Čekání na skřítky

V Česku byly 2 hodiny 52 minuty po půlnoci, když se 17. listopadu 2020 od rampy kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně odlepila nosná raketa Vega s družicí TARANIS na palubě. Vše šlo podle plánu až do chvíle, kdy vynesení převzal motor čtvrtého stupně. Raketu překvapivě navedl zpět k Zemi a celý náklad shořel v atmosféře.

TARANIS měla na oběžné dráze Země zkoumat krom záhadných pozemních záblesků gama také přechodné světelné úkazy (Transient Luminous Events) neboli nadoblačné výboje. Jde o optické jevy pozorované nad oblastmi se silnou bouřkovou aktivitou, které unikaly poměrně dlouho naší pozornosti. Přestože jsou některé z nich pozorovatelné prostým okem, věda se jimi začala intenzivně zabývat až po roce 1990.

Při pohledu z povrchu Země je nejběžnějším typem nadoblačného výboje červený skřítek. Obvykle má podobu rudého sloupce, mrkve nebo vypadá jako medúza. Skřítci se vyskytují nejčastěji ve výšce 60–90 km nad zemí, velcí skřítci mohou mít na výšku přes 40 km. Předchází je obvykle silný kladný blesk typu oblak-země. Ve srovnání s plně ionizovaným kanálem „obyčejného“ blesku jsou „vlásky“ či „kořínky“ skřítků ionizované jen slabě.

Dalším druhem nadoblačných světelných úkazů je halo. Jde o světelný jev tvaru disku, který bývá často následován skřítkem, a vypadá, jako by z něj skřítek vystupoval. Méně obvyklý je modrý výtrysk – kužel modrého světla šířící se rychlostí 100 km/s z vršku oblaku do výšky asi 40 km. Obří výtrysky jsou většinou dvojbarevné, ve spodní části modré a v horní červené. Barva je dána typem molekul nebo atomů, které jsou výbojem vybuzeny, a vyzáří pak světlo příslušné vlnové délky. Obří výtrysky se objevují nad vrškem oblaku a mohou dosahovat až do výšky 90 km. Velmi často jsou doprovázeny značnou svítivostí bouřkového oblaku, ze kterého vycházejí. Za nejrychlejší a největší přechodné světelné úkazy pokládáme elfy (Emissions of Light and Very low frequency perturbations due to Electromagnetic pulse Sources). Objevují se ve výškách kolem 90 km a rychle se šíří jako zvětšující se kruh do vzdálenosti stovek kilometrů. Jejich zdrojem jsou elektromagnetické impulsy generované silnými bleskovými výboji. Elektrony ve spodní části ionosféry, ohřáté těmito impulsy, se srážejí s molekulami dusíku, které vyzáří expandující světelný kruh.

Skupina červených skřítků (red sprites), zachycených 18. srpna 2017 v Nýdku, patří k několika druhům výbojů objevujících se nad rozsáhlými bouřkami. Kromě nich známe i výboje pojmenované halo, modrý spouštěč (blue starter), modrý výtrysk (blue jet), obří výtrysk (gigantic jet) nebo elf.Snímek Martin Popek, Oddělení kosmické fyziky, Ústav fyziky atmosféry AV ČR

Družice TARANIS, financovaná francouzskou vesmírnou agenturou CNES, nesla na palubě několik sad vědeckých přístrojů, na nichž se významně podílela i česká věda. Tým z oddělení kosmické fyziky Ústavu fyziky atmosféry AV ČR vyvinul přístroj pro měření elektromagnetických vln generovaných atmosférickými výboji; tým skupiny kosmické fyziky katedry fyziky povrchů a plazmatu Matematicko-fyzikální fakulty UK připravil přístroj pro měření ubíhajících elektronů. To vše se však 17. listopadu 2020 proměnilo v dým při selhání nosné rakety Vega.

Paradoxní je, že příčinu havárie se podařilo objevit pouhých několik minut po katastrofě: prozkoumání fotografické dokumentace odhalilo, že jeden z techniků při montáži posledního stupně rakety Vega nedopatřením zapojil opačně dva kabely v posledním stupni rakety Vega.

Zdrcení vědci přišli o výsledek patnáctileté práce, ale už během pár týdnů se rozhodli připravit TARANIS II. Přepracovaný projekt předložili v lednu 2021 vedení vesmírné agentury CNES, které tuto snahu plně podpořilo. V úvahu připadal start v roce 2025, kdy by TARANIS II vynesla raketa Ariane 6 společně s jinou, větší družicí. V dubnu 2021 ale nastoupilo nové vedení CNES, které celý projekt zastavilo. Na uskutečnění projektu totiž chyběly prostředky ve výši asi 120 milionů eur.

Tento neúspěch pro nás (a nejen pro nás) znamená ztracenou příležitost zkoumat výboje nad bouřkovými oblaky z oběžné dráhy. TARANIS byla unikátní vzájemnou koordinací měření různých přístrojů od optických kamer a fotometrů přes detektory elektronů urychlených v silných elektrických polích a detektory paprsků gama až po analyzátory rádiových vln. K pochopení toho, co se nad bouřemi a uvnitř bouřkových oblaků děje, jsou taková měření stále potřebnější. Pravděpodobně je přinese nějaký nový projekt vědecké umělé družice, na který si nyní musíme počkat. Jen nevíme, jak dlouho.