Předmět zájmu: Stratosféra

14.08.2019

Za „Rok technologií a stratosféry“ mohou letopočet 2019 s trochou nadsázky označit čeští a slovenští kolegové, mezi nimi i pracovníci Hvězdárny Valašské Meziříčí. Společně budou realizovat projekt s názvem  Společně pro podporu vzdělávání v oblasti nových technologií, který je i tématem následujícího rozhovoru s ředitelem hvězdárny Liborem Lenžou.

Vezměme to od začátku. Co je vlastně stratosféra?

Představuje jednu z vrstev zemské atmosféry, která se rozkládá ve výšce od 10 až 12 kilometrů do zhruba 50 kilometrů. Tedy v pásmu, kam už se člověk obvykle nedostane ani s dopravním letadlem. Proti spodní části atmosféry nazývané troposféra, v níž se tvoří počasí, je zdejší prostředí méně turbulentní. Na druhou stranu má na počasí a troposféru v dlouhodobém měřítku značný vliv.

Je stratosféra něčím charakteristická?

Jejími hlavními atributy jsou nízký tlak vzduchu a nízké teploty. Navíc tam téměř nedochází k vertikálnímu promíchávání, pohyby jsou spíše horizontální. Obecně známá je i skutečnost, že v této části atmosféry je zvýšená koncentracie ozónu – to je ona ozónová vrstva, která nás chrání před intenzivním ultrafialovým zářením vycházejícím ze Slunce. Vyšší je tam také intenzita kosmického záření.

Můžete vyjmenovat další faktory, kvůli nimž je stratosféra pro vědce zajímavá?

Obsahuje třeba množství prachových nebo aerosolových částic, pocházejících ze sopečné činnosti Země, z činnosti lidí a v podobě kosmického prachu i z meziplanetárního prostoru. Kupodivu tam lze nalézt také živé tvory – spory a bakterie. Dokonce existují projekty na jejich cílené vyhledávání a zkoumání.

Čeho, ve vztahu ke stratosféře, se vaše projekty týkají?

Náš partner – Slovenská organizace pro vesmírné aktivity – zvládl technologii stratosférických letů. Společně jsme schopni vypustit sondu až do výšky 40 kilometrů. Snažíme se proto vyvíjet přístroje, které budou měřit samotnou stratosféru a zároveň se podívají směrem ven, například na nebe, kam mají ze stratosféry mnohem lepší výhled. Velmi úspěšný byl projekt pozorování meteorů, při němž se nám podařilo detekovat tato vesmírná tělesa jak palubní kamerou ve stratosféře, tak pomocí našich pozemních systémů.

Kromě toho stratosféra svými podmínkami do značné míry připomíná kosmický prostor – je tam nízká teplota, nízká vlhkost a zvýšená úroveň kosmického záření. To nám umožňuje otestovat různé technologie, využitelné v družicích. Typickými příklady jsou komunikační technologie, palubní počítače, řídicí systémy, ale třeba i antény, měřicí přístroje nebo kamery. Velkou výhodou je, že se všemi těmito přístroji a zařízeními jsme schopni dostat se do stratosféry za relativně nízkých nákladů. Zatímco vypuštění družice přijde na mnoho milionů korun, u naší sondy jsou to řádově desítky, nejvýše stovky tisíc. 

Je tady ale ještě jeden, neméně důležitý aspekt...

Tím je dopad našich experimentů na mladou generaci. Do stratosférických projektů se snažíme zapojit studenty středních a vysokých a dokonce i žáky základních škol. Jde nám o to, aby si navykli na systematickou technickou a technologickou práci, poznali svět inovací, vědecké metody i práci v týmech. Zároveň je to pro studenty motivace, aby připravovali vlastní pokusy, u nichž po vypuštění sondy do stratosféry mohou sami přijímat a zpracovávat data. Takových „soutěží“ už proběhlo několik.

V čem spočívá podíl naší hvězdárny na tomto projektu?

Zejména v tom, že se nám daří získávat finanční prostředky na dílčí projekty přeshraniční spolupráce, zajistit jejich administraci, využívat velmi dobré kontakty na domácí firmy zabývající se kosmickým průmyslem a také na univerzity. Jejich výzkumní pracovníci a studenti se na našich programech bezprostředně podílejí, takže je to oboustranně výhodná spolupráce. Zároveň přidáváme naše výzkumné know-how v podobě návrhů jednotlivých experimentů.

Nejprve je ale zapotřebí všechny přístroje a zařízení vyrobit...

Většinu komponentů vyrábíme sami ve spolupráci s našimi partnery. Vyvíjíme je a vytváříme jejich design. Následně vyrobíme prototyp, vyzkoušíme ho v laboratoři a pokud se osvědčí, zhotovíme „ostrý“ exemplář, který vypustíme do stratosféry. Děláme ale jen to, co je nezbytně nutné. Některé komponenty už lze vcelku levně nakoupit, a nemá smysl zabývat se jejich vývojem. Typickými příklady experimentů připravených v našem širším týmu jsou přístroje na měření a sběr prachu, modul pro experimenty s řasami či fotochemickými reakcemi.. Naproti tomu doménou slovenských kolegů je schopnost sondu s palubním počítačem a dalšími komponenty tvořícími jeden technologický celek bezpečně vypustit do stratosféry.

Hvězdárna do tohoto mezinárodního projektu takříkajíc „spadla rovnýma nohama“, nebo je to vyústění dlouhodobé spolupráce?

Tak napůl. S kolegy, kteří zakládali Slovenskou organizaci pro vesmírné aktivity, se známe delší dobu. Intenzivnější spolupráce začala v roce 2012, kdy vznikla myšlenka připravit projekt Společně do stratosféry. Projekt byl velmi úspěšný, podařilo se nám uskutečnit čtyři stratosférické lety. S vypuštěnými sondami tehdy letěly experimenty českých i slovenských studentů.

Mluvíme tady o sondách. Jak si je vlastně lze představit?

Velmi lapidárně řečeno, jsou to nafukovací balony z latexu, vyrobené speciálně pro tento účel. Plní se heliem, které je nesmírně drahé, ale na rozdíl od cenově výhodnějšího vodíku není třaskavý. Po nafouknutí na zemi má průměr 1,5 až 2 metry. S rostoucí výškou a klesajícím atmosférickým tlakem se ale postupně roztahuje až do průměru zhruba 15 metrů. V určité výšce balon praskne a sonda, umístěná v podvěsu a nesoucí zařízení o hmotnosti nejvýše 2 kilogramů, začne klesat. Když se opět dotane do určité výšky, začne fungovat padák, na kterém se sonda snese k zemi.

Jaký bude praktický přínos vašeho projektu?

Nezaměřujeme se pouze na stratosférické balony, nýbrž na využití moderních technologií obecně. Řešíme například otázky využití 3D tisku při navrhování a vývoji prototypů. V plánu je samozřejmě také let stratosférického balonu, který by měl proběhnout na podzim roku 2019. S kolegy připravujeme i několik experimentů, jež budou na jeho palubě. Zaměří se například na testování nových telekomunikačních modulů, ale též na pokusy, jejichž cílem bude ověřit možnost syntézy nanočástic v prostředí s intenzivním ultrafialovým zářením. Do stratosféry vyšleme také mikrořasy a budeme sledovat, jak velké radiační zatížení tyto organismy snesou.