Hon na umělé družice Země

Člověk pronikl do vesmíru a bohužel stejně jako na Zemi i tady dělá pěkný nepořádek. Od vypuštění prvního Sputniku uplynula teprve čtyři desetiletí, a přesto se v těsné blízkosti naší planety pohybuje už deset tisíc těles větších než tenisový míček. Sto až tři sta z nich přitom můžete spatřit i bez dalekohledu, počet těch nejjasnějších, do čtvrté velikosti, se pak odhaduje na zhruba pět desítek.

Samozřejmě nejde jenom o skutečné, pípající satelity, nýbrž také o poslední stupně nosných raket, nejrůznější úlomky, nosníky a trosky. Vždyť už 4. října 1957 dosáhl na oběžnou dráhu spolu se Sputnikem 1 i poslední stupeň nosné rakety R-7 (jinak vojenské balistické střely), který zazářil jako hvězdička první velikosti. Zcela paradoxně -- samotná družice Sputnik měla jenom šestou velikost! První umělý satelit byl tedy na hranici viditelnosti bez dalekohledu, a onu převratnou událost všem zvěstovalo první kosmické smetí!

Poznat na nebi družici není těžké. Vypadá jako bod, který nehlučně letí mezi hvězdami. Na rozdíl od letadla nejsou vidět navigační světla, nemění směr letu, není slyšet žádný zvuk a nezůstává za ním kondenzační stopa. Občas satelit zvolna zmizí při vstupu do zemského stínu, někdy se také otáčí a periodicky nebo neperiodicky mění jasnost. Jindy jsou vidět jen jednotlivé záblesky. Je-li družice orientovaná, mění hvězdnou velikost pozvolna, plynule se zjasní a pak opět zeslabí.

Jelikož jsou umělé družice zpravidla vypouštěny s pomocí zemské rotace, většina z nich se pohybuje ze západní poloviny nebe k východní. V opačném směru, po tzv. retrográdní dráze ze severoseverovýchodu na jihojihozápad, létají výrazně méně častěji. V posledních rocích se ale setkáte také se satelity na polární dráze (přelétávají nad oběma zemskými póly); příkladem mohou být telekomunikační Iridia, některé meteorologické a především pak špionážní družice.

Družice samozřejmě nesvítí, nýbrž odrážejí sluneční záření. Proto jich je na severní polokouli nejvíce vidět za soumraku během letních měsíců. Koncem července například Slunce na padesátém stupni severní zeměpisné šířky zapadá o osmé hodině místního času. Za dvě a půl hodiny, kdy už je dostatečná tma, sahá zemský stín do výšky asi sto kilometrů. Tělesa, která proletí v menší vzdálenosti, nejsou Sluncem osvětlena a vy je nespatříte (taková ale prakticky neexistují). Za další hodinu Slunce klesne ještě hlouběji a ve stínu natrvalo zmizí družice s výškou menší než dvě stě kilometrů. Hodinu před místní půlnocí se naše mateřská hvězda dostane nejhlouběji pod obzor, tma se rozhostí až do výšky čtyř set kilometrů. Převážná většina velkých družic se přitom pohybuje právě ve vzdálenosti tři sta až pět set kilometrů nad povrchem.

 

Zajímavé umělé družice Země
Přiložený výčet obsahuje některé satelity, které mají zajímavé světelné charakteristiky (chybí všechna telekomunikační Iridia). Jejich přelety vám snadno spočítá služba Heavens Above. Stačí zadat jméno, mezinárodní označení či označení, jež družicím přiděluje americké kosmické velitelství. Uvedené jasnosti jsou samozřejmě orientační a mohou se značně lišit od pozorované skutečnosti -- pozorovanou hvězdnou velikost totiž ovlivňuje řada faktorů, počínaje aktuální vzdáleností a konče natočením satelitu vůči pozorovateli.
jméno
USSpace
Command
International
launch desig.
poznámka
HST
20580
90037A
obecně má kolem +3 mag, tu a tam se zjasní
Lacrosse 2
21147
91017A
+3 mag, načervenalá
UARS
21701
91063B
+3 mag, načervenalá
Spot 3
22823
93061A
poblikává, tu a tam výjimečná zjasnění
Lacrosse 3
25017
97064A
+3 mag, načervenalá
Lacrosse 3r
25018
97064B
+3 mag, poblikává
TRMM
25063
97074A
+2,5 mag
ISS
25544
98067A
čím dál víc se zjasňuje
Okena-Or
25861
99039B
+2,5 mag, tu a tam se zjasní
Kosmos 2367
26040
99072A
+2,5 mag
OCS
26062
00004A
+3,0 mag, nafukovatelná koule
Kosmos 2369r
26070
00006B
+2,5 mag
Kosmos 2370
26354
00023A
+2,5 mag
Lacrosse 4
26473
00047A
+3 mag, načervenalá
Lacrosse 4r
26474
00047B
+3 mag
Aqua
27424
02022
+3,5 mag

 

Bohužel, americké raketoplány se většinou pohybují po dráhách jenom málo skloněných vůči rovníku, takže je z našich zeměpisných šířek spatříme výjimečně, nanejvýš při některých rendezvous s Mezinárodní kosmickou stanicí. Také u Hubblova kosmického dalekohledu není zeměpisná poloha České republiky nejvýhodnější, mohl by však být pozorovatelný nízko nad jižním obzorem. Nejsnadnějším cílem tak zůstává Mezinárodní kosmická stanice, jejíž nápadnost se ruku v ruce s pokračující výstavbou výrazně zvětšuje. Už dnes je dokonce po Slunci, Měsíci a Venuši tím nejjasnějším tělesem, které můžeme na obloze spatřit!

Konkrétní jasnost Mezinárodní kosmické stanice závisí na mnoha faktorech: především pak na jejím aktuálním natočení vůči pozorovateli a také vzdálenosti od Země. Proto se hvězdná velikost tohoto umělého satelitu pohybuje od -3 mag (výjimečně) do +2 magnitud. Navíc je ISS vhodná i pro dalekohledy. Skutečně, je totiž natolik veliká, že jeví -- na rozdíl od všech ostatních družic -- zřetelné úhlové rozměry.

Přesvědčit se můžete na vlastní oči. Počkejte si na období, kdy bude přelétat nad vaším stanovištěm, a namiřte na ni dalekohled o průměru objektivu kolem deseti centimetrů. (Vzhledem k rychlému pohybu je nezbytná tzv. azimutální montáž a menší zvětšení, které poskytuje větší zorné pole.) Při vhodné konstelaci spatříte drobnou světlou tečku doprovázenou dvěmi oranžovými skvrnkami -- rozsáhlými slunečními panely. Mezinárodní kosmickou stanici přitom pozorujte po co nejdelší dobu; jednak se může měnit její vzhled, jednak barevný odstín.

Budete-li se na nebe dívat častěji, brzo zjistíte, že existuje celá řada kuriózních kombinací. Pokud stíhá raketoplán či ruské dopravní lodě Mezinárodní kosmickou stanici mohou být patrné dva světelné body (ve větší či menší úhlové vzdálenosti), které se pohybují po prakticky identické dráze. Setkat se ale můžete třeba s trojicí satelitů letící v trojúhelníkové formaci, podivuhodně blikajícími tělesy a s pomocí dalekohledu i slabými geostacionárními družicemi, které v nehybném dalekohledu pomalu plují mezi stálicemi.

Naprosto fantastická jsou ale prasátka, která na nás vrhají družice telekomunikační sítě Iridium, sloužící k mobilními a datovému spojení po celé planetě. Satelity létají ve výšce sedm set osmdesát kilometrů po šesti polárních dráhách. Na každé orbitě se jich pohybuje jedenáct, jejich přelety tudíž dělí pouze devět minut. Iridia mají výšku asi čtyři metry a jsou doplněny zvláštními anténami, pokrytými kvůli tepelné izolaci pokoveným teflonem. Na pár okamžiků, při vhodném postavení pozorovatele-Slunce-sondy se proto může Iridium zjasnit až na -7. velikost! Typické zjasnění trvá mezi pěti a dvaceti sekundami a může být "stěží postřehnutelné" až "výjimečně jasné". Během nejjasnější fáze urazí na nebi pět až deset stupňů. V ojedinělých případech mohou být s dalekohledem zjasnění některých Iridií viditelná i ve dne!

Avšak pozor! Z fotografií by se mohlo zdát, že jde o jakési zářivé "úsečky". Ve skutečnosti zahlédnete pozvolna se zjasňující a poté opět zeslabující světelný bod!

Konkrétně identifikovat, o jakou družici se jedná (ať už v případě zjasnění Iridia či jiném), lze pomocí předpovědí běžně dostupných na Internetu. Přesné okamžiky přeletů jasnějších satelitů najdete například na stránkách Heavens Above (http://www.heavens-above.com). Zde se pomocí lehce ovladatelného menu doklikáte až ke kýžené informaci. Vážným zájemcům pak doporučujeme nahlédnout na velmi rozsáhlé stránky Vizuálních pozorovatelů umělých družic Země (http://www.satellite.eu.org/).

Umělé družice však zcela vzácně sehrávají i jiná světelná představení. Pokud vstoupí do hustších oblastí zemské atmosféry, mohou způsobit až nečekaný ohňostroj: Při téměř vodorovném letu ve výšce nad padesát kilometrů lze hořící družici nebo poslední stupeň nosné rakety sledovat až desítky sekund. Postupně se od ní odtrhávají různé části, které letí těsně vedle sebe nebo v závěsu, a s ohledem na různé složení září různými barvami. Za sebou pak často nechávají rozplývající se kouřovou stopu.

Přímo učebnicový byl zánik Sputniku 2 nad Severní Amerikou. Čtrnáctého dubna 1958 během deseti minut zvládnul přelet od New Yorku až k brazilské Amazonce. Jeho barevně hořící trosky přitom sestoupily z výšky 160 kilometrů na šedesát kilometrů nad zemí a nechaly po sobě sto kilometrů dlouhou kouřovou stopu.

Za takového letu rychlostí větší než je dvacetinásobek rychlosti kulky z běžné pistole většina trosek v atmosféře spolehlivě shoří. Ohnivý průlet přežije nanejvýš několik procent materiálu, převážně titanových nosníků, nádrží a spalovacích komor.

Každý rok sice zanikne sto až dvě stě satelitů, avšak nebezpečí spojené s pády těchto trosek bývá prakticky nulové. Například pravděpodobnost zásahu člověka takovým úlomkem dosahuje jedna ku bilionu, přičemž "šance", že se v přírodě potkáte s bleskem je jedna ku 1,4 milionu a s hurikánem jedna ku šesti milionům. Za čtyři desetiletí se do gravitační náruče planety Země vrátilo na 14 tisíc tun nejrůznějšího materiálu a škody nestály -- až na výjimky -- za řeč.

Stejně vzácné jsou i efekty způsobené látkami (např. zbytky paliva) vypuštěnými z jednotlivých stupňů nosných raket. Ať už jde o spaliny uvolněné během startu, které se často pozorují poblíž kosmodromů, nebo o plánovaný manévr na oběžné dráze, jenž brání explozi nádrže a tak snižuje množství orbitálního smetí, pokaždé se jedná o zajímavou světelnou podívanou. Oblak řídkého plynu rozptylující sluneční světlo, event. rozsvícený nabitými částicemi slunečního větru, mění svůj tvar i zabarvení a postupně slábne. Za příhodných podmínek může být viditelný až několik hodin a na vzdálenost mnoha tisíc kilometrů. Například třetího května 1994 vidělo velké množství Evropanů v pozdních večerních hodinách nad západním obzorem mlhavou hvězdu asi nulté velikosti -- zbytky paliva z nosné rakety Centaur, která na oběžnou dráhu dopravila americký špionážní satelit. Oblak se nacházel ve vzdálenosti asi dvacet tisíc kilometrů a měl podobu rozplývajícího se "anděla".

 

Jaký umělý satelit je vlastně nejstarší?

Pokud vás napadne logický Sputnik 1, pak jste úplně vedle. Přestože se umělé družice pohybují ve výšce několika set kilometrů nad zemským povrchem, neustále naráží na jednotlivé atomy a molekuly velmi řídké atmosféry. Satelity se proto neustále brzdí a po spirále klesají k zemi. Ostatně právě proto disponují korekčními motory, které jejich dráhu jednou za čas opraví. Jinak by předměty ve výšce několik set kilometrů spadly během několika desetiletí, ty vzdálenější pak za několik staletí. A jakmile se jakákoli družice dostane pod hranici dvě stě kilometrů, ocitne se v natolik hustém prostředí, že se rychle zahřeje a při pádu na povrch doslova a do písmene shoří. Proto není životní doba umělých družic nekonečná. Například již zmiňovaný Sputnik 1 vydržel na oběžné dráze pouze 92 dní, pak nenávratně shořel.

Takže, jak se jmenuje nejstarší dosud existující umělá družice? Vanguard 1. Do vesmíru se dostal jako v pořadí druhý americký satelit 17. března 1958. O čtrnáct dní později přestal na jeho palubě fungovat teploměr, 16. dubna vypověděly službu baterie a v květnu 1964 umlkl vysílač napájený slunečními panely definitivně. Nicméně drobný satelit se od té doby stále pohybuje ve vesmíru: po velmi výstředné dráze, která ho zanáší skoro čtyři tisíce kilometrů nad zemský povrch a naopak přináší "jenom" 650 kilometrů daleko. Odhaduje se přitom, že v kosmickém prostoru vydrží ještě tři století... S ohledem na malé rozměry je však prakticky neviditelný: jeho jasnost se pohybuje od deseti do patnácti magnitud...

Ve vesmíru se dosud pohybuje i poslední nosný stupeň Vanguardu, který tak představuje nejstarší exemplář kosmického smetí. V porovnání s družicí je dokonce o něco jasnější, má totiž kolem sedmi magnitud.

Pokud bychom pátrali po nejstarším ne-americkém satelitu, pak kupodivu narazíme na kanadskou družici Alouette 1, která v šedesátých letech studovala zemskou ionosféru. Do vesmíru se vydala v září 1962 a její provoz byl povelem ukončen o deset roků později. Stále se ještě pohybuje ve vesmíru a dost možná i vysílá. Bohužel už není nikdo, kdo by ji naslouchal. Alouette 1 je tak nejstarší stále ještě existující ne-americkou umělou družicí. Dokonce trumfne i všechny sovětské exempláře -- tedy až na dvě sondy na oběžné dráze kolem Slunce (Luna 1 a Venera 1).

Pokud bychom pátrali po nejdéle aktivní družici, pak se opět vrátíme do americké náruče. Jde totiž o Pioneer 6. Ten startoval z mysu Canaveral 16. prosince 1965 a měl původně pracovat pouhých šest měsíců. Spojení s ním se však podařilo i 8. prosince 2000! Sebou vezl hned šest vědeckých přístrojů ke studiu meziplanetárního prostoru: nabitých částic a magnetických polí mezi drahami Země a Venuše. Létá totiž ve vzdálenosti 116 až 150 milionů kilometrů od Slunce a kolem dokola jedou za 310 dní. V dobách největší slávy měl o měření z Pioneeru 6 zájem ke kdo a sonda dokonce asistovala při lidském výsadku na Měsíci.

No a pokud byste si chtěli na vlastní oči prohlédnout nějaký archaický zbytek z dob prvních výprav do vesmíru, pak se v našem přehledu musí objevit Centaur 2, poslední nosný stupeň rakety, která startovala v listopadu 1963. Jednalo se o technický experiment v rámci chystaného projektu Surveyor k výzkumu Měsíce a současně i první úspěšný let raketového motoru s tekutým kyslíkem.

I když špatně, může být tahle vykopávka viditelná i z našeho území. Očitá svědectví přitom dokládají, že vypadá skutečně zajímavě: S periodou dvaceti sekund její jasnost kolísá s amplitudou tři magnitudy. A protože se navíc pohybuje po výstředné dráze ve vzdálenosti od pěti set do tisíc pět set kilometrů, v přízemí vypadá jako poblikávající hvězdička od 1 do čtyř magnitud, v odzemí od čtyř do sedmi magnitud. Centaurus 2 je tak nejsnadněji viditelným pozůstatkem z poloviny šedesátých let dvacátého století. A to už snad stojí za pozornost, ne?

 

 

Podle publikace Malý průvodce noční oblohou a stránek "Beginner's Observing Guide" skupiny Vizuálních pozorovatelů umělých družic Země. Snímky zjasnění družice Iridium uveřejňujeme s laskavým svolením Jona Teuse. Unikátní videozáznam přelétajícího raketoplánu poskytnul Tobias Lindeman a Josef Huber (http://www.iss-tracking.de/).
Pokud máte vhodný prohlížeč a alespoň trochu multimediální počítač, měli jste po načtení stránky zaslechnout kousek originálního audio záznamu vysílání první umělé družice Sputniku 1 z října 1957. Pokud si ukázku chcete nechat přehrát ještě jednou (nebo pokud k přehrání vůbec nedošlo), pak stačí kliknout na tento odstavec. Zvuk je ve formátu wav a má 160 kilobajtů.