voyager 2

K vnějšímu okraji sluneční soustavy se zatím mnoho sond nedostalo. V minulosti to byla pouze americká Voyager 2, jež proletěla okolo ledové planety v roce 1989.

Dostala se tehdy do vzdálenosti „jen“ několika tisíc kilometrů. Většina snímků modrého ledového obra pochází z této mise NASA.

Sonda využívala jako zdroje energie tři radioizotopové termoelektrické generátory (RTG). Jejich výkon byl 3 × 160 wattů. Výkon ale postupně klesá, v roce 1997 činil 335 W. Zdroj využívá izotopu plutonia-238 ve formě oxidu plutoničitého. Nebylo možné využít solární panely, protože se sonda od Slunce vzdaluje.

Riziko ztráty kontaktu

Překážky pro pořádání podobně vzdálených letů i nadále přetrvávají. Jedná se o riziko ztráty komunikace s pozemním řídícím střediskem a vědci také řeší problém se zajištěním zásobování energií při takto dlouhých letech.

Peking chce ale tyto „výzvy“ překonat. Na projektu se podílí řada čínských institucí. Kromě Čínské národní vesmírné agentury (CNSA) a Čínské akademie věd (CAS) to je také Čínský úřad pro atomovou energii, Čínská akademie vesmírných technologií a několik univerzit a institutů.

Studii vedl Kuo-pin Jü, odborník na astronautiku z CNSA a Beihang University, dříve známé jako Pekingská univerzita letectví a kosmonautiky.

Pochopení vzniku planet

Jaderný Neptune Explorer, jak jej nazývají Američané, má prozkoumat kromě Neptunu i jeho největší měsíc Triton, další jeho satelity a prstence.

Z hlediska vědeckého poznání jsou takzvaní ledoví obři na okraji sluneční soustavy zásadní pro pochopení vzniku planet obíhajících okolo Slunce.

Složení Neptunu, jenž je utvořen z obrovského množství plynu, může prozradit, jak vypadala původní mlhovina, ze které se sluneční soustava zformovala. Vědce také fascinuje, jak přesně vypadá vnitřní struktura obrovského Neptunu.

Mise by také pomohla objasnit teorii, že největší měsíc Neptunu, Triton, pochází z vnější sluneční soustavy a byl zachycen gravitací Neptunu. V krajním případě může dojít k tomu, že se Triton s Neptunem srazí.

Pochopení vzniku formování vzdálených planet může pomoci i poznání, jak vznikl život na Zemi.

Technika výrazně pokročila

Jü a jeho čínští kolegové tvrdí, že nastala doba, kdy by lidstvo mělo k Neptunu i Uranu vyslat další sondu. Jediné informace totiž pocházejí právě z americké mise z roku 1989 a od té doby věda a astronautika zásadně pokročily. Nová vesmírná sonda by navíc mohla být mnohem lépe technicky vybavená než Voyager 2.

Číňané nyní pracují na tom, jak získat spolehlivý zdroj energie, který vydrží alespoň patnáct let. Mělo by se jednat o radioizotopový termoelektrický generátor s výkonem deseti kilowattů energie.

Fakticky se jedná o jaderný akumulátor (podobné používají vesmírná vozítka Curiosity a Perseverance), jenž přeměňuje teplo vznikající z rozpadu štěpného materiálu na elektřinu.

VIDEO: Záběry Neptunu z americké sondy Voyager 2

„S ohledem na technickou vyspělost napájení vesmírného reaktoru různých úrovní výkonu, na požadavky na výkon detektorů a elektrického pohonu, na schopnost startu nosné rakety a na financování je výstupní výkon napájení vesmírného reaktoru pro průzkum Neptunu určen na 10 kWe,“ napsali čínští vědci.

Jaderný systém by měl vystačit na osm let provozu s maximálním výkonem deseti kilowattů a na sedm let s nízkým výkonem dvou kilowattů, aby bylo možné považovat misi za úspěšnou. Uvažuje se o použití uranu-235 a slitin uranu a molybdenu.

Celý jaderný systém musí zajistit nepřetržitou a zároveň regulovatelnou tvorbu tepla z jaderného štěpení a její termoelektrickou přeměnu. Měly by být použity i keramické prvky, aby byl reaktor dostatečně lehký.

Extrémní požadavky na finance

Čínští vědci posuzovali také různé formy průzkumu vzdálené planety. Průlety a pozorování z oběžné dráhy vyloučili, protože by neumožnily efektivně změřit složení a vnitřní strukturu Neptunu.

„Požadavky jsou vysoké a rozsah úkolů, technická obtížnost a požadavky na financování jsou extrémně velké,“ připouštějí odborníci z Pekingu.

Pro nejlevnější cestu na Neptun se má využít i gravitační síla Jupiteru. I proto vytipovali jako nejvhodnější datum startu rok 2030. Pak by bylo možné doletět na Neptun už v roce 2036. Mezi další potenciální termíny patří i roky 2028, 2031 a 2034.

Všechny sondy by ale musely doletět k cíli před rokem 2040. Jaderná kosmická loď by měla nejprve obletět planetu Neptun a vypustit řadu menších družic a dvě sondy přímo k průzkumu atmosféry planety a jejího měsíce Tritonu.

Vědecké cíle

Jü hovoří o čtyřech hlavních vědeckých cílech. Především se jedná o průzkum vnitřní struktury a složení Neptunu, o výzkum jeho magnetosféry a ionosféry a také o prozkoumání složení jeho měsíce a prstenců planety.

Vědce zajímá, jakým způsobem se v planetě uvolňuje teplo. Nové informace o složení planety mají napovědět, jakým způsobem se ledový obr zformoval, a tím prozradit nové informace o vzniku sluneční soustavy.

Čínská vesmírná agentura se může v posledních letech pochlubit několika působivými úspěchy. Vyvíjí rakety, které umožňují do vesmíru vynést těžké náklady.

Jednou z nich je vývoj již zmíněného takzvaného Dlouhého pochodu 9, který dokáže vynést na nízkou oběžnou dráhu náklad o hmotnosti 140 tisíc kilogramů. Až k Marsu by měla raketa dokázat dopravit 44 tisíc kilogramů. První start je plánován v letech 2028 až 2029.

V roce 2020 úspěšně odstartovala raketa Dlouhý pochod 8, z Měsíce se vrátila lunární sonda se vzorky hornin (poprvé od roku 1976) a Peking také vypustil vlastní sondu k Marsu.

Plánování mise až k nejvzdálenějším planetám naší sluneční soustavy ukazuje, že komunisté v Pekingu mají ambice dominovat – po ekonomice a vojenství – i v dobývání vesmíru.