Zprávy ze světa

73179_illustration-vzlusat1
24.06.2017

Česká, první slovenská...

… a první lotyšská družice odstartovaly společně s indickou družicí Cartosat-2E.

Zvýšený mediální zájem v několika zemích vyvolal start indické rakety PSLV (z anglického označení Polar Satellite Launch Vehicle), která odstartovala z kosmodromu Šríharikota na východním pobřeží Indie v pátek 23. června 2017 v 9:29 místního času, tj. ve 3:59 světového času UTC a 5:59 našeho středoevropského letního času.
Primárním nákladem byla družice dálkového průzkumu Země Cartosat-2E, která je už sedmou vypuštěnou družicí ze série indických družic Cartosat. Tato družice bude pořizovat z výšky 505 km nad Zemí panchromatickou kamerou černobílá obrazová data s rozlišením podrobností 65 cm a multispektrálním radiometrem HRMX (z angl. High-Resolution Multi-Spectral) barevná obrazová data ve čtyřech pásmech vlnových délek od viditelného světla až po blízké infra-červené záření s rozlišením podrobností 2 metry.
Družice Cartosat-2E indické kosmické agentury ISRO byla se svou hmotností 712 kg nejtěžším tělesem v nákladovém prostoru rakety PSLV-XL a na oběžnou dráhu byla vypuštěna jako první v čase 6 minut a 18 sekund po startu rakety z indického pobřeží.
Několik sekund po Cartosatu pak nákladový prostor opustila indická družice NIUSAT zkonstruovaná studenty univerzity NIU v indickém státě Tamilnádu. Družice NIUSAT má hmotnost 15 kg a bude pořizovat barevná obrazová data povrchu Země.
Po vypuštění NIUSATu následovalo během několika minut vypuštění zbývajících družic tvořících sekundární náklad využívající zbývající volné místo v nákladovém prostoru rakety, který je v rámci komeční kosmonautiky nabízen pro umístění malých družic univerzitám, firmám a agenturám vlastním i zahraničním. V tomto případě se jednalo o dalších 29 družic pocházejících ze 14 různých zemí. Celková hmotnost všech družic na palubě byla 955 kg.

Obr.: Raketa PSLV je připravena ve své nejsilnější konfiguraci, označované jako PSLV-XL, kdy prvnímu stupni pomáhají ke vzletu obzvláště silné přídavné raketové motory, aby 23. června 2017 odstartovala k letu s označením C38 s nákladem 31 družic, mezi kterými jsou vedle indické družice Cartosat-2E i česká družice VZLUSAT-1 a slovenská SkCube. Zdroj: ISRO

 

Obr.: Raketa PSLV je připravena ve své nejsilnější konfiguraci, označované jako PSLV-XL, kdy prvnímu stupni pomáhají ke vzletu obzvláště silné přídavné raketové motory, aby 23. června 2017 odstartovala k letu s označením C38 s nákladem 31 družic, mezi kterými jsou vedle indické družice Cartosat-2E i česká družice VZLUSAT-1 a slovenská SkCube. Zdroj: ISRO

Zvýšený zájem o tento start nezpůsobil celkový počet jedním letem vynesených tří desítek družic, protože skutečně rekordního počtu 104 najednou vynesených družic dosáhla raketa PSLV-XL při svém letu už v únoru 2017, ani jejich celková hmotnost nebo vlastnosti, ale především to, že některé z těchto malých družic jsou určitými milníky ve stavbě družic v jejich mateřských zemích.

Pro Českou republiku je významné, že mezi vynesenými družicemi byla i družice VZLUSAT-1, která vznikla ve Výzkumném a zkušebním leteckém ústavu v Praze ve spolupráci s pěti českými firmami a třemi českými univerzitami (Karlovou univerzitou, Českým vysokým učením technickým a Západočeskou univerzitou). Družice má hmotnost 2 kg a je to konstrukčně tzv. dvojitý CubeSat, tj. její kostru tvoří dvě spojené kostky, každá o hraně 10 cm. V přepravní podobě má tedy délku 20 cm, po vypuštění na oběžnou dráhu se odklopí sluneční panel a vysune optika miniaturizovaného rentgenového dalekohledu, čímž se její provozní rozměry zvětší na 10×10x35 cm. Testování optiky tohoto dalekohledu typu „račí oko“ je jedním z úkolů družice, dalekohledem by se mělo podařit pořídit několik pokusných snímků Slunce a podle jejich kvality pak bude případně upravena konstrukce dalekohledu a nasměrován další vývoj speciální rentgenové optiky.
Za hlavní cíl družice VZLUSAT-1 je jejími konstruktéry považováno otestování vlastností a kvalit nového kompozitního materiálu pro radiační štíty, které jsou nutné pro ochranu elektroniky (případně i lidské posádky) před kosmickou radiací. Družice je vybavena několika detektory záření, které budou sloužit pro splnění tohoto primárního úkolu nebo i pro otestování jejich vlastní funkčnosti v kosmickém prostoru.
Dalším důležitým přístrojem na družici VZLUSAT-1 je experimentální senzor FIPEX pro měření koncentrace molekulárního a atomárního kyslíku na nízké oběžné dráze v oblasti termosféry. Termosféra je vrstva zemské atmosféry zhruba od výšky 80 km do 500 až 700 km nad Zemí. Hustota vzduchu je zde už natolik nízká, že není měřitelná běžnými metodami, ale ovlivňuje družice, které v těchto výškách obíhají. Výsledky měření senzorem FIPEX budou použity pro zpřesnění modelů chování termosféry a zlepšení předpovědí vlivu přítomných atomů kyslíku například na poškozování povrchů družic. Senzor FIPEX je, na rozdíl od rentgenového dalekohledu a kompozitního stínícího materiálu, zahraniční výroby, vyvinula ho univerzita v Drážďanech. Družice se tímto senzorem stala součástí sítě družic evropského projektu QB50.

Obr.: Přehled umístění přístrojů na české družici VZLUSAT-1, která je zde zachycená v provozním stavu s odklopenými panely a vysunutým rentgenovým dalekohledem. Zdroj: VZLÚ

 

Obr.: Přehled umístění přístrojů na české družici VZLUSAT-1, která je zde zachycená v provozním stavu s odklopenými panely a vysunutým rentgenovým dalekohledem. Zdroj: VZLÚ

Družice VZLUSAT-1 není první českou družicí, předcházelo jí v letech 1978 až 1996 pět družic Magion (první tři byly československé, dvě české) a ještě česká družice MIMOSA, která odstartovala v roce 2003. Družice VZLUSAT-1 je tedy po dlouhých čtrnácti létech konečně další českou družicí, která se dostala na oběžnou dráhu. Všechny předchozí družice měly podobné hmotnosti mezi 50 až 60 kg, nepatřily proto do stejné váhové a rozměrové kategorie, jako je současná VZLUSAT-1, kterou tak lze oprávněně považovat za první českou miniaturní družici (tzv. nanodružicí) kategorie CubeSat.

Historicky ještě důležitější byl start této rakety pro Slovensko, protože na palubě byla také družice SkCUBE, která je první samostatnou slovenskou družicí. Družice má rozměry typické družice kategorie CubeSat, tj. je to kostka o hraně 10 cm, její hmotnost je 1.2 kg. Hlavními experimentálními vědeckými přístroji je příjímač velmi dlouhých vln (3-30 kHz) pocházející z vesmíru nebo horních vrstev zemské atmosféry a také kamera pro experimenty se snímáním povrchu Země v nízkém rozlišení. Na stavbě družice spolupracovaly Žilinská univerzita s leteckou fakultou Technické uverzity v Košicích a Slovenskou organizací pro vesmírné aktivity SOSA (z angl. Slovak Organisation for Space Activities).

Obr.: Ilustrace první slovenské družice skCube na oběžné dráze, kdy se po vypuštění z nosné rakety vysunou z tělesa družice antény. Zdroj: SOSA

 

Obr.: Ilustrace první slovenské družice skCube na oběžné dráze, kdy se po vypuštění z nosné rakety vysunou z tělesa družice antény. Zdroj: SOSA

První družicí své země je také Venta-1, první družice Lotyšska. Byla zrealizována ve spolupráci odborníků z univerzit v lotyšské Vindavě (lotyšsky Ventspils) a v Rize, z německých Brém a z německé společnosti OHB Systems. Hlavním finančním přispěvatelem bylo lotyšské Ministerstvo vzdělávání a vědy. Družice Venta-1 má hmotnost 7.5 kg, nese přístroj SATAIS automatického identifikačního systému AIS (z angl. Automatic Identification System) pro dohled nad pohybem námořních lodí, které vysílají svůj identifikační signál. Družice má tyto signály zachytávat a přenášet je na pozemní stanice. Družice má dále kamery pro snímání zemského povrchu v nízkém rozlišení, GPS přijímač a odražeč laserových signálů, použitelný například pro přesné měření vzdálenosti mezi družicí a pozemní stanicí.
Družice Venta-1 byla pro vypuštění spojená s italskou družicí Max Valier Sat, družice se podle plánu později po vypuštění rozpojí a budou pokračovat samostaně. Družice Max Valier Sat má hmotnost 15 kg a jejím hlavním přístrojem je rentgenový dalekohled, který má provést prohlídku celé oblohy a poskytnout nasbíraná data o vesmírných zdrojích rentgenového záření všem astronomům, včetně amatérských.

Z hlediska pořizování obrazových dat povrchu Země ve vyšších rozlišeních je třeba zmínit japonskou 50 kg vážící družici CE-SAT 1 (z angl. Canon Electric Satellite) společnosti Canon Electrics, která má na palubě zobrazovací systém pro snímání zemského povrchu v rozlišení až 1 metr.

Mezi dalšími vynesenými družicemi byly například tři komunikační družice Diamond (konkrétně označované anglicky jako Blue Diamond, Green Diamond a Red Diamond) společnosti Sky and Space Global. Každá z těchto družic má hmotnost 6 kg a mají být předvojem budoucí rozsáhlé sítě o počtu 200 družic, které budou poskytovat globální komunikační služby.

Vyneseno bylo také 8 identických družic Lemur-2 společnosti Spire Global. Každá z nich nese jednak přístroj SENSE automatického identifikačního systému pro sledování lodní dopravy podle loděmi vysílaných identifikačních signálů a také přístroj STRATOS, který sbírá meteorologická data pozorováním vlivu průchodu atmosférou na signály z navigačních družic GPS.
I další vynesená družice CICERO 6 (z angl. Community Initiative for Cellular Earth Remote Observation) společnosti GeoOptics Inc. má velice podobně odvozovat meteorologická data také na základě pozorování změn v atmosférou procházejících signálech od navigační družic GPS a Galileo.

Při současných možnostech vypustit několik desítek až přes sto družic při jednom startu neustále vzrůstá počet družic na oběžných drahách a tak vzrůstá i riziko jejich srážek. Nejrizikovější jsou staré vysloužilé družice, u kterých už často není možné nijak upravit jejich dráhu, protože buď už kvůli poruše nekomunikují nebo již vyčerpaly veškeré palivo svých manévrovacích motorů. Katastrofické scénáře poukazují na možnost, že se po srážce takových dvou družic vytvoří mrak malých trosek, které se rozletí různými rychlostmi do různých směrů, přičemž kvůli své velikosti a počtu budou tyto trosky obtížně sledovatelné a při vysokých rychlostech budou i velmi malé úlomky nebezpečné jako z pušky vystřelené broky. Při vysokém počtu družic by pak mohlo dojít k řetězové reakci, kdy další srážky s těmito troskami budou likvidovat další a další družice a stále zvětšovat mrak nebezpečných trosek, až se některé oběžné dráhy stanou natolik nebezpečnými, že pro umístění nových družic nebudou použitelné a budou krajně riskantní oblastí i pro pouhý průlet. Vytvořila by se tak bariéra bránící letům i na oběžné dráhy dál od Země.
Jednou ze základních možností, jak zabránit katastrofickému přeplnění oběžných drah, je odklízet stárnoucí družice včas. Nejjednodušší způsob je urychlit jejich přirozený samovolný sestup na nižší oběžné dráhy a pak do zemské atmosféry, kde bezpečně shoří. Hned několik družic vynesených raketou PSLV-XL při letu C-38 má za úkol vyzkoušet různé způsoby, jakými by se dosluhující družice mohly snadno vlastními silami odklidit.
Například italská družice D-SAT bude zkoušet malý raketový na tuhá paliva, který by pak italská společnost D-Orbit chtěla jako řešení pro odstranění družic nabízet komerčně. Použití pomocných raket pro tento účel bude zkoušet i družice URSA MAIOR a i další družice budou provádět různé experimenty s manévrováním a ovlivňováním svojí dráhy. Méně tradiční způsoby má vyzkoušet finská družice Aalto-1, kterou budou brzdit elektrostatické interakce jejího gravitačně stabilizovaného popruhu, nebo německá družice COMPASS-2, která rozvine tenkou plachtu.

Na závěr jedna výzva radioamatérům:
Česká družice VZLUSAT-1 komunikuje na frekvenci 435 MHz. Protože je dosah přijímací stanice v Plzni omezen, byli by vítáni i radioamatéři (zejména ti nacházející se mimo Evropu nebo v oblastech blízko polárního kruhu), kteří by chtěli pomoci s příjmem dat vysílaných touto družicí. Podrobnosti lze nalézt v angličtině na webové stránce Plzeňské přijímací stanice v sekci About us – How to help us zde.

Domovská stránka projektu české družice VZLUSAT-1 je zde.

Domovská stránka projektu slovenské družice skCUBE je zde.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět