Více

Jak fungují satelity I.: Výroba družice a její složení

Na serveru DigiZone.cz píšeme o satelitním vysílání poměrně často, ale nikdy jsme se nedostali v podstatě k jeho jádru, tedy k samotným družicím. Měl by to napravit tento pětidílný seriál, který připravujeme ve spolupráci se společností SES Astra, jedním z nejznámějších satelitních poskytovatelů v Evropě. V jednotlivých částech bychom se měli seznámit s tím, jak probíhá příprava družice ke startu a následné posazení na orbitu, jak vlastně satelity fungují a jaké jsou nejznámější z nich. Ohlédneme se pochopitelně také do historie.

Dva základní typy družic

Komunikační družice se stejně jako satelity pro přímé televizní vysílání rozlišují na dvě základní kategorie. Jednak jsou to stanice stabilizované rotací, jednak stabilizované tříose. Družice stabilizované rotací jsou levnější, jednodušší, rychlejší na výrobu, ale mají nižší životnost. Mají tvar válce, resp. dvou válců. Zatímco jeden z nich rotuje, druhý se jakoby vůbec nehne – družice tak drží svoji polohu podobným způsobem jako dětská hračka káča, tedy setrvačníkem. Životnost těchto satelitů je ale zpravidla kratší než životnost tříose stabilizovaných. Tříose stabilizované satelity svoji přesnou polohu udržují pomocí soustavy korekčních raketových motorů, které se na velmi krátkou dobu zažehují. Výroba podobných zařízení je technologicky dražší, ale mají vyšší výkon a delší životnost.

Subjekt Astra logo

Partnerem tohoto seriálu je společnost SES Astra

Veškeré informace o příjmu satelitní televize v České republice a přehled nabídek jednotlivých satelitních operátorů najdete ve stálé příloze serveru DigiZone.cz Satelitní televize v České republice.

O parametrech družice se rozhoduje na roky dopředu

Na základě vyhodnocení budoucí potřeby je nutné se zhruba 2,5 až 3 roky před startem družice rozhodnout o tom, jaké má mít parametry, jak má být výkonná apod. Následně je nutné družici stejně jako nosnou raketu objednat. Ve zcela výjimečných případech může být tato doba kratší, ale to jsou zpravidla situace, kdy výrobci někdo odřekl zakázku na výrobu družice, nebo se na nosné raketě uvolnilo místo, protože satelit nebyl dodaný včas. Např. evropská společnost Arianespace měla na počátku června 2007 objednávky na vypuštění 39 družic, což při frekvenci sedmi startů ročně znamená maximálně 14 vynesených družic – a tedy plně vytížený „letový řád“ na zhruba tři roky dopředu. Výrobci na tom nejsou o moc lépe: družice se sice vyrábí sériově, ale vzhledem k jejich vysoké ceně a sofistikovanosti je zapotřebí jejich výrobu zadávat s dostatečným předstihem.

Příprava satelitu Astra 1 KR ke startu

Příprava satelitu Astra 1 KR ke startu, foto: archiv SES Astra

Konstrukce satelitu

Každá družice se standardně skládá ze dvou částí. Jednak je to základní konstrukce (tzv. bus) a jednak je to náklad. Základní část zajišťuje všechny nezbytné služby pro provoz: stabilitu družice, její manévrování, zásobování energií (sluneční baterie plus akumulátory schopné dodávat elektřinu v době pobytu družice v zemském stínu) a dále kontrolu palubní teploty (na Sluncem osvětlené straně družice je teplota plus 150 stupňů Celsia, na straně ve stínu minus 150 stupňů). Tepelná regulace se může skládat z části aktivní (což jsou zahřívací a chladící prvky) a pasivní (radiátory, ochranné vrstvy…). Takto vytvořená družice je ale pouze „hrubou stavbou“. Pokud má sloužit svému účelu, potřebuje nějaký náklad. V případě družic pro přímé televizní vysílání a komunikaci jsou to především parabolické antény pro příjem a vysílání signálu. Satelit pak slouží jako přijímač, zesilovač a vysílač. Přitom antény na družici zpravidla nemají ideální tvar (jaký známe třeba u parabol z rodinných domků nebo paneláků). Důvod je jednoduchý: tvar je stanoven tak, aby vyzářený signál maximálně pokryl určené území. Nemá smysl vysílat signál do přesně kruhové oblasti, protože pokrývaná plocha je pak zbytečně velká a značná část vysílacího výkonu jde bez užitku např. nad mořem.

Podrobnější popis

Pro bližší popis jednotlivých částí satelitu jsem zavítal na stránky Kosmonautika na adrese laik.kosmo.cz, konkrétně pak pod záložku Družice a sondy, kde je celá konstrukce velmi názorně popsána. Pro dodávku elektrické energie jsou dnes využívány nejčastěji tzv. solární články, které přeměňují sluneční záření právě na pohon pro satelit. Každý metr čtvereční záření by pak měl mít přibližně 1360 W. S touto silou se počítá ve vzdálenosti Země od Slunce. Solární články o účinnosti přibližně 10 – 20 % jsou schopny zpracovat z metru čtverečního solárních panelů asi 100 – 200 W. Taková energie, ale není podle webu Kosmonautika dostatečná, a proto se využívá k pohonu také akumulátorů. Ty využívá satelit především v době, kdy na něj nedopadá dostatek slunečního záření. Pro sondy, které by nebyly ve vyhovující vzdálenosti od Slunce, se využívají tzv. radioizotopové baterie. Zde se pro pohon užívá tepelná energie uvolněné při radioaktivním rozpadu prvků a ta následně ohřívá termočlánky.

Družice musí samozřejmě obsahovat i další části, jako jsou např. systémy orientace a stabilizace. Nechybí ani několik součástí pro zjišťování přesné polohy (inerciální plošina, optické detektory apod.), o kterých bych se ale vzhledem k zaměření článku na laickou veřejnost nezmiňoval. K udržování přesné polohy družice slouží většinou malé raketové motory. Satelit má také určen teplotní rozsah, ve kterém se může pohybovat a ten zajistí termoregulační systém. Pro vyzařování přebytečného tepla do prostoru mohou sloužit tzv. radiátory. Zapomenout samozřejmě nesmíme ani na telekomunikační systém pro spojení se Zemí. Kosmonautika připomíná, že v současné době se používají stejné prostředky, jaké jsou známé na naší planetě, jen s tím rozdílem, že jsou přizpůsobeny nepříznivým vlivům z vesmíru (vakuum, zvýšená radiace, teplota).

Uplinkové paraboly společnosti SES Astra

Uplinkové paraboly společnosti SES Astra, foto: archiv SES Astra

Kdo vyrobil družice

Zatímco u nosných raket je přízeň Astry poměrně rovnoměrně rozložená, v případě výroby vlastních družic převažuje jeden dodavatel: Boeing Satellite Systems (resp. firma Hughes). Ten dodal tři čtvrtiny všech satelitů dosud vypuštěných pro Astru. Boeing dodává jak družice stabilizované rotací, tak stabilizované tříose. Jak již bylo řečeno, poslední jmenované udržují svoji polohu pomocí soustavy raketových motorů, družice stabilizované rotací tím, že se otáčí (tuto rotaci lze vzdáleně přirovnat k dětské káče). Tříose stabilizované jsou dražší, jejich výroba trvá déle – ale na druhé straně mají delší životnost. Kromě dvanácti družic od Boeingu koupila Astra po jedné od firem RCA Astro, GE Astro, Alcatel Space a EADS Astrium. Přitom další dvě plánované družice 3B a 1M byly zadány evropské firmě EADS Astrium.

Připraveno s využitím materiálů od společnosti SES Astra a webu Kosmonautika.

Anketa

Byl pro vás tento díl v něčem přínosný?

15 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 13. 10. 2008 17:12

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+