ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ 569 92 9.ROČNÍK
Výzkum vesmíru
Lukáš Jelínek
ŠKOLNÍ ROK 2011/2012
Prohlašuji, že jsem absolventskou práci vypracoval samostatně a všechny použité zdroje jsem řádně uvedl. Děkuji za pomoc při zpracování tématu panu učiteli Dvořákovi. 25.května 2012
Obsah 1 Úvod..................................................................................................................................................2 2 Oči na obloze.....................................................................................................................................3 2.1 Dalekohledy...............................................................................................................................3 2.2 Hubblův teleskop.......................................................................................................................3 2.3 Laboratoře v kosmu...................................................................................................................3 2.4 Voyager......................................................................................................................................4 3 Kosmonautika ..................................................................................................................................5 3.1 Kosmické lodě...........................................................................................................................5 3.2 Vesmírné stanice........................................................................................................................6 3.3 Kosmická sonda.........................................................................................................................6 3.4 Kosmická raketoplán.................................................................................................................6 4 Důležité objevy..................................................................................................................................7 5 Dopad na astronomii..........................................................................................................................8 6 Závěr..................................................................................................................................................9 7 Obrazová příloha.............................................................................................................................10 8 Přehledy...........................................................................................................................................11 8.1 Přehled obrazových příloh.......................................................................................................11 8.2 Použité informační zdroje........................................................................................................11
-3-
1 Úvod Vesmír lidi fascinoval už odedávna. Mezi první astronomy patřili i staří Babyloňné. Objevili mnohé hvězdy a planety,které známe dnes, již 2000 let před našim letopočtem! Postupem času vedl lidský zájem o vesmír k převratným vynálezům, jako jsou dalekohledy, satelity a vesmírné sondy. Všechna tato zařízení nám pomáhají vesmír lépe poznat a porozumět mu.fascinoval už odedávna. Mezi první astronomy patřili i staří Babyloňné. Objevili mnohé hvězdy a planety, které známe dnes, již 2000 let před našim letopočtem! Postupem času vedl lidský zájem o vesmír k převratným vynálezům, jako jsou dalekohledy, satelity a vesmírné sondy. Všechna tato zařízení nám pomáhají vesmír lépe poznat a porozumět mu.
-4-
2 Oči na obloze 2.1 Dalekohledy Dalekohledy jsou nejčastěji užívány astronomickými přístroji. Pomáhajínám studovat vesmír a zůstat přitom v pohodlí doma. Dnes také vysíláme dalekohledy (TELESKOPY)do vesmíru abychom získali jasnější obrázky a informace o tělesech v kosmu. Jinou možností, jak se o vesmíru něco dozvědět jsou hvězdárny a planetária. Kromě teleskopů vysíláme do vesmíru i jiné satelity a vesmírné sondy, které nám o kosmu poskytují další informace.Satelity jsou tělesa, která obíhají kolem naší planety. Měsíc je přirozený satelit neboli oběžnice. Satelitům, které vysíláme do vesmíru my, říkáme umělé satelity. Pomáhají nám zjistit další informace o planetě, na které žijeme. Sonda je vesmírné plavidlo bez posádky, které se používá k získávání informací o jiných planetách a tělesech, než je Země.
2.2 Hubblův teleskop Hubblův kosmický teleskop, pojmenovaný podle amerického astronoma Edwina Hubbla ,byl ve středu ctižádostivých plánů vypustit dalekohled do vesmíru, aby na oběžné dráze mohl dosáhnout skvělého obrazu bez rušivého vlivu zemské atmosféry.Toho zpočátku,při jeho výrobě, nebylo dosaženo,po její nápravě nyní poskytuje dokonalé snímky.
2.3 Laboratoře v kosmu Další část kosmického výzkumu probíhá v blízkosti Země.Spočívá v umisťování Kosmických stanic,na nichž se provádí vědecké práce,na oběžných dráhách kolem země.Tyto kosmické stanice, jakými jsou např.Skylab nebo ruský Mir. Setrvávají v kosmu a mohou být navštěvovány astronauty, jako by to byly kosmické hotely. Kosmický raketoplán, je prvním krokem k pravidelným letům pasažérů do kosmu a nakonec k prvním koloniím pozemšťanů mimo Zemi.
-5-
2.4 Voyager Program Voyager byl zahájen Spojenými státy v roce 1977.Jeho cílem bylo pomocí sond oblétnout a fotografovat čtyři vnější planety sluneční soustavy: Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Mezi překvapeními, která Voyager 1 a 2 přinesli, Patřila existence měsíců či družic Jupitera a Saturna,které jsme předtím nespatřili.Dále že Jupiter má kolem sebe prstenec z plynů. Voyager 2 také prolétl kolem uranu a Neptunu a nyní letí mimo sluneční soustavu.
-6-
3 Kosmonautika Je oblast vědy a techniky, která se zabývá cestováním mimo zemskou atmosféru. Zahrnuje lety, technické řešení a teorii letu kosmických lodí, kosmických stanic, vesmírných sond nebokosmických raketoplánů, které vzlétají nebo pouze přistávají jako letadlo. Za jejího zakladatele je považován Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. Zabývá se výpočty drah, technickým řešením kosmických raket, komunikačními technologiemi, zpracováním údajů, konstrukcí družic nebo jiných kosmických zařízení. Mezi její oblasti patří problematika spojená s pobytem člověka ve vesmíru, vědecké a výzkumné programy v spojitosti s průzkumem kosmického prostoru okolo Země a okolo jiných vesmírných těles, ale také průzkum povrchu samotných vesmírných těles. Kosmonautika není výzkum vesmíru ze zemského povrchu například pomocí dalekohledů, při kosmonautice jde vždy o kosmický let. Teorie kosmických letů zahrnuje výpočty letových parametrů, dosažení kosmických rychlostí, výpočty elementů drah. Řadí se sem také výpočet životnosti umělých kosmických těles, výpočet optimálních drah k planetám a jiným tělesům nebo změn drah gravitačním působením těchto těles. Technika kosmických letů se zabývá konstrukcí raketových motorů nebo jednotlivých stupňů, složením paliva, způsoby navedení na oběžnou dráhu a přistání, způsoby komunikace, navigace a řízení letů. Dále sem patří také zabezpečení orientace v kosmickém prostoru, spojování kosmických lodí a orbitálních stanic nebo zabezpečení pobytu člověka v kosmické lodi.
3.1 Kosmické lodě Kosmická loď je umělé kosmické těleso, které slouží ve vesmíru jako dopravní prostředek pro dopravování živých organismů nebo nákladu. Pohybuje se vně zemské atmosféry ve vesmírném vakuu, kam se dopravuje vlastními prostředky nebo kam ji vynesly nosné rakety. Kosmické lodi jsou jedny z nejsložitějších technických zařízení vyvinutých člověkem. Je to dáno tím, že vesmírné prostředí se vyznačuje specifickými vlastnostmi ve kterých musí loď bezpečně a spolehlivě fungovat. Jedná se o přítomnost hlubokého vakua, zvýšené úrovně záření, extrémní tepelné namáhání při návratu kosmického plavidla zpět na Zemi a spoustu dalších faktorů.
-7-
3.2 Vesmírné stanice Vesmírná stanice nebo také kosmická stanice je zařízení určené pro pobyt lidí ve vesmíru. Na rozdíl od kosmické lodi nejsou kosmické stanice uzpůsobeny pro přistání na Zemi. Pro dopravu lidí a materiálu na a ze stanice je tedy zapotřebí jiného dopravního prostředku. Vesmírná stanice je zařízena pro střednědobé pobyty, od několika týdnů, měsíců až po roky. Obvykle slouží jako laboratoř, pozorovatelna Země s lidskou posádkou nebo může být také použita jako základna pro další lety do Sluneční soustavy. V poslední době byla také cílem několika kosmických turistů.
3.3 Kosmická sonda Kosmická sonda je umělé kosmické těleso bez lidské posádky vypuštěné k Měsíci nebo na únikovou dráhu ze zemského gravitačního pole. Úkolem těchto sond je výzkum vlastností prostoru, kterým prolétají a především těles sluneční soustavy, k nimž se přiblíží. Kosmická sonda je již dříve zmiňovaný Voyager
3.4 Kosmická raketoplán Kosmický raketoplán je dopravní prostředek určený k dopravě na orbitální dráhu kolem Země. Na oběžnou dráhu by mohl být vynášen vlastními raketovými motory (toto „čisté“ řešení nebylo doposud realizováno), případně posílenými pomocnými raketovými motory, nebo jehož stavební součástí je nosný raketový systém (nosná raketa). V kosmickém prostoru se pohybuje jako kterékoli jiná kosmická loď.
-8-
4 Důležité objevy Hubbleův vesmírný dalekohled pomohl astronomům rozluštit mnohé dlouhotrvající otázky a poskytl též impuls ke vzniku otázek a teorií nových. Mezi prvořadé úkoly mise patřila měření vzdáleností Cefeid, typuproměnných hvězd vykazujících přímý vztah mezi periodou proměnlivosti a jejich absolutní hvězdnou velikostí. Tato měření byla o mnoho přesnější než ta předchozí a podařilo se tedy výrazně omezit rozsah odhadovaných hodnot Hubbleovy konstanty, jež určuje rychlost rozpínání vesmíru a která souvisí i s jeho věkem. Před vypuštěním Hubblea dosahovala chyba při odhadování konstanty i 50 %. Pozorování Cefeid v kupě galaxií v souhvězdí Panny a v jiných vzdálených kupách galaxií pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu snížila tuto chybu na 10 %. Pozorování Hubbleova vesmírného teleskopu zpochybnila některé teorie o vývoji a budoucnosti vesmíru. Astronomové z týmu „Vysoké–z pro hledání supernov“ (High-z Supernova Search Team) a Supernova Cosmology Project použili dalekohled také pro pozorování vzdálených supernov, během nichž objevili důkaz, že se rozpínání vesmíru vlivem gravitace nezpomaluje, ale naopak zrychluje.[60] Zrychlování poté potvrdily i některé pozemské teleskopy spolu s dalekohledy na oběžné dráze a jeho hodnotu určily ještě přesněji. Navzdory tomu však příčina tohoto zrychlování není stále zcela jasná. Snímky a spektra, které poskytl Hubbleův vesmírný dalekohled, byla využita i při dokazování přítomnosti černých děr v centrech blízkých galaxií. Výskyt černých děr v centrech galaxií se předpokládal již v 60. letech 20. století a v 80. letech bylo objeveno i několik kandidátů, ale teprve až výzkum provedený Hubbleovým dalekohledem naznačil možnost, že černé díry se nachází v centrech všech galaxií. Dalekohled dále potvrdil, že hmotnost těchto černých děr je přímo spjatá s vlastnostmi galaxií. HST pozoroval také srážku komety Shoemaker-Levy 9 s planetou Jupiter v roce 1994, která se (naštěstí pro astronomy) udála pouhých několik měsíců po opravě optiky dalekohledu. Jeho fotografie byly ostřejší než jakékoliv předchozí snímky od roku 1979, kdy kolem Jupitera proletěla sonda Voyager 2. Zároveň hrály důležitou roli při studiu dynamiky srážky komety s Jupiterem, což je událost, o níž se astronomové domnívají, že nastává v průměru pouze jednou za několik set let. Mezi další významné objevy patří protoplanetární disky v mlhovině M42, důkazy přítomnosti extrasolárních planet okolo hvězd podobných Slunci a objev optických protějšků stále ne zcela objasněných gamma záblesků. Hubbleův vesmírný dalekohled byl využit i ke studiu objektů nacházejících se na okraji sluneční soustavy – trpasličích planet Pluta a Eris.Dále se používal pro sledování vzdálených planetsluneční soustavy, jako např. Neptunu. Na základě tohoto pozorování vznikla animace ukazující dynamické změny v atmosféře plenety. Unikátním odkazem, který nám projekt Hubbleova vesmírného dalekohledu zanechal, jsou snímky tzv. Hubbleových hlubokých a ultra-hlubokých polí. Při jejich snímání byla využita jedinečná citlivost přístroje na vlnové délky ve viditelném oboru spektra. Vznikly tak velice detailní snímky velmi malých oblastí v souhvězdí Pece, na nichž je možné vidět galaxie vzdálené i několik miliard světelných let. Nikdy předtím se astronomům nepodařilo zobrazit ve viditelném světle takto vzdálené objekty. Hubbleův dalekohled tak poskytl pohled do raného stádia života vesmíru.
-9-
5 Dopad na astronomii Pozitivní dopad Hubbleova dalekohledu na astronomii vyplývá z mnoha objektivních měřítek. Více než 4000 prací založených na datech poskytnutých Hubblem bylo zveřejněno v odborných časopisech a ještě více z nich bylo představeno a diskutováno na astronomických konferencích. Pokud se podíváme na různé odborné astronomické práce z období několik let po jejich zveřejnění, asi jedna třetina z nich nebyla nikdy citována, z prací založených na údajích z Hubbleova dalekohledu však nebyla nikdy citována pouze 2 %. Práce založená na Hubbleových pozorováních bývá v průměru citována dvakrát tak často než jiná astronomická pojednání. Z přibližně 200 nejvíce citovaných prací zveřejňovaných každý rok, je kolem 10 % založeno právě na datech poskytnutých Hubbleovým dalekohledem. Ačkoliv měl HST velmi pozitivní dopad na astronomii, je nepopiratelné, že suma vynaložená na tuto misi byla obrovská. Vypracovaná studie týkající se relativních dopadů různých dalekohledů na astronomii zjistila, že data z HST jsou sice např. oproti 4m pozemnímu dalekohledu Williama Herschela 15 × častěji citována, ovšem stavba a provoz HST stojí 100 × více. Učinit rozhodnutí mezi investováním do pozemního dalekohledu versus vesmírného dalekohledu je velkým dilematem do budoucna. Rozvoj adaptivní optiky rozšířil možnosti snímkování s vysokým rozlišením i pomocí pozemních dalekohledů. Rozdíly v kvalitě pozorování mezi adaptivní optikou a HST se mohou lišit případ od případu. Lze však říci, že ve viditelném světle může adaptivní optika zaostřit pouze velmi malou část zorného pole, zatímco HST může provádět snímkování s vysokým rozlišením v širokém úhlu.
-10-
6 Závěr Tuto práci jsem si vybral protože se mi zdála zajimavá. Přesně jak jsem si myslel jsem se při jejím zpracování mnohe dozvěděl.Při zpracování mně provázeli problemy při zpracování textu jako napříkal číslováni, rejstřík atd. Po zpracováni mi došlo že jsem to neměl nechávat na poslední chvíli.
-11-
7 Obrazová příloha
Raketoplán startuje jako raketa, ale přistává jako letadlo.Raketoplán Atlantis dosedá na přistávací dráhu Kennedyho kosmického střediska
Start Sondy Voyager
-12-
8 Přehledy 8.1 Přehled obrazových příloh Obrázek 1 Raketoplán Atlantis...........................................................................................................13 Obrázek 2 Start Sondy Voyager..........................................................................................................13
8.2 Použité informační zdroje Zdroj č1. http://www.odmaturuj.cz/astronomie/vyzkum-vesmiru/ Zdroj č2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Kosmonautika
-13-
