Umělá družice: Porovnání verzí

Umělé družice amerického Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku zkoumající Zemi

Umělá družice (umělý satelit) je umělé kosmické těleso, které se pohybuje v prvním přiblížení po uzavřené křivce (oběžné dráze, přibližně po elipse) kolem přirozeného kosmického tělesa, např. planety nebo jejího měsíce, na rozdíl od kosmických sond, pohybujících se na počátku jejich letu v gravitačním poli Země po otevřených křivkách (po parabole nebo hyperbole). Podle specifických vlastností oběžných drah umělých družic pak rozeznáváme jako zvláštní podkategorie družice stacionární, polární a heliosynchronní.

Druhy družic

Umělé družice rozdělujeme do kategorií zejména právě podle centrálního tělesa, kolem něhož se pohybují, rozeznáváme tedy např. umělé družice Země, umělé družice Měsíce, umělé družice Marsu atp. Umělá kosmická tělesa, pohybující se po eliptických drahách kolem Slunce, se sice v počátcích kosmonautiky nazývala analogicky umělé družice Slunce nebo umělé planetky, ale později se pro ně vžilo spíše označení meziplanetární sondy, případně planetární sondy.

Jiné dělení vychází z hlavního účelu umělých družic, podle kterého je můžeme rozdělit na:

• Vědecké družice
  • Astronomické - některé družice obsahují dalekohledy, které daleko lépe vidí do vesmíru než ty na Zemi, protože jim nebrání zemská atmosféra.
  • Geofyzikální
  • Geodetické
  • Biologické - ze snímků družic je vidět, jaká bude úroda plodin v různých oblastech a díky tomu se může připravit potravinová pomoc, aby se zabránilo hladu. Nebo je vidět nadměrné kácení lesů a pralesů nebo jejich odumírání v důsledku špatného ovzduší nebo se dají objevit ložiska důležitých nerostů.
• Vojenské a špionážní družice - vojáci mohou zjistit věci, které by chtěly jiné státy utajit; raketové základny, vojenská zařízení, přesuny (posuny) vojsk. Tyto družice jsou schopny rozeznat jednotlivé lidi na zemi nebo odposlouchávat rádiové vlny, kterými se nepřátelé domlouvají. Je tedy nemožné, aby některé státy nepozorovaně připravily válku nebo napadení jiného státu, a proto jsou tyto družice nesmírně cenné.
• Navigační družice - viz Globální družicový polohový systém
• Meteorologické družice
• Radioamatérské družice
• Telekomunikační družice, dříve nazývané jen komunikační

Oběžné dráhy

Rozdělení podle výšky oběžné dráhy:

• GEO (geostacionární oběžná dráha Geostationary Earth Orbit) nehybné vzhledem k zemskému povrchu, výška 36 000 km
• MEO (střední oběžná dráha) s oběhem 4-6× denně, ve výškách 1200 – 35 286 km nad zemským povrchem
• LEO (nízká oběžná dráha) s dobou oběhu 80–130 minut, ve výšce 200–1200 km nad zemí

Poloha družice

V případě, že zanedbáme gravitační vliv ostatních těles a považujeme gravitační pole Země za sféricky symetrické, pohybuje se družice okolo Země po elipse, v jejímž ohnisku se nachází těžiště Země (1. Keplerův zákon). Polohu družice vůči Zemi proto popisujeme tak, že stanovíme polohu elipsy vůči Zemi, tvar elipsy a pak polohu družice na elipse.

Dráha družice

Polohu elipsy vůči Zemi charakterizují tři úhly (viz obrázek):

• inklinace $i$, což je úhel mezi rovinou rovníku a severní polorovinou dráhy
• rektascenze $\Omega$, což je úhel mezi směrem k jarnímu bodu (průsečík roviny rovníku s ekliptikou, v němž je Slunce v okamžiku jarní rovnodennosti) a směrem k vzestupnému uzlu (průsečík roviny rovníku s rovinou dráhy, v němž přechází dráha z jižní do severní poloroviny)
• argument perigea $\omega$ , což je úhel mezi směrem k vzestupnému uzlu a směrem k perigeu (bod dráhy nejblíže k těžišti Země).

Tvar elipsy vyjadřují buď její poloosy nebo hlavní poloosa $A$ dráhy a excentricita $e$.

K tomu, abychom pro určitý čas t určili polohu družice na elipse, stačí znát polohu družice v nějakém jiném čase, protože pohyb družice je plně dán 2. Keplerovým zákonem (plocha opsaná průvodičem za jednotku času je konstantní) a 3. Keplerovým zákonem (poměr třetí mocniny hlavní poloosy a druhé mocniny oběžné doby je konstantní).

Historie umělých družic

Poprvé o vypouštění satelitů na oběžnou dráhu psal Edward Everett Hale v povídce The Brick Moon. Příběh též začal vycházet v roce 1869 jako seriál v měsíčníku The Atlantic Monthly. Myšlenka vypouštění satelitů na oběžnou dráhu se vrací roku 1879 v knize Julese Verna Ocelové Město.

V roce 1903 Konstantin Eduardovič Ciolkovskij (1857–1935) publikoval spis Výzkum světových prostorů reaktivními přístroji (rusky Исследование мировых пространств реактивными приборами). Byla to první akademické pojednání o raketové technice schopné vynést těleso na oběžnou dráhu. Jako jednu z variant použitého paliva navrhoval použití kapalného vodíku a kapalného kyslíku. Během celého života publikoval přes 500 prací týkající se kosmických letů vesmírem a příbuzných oblastí, včetně románů science fiction. Mezi jeho práce patří návrhy raket, pomocných raket, kosmických stanic, vzduchových uzávěrů pro výstup z kosmické lodě a řada dalších. Zajímal se i o stravování a řešení problémům s kyslíkem na vesmírných koloniích. Od kosmonautiky není daleko k letectví, takže není překvapením, že jisté úsilí věnoval i tomuto oboru. Zajímavostí je, že tyto kalkulace prováděl ve stejnou dobu jako bratři Wrightové.

V roce 1928 Herman Potočnik (1892–1929) publikoval svou první a zároveň poslední knihu Problém letu vesmírem – raketový motor (německy Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen Motor). V ní podrobně představil kosmickou stanici a navrhl její umístění na geostacionární dráze. Stanici považoval pro lidstvo za velmi přínosnou především v mírovém nasazení.

V roce 1945 anglický spisovatel science fiction Arthur C. Clarke (narozen 1917) popsal detailně možnost použití družic pro hromadné sdělovací prostředky. Clarke zkoumal operativní zabezpečení ostrovního systému. Podle jeho vize by dostačovalo vypustit na oběžnou dráhu tři družice pro pokrytí celé naší planety.

První umělou družicí Země se stal Sputnik 1, vypuštěný z kosmodromu Bajkonur 4. října 1957.

Umělé družice je na oběžnou dráhu Země schopno vypouštět pouze několik zemí:

První umělé družice podle země schopné je vypustit vlastními silami

Stát	Rok startu	Kosmodrom	Nosná raketa	Družice
Sovětský svaz (resp. dnes Rusko)	1957 (1992)	Bajkonur (Pleseck)	Sputnik (Sojuz U)	Sputnik 1 (Kosmos 2175)
Spojené státy	1958	Cape Canaveral	Juno I (Jupiter-C)	Explorer 1
Francie	1965	Hammaguir	Diamant A	Asterix
Japonsko	1970	Kagošima	Lambda 4S	Ósumi
Čína	1970	Ťiou-čchuan	Čchang Čeng CZ-1	Tung-fang-chung 1
Spojené království	1971	Woomera	Black Arrow	Prospero X-3
ESA	1979	Kourou	Ariane 1	CAT-1
Indie	1980	Šríharikota	SLV-03	Rohini
Izrael	1988	Palmachim	Šavit	Ofek 1
Ukrajina	1991 (1995)	Pleseck	Cyklon 3	Strela 3 (Sič 1)
Írán	2009	Semnán	Safir 2	Omid 1
Severní Korea	2012	Sohae	Unha-3	Kwangmyŏngsŏng-3

Zkonstruovat umělou družici je snadnější než postavit nosnou raketu a kosmodrom. Států a organizací, které mají (měly) družici na oběžné dráze Země je proto více:

První družice podle zemí, ať už vypuštěné vlastními silami, nebo cizími nosnými raketami.

Země	Rok	Družice	Družic na oběžné dráze 2010/2011 (aktivních i neaktivních)
Sovětský svaz Sovětský svaz (Rusko Rusko)	1957 (1992)	Sputnik 1 (Kosmos 2175)	1437
USA USA	1958	Explorer 1	1099
Kanada Kanada	1962	Alouette 1	0032
Spojené království Spojené království	1962	Ariel 1	0029
Itálie Itálie	1964	San Marco 1	0017
Francie Francie	1965	Astérix	0049
Austrálie Austrálie	1967	WRESAT	0011
Německo Německo	1969	Azur	0042
Japonsko Japonsko	1970	Ósumi	0126
Čína Čína	1970	Tung-fang-chung 1	0111
Polsko Polsko	1973	Kopernik 500	00001
Nizozemsko Nizozemsko	1974	ANS	0005
Španělsko Španělsko	1974	Intasat	0009
Indie Indie	1975	Árjabhata	0045
Indonésie Indonésie	1976	Palapa A1	0010
Československo Československo	1978	Magion 1	0005
Bulharsko Bulharsko	1981	Bolgaria 1300	0001
Brazílie Brazílie	1985	Brasilsat A1	0011
Mexiko Mexiko	1985	Morelos 1	0007
Švédsko Švédsko	1986	Viking	0011
Izrael Izrael	1988	Ofek 1	00010
Lucembursko Lucembursko	1988	Astra 1A	0015
Argentina Argentina	1990	Lusat	0010
Pákistán Pákistán	1990	Badr-1	0005
Jižní Korea Jižní Korea	1992	Kitsat A	0012
Portugalsko Portugalsko	1993	PoSAT-1	0001
Thajsko Thajsko	1993	Thaicom 1	0006
Turecko Turecko	1994	Turksat 1B	0005
Ukrajina Ukrajina	1995	Sič-1	0006
Chile Chile	1995	FASat-Alfa	0001
Malajsie Malajsie	1996	MEASAT	0004
Norsko Norsko	1997	Thor 2	0003
Filipíny Filipíny	1997	Mabuhay 1	0002
Egypt Egypt	1998	Nilesat 101	0003
Singapur Singapur	1998	ST-1	0003
Tchaj-wan Tchaj-wan	1999	ROCSAT-1	0009
Dánsko Dánsko	1999	Ørsted	0004
Jižní Afrika Jižní Afrika	1999	SUNSAT	0002
Saúdská Arábie Saúdská Arábie	2000	Saudisat 1A	0012
Spojené arabské emiráty Spojené arabské emiráty	2000	Thuraya 1	0003
Maroko Maroko	2001	Maroc-Tubsat	0001
Alžírsko Alžírsko	2002	Alsat 1	0001
Řecko Řecko	2003	Hellas Sat 2	0002
Kypr Kypr	2003	Hellas Sat 2	0002
Nigérie Nigérie	2003	Nigeriasat 1	0004
Írán Írán	2005	Sina-1	0004
Kazachstán Kazachstán	2006	KazSat 1	0002
Bělorusko Bělorusko	2006	BelKA	0001
Kolumbie Kolumbie	2007	Libertad 1	0001
Mauricius Mauricius	2007	Rascom-QAF 1	0002
Vietnam Vietnam	2008	VINASAT-1	0001
Venezuela Venezuela	2008	Venesat-1	0001
Švýcarsko Švýcarsko	2009	SwissCube-1	0001
Maďarsko Maďarsko	2012	MaSat-1
Polsko Polsko	2012	PW-Sat
Rumunsko Rumunsko	2012	Goliat
Bělorusko Bělorusko	2012	BKA (BelKA-2)
Severní Korea Severní Korea	2012	Kwangmyŏngsŏng-3 Unit 2
Ázerbájdžán Ázerbájdžán	2013	Azerspace
Rakousko Rakousko	2013	TUGSAT-1/UniBRITE
Bermudy Bermudy	2013	Bermudasat 1
Ekvádor Ekvádor	2013	NEE-01 Pegaso
Estonsko Estonsko	2013	ESTCube-1
Katar Katar	2013	Es'hailSat1
Peru Peru	2013	PUCPSAT-1
Bolívie Bolívie	2013	TKSat-1
Lotyšsko Lotyšsko	2014	LituanicaSAT-1 a LitSat-1
Belgie Belgie	2014	QB50P1 a QB50P2
Uruguay Uruguay	2014	Antelsat
Irák Irák	2014	Tigrisat
Turkmenistán Turkmenistán	2015	TurkmenAlem52E/MonacoSAT
Laos Laos	2015	Laosat-1

Dne 10. února 2009 došlo k první srážce dvou družic na oběžné dráze Země. Stalo se tak ve výšce asi 800 kilometrů nad Sibiří a srazil se při ní americký satelit komunikační firmy Iridium a nefunkční ruská vojenská družice.

Pozorovaní

viz Záblesk družice

Odkazy

Reference

Portály: Kosmonautika