Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Kosmonautika zmenšila zeměkouli. Exkluzivní seriál o dobývání vesmíru

aktualizováno 
Za průkopníka myšlenky spojových družic se pokládá Arthur C. Clarke, dnes známý autor sci-fi. V říjnu 1945 publikoval tento radarový specialista britského letectva, jehož v odborném světě nikdo neznal, krátký dvoustránkový článek v britském časopisu Wireless Word (Bezdrátový svět).

Pozemní stanice pro spojení s družicí Echo v Goldstone

Upozornil v něm na možnost zajistit celosvětové pokrytí rozhlasovými pořady ze tří družicových stanic, rozmístěných v odstupech 120° na geostacionární dráze. Ve skutečnosti však Clarke nebyl první.

4. října 1957 vypustil Sovětský svaz první umělou družici Země – Sputnik. Byl to začátek nové epochy v dějinách lidstva – epochy pronikání člověka do vesmíru.

Tuto historii půlstoletí kosmonautiky sledujeme v seriálu, jehož nové díly přinášíme každý týden.

1. díl  Co bylo před Sputnikem
2. díl Družice zjistily, že vesmír je radioaktivní
3. díl První byl Gagarin


První úvahy

V padesátých letech, ještě před vypuštěním prvních umělých družic Země v rámci Mezinárodního geofyzikálního roku (MGR) k vědeckým účelům, zvažovaly jak USA, tak SSSR, že by se daly využít i k účelům praktickým. Konstrukce nosných raket měli na obou stranách prakticky v rukou výhradně vojáci, proto je nasnadě, že první plány se týkaly průzkumu území potenciálního protivníka optickými prostředky, umístěnými na oběžné dráze, tedy fotografické výzvědné činnosti. Možnosti družic v tomto směru diskutovali vědci a vojáci od konce druhé světové války, ale teprve s rozvojem raketové techniky v polovině padesátých let minulého století začaly dostávat reálné obrysy.

V USA se touto problematikou zabývala Západní vývojová divize (Western Development Division) vojenského letectva. Od února 1956 byla pověřena koncepčními studiemi v rámci program WS-117L, který zahrnoval kromě fotoprůzkumných družic i družice včasné výstrahy, odhalující starty mezikontinentálních raket.

V Sovětském svazu pověřili vojáci Koroljovovu konstrukční kancelář OKB-1, specializovanou na dálkové rakety, také vývojem fotoprůzkumných družic. Pro sovětské konstruktéry bylo typické, že svoje projekty se snažili dělat co nejuniverzálnější. Není tedy divu, že Koroljov rozjel dva souběžné programy, které dostaly názvy Vostok-1 a Vostok-2. V rámci prvního z nich se vyvíjela kosmická loď určená pro první lety člověka do vesmíru, v rámci druhého pak návratová družice s fotografickým vybavením. Tento druhý projekt byl později přejmenován na Zenit-2. (Špionážním družicím se budeme podrobněji věnovat jindy.)

„Bez spojení není velení,“ praví vojenské přísloví. Proto se vojáci začali zajímat i o využití družic jako telekomunikačního prostředku.

Principy kosmických telekomunikací

Ve 20. století se bouřlivě rozvíjela i technika rádiové komunikace. S postupným zvládáním vyšších a vyšších frekvenčních pásem sice rostla kapacita přenosů, ale současně se zkracovala vzdálenost, na kterou bylo možno informace po rádiových vlnách přenášet. Zatímco dlouhé vlny při dostatečném výkonu vysílače mohly obsáhnout prakticky celou zeměkouli, krátké vlny musely využívat odrazů o vodivé vrstvy vysoké atmosféry (ionosféry). U velmi krátkých vln, které ionosféra prakticky neodráží, je však spojení omezené pouze na takovou vzdálenost, při které jsou vysílací i přijímací anténa v přímém dohledu. Logickou úvahou tedy dojdeme k tomu, že umístěním vysílače na družici – tedy hodně vysoko – pronikavě zvýšíme dosah spojení.

Krátce po druhé světové válce ještě umělé družice neexistovaly. Ale Země přece jen družici měla, a to přirozenou – náš Měsíc. Nabízelo se tedy pokusit se využít Měsíc jako retranslační stanici pro přenos na mezikontinentální vzdálenosti.

Samozřejmě nebylo možno na lunární povrch v té době dopravit rádiovou aparaturu, ale Měsíc mohl pasivně odrážet rádiové vlny. Pokusy, které uskutečnila v roce 1954 Námořní výzkumná laboratoř (NRL – Naval Research Laboratory), ukázaly proveditelnost této myšlenky. Na základě této techniky vybudoval Pentagon v roce 1958 operační spojení mezi svým sídlem ve Washingtonu a velitelstvím Tichomořského loďstva na Havajských ostrovech.

Avšak komunikace přes Měsíc trpěla jednou nevýhodou – rádiový signál potřeboval k překonání vzdálenosti oběma směry hodně času, přibližně 2,5 sekundy. Zvažovalo se proto vytvoření umělých družic, které by sloužily jako pasivní odražeče rádiových signálů, tedy pasivní telekomunikační družice. Jejich nespornou výhodou je okolnost, že jsou jednoduché, bez nároku na dodávku elektřiny a bez složité elektronické aparatury. Proto by měly být velmi spolehlivé – to v té době bylo velmi významné. Ovšem i tento způsob měl zásadní nevýhodu – odražený signál byl velmi slabý a spojení málo kvalitní, nebo bylo zapotřebí nasadit velmi výkonné pozemní vysílače.

Proto se již v té době uvažovalo také o aktivních telekomunikačních družicích, které by signál přijaly, zesílily a vyslaly zpět na Zemi.

Pokud družice obíhá po relativně nízké oběžné dráze, je dosah jejího spojení omezen na dobu, po kterou je nad obzorem jak vysílací, tak přijímací stanice. Toto omezení můžeme překonat tím, že družici vybavíme záznamovým zařízením. V počátcích kosmonautiky bylo možno nahrát zprávu pro příjemce na magnetofon (dnes vysokokapacitní polovodičová paměť). Ten pak mohl vyslat povel k přehrání záznamu v době, kdy mu letěla družice nad hlavou. Tak se zrodil další typ komunikačních družic, kterým se říká kurýrní. Je zajímavé, že tento typ se dožil i současnosti.

Doba, po kterou je družice viditelná ze dvou vzdálených míst je tím delší, čím výše obíhá družice kolem Země. Způsobují to dva efekty. Za prvé, je-li družice výše nad Zemí, je průměr oblasti její viditelnosti větší. Za druhé, vyšší oběžná dráha znamená pomalejší pohyb družice po obloze.

Princip geostacionárních družic

Umístíme-li družici na oběžnou dráhu v průměrné výši 35 786 km nad zemským povrchem, pak oběhne zeměkouli právě za jeden den, tedy za dobu, za kterou se Země otočí jednou dokola kolem své osy. Odborně se říká, že družice se pohybuje po dráze geosynchronní. Pokud navíc letí v rovině zemského rovníku, stojí takové těleso zdánlivě nad jedním bodem zemského povrchu – pohybuje se po dráze geostacionární.

Existenci geostacionární dráhy si uvědomil již kolem roku 1895 ruský teoretik kosmonautiky Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. Jako první se zabýval otázkou praktického využití takové dráhy slovinský technik a jeden z průkopníků kosmonautiky Hermann Noordung, který ve své knize z roku 1928 hovořil o možnosti umístění družicové stanice na takovou dráhu, diskutoval možnosti jejího využití k pozorování zemského povrchu a zabýval se i možností rádiového spojení mezi Zemí a stanicí. Možnost jejího využití k telekomunikačním účelům však nedocenil.

Američané hledají řešení

Realistické úvahy o možnosti sestrojení a vypuštění družice přinesla teprve v květnu 1946 studie Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship (Předběžný návrh experimentální kosmické lodi obíhající Zemi), kterou vypracovali odborníci z organizace RAND, náležející tehdy k leteckému koncernu Douglas Aircraft Company. Jeden ze spoluautorů zprávy, Louis N. Ridenour, podtrhl význam družic jak pro vojenské aplikace, tak pro vědu a v neposlední řadě i pro ekonomiku. Přitom zdůraznil předpokládaný přínos stacionárních aktivních telekomunikačních satelitů. Trumanova vláda však vážný zájem neprojevila, takže vše zůstalo pouze na úrovni teoretických úvah.

Prvním člověkem, který se v USA podrobně věnoval různým alternativám družicových spojů, byl John R. Pierce, vedoucí technického rozvoje v Bellových telefonních laboratořích (Bell Telephone Laboratories), které byly součástí telekomunikační firmy AT&T. Tato společnost položila v roce 1954 první transatlantický kabel TAT-1, sloužící k přenosu telefonních hovorů mezi Evropou a severní Amerikou, ale měl malou kapacitu – pouze 36 souběžně přenášených hovorů.

Na přednášce pro členy pobočky Společnosti radiotechnických inženýrů IRE (Institute of Radio Engineers) v Princetonu, kteří se zajímali o vesmír, Pierce předestřel tři možné verze telekomunikačních satelitů. Za nejjednodušší považoval velké koule z materiálu odrážejícího rádiové vlny, tedy pasivní telekomunikační družice. Poukazoval na okolnost, že zatím neexistují vhodné dlouhodobě fungující zdroje elektrického proudu a že tedy takové družice budou v dohledné době nejlepší. Ve vzdálenější budoucnosti, až bude tento problém vyřešen, předpokládal také používání aktivních družic na oběžných drahách ve výši kolem 8000 km. Aniž znal Clarkův článek, domníval se, že nejvýhodnější by byly retranslační družice na dráze stacionární, ale připomněl, že bude trvat hodně dlouho, než budou k dispozici vhodné nosné rakety. Současně jako první upozornil na to, že stacionární družice budou muset mít korekční motorky, které je budou udržovat nad zvoleným bodem zemského povrchu. Uvědomoval si totiž, že gravitační síly Měsíce a Slunce budou rušivě působit na stabilitu stacionární dráhy.

Přednáška měla velký úspěch a profesor M. Summerfield z Princetonské university autora přesvědčil, aby ji publikoval v časopise Jet Propulsion, kterou vydávala Americké raketová společnost. Tak se jeho myšlenky dostaly do povědomí širší odborné veřejnosti.

Pierce odhadoval, že jedna telekomunikační družice bude přenášet až 1000 telefonních hovorů současně. Ve srovnání s kabelem TAT-1, jehož položení přišlo skoro na 50 milionů dolarů, by taková družice mohla stát až miliardu dolarů a ještě by se vyplatila.

Také Sověti uvažují

I když byla Koroljovova konstrukční kancelář zahlcena prací na vývoji balistické rakety R-7 a současně pracovala na projektech Vostok-1, Vostok-2, objektu D (pozdější Sputnik 3) a měsíčních sondách typů Je-1 a Je-2 (sondy Luna 1 až Luna 3), nezapomínala ani na telekomunikační družice.

Rada ministrů SSSR rozhodla 30. října 1961 zahájit práce na vytvoření kosmických spojů. Protože už v Podlipkách bylo ledacos připraveno, dokončil 9. projekční odbor OKB-1 vedený Jevgenijem F. Rjazanovem první verzi projektu, která však Koroljova příliš nenadchla. Jeho autoři, Dmitrij A. Slesarev a Ivan I. Morozov, na něm museli ještě dlouho pracovat.

Stejně jako Pierce ani sovětští konstruktéři si z počátku netroufali na stacionární družice. Na rozdíl od Američanů měli proti nim ještě jednu výhradu: severní hranice území SSSR se nacházela mnohem dále od rovníku a v těchto oblastech by taková tělesa byla mnohem níže nad obzorem a příjem signálu z nich by byl málo kvalitní. Přišli proto s novým nápadem: Nepoužijeme družice se čtyřiadvacetihodinovou oběžnou dobou, ale pouze s dvanáctihodinovou, rovina dráhy nebude shodná s rovníkem, ale bude k němu značně skloněná a kromě toho dráha nebude kružnice, ale bude to velmi protáhlá elipsa, jejíž nejvyšší bod – apogeum – ve výši asi 40 tisíc kilometrů bude ležet co nejvíc na severu.

Co nám to přinese?

Družice se po takové dráze pohybuje v okolí perigea – nejnižšího bodu dráhy – velmi rychle, proto se nad jižní polokoulí Země příliš nezdrží. Jak bude stoupat po elipse vzhůru, bude se její let zpomalovat, takže nad územím SSSR, viditelná i ze severní Sibiře, setrvá přibližně osm hodin. Na nebi sice nebude nehybně stát jako stacionární družice, ale pohyb bude natolik pomalý, že pozemní parabolické antény se za ní stačí pohodlně natáčet. K tomu, abychom získali celodenní spojení, budeme potřebovat 3 až 4 takové družice.

Projekt dostal jméno Molnija-1. Přestože na něm měli zájem i vojáci, nestačil jim. Potřebovali totiž nejen spojení na území SSSR, ale i se zahraničím, s vojenskými plavidly, vojenskými přidělenci na zastupitelských úřadech i s rezidenty vojenské rozvědky GRU. Proto vyžadovali vyvinout také malé nízkolétající družice kurýrního typu Strela-1.

Američané se pouštějí do práce

Po vypuštění Sputniku 1 se práce na spojových družicích v USA znatelně urychlily. Komise ministerstva obrany původně zamítla návrhy vojenského letectva na použití vyvíjené balistické rakety Atlas k vypuštění americké vědecké družice v rámci MGR. Teď byla situace jiná. Z radiolokačního sledování posledního stupně Sputniku 1 dospěli vojáci k názoru, že Sověti vypustili na oběžnou dráhu celou raketu. Chtěli proto předvést podobný silácký kousek.

Třebaže měli se zkušebními starty Atlasů značné potíže, vylehčili jednu z nich tak, aby se dostala až na dráhu kolem Země. Místo bojové hlavice a její nosné konstrukce na ni umístili rádiovou aparaturu, kterou zkonstruoval spojový inženýr pozemní armády Kenneth Masterman-Smith. Sestávala z přijímače, vysílače a magnetofonu, na který se mohla nahrát zpráva, stále dokola přehrávaná. V druhém režimu se mohl magnetofon odpojit a zprávy přijímané na družici se okamžitě předávaly na Zemi.

Projekt dostal jméno SCORE (Signal Communication by Orbiting Relay Equipment). Nosná raketa odstartovala z Cape Canaveral 18. prosince 1958. Dostala se na oběžnou dráhu ve výši 185 až 1484 km a setrvala na ní do 21. ledna 1959. Baterie telekomunikačního systému však vydržely jen dvanáct dní. Družice mimo jiné vysílala z magnetofonu nahraný krátký vánoční pozdrav prezidenta Eisenhowera.

Ještě před dokončením prací na projektu SCORE, v říjnu 1958, předložilo ministerstvo obrany návrh na vývoj stacionárních telekomunikačních družic Advent pro vojenské účely a požádalo Kongres o uvolnění peněz. O tyto družice se však zajímal i Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA), vytvořený 1. října 1958.

Kongres se obával zdvojování prací. Proto v listopadu 1958 rozhodl, aby se NASA věnoval vývoji a testování pasivních telekomunikačních družic, zatímco ministerstvo obrany dostalo na starost družice aktivní, které mohly pro vojáky zajistit mnohem větší kvalitu spojení.

Pierce zjistil, že NASA připravuje vypuštění malého nafukovacího balonu z pohliníkované polyesterové folie k měření hustoty vysokých vrstev zemské atmosféry. To ho nadchlo, protože takovým způsobem by se dala snadno vytvořit i pasivní telekomunikační družice. Se svým kolegou Rudi Kompfnerem se tedy vydali do Langeyova střediska, aby se dozvěděli podrobnosti. Orientačním měřením na místě zjistili, že materiál by mohl vyhovovat pro jejich účely a vyžebrali si ještě vzorek folie, aby je v Bellových laboratořích podrobně změřili. Jejich předpoklady se potvrdily.

V létě 1958 se Kompfner a Pierce zúčastnili letní školy pořádané vojenským letectvem, na níž se mimo jiné mluvilo i o telekomunikačních družicích včetně družic balonových, ale k žádným závěrům se tehdy nedospělo. Jediný přínos spočíval v setkání s ředitelem Laboratoře proudového pohonu (JPL) Williamem Pickeringem, který lidem z Bellových laboratoří přislíbil spolupráci při sledování vypuštěných družic.

V říjnu 1958 se Pierce stal členem zvláštního poradního výboru pro družicové organizace při vojenské organizaci ARPA (Advanced Research Projects Agency, dnešní DARPA). Na prvním zasedání seznámili představitelé Pentagonu účastníky s ideou vytvoření systému, jemuž dnes říkáme mobilní komunikace.

Projekt Echo

Pierce propagoval myšlenku balonové družice na svém pracovišti, ale zpočátku narážel na nepochopení. Vedení NASA, které znalo Pierceovy studie o telekomunikačních družicích, se obrátilo na firmu AT&T s žádostí o předložení návrhu na stavbu pasivní telekomunikační družice. Po delších jednáních počátkem roku 1959 byla dohoda uzavřena – zrodil se projekt Echo.

NASA měl postavit družici – balon o průměru 100 stop, tedy 30,5 metru – a vypustit ji raketou Delta, která se právě vyvíjela. Laboratoři JPL byla svěřena stavba antény na západním pobřeží USA v dnes proslaveném středisku meziplanetárního spojení Goldstone v Kalifornii a firma AT&T měla dodat vysílací a přijímací zařízení a postavit druhou stanici na východním pobřeží. Padlo rozhodnutí umístit ji na kopci Crawford Hill na pozemcích Holmdelské laboratoře (Holmdel Laboratory) v New Jersey, která se tehdy teprve rodila.

Pozemní stanice pro spojení s družicí Echo v Holmdelu
Pozemní stanice pro spojení s družicí Echo v Holmdelu

Projekt probíhal bez problémů a na jaře roku 1960 byly pozemní stanice, družice i raketa připraveny. Bohužel v pátek 13. května 1960 nosič selhal. Teprve druhý pokus o čtvrt roku později, 12. srpna, se zdařil a družice Echo 1 se dostala na oběžnou dráhu ve výšce 1524 až 1684 km.

Družice Echo 1 při pozemních zkouškách
Družice Echo 1 při pozemních zkouškách

První pokusy s přenosem signálu odrazem o družici proběhly velice úspěšně. Přenášený hlas prezidenta Eisenhowera byl tak jasný, že se přítomní technici v Holmdelu nejdřív domnívali, že se jedná o zkoušku přenosu po pozemních linkách. Teprve krátké přerušení, způsobené špatným nasměrováním antény, je přesvědčilo, že hlas pochází z vesmíru.

Původně se počítalo s tím, že dráha obřího balonu bude vlivem odporu atmosféry rychle klesat a družice brzy shoří v ovzduší. Tlak slunečního záření však hrál s družicí kopanou a ta nakonec vydržela ve vesmíru téměř osm let. Zanikla až 24. května 1968.

Úspěch kosmických komunikací byl tedy nesporný. Ministerstvo obrany proto v říjnu 1960 zahájilo projekt Courier, v jehož rámci hodlalo vyvinout družici kurýrního typu pro spojení s útvary i jednotlivými agenty mimo území USA.

V té době se ministerstvo obrany a NASA dohodly na přerozdělení kompetencí v oblasti spojových družic. Kosmická agentura se měla nadále věnovat vývoji pasivních telekomunikačních satelitů a k tomu i aktivních družic na nízkých drahách, zatímco vojáci se zaměří na složitější úlohu, na družice na stacionární dráze.

Ale vše bylo nakonec jinak.

Americký průmysl větří příležitost

O telefonní, dálnopisné a další spojové služby měli v západním světě stále větší zájem nejen vojáci, ale i civilní sektor. Na územích vyspělých států sice byla hustá síť pozemních kabelových a rádioreleových tras, zato kladení podmořských kabelů spojujících kontinenty bylo velice nákladné.

Pierce, který pomohl NASA s projektem Echo, obrátil pozornost na družice aktivní. První návrh takové družice vypracoval již v srpnu 1959 jeho kolega Roy Tillotson. Firma AT&T proto požádala v říjnu 1960 Federální komisi pro telekomunikace FCC (Federal Communications Commission) o přidělení frekvence a o souhlas s vypuštěním experimentální spojové družice na středně vysokou oběžnou dráhu. Tím poněkud zaskočila vládní úřady, neboť USA dosud neměly zákonné normy pro takové případy. FCC tedy doporučila Pierceovi, aby se znovu obrátil na NASA, než o jejich žádosti rozhodne.

Bellovy laboratoře proto 20. října 1960 poslaly do Langley svůj návrh na experimentální telekomunikační satelit. NASA, které nakonec dal 30. prosince 1960 prezident Eisenhower úplnou volnost prací na poli kosmických spojů, vypsal v lednu 1961 tendr na zadání kontraktu na stavbu tělesa v rámci projektu Relay.

Soutěž, které se nakonec zúčastnily tři firmy – AT&T, Hughes Aircraft a RCA – vyhrála v květnu 1961 RCA. Pierce tedy neuspěl. Ale útěchou mohla být licence, kterou jeho mateřská firma získala 19. ledna od Federální komise. Mohl se tedy za firemní peníze pustit do práce na Telstaru. AT&T musela počítat se značnou investicí, protože i 3,5 milionu dolarů za nosnou raketu a vypuštění družice musela plně hradit.

Družice Telstar 1
Družice Telstar 1

Telstar měl zajistit spojení mezi USA a Evropou. Proto bylo třeba postavit i pozemní stanice. Ve Velké Británii anténní systém v Goonhilly Downs, ve Francii Pleumeur Bodou a v USA Andover ve státě Maine. Práce pokračovaly hladce a raketa Delta vynesla družici 10. července 1962 úspěšně na dráhu ve výši 952 až 5632 km. První mezikontinentální televizní přenos se uskutečnil o necelé dva týdny později, 23. července, a vzbudil pozornost v celém světě.

Konkurenční Relay odstartovala 13. prosince 1962. Třebaže měla tato družice stejný úspěch, takové publicity jako Telstar nedosáhla – nebyla první.

AT&T doufala, že díky Telstaru se uplatní jako jednička na poli mezinárodních družicových komunikací. Zasáhla však vyšší moc – americký Kongres schválil 31. srpna 1962 zákon o družicových komunikacích, který na neomezenou dobu zajistil monopolní postavení v této oblasti organizaci Comsat (Communications Satellite Corporation), která měla vzniknout 1. ledna 1963.

Stěhování na Sibiř

V roce 1959, kdy se rozbíhala sériová výroba balistických raket vyvinutých konstrukčními kancelářemi Koroljova a Jangela, rozhodla Rada ministrů SSSR vybudovat chráněnou podzemní továrnu pro jejich výrobu v odlehlých oblastech země, v centrální Sibiři, dostatečně daleko od hranic. Vybrali Krasnojarský kraj. V blízkosti Krasnojarska začali na pozemcích strojírenské firmy „Krasmaš“ hloubit podzemní montážní haly továrny s krycím označením Zavod-80, zabezpečené před útokem ze vzduchu. Do nich převedli výrobu balistických raket R-14.

Organizací nového pracoviště Koroljov pověřil jednoho ze svých náměstků, Michaila Fjodoroviče Rešetňova.

M. F. Rešetňov
M. F. Rešetňov

Počítal s tím, že zde budou také probíhat vývojové práce a tak zde na Sibiři vznikla současně pobočka číslo 2 konstrukční kanceláře OKB-1. V roce 1961 se Rešetňov na Jangelův návrh zcela osamostatnil – jeho konstrukční kancelář dostala označení OKB-10 (Osoboje konstruktorskoje bjuro No. 10).

Zpočátku Rešetňova plně vytížil náběh sériové výroby balistických raket. Jak však v mateřské konstrukční kanceláři přibývaly nové projekty – mimo jiné vývoj meziplanetárních sond pro průzkum Venuše a Marsu – Koroljov se rád zbavil práce na spojových družicích. Nejprve je předal Jangelově konstrukční kanceláři OKB-586 do Dněpropetrovska na Ukrajině k dopracování a k zajištění výroby sedmikusové série prototypů.

První prototyp však čekal stejně neradostný osud, jaký postihl i úvodní americké Echo. Raketa typu 8K78 odvozená od Koroljovovy legendární balistické rakety R-7, dnes známá pod názvem Molnija, po vypuštění z Bajkonuru 4. června 1964 selhala.

Teprve další exemplář družice se 22. srpna 1964 pod označením Kosmos 41 dostal na oběžnou dráhu. Zatím však nesloužil běžnému provozu, protože se nevyklopily dvě velké parabolické antény, které měly sloužit pro příjem a vysílání. Konstruktéři tak mohli pouze ověřit navedení na neobvyklou velmi excentrickou dráhu a činnost základních služebních systémů družice – slunečních panelů, systému orientace a stabilizace a pohonné jednotky pro korekce dráhy.

Akademik Sergej Nikolajevič Věrnov se dohodl s konstruktéry a umístil na tuto družici přístroje pro měření pronikavého záření. To mělo jak vědecký, tak technický význam. Konstruktéři potřebovali vědět, jak velké dávce záření bude vystavena jejich citlivá elektronická aparatura při opakovaných průletech radiačními pásy. Družice zanikla v hustých vrstvách atmosféry po téměř 40 rocích dne 7. května 2004.

První družice nesoucí veřejně název Molnija-1 vzlétla 23. dubna 1965. Ta umožnila sovětským technikům poprvé přenést televizní signál z Moskvy do Vladivostoku.

Družice typu Molnija-1
Družice typu Molnija-1

Jangel a Koroljov nyní zvažovali, komu předat Molnije do výroby. Bylo logické, že padlo Rešetňovovo jméno, neboť se jimi zabýval již dříve v Podlipkách. A tak se výroba a další vývoj těchto družic přesunuly z Dněpropetrovska do tajného města Kranojarsk-26, dnes známého jako Železnogorsk. Avšak jejich životnost na oběžné dráze – daná jak malou výdrží elektroniky, tak zejména omezenou zásobou pohonných látek pro stabilizační a korekční motorky – nepřesahovala většinou dva roky. První sovětský vnitrostátní systém družicových spojů „Orbita“ proto zahájil rutinní provoz teprve po zahájení mnohakusové sériové výroby v roce 1967.

V Rešetňovově konstrukční kanceláři postupně vznikaly další verze těchto družic známé jako Molnija-2 a Molnija-3 a později i první sovětské stacionární družice Raduga, Ekran, Gorizont a další.

Nyní nese továrna a konstrukční kancelář jméno svého tvůrce. NPO Prikladnoj mechaniki imeni akademika M. F. Rešetňova patří k největším výrobcům aplikovaných družic na světě.

Životy hlavních postav

Herman Potočnik, pseudonym Hermann Noordung (* 22. 12. 1892, Pula, Chorvatsko, † 27. 8. 1929, Vídeň, Rakousko) – slovinský raketový technik a průkopník kosmonautiky.

Narodil v rodině vojenského lékaře, později generála rakousko-uherské armády. Jeho matka byla po předcích českého původu. Studoval na vojenských školách, mimo jiné i v Hranicích na Moravě a později na vojenské technické akademii v Mödlingu, kde se specializoval na ženijní techniku, především stavbu železnic a mostů. Během vojenské služby v průběhu 1. světové války onemocněl tuberkulózou. Po válce studoval na vídeňské technice elektrotechniku a strojírenství. Jeho nemoc se stále zhoršovala, takže nemohl sehnat zaměstnání. Věnoval se proto svému koníčku – raketové technice a úvahám o kosmických letech. V roce 1928 dokončil a vydal knihu Das Problem des Befahrung des Weltraums - der Raketenmotor (Problém letů do vesmíru – raketový motor). Krátce na to zemřel v bídě na následky tuberkulózy.

Arthur Charles Clarke (* 16. 12. 1917, Minehead, Velká Británie) – britský technik, vynálezce a spisovatel sci-fi.

Za druhé světové války pracoval jako elektrotechnik a radarový specialista ve vojenském letectvu RAF. V této funkci se zabýval mimo jiné vývojem radiolokátoru pro řízení přistání letadel, který byl poprvé v praxi uplatněn během leteckého mostu v průběhu Berlínské krize v letech 1948–1948. Po válce se stal členem Britské meziplanetární společnosti (BIS – British Interplanetary Society). V říjnu 1945 publikoval v časopisu Wireless World krátký článek Extra-Terrestrial Relays - Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage?, ve kterém navrhuje využití geostacionární dráhy k telekomunikačním účelům. Mnohem známější je však vzhledem ke svému obsáhlému literárnímu dílu. Dlouhodobě žije na Srí Lance.

Michail Fjodorovič Rešetňov (* 10. 11. 1924, Barmaševo, Oděsská obl., Ukrajina, † 26. 1. 1996, Železnogorsk, Krasnojarskij kraj, Rusko) – ruský kosmický konstruktér

Narodil se v rodině vojáka z povolání. Mládi prožil v Dněpropetrovsku. V roce 1940 začal studovat na Moskevském leteckém institutu (MAI), ale v roce 1942 byl odveden do Rudé armády, kde sloužil jako letecký mechanik. Po demobilizaci pokračoval ve studiu na MAI, které ukončil v roce 1950. Od té doby pracoval v konstrukční kanceláři OKB-1 S. P. Koroljova nejprve jako řadový konstruktér, později se stal jedním z Koroljovových náměstků. V roce 1959 byl pověřen vedením 2. filiálky OKB-1 a výrobního závodu v Krasnojarsku-26 (nyní Železnogorsk). V roce 1977 se stal generální ředitelem a hlavním konstruktérem Vědeckovýrobního sdružení aplikované mechaniky v Železnogorsku. Pod jeho vedením byla vyvinuta řada typů aplikovaných družic. Za dobu jeho vedení podniku bylo v Železnogorsku postaveno více jak 1000 těchto družic. Od roku 1976 byl členem-korespondentem Akademie věd SSSR, od roku 1985 řádným akademikem. Byl zakladatelem a dlouhodobým prezidentem Sibiřského oddělení Ruské inženýrské akademie.

John Robinson Pierce (* 27. 3. 1910, Des Moines, stát Iowa, † 2. 4. 2002, Mountain View, stát Kalifornie) - americký elektrotechnik, vynálezce a spisovatel sci-fi.

Vystudoval elektrotechniku na Kalifornské technice (Caltech) v Pasadeně. Po ukončení studia v roce 1936 nastoupil do Bellových telefonních laboratoří v Murray Hill, stát New Jersey, firmy AT&T, kde od roku 1952 působil jako ředitel elektronického výzkumu. V roce 1948 vymyslel termín „tranzistor“, který byl vynalezen v Bellových laboratořích. Koncem padesátých a počátkem šedesátých let se podílel na vývoji prvních amerických pasivních i aktivních telekomunikačních družic. Je vynálezcem tzv. Pierceho děla, zdroje elektronů pro lineární mikrovlnné elektronky. Jeho dílem jsou také klystrony, používané ve Standfordském lineárním urychlovači. Po odchodu do důchodu v roce 1971 učil jako profesor osm let na Caltechu. V létech 1979–1982 byl hlavním technologem v Laboratoři proudového pohonu (JPL). Vědecko-fantastické příběhy publikoval pod pseudonymem J. J. Coupling. Zemřel na zápal plic.

Rudolf Kompfner (* 16. 5. 1909, Vídeň, Rakousko, † 3. 12. 1977, Stanford, stát Kalifornie) - americký elektrotechnik rakouského původu.

Studoval architekturu na vídeňské technice, i když se více zajímal o fyziku. Po absolvování v roce 1933 odešel do Anglie, kde se osm let živil jako architekt, ale přitom se věnoval samostudiu fyziky. Poté byl krátkodobě jako státní příslušník nepřátelského státu internován. Během internace se seznámil s řadou internovaných německých vědců, kteří prohloubili jeho znalosti fyziky. Po propuštění získal místo na katedře fyziky Birminghamské univerzity, kde britské válečné námořnictvo provádělo tajný výzkum v oblasti vývoje elektronek. Tady v roce 1943 vynalezl elektronku s putující vlnou (permaktron), která se až donedávna používala jako zesilovač ve vysílačích telekomunikačních družic. Pro admiralitu pracoval až do roku 1950. Po získání doktorátu z fyziky na Oxfordské univerzitě v roce 1951 odešel do Bellových telefonních laboratoří v USA. Tady se podílel na projektech Echo a Telstar, zejména na výstavbě a technickém vybavení pozemních stanic. Později se věnoval optickým komunikacím. Od roku 1966 byl členem americké Národní technické akademie.



Na stacionární dráze

Projekt stacionárních telekomunikačních družic typu Advent, na němž pracovalo americké vojenské letectvo, se dostával do stále většího skluzu. Proto se vojáci v červnu 1961 rozhodli spolupracovat s NASA. Kosmická agentura tehdy připravovala projekt Syncom, v jehož rámci měly být na stacionární dráhu vypuštěny aktivní telekomunikační družice. Stavěla je firma Hughes Aircraft.

Syncom 1 při pozemních přípravách
Syncom 1 při pozemních přípravách

Syncom 1 vypustil NASA v únoru 1963, ale jeho systémy selhaly v okamžiku, kdy se dálkovým povelem zažehl urychlovací motor, kterým měl být naveden na synchronní dráhu.

Syncom 1 při navádění na synchronní dráhu (kresba)
Syncom 1 při navádění na synchronní dráhu (kresba)

Teprve druhá družice této řady, vynesená do vesmíru raketou Delta 26. července 1963, pracovala bezvadně. Její telekomunikační vybavení umožňovalo přenos několika telefonních hovorů současně nebo jednoho televizního programu. Stejně jako její předchůdce nebyla ani tato družice geostacionární. Pohybovala se po synchronní dráze se sklonem 33° k rovníku, takže nad zemským povrchem opisovala obrovskou osmičku, jejíž střed ležel nad jedním bodem zemského rovníku. Dosažení skutečné geostacionární dráhy totiž ještě přesahovalo možnosti tehdejších nosných raket.

Ale i na tomto poli pokračoval pokrok mílovými kroky vpřed. Již Syncom 3, vypuštěný 19. srpna 1964, se dostal na stacionární dráhu, kde pracoval dva roky.

Otevřela se tak možnost vybudovat celosvětový komunikační systém podle Clarkových představ.

Rodí se celosvětová síť

Americká firma Comsat, která měla monopol na celosvětové satelitní telekomunikace, zprvu uvažovala o využívání družic na středně vysokých drahách jako byly Testar a Relay. Výsledky experimentů NASA se stacionárními družicemi ji však přesvědčily, že právě ty nabízejí nejlepší řešení.

Proto zahájila jednání s firmou Hughes, u které zakoupila vylepšený model Syncomu, který pojmenovala Intelsat 1 čili Early Bird (Ranní ptáče). Vypuštění na stacionární dráhu zajistila opět za úplatu organizace NASA raketou Delta.

Start, který znamenal zahájení komerčního využívání kosmického prostoru, se uskutečnil 6. dubna 1965. Na plánovaném místě stacionární dráhy nad 28° západní délky družice 14. dubna přesně srovnala svoji oběžnou rychlost s rotací Země, takže zdánlivě visela nehybně nad Atlantikem. Zkoušky systémů probíhaly hladce a Early Bird zahájil 28. června téhož roku provoz mezi Evropou a Amerikou pro organizaci Intelsat.

V roce 1963, když Comsat zvažoval koncepci mezinárodních družicových komunikací, fungovaly již pozemní stanice v řadě zemí světa: v USA, Velké Británii, Německu, Itálii, Francii, Japonsku a Brazílii. Vznikly kvůli experimentálním projektům Telstar, Relay a Syncom.

Teď bylo třeba vytvořit pevný rámec zajišťující provoz komerční celosvětové sítě. Jednání zástupců jedenácti zemí skončila po dvou letech 20. srpna 1964 podepsáním charty mezinárodního konsorcia Intelsat ve Washingtonu. Provoz po technické stránce zajistí Comsat.

Konsorcium se postupně rozrostlo, takže nakonec zahrnulo více zemí, než je členů Organizace spojených národů. Bezprostředně před privatizací v roce 2001 provozovalo přes 600 pozemních stanic ve 149 zemích.

Země bývalého socialistického tábora zpočátku vznik tohoto nadnárodního konsorcia ignorovaly a vytvořily vlastní organizaci INTERSPUTNIK. Jejím členem bylo od roku 1972 i tehdejší Československo. Poblíže dvojměstí Sedlec-Prčice ve středních Čechách vyrostla naše pozemní stanice.

Podobně vznikaly později i další vnitrostátní či regionální satelitní systémy, z nichž je pro nás nejvýznamnější Eutelsat. První však byl Intelsat. Jeho zrodem vznikla celosvětová spojová síť, bez níž si dnes už náš každodenní život nedovedeme představit. Díky ní se můžeme brouzdat po internetových serverech na všech kontinentech, nebo se prostřednictvím televizních přenosů okamžitě ocitnout u protinožců a sledovat tam třeba automobilové závody, či zvednout telefon a vytočit číslo svého známého v Papeete na Tahiti.

Telekomunikační družice kroužící vysoko nad našimi hlavami tak rázem zmenšily kosmický domov lidstva, modrou planetu Zemi.

 

Technické údaje

Raketa Delta

Celá třístupňová raketa verze DM 19 měla výšku 31 m a maximální průměr 2,44 m. V prvním stupni byla použita upravená balistická raketa středního doletu Thor s motorem Rocketdyne MB-3-1 na kerosin a kapalný kyslík o tahu 667 kN. Druhý stupeň měl motor Aerojet General AJ-10-142 na asymetrický dimetylhydrazin a kyselinu dusičnou o tahu 33 kN. Třetí stupeň byl převzat z rakety Vanguard a měl motor Thiokol X-248 Altair o tahu 13 kN na tuhé pohonné látky. Zcela přepracované rakety Delta se používají dodnes.

Echo 1 - 1960ι1

Balónová telekomunikační družice kulového tvaru o průměru 30,5 m. Je příhradové konstrukce s potahem tvořeným 82 segmenty polyesterové fólie o síle 0,0127 mm. Vnější povrch byl pro lepší odrazivost opatřen vakuově napařenou vrstvou hliníku a zaručoval 98% schopnost odrážet ultrakrátké rádiové vlny. V průběhu startu byla družice složena v kulovém pouzdru o průměru 67,3 cm. Po dosažení stanovené dráhy se pyrotechnicky oddělily obě poloviny pouzdra a balón se nafouknul působením zbytkového vzduchu uvnitř a odpařením 15 kg sublimačního prášku.

http://www.lib.cas.cz/space.40/1960/I009A.HTM

Telstar 1 - 1962αε1

Družice o hmotnosti 77,5 kg tvaru mnohostěnu téměř kulového tvaru měla povrch částečně osazený slunečními články dodávajícími maximálně 15 W. Jako antény sloužily malé otvory (celkem 120, z toho 72 pro příjem a 48 pro vysílání signálu). Na palubě bylo umístěno přenosové zařízení přijímající ze země signály na frekvenci 6,39 GHz a vysílala zpět na frekvenci 4,17 GHz s výkonem 3 W, zajišťovaným permaktronem. Stabilizována byla rotací rychlostí přibližně 200 obrátek za minutu.

http://www.lib.cas.cz/space.40/1962/I029A.HTM

Syncom 1 - 1963-004A

Družice měla tvar nízkého válce o průměru 71 cm a výšce 39 cm. Jeho boky byly pokryty slunečními články, dodávajícími 29 W. Byla vybavena niklkadmiovými akumulátory pro zásobování systémů během letu družice ve stínu Země. Nesla zdvojené retranslační zařízení, každé umožňující přenášet buď jeden obousměrný telefonní hovor nebo 16 dálnopisných zpráv současně. Signál ze Země přijímala na frekvenci 7,36 GHz, vysílač vybavený permaktronem pracoval na frekvenci 1,815 GHz s výkonem 2 W. Na horní straně byla umístěna tyč nesoucí štěrbinovou anténu, na spodní straně vyčnívala tryska motoru na tuhé pohonné látky, určeného k navedení na synchronní dráhu. Stabilizaci udržovala rotace družice kolem osy a plynové trysky na stlačený dusík. Korekce dráhy zajišťovaly malé motorky na peroxid vodíku.

http://www.lib.cas.cz/space.40/1963/I004A.HTM

Raketa Molnija

Čtyřstupňová nosná raketa. Nejstarší verze 8K78 měla celkovou délku 43,44 m a rozpětí základny kolem 10 m. Její dva první stupně tvořila upravená mezikontinentální balistická raketa R-4. Kolem centrálního 2. stupně se čtyřkomorovým motorem RD-108 o tahu 941 kN byly rozmístěny čtyři kuželovité bloky 1. stupně, každá s jedním čtyřkomorovým motorem RD-107 o tahu 995 kN. Ve 3. stupni byl motor RD-0108 o tahu 294 kN a 4. stupeň byl osazen motorem 11D33 s tahem 65,5 kN. Motory všech stupňů spalovaly kerosin a kapalný kyslík. Modernizovaná verze této rakety je používána dodnes.

Družice typu Molnija-1

Přibližně válcová družice typu 11F67 o průměru 1,6 m a délce 3,4 m se šesti panely slunečních baterií o rozpětí 8,6 m, uspořádanými do hvězdice a poskytujícími minimálně 500 W, měly hermetizovaný přístrojový úsek chlazený cirkulující kapalinou. Byly vybaveny korekčním motorem typu KDU-414 o tahu 1,96 kN, systémem plynových trysek pro doladění dráhy a silovými setrvačníky stabilizačního systému udržujícími plnou orientaci v prostoru ve všech třech osách. Pracovaly v pásmu 0,8-1,0 GHz, výkon permaktronového zesilovače činil 40 W. Pro spojení sloužily dvě otočné parabolické antény. Družice byly součástí vnitrostátního systému „Orbita“ pro přenos telefonních hovorů, dálnopisných a telegrafních zpráv a televizního signálu centrální ruské televize a částečně byly využívány též pro vojenské spoje. Pohybovaly se po protáhlé eliptické synchronní 12tihodinové dráze s apogeem nad severní polokoulí.

http://www.lib.cas.cz/space.40/1965/I030A.HTM


Prameny

J. Golovanov: Koroljov, Moskva 1994
Raketno-kosmičeskaja korporacija „Eněrgija“ imeni S. P. Koroljova, Moskva 1996
B. Čertok: Rakety i ljudi. Moskva 1999

Internet:

http://www.kosmo.cz - Český kosmonautický portál.
http://www.lib.cas.cz/space.40/ - Velká encyklopedie družic a sond SPACE-40.
http://www.astronautix.com/ - Encyclopedia Astronautica.
http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/satcomhistory.html - D. J. Whalen: Communications Satellites: Making the Global Village Possible http://roland.lerc.nasa.gov/~dglover/sat/satcom2.html#Contents - NASA Experimental Communications Satellites
http://www.smecc.org/john_pierce___echoredo.htm - J. R. Pierce: Echo, A History
http://www.smecc.org/john_pierce1.htm - J. R. Pierce: Telstar, A History
http://www.npopm.com/ - NPO Prikladnoj Mechaniki

Autoři seriálu

Mgr. Antonín Vítek, CSc. (*1940): do roku 1985 vědecký pracovník Ústavu organické chemie a biochemie ČSAV, poté v Základní knihovně ČSAV (nyní Knihovna AV ČR). Účastnil se vývoje krystalizátoru ČSK-1 pro družicové stanice Saljut a Mir. Autor článků o kosmonautice v časopisech Vesmír a Letectví+kosmonautika. Spoluautor Malé encyklopedie kosmonautiky (1982). Autor internetové encyklopedie SPACE-40.

Ing. Karel Pacner (*1936): redaktor Mladé fronty a MF Dnes pro vědu, v listopadu a prosinci 1989 jeden ze tří volených zástupců šéfredaktora MF. Napsal přes 25 knih věnovaných kosmonautice, nejnověji moderní historii a špionáži. Poslední knihy: Atomoví vyzvědači (2007), Kolumbové vesmíru, 1. díl Souboj o Měsíc (2006), 2. díl Souboj o stanice (2007).






Hlavní zprávy

Další z rubriky

Sojuz T-13 na oběžné dráze Země letí vstříc nevyzpytatelné stanici Saljut-7....
Zabít je mohl každý krok. Měli se spojit s „mrtvou“ stanicí Saljut 7

Nikdo před nimi nic takového ve vesmíru nevyzkoušel. Dva ruští kosmonauti se musí spojit s neovladatelnou mlčící stanicí Saljut 7. Nikdo přesně neví, co se...  celý článek

Sputnik 1 byl první člověkem vytvořený objekt ve vesmíru. Družici tvořila koule...
První sovětská družice musela na poslední chvíli radikálně „zhubnout“

Sovětští raketoví konstruktéři museli ani ne rok před startem Sputniku zásadně změnit plány na jeho podobu. Družice nakonec musela být podstatně menší a...  celý článek

Kolize dvou neutronových hvězd (umělecké ztvárnění)
Nový úspěch lovců gravitačních vln. Odhalili, kde se v kosmu rodí zlato

Astronomové se mohou radovat ze zrodu zcela nového oboru: gravitační astronomie. Jejich detektory znovu prokázaly svou přesnost, a tak se nám poprvé podařilo...  celý článek

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.