Desítky let sníme prostřednictvím sci-fi literatury i filmů o tajuplných světech se dvěma slunci, létajícími horami nebo nekonečnými oceány. Jak to vypadá na skutečných planetách u cizích hvězd, zatím nevíme. Objevy z posledních dvaceti letech ale ukazují, že mnoho systémů je skutečně bizarních a vzrušujících.
V případě planetárního systému TRAPPIST-1 máme ve vzdálenosti pouhých 9 milionů kilometrů od hvězdy namačkáno 7 planet. Připomeňme, že Merkur se nachází asi 58 milionů kilometrů od Slunce.
Vzdálenost mezi planetami je tedy velmi malá. Například planety „e“ a „f“ dělí asi jen 1,4 milionů kilometrů – respektive samozřejmě jejich oběžné dráhy.
TRAPPIST-1: parametry oběžných drah
| Planeta | Oběžná doba (dny) | a (AU) | a (km) | Počet tranzitů |
|---|---|---|---|---|
| b | 1.5 | 0.011 | 1 645 600 | 37 |
| c | 2.4 | 0.015 | 2 244 000 | 29 |
| d | 4.05 | 0.021 | 3 141 600 | 9 |
| e | 6.1 | 0.028 | 4 188 800 | 7 |
| f | 9.2 | 0.037 | 5 535 200 | 4 |
| g | 12.35 | 0.045 | 6 732 000 | 5 |
| h | cca 20 | 0.06 | 8 976 000 | 1 |
Kdybychom bydleli na planetě „e“, možná bychom nemuseli o cestování na ostatní planety jen snít. Vše je prakticky za rohem. Jak snadné by to ale pro naše rakety bylo? K tomuto tématu, které jsme už nakousli, jsem se chtěl ještě vrátit, ale trochu mě inspiroval a předběhl Daniel Marín na svém blogu.
Cestování vesmírem není stejné jako cestování autem do práce. Ve vesmíru je vše v pohybu. K Marsu nemůžete letět rovně po spojnici. Kosmické sondy po startu nesměřují k Marsu ale do bodu, ve kterém se bude Mars v době jejich příletu nacházet. A co je ještě důležitější – k cestování potřebujete energii… hodně energie. Asi nejvíce si to uvědomíte, když stanete tváří tvář obří raketě plné paliva na startovní rampě.
Pro cesty z jednoho tělesa na druhé, kdy obě obíhají okolo hmotného centrálního tělesa, se používá tzv. Hohmannova elipsa. Z hlediska množství paliva je to takřka ideální dráha pro přelet mezi dvěma planetami.
K dosažení cíle potřebujete určitou rychlost (delta V), která je závislá na hmotnosti centrálního tělesa (hvězdy), vzdálenosti od ní a v podstatě také na vašich plánech. Budete potřebovat určité množství paliva pro průlet, více paliva bude potřeba pro navedení na oběžnou dráhu a ještě více pro přistání. Celé je to ale složitější, protože můžete vyžívat brzdění o atmosféru a především – pro dosažení vzdálenějších planet Sluneční soustavy je potřeba opravdu vysoká delta V, takže sondy obvykle nejdříve letí opačným směrem a využijí gravitační prak Venuše, Země atd.
Létáme z planety na planetu u TRAPPIST-1
Jak by to vypadalo u systému TRAPPIST-1? Planety se nacházejí blízko od hvězdy, ale ta má zase jen 8 % hmotnosti Slunce. První špatnou zprávou je, že planety jsou podobné Zemi, takže k dosažení nízké oběžné dráhy bude potřeba zhruba podobná rychlost, jako v případě naší planety. To nás bude trápit zejména při návratu. Pokud to srovnáme s astronauty na povrchu Marsu, tak těm stačí k dosažení nízké oběžné dráhy rychlost jen asi 3,8 km/s.
Ale to jsme trochu předběhli. Abychom se dostali na Hohmannovu elipsu, bude potřeba opravdu silný motor. Například pro dosažené dráhy planety „f“ z oběžné dráhy planety „e“ bude delta V asi 3,3 km/s. Pro přelet z planety „f“ na planetu „g“ asi 2,1 km/s a pro přelet z „e“ na „g“ asi 5,5 km/s. To se ale bavíme jen o rychlostech pro dosažení planety – bude potřeba dalšího paliva pro navedení na oběžnou dráhu a přistání.
Pro srovnání uveďme, že k dosažení Marsu z nízké oběžné dráhy Země je potřeba delta V 4,3 km/s a k dosažení Venuše 3,8 km/s. Rychlosti jsou tedy srovnatelné.
TRAPPIST-1 ale nabízí výhodu v podobě již zmíněných malých vzdáleností. Přelet z planety „e“ na planetu „f“ by trval zhruba 4 dny. To je samozřejmě pro posádku podstatně příjemnější ve srovnání s několika měsíci letu k Marsu.
Druhou výhodou je rezonance. Oběžné dráhy planet u TRAPPIST-1 jsou v poměrech celých čísel. Když planeta „e“ oběhne třikrát, planeta „f“ dvakrát. Obě planety se tak k sobě dostávají nejblíže jednou za 18 dní. Na výlet se tedy můžete vydat častěji než na Mars – v jeho případě nastávají tzv. startovací okna jednou za zhruba dva roky.
Menší vzdálenosti mezi planetami můžete také využít ke gravitačním prakům a to rychleji než ve Sluneční soustavě. K cestě z planety „e“ na „g“ byste mohli využít gravitace planety „d“, pak své vlastní planety apod.
TRAPPIST-1 není mimochodem jediný kompaktní systém. Už v prvních článcích jsme zmiňovali Kepler-11. V tomto případě ale planety obíhají velmi blízko okolo hvězdy s hmotností Slunce. Delta V bude v tomto případě někde okolo 300 km/s! To už bude chtít hodně velkou raketu.
Tip: Delta V pro přelety ve Sluneční soustavě zjistíte z tohoto pěkného schématu. Stačí sčítat rychlosti. Příklad: pro dosažení oběžné dráhy Marsu z nízké oběžné dráhy Země (Low orbit): 2,4 + 0,68 + 0,09 + 0,39 + 0,67 + 0,34 + 0,4 + 0,7 = 5,67 km/s.
