Zprávy ze světa

2879f_illustration
04.05.2014

Sentinel 1A - první družice...

…programu Copernicus úspěšně odstartovala a připravuje se k uvedení do plného provozu.

Družice Sentinel 1A je první z celé řady družic, jejichž vypuštění se plánuje v rámci ambiciózního evropského programu Copernicus (dříve označovaného zkratkou GMES), který má za cíl poskytnout Evropanům družicová data a návazné služby v oblasti životního prostředí a bezpečnostních aplikací. Pořízená data z družic Sentinel budou zpracovatelům k dispozici zdarma.
Sentinel 1A je radarová družice s radarem typu SAR pracujícím v pásmu C. Družice bude pořizovat radarová data v rozlišení až 5 metrů. Radarová data lze pořizovat ve dne i v noci a prakticky za jakéhokoliv počasí a tím jsou tato data ideální pro mapování aktuálních situací při živelných pohromách, když jsou například oblasti zasažené povodněmi v kritickém období zakryté oblačností. Dále se využití těchto dat předpokládá i pro sledování změn v zemském pokryvu.
Dráha družice je polární, tj. družice přelétá postupně i nad oběma polárními oblastmi, takže je schopná nasnímat postupně prakticky každou oblast na Zemi, proto se s využitím dat počítá i pro sledování lodní dopravy a pohybu ledu. Radarová data, kromě toho, že je lze zobrazit a vizuálně vyhodnocovat, mají ale i řadu specifických možností, jako je například metoda radarové interferometrie. Pomocí ní lze v čase sledovat posuny a deformace terénu nebo vytvářet digitální výškové modely terénu.
Družice Sentinel 1A je 2.8 metru dlouhá, 2.5 metru široká a 4 metry vysoká, pod trupem družice je radarová anténa délky 12 metrů pracující na frekvenci 5.405 GHz. Celková hmotnost družice je 2157 kg. Na oběžné dráze ve výšce 693 km by měla fungovat nejméně 7 let. Zdroj: ESA

 

Obr.: Družice Sentinel 1A. Zdroj: ESA

Družice by měla na oběžné dráze fungovat nejméně 7 let a většinu této doby by se její radarová data měla doplňovat s daty z plánované sesterské družice Sentinel 1B. Oběžná dráha družice Sentinel 1A je ve výšce 693 km nad Zemí, družice samotná je 2.8 metru dlouhá, 2.5 metru široká a 4 metry vysoká, k tělesu družice jsou připevněny dvě desetimetrová křídla slunečních panelů a pod trupem družice je radarová anténa délky 12 metrů pracující na frekvenci 5.405 GHz. Hmotnost samotné družice je 2157 kg a další hmotnost přidává 130 kg paliva. Hlavním kontraktorem této evropské družice byla společnost Thales Alenia Space Italy, radar dodala Airbus DS Germany a subsystémy pro radarovou elektroniku Airbus DS UK.

Místem startu družice Sentinel 1A byl evropský kosmodrom Kourou ve Francouzské Guyaně na pobřeží Jižní Ameriky, jehož výhodná blízkost k zemskému rovníku zlepšuje výkon odtud startujících raket. Ačkoliv tropické prostředí je komplikovanější pro lidi i pro techniku a je od Evropy dost daleko, díky svojí zeměpisné poloze je to možná vůbec nejvýhodněji umístěný kosmodrom. Navíc doprava velkých nákladů na kosmodrom je na lodích přes Atlantik poměrně snadná, bezpečná a levná. Případně lze zvolit rychlejší dopravu leteckou, družice Sentinel přiletěla nákladním letadlem Antonov.

Nosičem byla původem ruská raketa Sojuz, zakoupená pro potřeby Evropské vesmírné agentury ESA jako střední nosič zaplňující výkonnostní mezeru mezi nejlehčí evropskou raketou Vega a nejtěžší Ariane-5. Raketa Sojuz odtud startovala ve variantě pro starty z tropických oblastí označované jako Sojuz ST-A a s přidaným čtvrtým stupněm Fregat. Start proběhl 3. dubna 2014 ve 21:02 světového času (23:02 středoevropského letního času). Vynesení na oběžnou dráhu je záležitost pouhých několika minut, první se od rakety oddělují pomocné bloky za 118 sekund po startu, aerodynamický kryt se odhazuje už za 209 sekund od startu a druhý stupeň rakety se odhazuje ve 287 sekundě a družice na posledním stupni Fregat se od zbytku rakety odděluje v 526 sekundě od startu. Zatímco první překonání zemské gravitace musí proběhnout co nejrychleji, závěrečné dopravení družice na cílovou dráhu posledním stupněm Fregat už může probíhat v pomalejším tempu. Zážeh posledního stupně trval 614 sekund a družice se od něj definitivně oddělila 23 minut a 24 sekund po startu z Francouzské Guyany.

Po vynesení na oběžnou dráhu bylo nejpodstatnější úspěšně rozevřít dvanáctimetrovou radarovou anténu a také dvě desetimetrová křídla sluneční panelů, aby je mohla družice začít používat jako svůj nezávislý zdroj energie. Na počátku celé operace byla družice úmyslně uvedena do pomalého otáčení, protože rotující družice je pak stabilnější a nehrozí tolik nebezpečí, že jí pohyb otevírajících se velkých panelů a antény nějak nevhodně vychýlí. I tak je to pro konstrukci nové družice, která právě prošla fyzikálním přetížením a otřesy při startu rakety, riskantní situace, kdy by zaseknutí některého panelu v nevhodné poloze mohlo zabránit družici plnohodnotně fungovat. Proto byla celá operace prováděna velmi opatrně a pomalu krok za krokem a trvala celých 10 hodin.

Dřív než skončil první rušný den, družice Sentinel 1A prošla první krizovou situací. Do evropského řídícího střediska přišlo varování, že se družice momentálně nachází na kolizním kurzu s jinou družicí. Americké letecké síly sledují a předpovídají budoucí pohyb zhruba 23 000 různých těles na oběžné dráze, od těch největších až po velikost tenisového míčku. Pokud zjistí nebezpečné přiblížení s rizikem kolize, posílají provozovatelům družic varování. Funkční družice jsou vybavené k manévrování malými raketovými motorky a jsou si tak schopné navzájem uhýbat z cesty. V tomto případě ale hrozila srážka s přes 100 kg vážící družicí ACRIMESAT (z angl. Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor Satellite), kterou vypustila agentura NASA ke sledování proměnlivosti slunečního záření už v roce 1999 s plánovanou aktivní životností 5 roků. V současnosti tak už má tato družice palivo dávno vyčerpáno a není manévrování schopná. Čerstvě vypuštěná družice Sentinel 1A zase ještě zdaleka neměla zprovozněné všechny potřebné systémy. Varování dorazilo do řídícího střediska v německém Darmstadtu během noci a čas na řešení byl pouze do příštího rána, kdy se obě družice měly přiblížit na předpokládanou vzdálenost pouhých 20 metrů. Teoreticky se v této vzdálenosti měly minout, ale protože přesnost měření a výpočtů není bezmezná, takto blízké přiblížení se už považuje za krajně riskantní. Nikdo nechtěl riskovat ztrátu družice v hodnotě stovek milionů hned druhý den po startu a tak operátoři začali spěšně zprovozňovat všechny potřebné systémy. Sekvence příkazů k provedení 39 vteřin trvajícího manévru byla nakonec družicí úspěšně přijata ráno ve 4:33 UTC a provedení manévru bylo načasováno na 5:14, kdy ale byla družice mimo dosah evropských přijímacích stanic. Až po jejím přiblížení do dosahu přijímačů pozemní stanice Troll přenesené telemetrické údaje z družice potvrdily, že úhybný manévr proběhl úspěšně a družice je mimo nebezpečí.

Zapnutí radaru pak proběhlo tři dny po startu, první zkušební radarový snímek byl pořízen 12.dubna, jeden den po posledních úpravách a zpřesňováních oběžné dráhy družice. První snímek zachytil Brusel, další pak záplavy v Namibii nebo ledovce na ostrově v Antarktidě. Po zkalibrování a zkontrolování funkce všech přístrojů by družice měla být prohlášena za plně funkční v červenci.

První zkušební radarová data pořízená z družice Sentinel 1A dne zachycují belgický Brusel a byla pořízena 12.dubna 2014.  Přestože radarová data jsou primárně černobílá, na základě dalších charakteristik radarových vln a nebo kombinací více snímků lze vytvářet pseudobarevné produkty. Zde zelená barva odpovídá vegetaci, fialová a bílá různým druhům zástavby a černé jsou vodní hladiny a další hladké povrchy. Zdroj: ESA

 

Obr.: První zkušební radarová data pořízená z družice Sentinel 1A dne zachycují belgický Brusel a byla pořízena 12.dubna 2014. Přestože radarová data jsou primárně černobílá, na základě dalších charakteristik radarových vln a nebo kombinací více snímků lze vytvářet pseudobarevné produkty. Zde zelená barva odpovídá vegetaci, fialová a bílá různým druhům zástavby a černé jsou vodní hladiny a další hladké povrchy. Zdroj: ESA

Kromě běžné rádiové komunikace s celou řadou pozemních stanic na světě bude družice Sentinel-1A v budoucnu také přenášet svá data s pomocí laserového paprsku přes plánované družice systému EDRS (European Data Relay System) na geostacionární oběžné dráze. Nebude tedy závislá na tom, zda bude aktuálně v dosahu nějaké pozemní stanice, ale bude schopná předávat data bez přerušení a vysoce efektivně, protože laserem lze přenášet informace mnohem rychleji než pomocí tradičního rádiového spojení. Družice systému EDRS mají být vypuštěny v letech 2015 a 2016, ale testovací zařízení LCT (z angl. Laser Communication Terminal) je umístěné na největší evropské telekomunikační geostacionární družici Alphasat. Tato telekomunikační družice byla postavena v rámci partnerství veřejného a soukromého sektoru ve spolupráci evropské kosmické agentury ESA a společnosti Inmarsat. Laserový telekomunikační terminál umístěný na družici Alphasat ve výšce 36 000 km nad rovníkem už byl úspěšně otestovaný zkouškou z pozemní stanice ESA na ostrově Tenerife v listopadu 2013. V téže době probíhalo v rámci spolupráce ESA a NASA testování laserového spojení s americkou družicí LADEE na oběžné dráze okolo Měsíce. První laserové signály z oběžné dráhy Měsíce úspěšně zachytila stanice NASA ve White Sands 18. října 2013 a v první polovině dubna 2014 při závěrečných testech přijímala tyto signály španělská stanice. Z oběžné dráhy Měsíce vzdálené 400 000 km bylo tehdy dosaženo přenosové rychlosti 80 megabitů za sekundu, tj. kapacity dostačující na přenesení objemu dat jednoho kompletního DVD během osmi minut. Rychlost přenosu dat z družice Sentinel 1A přes družice systému EDRS by měla dosahovat 520 megabitů za sekundu, zkušební laserový terminál umístěný na Alphasatu by měl dosahovat přenosové rychlosti až 2 gigabity za sekundu. Vysoké rychlosti přenosu družicových dat budou stále více potřeba, protože i jen samotná družice Sentinel 1A má dodávat 8000 gigabitů dat každý den.

Radarová data pořízená z družice Sentinel 1A dne 13.dubna 2014 zachycující Pine Island v Antarktidě. Radarová data lze pořizovat i v noci a nebo přes oblačnost. I z jednoho jediného černobílého radarového snímku lze bez nutnosti dalších složitých zpracování snadno vyčíst nejpodstatnější informace, protože vodní hladina je temně černá, led šedý a bílý. Zdroj: ESA

 

Obr.: Radarová data pořízená z družice Sentinel 1A dne 13.dubna 2014 zachycující Pine Island v Antarktidě. Radarová data lze pořizovat i v noci a nebo přes oblačnost. I z jednoho jediného černobílého radarového snímku lze bez nutnosti dalších složitých zpracování snadno vyčíst nejpodstatnější informace, protože vodní hladina je temně černá, led šedý a bílý. Zdroj: ESA

Životnost družice se oficiálně předpokládá v délce 7 let, ale paliva má na palubě zhruba na 12 let provozu. Skutečná životnost předchozích evropských radarových družic nyní odhadovaných 7 let výrazně překračovala, byly to především družice ERS-1 (1991-2000), ERS-2 (1995-2011) a komplexní družice Envisat (2002-2012), která pořizovala radarová i optická data.

Druhý radarový Sentinel 1B má být vypuštěn během roku 2015 a bude se vždy pohybovat nad opačnou stranou Země, než kde bude v danou chvíli Sentinel 1A. Tím se zkrátí doba čekání na pořízení dat pro danou oblast na polovinu.

Technické podrobnosti o družici Sentinel 1A a pořizovaných radarových datech je možné na našich stránkách nalézt zde.

Ukázky evropskou družicí Envisat pořízených dat (včetně radarových) je možné nalézt ve starším článku zde. Článek o ukončení činnosti této družice náhlou ztrátou spojení je možné nalézt zde.

 

nahoru

zpět