NG zve do zákulisí: Jak se vypravují družice na dráhu kolem Země?

Kolem Země létá asi 7 000 družic. Jak se k cestě na oběžnou dráhu připravují?

Je tam zima, přibližně -270 stupňů Celsia. Prázdnotu téměř dokonalého vakua naruší jen občasný průlet úlomku horniny či vyřazeného kusu techniky, svištících rychlostmi mnoha tisíc kilometrů v hodině. Působí tam silné elektromagnetické záření různých vlnových délek, fouká sluneční vítr a prší neutrina. Na oběžnou dráhu Země by ani psa nevyhnal, družice těmto podmínkám ale vzdorují běžně.

Telstar 1: Družice, která změnila svět. Díky ní existuje přenos televizního kanálu mezi kontinenty

Bezprostřední okolí naší planety je poměrně hustě osídleno: ve třech hlavních „patrech“ kolem ní krouží téměř sedm tisíc umělých družic, z toho zhruba 900 je stále funkčních. Na nízké oběžné dráze (LEO) ve výšce stovek kilometrů nad zemským povrchem se oběh Země počítá na hodiny a krouží zde vesmírné stanice či třeba Hubbleův teleskop. Od výšky nad 2000 km mluvíme o střední oběžné dráze (MEO), kterou využívají například navigační satelity.

Haló, tady družice

Výroba družice SES-3. Zdroj: SES

Telekomunikační družice „parkují“ na geostacionární oběžné dráze (GEO) ve výšce 35 786 kilometrů nad rovníkem. Obíhají přesně stejnou úhlovou rychlostí, jakou se naše planeta otáčí kolem vlastní osy, pohledem ze Země tedy stojí na jednom místě. „Díky tomu je možné na družici trvale nasměrovat anténu a bezstarostně přijímat signál,“ říká Martin Ornass-Kubacki ze společnosti SES, provozovatele družic ASTRA. „Velkou výhodou satelitního vysílání je výjimečná kvalita a dokonalé pokrytí, kterému nestojí v cestě žádné terénní překážky.“

Jádrem telekomunikačního satelitu je transpondér, anténa a související vybavení, nutné k příjmu a vysílání signálu. Hlavním zdrojem energie mu jsou solární články, pro krátký pobyt ve stínu Země však s sebou nese i baterie (vzhledem k velké vzdálenosti satelitu od planety stín trvá jen asi 90 minut denně). Na palubě družice nechybí ani přístroje na měření polohy a řídicí systém, který ji udržuje ve správné pozici, tedy s anténami namířenými na Zemi a solárními články ke Slunci.

Smetiště nad hlavou: vesmírný odpad nikdy nebyl hustší. Co nás čeká?

S družicí je ale nutné manipulovat i na oběžné dráze – jednak na přesnou vysílací pozici, ale i pro průběžné korekce kurzu; po vypršení doby životnosti musí navíc být odstavena na „hřbitovní orbit“, tedy na dráhu vyšší, než je geostacionární. Pro zvládnutí těchto manévrů je satelit vybaven několika reaktivními motory zpravidla na kapalné palivo. Nověji jsou však družice vybavovány i elektrickými, plazmovými či iontovými motory, které vyzařují paprsky urychlených částic. Výhodou těchto pohonů je mimo jiné výrazně nižší hmotnost a delší životnost družic.

Mezi nejrozšířenější typové řady telekomunikačních družic patří platforma Eurostar: pod vlajkami různých operátorů na dráze GEO krouží na čtyři tucty jejích variant. Startovní hmotnost satelitu se dle konfigurace pohybuje mezi 4,5 a 6 tunami a jeho solární panely se v místě určení „rozpaží“ až na šířku 45 metrů. Model, který tvoří páteř flotily satelitů ASTRA, má plánovanou životnost 15 let.

Podívejte se na video, jak vzniká satelit:

 

Těžko na cvičišti…

Eurostary se vyrábějí ve francouzském Toulouse v závodě ASTRIUM, dceřiné společnosti evropského koncernu EADS. Protože i sebemenší závada by mohla znamenat ztrátu satelitu a obrovskou škodu pro provozovatele, prochází stroj již během kompletace sérií náročných testů.

Astronomové objevili dosud největší útvar ve vesmíru. Je dlouhý 4 miliardy světelných let

Základní funkčnost telekomunikačních systémů a zařízení se prověřuje ještě před jejich spojením se servisním modulem, tedy tou částí těla družice, která obsahuje navigační a řídicí jednotku, motory a cylindrické nádrže na palivo. Kompletace těla družice je velmi náročná operace, skutečně připomínající chirurgický zákrok: nejen přesností na setiny milimetru, ale i čistotou prostředí a řízenou teplotou a vlhkostí vzduchu v bezprašné hale. Postavy v bílých pláštích a dýchacích přístrojích pečlivě zkontrolují každičký obvod, než torzo zabalí do zlatého izolačního pláště a předají dál.

V Toulouse mají hned dvě zařízení podobná aerodynamickému tunelu. Družice je opatrně vsunuta do komory o průměru deset metrů, ve které se postupně sníží teplota na -170°C a nastolí vakuum. V tomto nepohodlí pobude bez přerušení kolem pěti týdnů.

Pokud družice tuto zátěž přestane bez úhony, vyzdobí se vespod nebo po stranách stroje až dvanácti anténami o různých průměrech. Vysílače pochopitelně nejsou stavěny na to, aby nesly váhu těla družice, při manipulaci ji proto v této fázi poněkud kuriózně nadlehčuje heliový balón. Zároveň se k ní přidělávají oba solární panely o výkonu 16 kW, dlouhé až 20 metrů. Pokud mechanika jejich rozevírání funguje bezchybně, jsou složeny do startovní pozice a družice je poslána na simulaci startu.

Start rakety není žádný nedělní piknik s rodinou – satelit je na speciálních stojanech vystaven silným vibracím a hluku až 156 dB. Ani tuto proceduru byste si s družicí nevyměnili, akustická siréna by nejspíš byl váš poslední sluchový vjem.

Poslední zkouška se opět týká vysílacího vybavení, tentokrát samotných antén. Mistral Room se v ASTRIU říká 30 metrů dlouhé hale obložené izolací usměrňující elektromagnetické záření. Družice se zapne na plný vysílací výkon, kterého má dosahovat na orbitu. Dvě obrovská, 50 tun vážící zrcadla vysílaný paprsek oslabí tak, jako by přicházel z dálky 36 tisíc kilometrů, a odrazí jej do senzorů, které vyhodnotí jeho sílu a kvalitu.

… lehko na bojišti

Model družice SES-3. Zdroj: SES

Je-li vše v pořádku, přesune se družice na finální kompletaci, tedy doplnění izolačních prvků a zajištění všech mechanismů. Uzavře se do transportního pouzdra a naloží do obřího antonova. Je-li určená pro společnost SES, zpravidla vyrazí do Kourou ve Francouzské Guyaně, odkud startují rakety systému Ariane.

V areálu hlídaném ostrými hochy z Cizinecké legie se družice naposledy zkontroluje a spojí s nosnou raketou Ariane 5, padesátimetrovou chloubou evropského inženýrství o startovní hmotnosti téměř 800 tun. Ta ji vynese na nízkou oběžnou dráhu přechodnou ke geostacionární – tento orbit se ve svém nejnižším bodě blíží Zemi na 200 kilometrů a v nejvyšším se dotýká geostacionární dráhy. Družice tak odtud potřebuje jen relativně malý impuls vlastních motorů, aby se „vyhoupla“ na GEO.

Poté, co se usadila na svojí orbitální pozici (tedy clusteru družic, které vysílají ze stejné oblasti, například nad 19,2° východně nad rovníkem), proběhne několik provozních testů a družice může začít vysílat ten nejkvalitnější televizní signál až do vašeho obýváku.

Úvodní foto (start družice ASTRA 2F v Kourou): SES

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:

 

Související články

Jsme na Facebooku

Večer v TV

Celý program

REKLAMA

Přihlášení k odběru newsletteru

Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a neuniknou vám žádné novinky z webu i časopisu National Geographic.