Zprávy ze světa

597e9_illustration
30.06.2019

Tři nové radarové družice...

… pro Kanadskou kosmickou agenturu CSA vynesla SpaceX raketou Falcon 9.

Raketa Falcon 9 ve verzi Block 5 vynesla trojici družic 12. června 2019 ze základny Vandenberg (USA).
Tři identické radarové družice byly postavené pro tzv. „misi konstelace družic RadarSat“ a jsou označované zkratkou RCM (z angl. RadarSat Constellation Mission). Družice budou pracovat především podle potřeb kanadských vládních institucí, ale jejich data budou dostupná i pro běžné uživatele. Kromě jiného mají tyto družice zajistit i pokračování časové řady dlouhodobého radarového snímkování Země předchozími kanadskými radarovými družicemi.
Družice RCM byly v pravidelných rozestupech úspěšně vypuštěné na oběžnou dráhu
v průměrné výšce 600 km nad Zemí, kde se nyní pohybují rychlostí 27 200 km/h.
Hmotnost každé družice je 1400 kg, výška tělesa družice je 3.6 metru, strany tělesa mají rozměr 1.1 metru a 1.7 metru.
Rozložená radarová anténa má plochu 9.45 m2 (délku 6.8 m a šířku 1.4 m) a jedná se
o pro družice typický tzv. radar se syntetickou aperturou SAR (z angl. Synthetic aperture radar), v tomto případě pracujícím v pásmu C na frekvenci 5.405 GHz.
Dodavatelem družic RCM pro Kanadskou vesmírnou agenturu CSA (z angl. Canadian Space Agency) byla kanadská technologická společnost MacDonald Dettwiler, založená už v roce 1969 a zabývající se výrobou v oblastech letectví, informačních systémů
a družicové kosmonautiky.

Použitá nosná raketa Falcon 9 americké společnosti SpaceX je dvoustupňová, 70 metrů vysoká, s motory spalujícími tekuté pohonné látky (kerosen RP-1 a jako okysličovadlo tekutý kyslík LOX). Dvě třetiny výšky zabírá první stupeň, který urychluje raketu při letu skrz atmosféru za pomoci 9 motorů Merlin. Nad prvním stupněm se nachází mezistupeň, který je z vnějšku vizuálně odlišen černou barvou. Nad mezistupněm je druhý stupeň
s motorem Merlin v úpravě pro provoz ve vakuu. Znovupoužitelný první stupeň se odděluje od zbytku rakety za dvě a půl minuty od startu a kolmým přistáním se vrací
na Zemi.
Pro vynesení radarových družic byl tentokrát na Falconu 9 znovupoužit první stupeň
s označením B1051, který v březnu vynesl k testovacímu letu na Mezinárodní vesmírnou stanici loď Crew Dragon. I tentokrát se tomuto prvnímu stupni podařilo po splnění svého úkolu úspěšně a bez poškození přistát. Vrátil se z výšky 70 km a zpět na Zemi přistál
po necelých 8 minutách od startu.

Obr.: Snímek rakety Falcon 9 připravované na start následující den se třemi družicemi RCM. Při samotném startu byla obloha jasná, ale základnu Vandenberg i odpalovací rampu zakrývala hustá mlha. Zdroj: Official SpaceX Photos

 

Obr.: Snímek rakety Falcon 9 připravované na start následující den se třemi družicemi RCM. Při samotném startu byla obloha jasná, ale základnu Vandenberg i odpalovací rampu zakrývala hustá mlha. Zdroj: Official SpaceX Photos

Na rozdíl od optických obrazových dat, radarová data mohou být snímána ve dne i v noci a bez ohledu na oblačnost. Pro laického uživatele jsou sice radarová data obtížněji čitelná, ale jsou použitelná i pro různé speciální aplikace, jako je například měření drobných pohybů zemského povrchu nebo staveb pomocí radarové interferometrie.
Pro Kanadu, rozlehlou zemi táhnoucí se daleko za polární kruh, kde je v zimě nedostatek přirozeného osvětlení, jsou radarová družicová data nejlepším a nejspolehlivějším zdrojem informací. Trojice společně pracujích družic RCM bude schopná každodenně nasnímat nejen data z rozsáhlého kanadské území, ale i z 90% povrchu celé planety Země a z arktických oblastí bude schopná dodávat aktuální data až 4x denně.
Družice budou získávat data v několika snímacích režimech lišících se šířkou snímaného území a rozlišením. V nejpodrobnějším režimu, který se bude používat pro menší území
a šířku pásu snímaného území do 500 km, bude rozlišení snímaných dat 1×3 metry. Speciálním režimem pro detekci lodí ve vodách u 2000 km dlouhého pobřeží Kanady se budou každý den snímat data v pásu širokém 350 km a bude možné detekovat každou loď s délkou 25 metrů a více. Nejobvyklejší pracovní režimy pro pokrytí 90% povrchu Země budou pořizovat data ve středním rozlišení 50 m a v přehledovém rozlišení 100 m.
Každá ze tří družic oběhne Zemi jednou za 96 minut. Opakovat snímkování daného zájmového území za stejných geometrických podmínek (stejná pozice družice a stejný úhel pozorování k danému území) by samostatně každá družice mohla jednou za 12 dní, při použití tří identických se interval pro identická pozorování daného území zkracuje
na 4 dny.

Družice RCM jsou také vybavené Automatickým identifikačním systém AIS (z angl. Automatic Identifiation System) pro identifikaci plavidel. Ten může pracovat samostatně nebo v součinnosti s radarem. Při samostatné práci může systém AIS přijímat zprávy
od lodí v ještě širším pásu, než kolik pokrývá v tomto režimu radar SAR.

Obr.: Jedna ze tří identických družic Radarsat ze soustavy RCM. Panely radaru se syntetickou aperturou (SAR) jsou zobrazené pod tělesem družice dole, sluneční panely jsou na boku družice. Provozovatelem družic je Kanadská kosmická agentura CSA. Zdroj: Canadian Space Agency

 

Obr.: Jedna ze tří identických družic Radarsat ze soustavy RCM. Panely radaru se syntetickou aperturou (SAR) jsou zobrazené pod tělesem družice dole, sluneční panely jsou na boku družice. Provozovatelem družic je Kanadská kosmická agentura CSA. Zdroj: Canadian Space Agency

Data z družic RCM mají být v Kanadě použita například i pro mapování aktuálního zalednění na kanadských námořních trasách i na Velkých jezerech, detekci a sledování ropného znečištění (ropného skvrny na hladině vody odrážejí radarové paprsky jinak
než čistá vodní hladina), sledování pohybů zemského povrchu (například v důsledku roztávání permafrostu), monitorování kritické infrastruktury (dálnic, mostů a nadjezdů), zhodnocení situace a organizace pomoci při katastrofách (povodních a rozsáhlých lesních požárech). Kromě toho jsou data z RCM použitelná i v zemědělství, kdy mohou jednoduše zmapovat stav plodin na rozsáhlých plochách a mohou být použita
ke sledování aktuální úrovně vlhkosti v povrchové vrstvě půdy.

Nové družice navazují na kanadské zkušenosti s předchozími družicemi Radarsat 1 a 2.
Start Radarsatu-1 proběhl 4. listopadu 1995 z rampy u základny Vandenberg v Kalifornii v nákladovém prostoru rakety Delta ve spolupráci s americkou agenturou NASA. Družice o startovní hmotnosti 2750 kg byla vynesena na oběžnou dráhu ve výšce 790 km.
Jednou z mnoha aplikací, pro která byla data z Radarsatu-1 už tehdy intenzivně používána, byl pravidelný družicový průzkum celé arktické oblasti, sledování rozložení, druhu a pohybu ledovců. Tyto informace pak sloužily pro plánování bezpečných lodních tras, zásobování odlehlých vrtných plošin nebo vědeckých stanic.
V rámci projektu AMM (z angl. Antarctic-1 Mapping Mission) družice Radarsat-1 v roce 1997 provedla a úspěšně dokončila první radiolokační mapování Antarktidy.

Obr.: Ukázka mozaiky radarových dat pořízených družicí Radarsat 1 v roce 1997 v rámci projektu AMM. Tato část zachycuje západní část Rossova šelfového ledovce (levá část  obrázku) a oblast u Mount Erebus (dole zhruba uprostřed), kde je vidět i část pobřeží Rossova moře. Zdroj: Byrd Polar Research Center

 

Obr.: Ukázka mozaiky radarových dat pořízených družicí Radarsat 1 v roce 1997 v rámci projektu AMM. Tato část zachycuje západní část Rossova šelfového ledovce (levá část obrázku) a oblast u Mount Erebus (dole zhruba uprostřed), kde je vidět i část pobřeží Rossova moře. Zdroj: Byrd Polar Research Center

Naposledy se družice Radarsat-1 ozvala 29. března 2013. Operátoři zaznamenali,
že družice přešla do nouzového režimu (tzv. safe mode), kdy družice v případě problému začne co nejvíce šetřit vlastní energií, aby se pro pozemní operátory získal čas odhalit problém a nalézt nějaké řešení. Následně ale družice brzy přestala komunikovat úplně. Vzhledem k tomu, že v době vypuštění se technická životnost družice předpokládala
v délce zhruba jen 5 roků provozu, byla družice velmi úspěšná, dokázala pracovat trojnásobnou dobu.
V dubnu 2019 dala Kanadská kosmická agentura CSA zdarma k dispozici veřejnosti
36 500 radarových snímků pořízených družicí Radarsat-1. Přestože z časového hlediska jsou tato data už neaktuální, stále ještě jsou hodnotná pro vývoj a testování technik zpracování radarových dat a zároveň pro všechny projekty, které sledují změny a vývoj v krajině v delším časovém období.

Následující Radarsat-2 byl pro Kanadskou vesmírou agenturu vypuštěn v roce 2007, tentokrát z ruského kosmodromu Bajkonur na nosné raketě Sojuz-FG/Fregat. Družice je
v tuto chvíli stále zcela funkční, přestože její předpokládaná doba životnosti byla 7 let
od vypuštění, tj. do roku 2014.

Tři nové družice Radarsat soustavy RCM od svého startu 12. června 2019 přejdou
do plného pracovního režimu po období trvajícím 3 až 6 měsíců, kdy budou postupně zprovozňovány, testovány a kalibrovány jejich přístroje a senzory. Očekávaná doba jejich pracovní životnosti je opět nejméně 7 roků provozu. Až někdy v budoucnu nadejde čas k ukončení provozu těchto družic RCM, družice pak během dalších 25 roků klesnou do zemské atmosféry, kde shoří.

Průběžně aktualizovaný seznam radarových družic pořizujících komerčně dostupná radarová data je zde.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět