Umělá družice

člověkem vytvořený objekt vypuštěný na orbitu

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).

Satelit Iridium první generace

Podle specifických vlastností oběžných drah umělých družic se jako zvláštní podkategorie rozeznávají družice stacionární, polární a heliosynchronní.

Druhy družic editovat

 
Umělé družice amerického Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku zkoumající Zemi

Umělé družice se rozdělují do kategorií zejména právě podle centrálního tělesa, kolem něhož se pohybují, tedy např. umělé družice Země, umělé družice Měsíce, umělé družice Marsu atd. 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.

Družice podle účelu editovat

Jiné dělení vychází z hlavního účelu umělých družic, podle kterého je lze 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. Také je vidět nadměrné kácení lesů a pralesů nebo jejich odumírání v důsledku špatného ovzduší. Navíc se takto dají objevit ložiska důležitých nerostů.
  • Vojenské a špionážní družice - lze zjistit věci, které by chtěly jiné státy utajit; raketové základny, vojenská zařízení, přesuny 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

Družice podle konstrukce a hmotnosti editovat

Na tuto kapitolu jsou přesměrována hesla minidružice a minisatelit.
  • klasická - řádově tuny, mnohaúčelové, servisovatelné. manévrovatelné: Schopné přesunů mezi orbitami.
  • minisatelit - stovky kg až i jen jednotky kilo; jednoúčelové, neservisovatelné, jednotky kusů.
  • mikrosatelit - kilogramy nebo jen gramy; jednoúčelové, jednorázové. Může jít i jen o pouhé desky tištěných spojů, typicky s drátovou anténou. Vyrobené v sériích desítek až desetitisíců kusů, tedy s uplatněním úspor z rozsahu. Vypouštěny v kaskádovitě, ne rovnou z nosiče: v balících mnoha kusů, teprve z nich mechanicky uvolňovány. Počítá se se ztrátovostí, se statistikou životnosti: Povolené ztráty. Kritizovány jako zdroj kosmického smetí: I vyprázdněný balík.[ujasnit] Viz Starlink a školní satelity.

Oběžné dráhy editovat

Rozdělení podle výšky oběžné dráhy:

Poloha družice editovat

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  , což je úhel mezi rovinou rovníku a severní polorovinou dráhy
  • rektascenze  , 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   , 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   dráhy a excentricita  .

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 editovat

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[1][2]. 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.[3]

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
Indie 1980 Šríharikota SLV-03 Rohini
Izrael 1988 Palmachim Šavit Ofek-1
Ukrajina[pozn. 1] 1991
(1995)
Pleseck Cyklon 3 Strela 3
(Sič 1)
Írán 2009 Semnán Safir 2 Omid 1
Severní Korea 2012 Sohae Unha-3 Kwangmyŏngsŏng-3
Jižní Korea 2013 Naro Space Center Naro-1 STSAT-2C
Nový Zéland 2018 Rocket Lab Launch Complex Electron CubeSat

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.[4]
Země Rok Družice Družic na oběžné dráze 2010/2011[5]
(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
Finsko  Finsko 2017 Aalto-2
Bangladéš  Bangladéš 2017 BRAC Onnesha
Ghana  Ghana 2017 GhanaSat-1
Mongolsko  Mongolsko 2017 Mazaalai
Litva  Litva 2017 Venta-1
Slovensko  Slovensko 2017 skCUBE
Angola  Angola 2017 AngoSat-1
Nový Zéland  Nový Zéland 2018 Humanity Star
Kostarika  Kostarika 2018 Proyecto Irazú
Keňa  Keňa 2018 1KUNS-PF
Bhútán  Bhútán 2018 BHUTAN-1
Jordánsko  Jordánsko 2018 JY1-SAT
Nepál  Nepál 2019 NepaliSat-1
Rwanda  Rwanda 2019 RWASat-1
Súdán  Súdán 2019 SRSS-1
Etiopie  Etiopie 2019 ETRSS-1
Guatemala  Guatemala 2020 Quetzal-1
Slovinsko  Slovinsko 2020 TRISAT/NEMO-HD
Monako  Monako 2020 OSM-1 Cicero

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.[6]

Pozorovaní editovat

viz Záblesk družice

Odkazy editovat

Poznámky editovat

  1. Ukrajina vyrábí nosné rakety – první start ukrajinské rakety (Cyklon 3) po rozpadu Sovětského svazu proběhl v září 1991 z ruského kosmodromu Pleseck – a postavila i vlastní družici (Sič 1) vynesenou raketou Cyklon 3 z Plesecka roku 1995. Země však nemá kosmodrom, a není proto schopna vypouštět družice samostatně.

Reference editovat

  1. The Brick Moon and Other Stories by Edward Everett Hale [online]. Project Gutenberg. Dostupné online. 
  2. Contents - The Atlantic monthly. Volume 24, Issue 141 [online]. Cornell University Library. Dostupné online. 
  3. VÍTEK, Antonín; LÁLA, Petr. Malá encyklopedie kosmonautiky. Praha: Mladá fronta, 1982. Kapitola Historie, s. 102. 
  4. First time in History [online]. The Satellite Encyclopedia [cit. 2011-12-17]. Dostupné online. 
  5. SATCAT Boxscore [online]. celestrak.com [cit. 2008-03-05]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2023-02-25. 
  6. Na oběžné dráze se srazily dvě družice. Redakce kal. České noviny.cz [online]. 2009-02-12 [cit. 2009-02-12]. Dostupné online. 

Související články editovat

Externí odkazy editovat