2014-02-13

Dvě tváře Phoebe

Je tomu už skoro deset let, co mezinárodní sonda/družice Cassini dorazila k Saturnově systému a od té doby přináší stále nové a nové poznatky o tomto plynovém obru a jeho okolí.
Cassini se dostala na oběžnou dráhu okolo Saturnu 1. července 2004, ale dnes se zaměřím na události, ke kterým došlo ještě před tím.
Týmu mise se totiž podařil husarský kousek, když úspěšně do plánu letu zahrnuli i blízký průlet okolo jednoho ze Saturnových vnějších měsíců s nepravidelnou dráhou. Takto úspěšný zatím nikdo jiný nebyl navzdory tomu, že měsíců tohoto typu je několik desítek a to nejen okolo Saturnu, ale i okolo Jupiteru.
A tak ještě pár týdnů před samotným příletem sondy k cílové planetě, prolétla Cassini 11. června 2004 jen 2068 kilometrů od měsíce Phoebe.


Obrázek/Figure 1. Saturnian moon Phoebe from the Voyager 2 spacecraft.

Animated gif of images of Phoebe from distance 2.2 milions km.
This images were best images which we had before Cassini's flyby.
Link leads to NASA's Solar System Exploration page.
Kredit/Credit: NASA / JPL.

Phoebe byl znám už přes 100 let a dokonce jsme měli i fotografie ze sondy Voyager 2, která kolem něj v roce 1981 (obr.1). Tehdy jsme však neměli takovou kliku, protože průletová vzdálenost byla asi 2,2 miliónů kilometrů. Jen díky výkonné kameře s teleobjektivem a na poměry vnějších měsíců obřím rozměrům Phoebe mohl Voyager rozlišit měsíc jako kotouček s průměrem okolo 10 pixelů.
Díky těmto obrázkům mohli vědci odvodit dobu rotace, určit polohu pólů, sestavit první hrubou mapu povrchu a v neposlední řadě změřit průměr Phoebe na zhruba 220 kilometrů.
Skutečný průlom v poznání Phoebe ale přinesla až sonda Cassini. Dlouho před jejím průletem okolo měsíce se vědělo, že Cassini bude mít pouze jeden pokus, reparát nepřicházel v úvahu, protože Phoebe je příliš daleko od Saturnu, mimo běžný "dolet" Cassini. Do pozorování se tak měla zapojit naprostá většina přístrojů na sondě. Situace byla o to komplikovanější, že v rámci "úspor" přišla Cassini ještě ve stádiu návrhu o plánovanou pohyblivou robotickou plošinu (viz obr.2). Protože přístroje mají často výhled různými směry, znamenalo to, že sonda se bude muset často otáčet .



Obrázek/Figure 2. Saturn Orbiter /Titan Probe (SOTP), predecessor of Cassini/Huygens.

This spacecraft was planned with scan platform.
Cassini's lacks of similar platform is significant drawback in every close flyby.
Kredit/Credit: NASA / JPL.

Průlet okolo Phoebe očekávala odborná vědecká i laická obec s velkým zaujetím, protože ač Phoebe je těleso relativně malé (vzhledem k planetám či velkým měsícům), předpokládalo se, že se jedná mezi měsíci Saturna o přistěhovalce z Kuiperova pásu. To by znamenalo, že by Cassini provedla první blízký průzkum takového tělesa v historii a lidé by si mohli udělat mnohem bližší obrázek o tom, jak tato tělesa vypadají. Cassini byla (a stále je) také velmi dobře přístrojově vybavenou sondou.
Průlet nakonec vyšel prakticky na jedničku, Cassini sledovala Phoebe s pár pauzami hned několik Phoebijských dní a do pozorování se mimojiné zapojil třeba i palubní radar. Velmi se činil i kamerový systém ISS, který pořídil celkem 554 snímků Phoebe. Během největšího přiblížení Cassini pořídila snímky na kterých je možné spatřit jen ~25 metrů velké detaily (až 12 m/pix, viz třeba zde). Zhruba půl hodiny před a po příletu pořídily kamery sadu snímků, které ukazují celý v tu dobu viditelný povrch při rozlišeních 65-95 m/pix. Tyto snímky byly už několikrát složeny do mozaik, ale žádná z nich není v barvě.


Obrázek/Figure 3. Saturnian moon Phoebe from the Cassini spacecraft.

Mosaic from images which were taken before Cassini's flyby around this enigmatic moon.
Resolution is 60 m/pix. South is approximately at the top and west is to the right. 
Colors are added from images from Cassini's WAC camera and VIMS spectrometer.
Colors are set to approximately natural look. 
Date: 11.6.2004.
Kredit/Credit: NASA / JPL / SSI / UA / Daniel Macháček.

Zajímavé je, že Cassini pořídila pro každou mozaiku barevné snímky ze širokoúhlé kamery a barevné mozaiky přesto nejsou k dispozici. Proč? Odpověď je snadná. Průlet Cassini okolo Phoebe byl skoro bezchybný, navigace skvělá, ale nějaká ta chybička se vloudí vždy. Kamery ISS měly nastaveny příliš dlouhé expoziční doby a tak je velká část snímků Phoebe přeexponována. To se týká prakticky všech barevných snímků a velké části černobílých snímků. Naštěstí většina ČB snímků z nejbližší vzdálenosti, včetně snímků vhodných pro mozaiky, se povedla.
I přesto, že Phoebe je těleso šedivé a barevně nevýrazné, absence jeho barevných obrázků mě vždy provokovala. Takže jsem se nakonec pokusil udělat obě mozaiky, jak před příletem (obr.3), tak i po průletu (obr.4) v barvě. V obou případech byly k dispozici barevné snímky z širokoúhlé kamery WAC, ale ty byly asi z 50% přeexponované. Nakonec jsem se tedy musel poohlédnou po jiném zdroji, ze kterého bych barvu doplnil pro zbývajících 50% povrchu.
Kromě kamer ISS má Cassini na palubě i velmi užitečný zobrazující spektrometr VIMS. Tento přístroj pořizuje snímky, které mají několik set barev a drobné rozdíly mezi nimi mohou prozradit chemické složení povrchu či atmosfér planet či měsíců. Pro mne bylo důležité, že pracuje i ve viditelném záření. Gordan Ugarkovic, známý svými skvělými pracemi, založenými zejména na snímcích z Cassini, kdysi vytvořil užitečný prográmek QUB2RGB, který dokáže extrahovat data ze spektrometru VIMS a zpracovat je do podoby obrazu, který by přibližně vidělo lidské oko. VIMS má ovšem i nevýhody a to velmi nízké rozlišení, velikost výsledných obrázků (max. 64×64 pixelů), snímky jsou často zašuměné a způsob pořízení dat vede často k výrazné deformaci obrazu. Barevné snímky, použité pro nahrazení přeexponovaných částí v barevných snímcích kamery WAC, tak mají relativně nízkou kvalitu, ale přesto je to asi jediné možné řešení při absenci lepších dat. 


Obrázek/Figure 4. Saturnian moon Phoebe from the Cassini spacecraft.

Mosaic from images which were taken after Cassini's flyby around this enigmatic moon.
Resolution is 60 m/pix. South is approximately at the top and west is to the right. 
Colors are added from images from Cassini's WAC camera and VIMS spectrometer.
Colors are set to approximately natural look. 
Date: 11.6.2004.
Kredit/Credit: NASA / JPL / SSI / UA / Daniel Macháček.

Výsledné mozaiky mají obě rozlišení 60 m/pix, použité ČB snímky měly originální rozlišení mezi 58 m/pix a 131 m/pix, přičemž u většiny to bylo 65-90 m/pix. Nejmenší viditelné detaily (třeba krátery) tak mají rozměry asi 100-200 metrů. Všechny snímky s vysokým rozlišením byly pořízeny úzkoúhlou kamerou NAC. Barevné snímky ze širokoúhlé kamery WAC měly rozlišení 612-685 m/pix v případě mozaiky na obrázku 3 a 711-776 m/pix u obrázku 4. Data ze spektrometru VIMS pak měly podobu snímků s rozlišením 5-10 kilometrů. Výčet použitých snímků je přímo na obrázcích, ty které mají před číslem N jsou pořízeny úzkoúhlou kamerou NAC, W odpovídá širokoúhlé kameře WAC (spolu s NAC tvoří kamerový systém ISS) a malé "v" přináleží snímkům ze spektrometru VIMS. Jeden z ČB snímků použitých v obrázku 3 byl silně přeexponován. Existoval sice záložní snímek, ale ten má velmi zvláštní vadu, která vylučuje jeho použití. Naštěstí jej dokázali opravit odborníci ze Space Science Institute (SSI) a použili jej v mozaice PIA 6073. Malou část z této mozaiky jsem pak použil místo přeexponovaných dat.
Vzhledem ke osvětlení povrchu při průletu jsem výsledné mozaiky otočil tak, že jih je nahoře a západ vpravo. Dominantou obou mozaik je kráter Jason, který je na obrázku 3 vlevo a na obrázku 4 vpravo. Díky tomu, že je na obou obrázcích, umožňuje udělat si představu o pozici sondy při snímkování. Ještě vhodnější pro tento účel je jeden z menších kráterů Erginus, což je kráter uvnitř Jasona a je snadno rozpoznatelný podle velmi jasných sesuvů. Na obrázcích je tento kráter ve spodní části Jasona. Jasné sesuvy svědčí v případě Phoebe o zásobách čistého vodního ledu pod jinak velmi tmavým povrchem měsíce. Pátravé oko si kromě myriád kráterů také všimne občasných skalních bloků, rozesetých po povrchu. Některé z nich mají velikost až okolo půl kilometru.

Žádné komentáře:

Okomentovat

Okomentovat