Jedna z vesmírných sond sondy Voyager – (Kredit: NASA)
Když senzory sondy Voyager 1 spustily alarm, v Laboratoři tryskového pohonu NASA v kalifornské Pasadeně zavládlo nadšení: Vesmírná sonda nevyslala neočekávaný signál již několik let. 25. srpna 2012 pak počet naměřených částic slunečního větru náhle klesl tisíckrát, zatímco koncentrace mezihvězdných částic kosmického záření vzrostla téměř o deset procent. Voyager 1 zřejmě právě překročil vnější hranici naší sluneční soustavy, nazývanou také heliopauza.
Žádný jiný lidmi vyrobený objekt se nikdy nevzdálil dále od Země. Historický okamžik. Ale nejen pro NASA. Vesmírná sonda nese také výrobek navržený týmem Supelco® v Bellefonte v Pensylvánii. „Jsme velmi hrdí na to, že naše sítko Carbosieve stále bezchybně funguje,“ říká William „Bill“ R. Betz, vedoucí skupiny Particle Design ve vědecké a technologické společnosti Merck.
Uhlíkové molekulární síto funguje již více než 40 let.
Mikroskopický snímek Voyager se sítem Carbosieve
Speciální uhlíkové molekulární síto, vyvinuté počátkem 70. let 20. století, hraje i dnes, více než 40 let po vypuštění sondy Voyager 1, klíčovou roli při získávání vědeckých údajů, které pomáhají rozšířit náš pohled na sluneční soustavu a uspokojit naši přirozenou lidskou zvědavost ohledně povahy vesmíru. První generace řady Carbosieve také připravila půdu pro řadu inovací v oblasti adsorbentů na bázi uhlíku v portfoliu Supelco®.
V současné době se špičkové materiály z původní řady Carbosieve používají jako sběrná média v průtokoměrech vzduchu nebo ke zlepšení účinnosti plášťů v zařízeních pro extrakci na pevnou fázi, v systémech proplachování a zachycování a v kolonách pro plynovou chromatografii. Potomci původního cestujícího Voyageru nyní také čistí plyny nebo kapaliny a oddělují syntetické sloučeniny od reakčních směsí.
Původní síta Carbosieve plnila podobné úkoly. V porovnání se současnými vědeckými poznatky však byla méně selektivní, měla horší kinetiku a často umožňovala pouze adhezi relativně velkých molekul, jako je kyslík, dusík nebo oxid uhličitý, na jejich povrch.
Hledání adsorbentu pro extrémně malé molekuly
Pro sondu Voyager 1 a její sesterskou sondu Voyager 2 hledala NASA adsorbent, který by co nejúčinněji zachycoval zejména malé molekuly. Vědci se zajímali především o vodík a jeho izotopy deuterium a tritium a také o helium a izotop lithia-7: prvky, které vznikly v okamžiku velkého třesku. Voyager měl mimo jiné změřit poměr izotopů vodíku, aby ověřil teorii velkého třesku, která byla předložena v roce 1966.
Vědcům bylo jasné, že drobné polymerové kuličky potažené uhlíkem, které se používaly pro tato a podobná měření v předchozích vesmírných misích, nejsou dostatečné. Jelikož si v té době již portfolio Supelco® udělalo jméno v oblasti vývoje adsorpčních materiálů, NASA zavolala do Bellefonte. NASA chtěla zjistit, zda jsou k dispozici adsorbenty, které by s takovými molekulami pracovaly, ale zároveň by byly dostatečně stabilní, aby odolaly silným vibračním silám vznikajícím při startu rakety Titan Centaur.
Když NASA náhle zavolala...
Lidé si dodnes vyprávějí historky o tomto telefonátu a o ohromených tvářích svých kolegů v ústředí, říká Betz. Tým Supelco® samozřejmě dodal. Síto Carbosieve mělo v té době nepatrnou průměrnou velikost pórů 0,7 nanometru, takže již bylo schopné adsorbovat malé molekuly. Kromě toho byly částice uhlíkového molekulárního síta vysoce čisté, velmi pevné a nevykazovaly žádné známky stárnutí: „Adsorbent vydržel obrovské tlakové síly přesahující 1 100 barů, aniž by došlo k jeho poškození,“ říká Betz.
To znamená, že by teoreticky mohl být použit na dně 11 000 metrů hlubokého Mariánského příkopu. To bylo první znamení, že NASA se s Carbosieve vydala správnou cestou – vždyť v hlubokém moři panují podobné nehostinné podmínky jako ve vesmíru. Vesmírná agentura zakoupila pět gramů adsorbentu a zahájila testy. „Nebyla to zrovna významná transakce,“ směje se Betz. „Ale ocenění za podporu NASA při výzkumu vesmíru pro nás bylo i tak mnohem cennější.“
Důležité poznatky o chemickém složení naší sluneční soustavy
Jak dnes víme, sondy Voyager 1 a 2 skutečně způsobily vědeckou senzaci: Objevili celkem 22 měsíců, po třech kolem Jupiteru a Saturnu, deset kolem Uranu a šest kolem Neptunu. Objevili také další prstence kolem Jupiteru, Uranu a Neptunu a s pomocí síta Carbosieve jako sběrného média v hmotnostních spektrometrech kosmických sond poskytli důležité poznatky o chemickém složení planetárních atmosfér. Betz stále vzpomíná na první údaje o izotopech vodíku. „Bylo to pro nás vzrušující.“
Přesto by odborník na portfolio Supelco® mnohem raději dodal týmu NASA uhlíkové molekulární síto na míru. Přijímání vědeckých výzev v duchu zvědavosti a jejich řešení až do uspokojení zákazníků bylo a stále je specialitou skupiny Supelco® Particle Design.
Začátek dlouhodobé spolupráce
Řekneme vám tolik: Nebylo to naposledy, co NASA vytočila číslo týmu Supelco®. Skupina Particle Design tak ještě měla šanci se prosadit. Ale to už je jiný příběh o nové generaci uhlíků, označovaných jako Carboxens, na misi Cassini Huygens a na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS). Mezitím obě sondy Voyager pilně pokračují ve vysílání dat z mezihvězdného prostoru. Odhaduje se, že s poněkud pomaleji letícím Voyagerem 2 budeme mít kontakt ještě do roku 2025.
Až na jeden nebo dva vědecké přístroje musí být všechny vypnuty, aby bylo možné do té doby pokračovat v měření dat. Tím se prodlouží životnost atomových baterií na palubě. Pro svou poslední misi však obě sondy nepotřebují ani rádiové spojení se Zemí, ani plné baterie. Každá z nich nese pozlacenou měděnou desku v ochranném hliníkovém plášti. Kromě hvězdné mapy naší sluneční soustavy obsahuje pozdravy, hudbu, zvuky a obrázky Země.
Zda se mimozemšťanům bude opravdu líbit píseň Chucka Berryho „Johnny B. Goode“, která je na desce obsažena, nebo zda budou dokonce obdivovat prášek Carbosieve s póry s přesností na desetiny nanometru, se asi nikdy nedozvíme: Trvá totiž několik set tisíc let, než sondy dorazí na místo, kde by mohl existovat život.
Produkty Supelco® ve vesmíru
Voyager 1 za hranicemi naší sluneční soustavy
První generace uhlíkového molekulárního síta Carbosieve pomáhá již více než 40 let shromažďovat vědecká data na palubě sond Voyager. První „kosmonaut“ z portfolia Supelco® položil základ mnoha dalším vývojovým trendům a inovacím společnosti.
Abyste mohli pokračovat ve čtení, přihlaste se nebo vytvořte účet.
Nemáte účet?