Antény vzhůru k obloze

Víte, jak se kdysi komunikovalo a stále komunikuje s umělými kosmickými tělesy?
Pojďte s námi na malou exkurzi.

Je tomu již téměř padesát let, co se první těleso vytvořené jedinci druhu homo

sapiens podařilo urychlit natolik, že po řadu následujících dní kroužilo kolem

zeměkoule volným pádem. Historie kosmonautiky je nedílně spjata s překotným

vývojem komunikačních technologií a například pilotované lety si bez přímého

spojení nedokážeme vůbec představit. Víte, jak se kdysi komunikovalo a stále

komunikuje s umělými kosmickými tělesy? Pojďte s námi na malou exkurzi.



Vedle vývoje komunikačních technologií a především internetu patří vznik a

rozvoj kosmického výzkumu v posledních pěti desetiletích k jednomu z největších

technologických dobrodružství. Již dlouho před úspěšným startem vůbec prvního

umělého tělesa na oběžnou dráhu bylo jasné, že pokud nám tato tělesa mají

prokázat jakoukoliv službu, bude potřeba s nimi udržovat spojení. Pokročilé

využití předpokládalo přenos základních řídících signálů a naměřených

výzkumných dat, vzápětí pak došlo na přenos obrazu fotografovaného či

televizního. Vyvrcholením samozřejmě byla a je přímá komunikace s lidskými

posádkami kosmických lodí. Právě v případě letů člověka se jedná mimo veškerou

pochybnost o jeden ze základních systémů pro zdar celého dobrodružství a pokud

se ohlédneme za dobovými možnostmi, doceníme odvahu všech, kdo byli na často

velmi křehkých technologiích závislí.

Komunikace s umělými družicemi Země nám může na první pohled připadat jako

velmi exotická věc. Pokud se však podíváme na problém blíže, řada výchozích

podmínek se nijak zvláštně jevit nebude. V první řadě: většina umělých

kosmických těles se pohybuje v relativně malé vzdálenosti nad zemským povrchem.

Přestože jakási podvědomá intuice či iluze vyvolaná četbou „béčkové“ sci-fi

literatury v nás může vyvolat dojem ohromných vzdáleností, skutečné umělé

oběžnice, včetně typických orbitálních stanic s lidskou posádkou, se pohybují

ve střední vzdálenosti 300 a 500 km nad zemským povrchem. Protože o možnosti

úspěšně komunikovat třeba z Prahy do Bratislavy by málokdo pochyboval, stejně

tak vzdálenost není většinou při spojení s kosmickým objektem problémem.

Samozřejmě jsou zde meziplanetární sondy a také lety lidí k Měsíci, o nichž si

povíme dále, ale to jsou spíše výjimky potvrzující pravidlo. A specifickým

případem jsou rovněž geostacionární družice, na něž pochopitelně též dojde řeč.

Na druhou stranu opravdovým oříškem je charakter vzájemného pohybu přijímacích

a vysílacích stanic. Družice vrchovatě naplňují charakteristiku, kterou bychom

dnes asi označili jako „mobilita uživatele“, neboť se nejen oproti pozemské

komunikující stanici velmi rychle pohybují, ale navíc dokáží během své cesty

třeba 16krát za 24 hodin zmizet za Zemí, tedy pod horizontem. Tuto potíž je

nutno řešit jak způsobem směrování signálu, tak rozmístěním základnových stanic

po zemském povrchu. Co je však největším problémem, zjistíme v případě

komunikace se sondami tak vzdálnými, že již sahají na samé hranice sluneční

soustavy. Jejich přicházející signál je již tak slabý, že jeho správné

„vylovení“ ze záplavy šumu při neskutečně malých výkonech po dlouhé cestě je

opravdovým uměním.

Pojďme si v následujících odstavcích představit některé milníky ve vývoji

kosmické techniky a zařadit je do souvislosti s vývojem telekomunikačních

řešení. Podíváme se, jak rostl objem přenášených dat a řekneme si též o vývoji

družic telekomunikačních, jež byly a jsou vypouštěny právě pro účely

telekomunikačních přenosů. I zde nás bude především zajímat, jak mohutné datové

toky nad zemskou atmosférou proudí.



Telekomunikace ve službách kosmonautiky





Začátky: pípám, tedy jsem

Řada z nás by asi na otázku, jak se jmenovala první umělá oběžnice Země,

odpověděla shodně: Sputnik 1. Toto téměř metrákové těleso bylo úspěšně

vypuštěno na oběžnou dráhu 4. 10. 1957 a ačkoliv to jistě znamenalo velké

vítězství, nejednalo se o žádné mimořádné překvapení: zainteresovaní výzkumníci

očekávali podobný počin každým dnem a otázkou pouze bylo, zda se to dříve

podaří sovětské či americké straně.

Z hlediska telekomunikace bylo toto těleso pochopitelně tím nejzákladnějším, co

se dalo připravit, avšak to nijak nevylučuje 100% splnění očekávaného úkolu.

Sputnik 1 především musel dokázat celému světu, že opravdu letí. K tomuto účelu

posloužily dvě vysílací stanice, jež pracovaly jako tzv. radiomajáky: vysílaly

v pravidelných intervalech kratičké impulsy, jejichž zachycováním v delším

časovém sledu bylo možné nejen spolehlivě odvodit pohyb tělesa, ale též

průběžně upřesňovat jeho dráhu. Vysílače pracovaly na frekvencích 20 005 a 40

002 MHz, což odpovídá vlnovým délkám zhruba 15 m a 7,5 m (zhruba na pomezí mezi

oblastí krátkých a velmi krátkých vln). Pro srovnání, zhruba v této oblasti

(přesněji kolem 27 MHz, tedy na vlně 11 m) jsou provozovány např. běžné

občanské radiostanice CB, jejichž dosah u základnových stanic na zemském

povrchu lze počítat na mnoho desítek či několik stovek kilometrů.

Družice disponovala čtyřmi anténami s délkou 2,4 a 2,9 m a vysílače na bázi

elektronek pracovaly s výkonem 1 W. Zvolená forma vysílání Sputniku 1 splnila

svůj účel bezezbytku. Po zhruba 21 dnů, než došlo k vyčerpání energie z

chemických článků, družice vysílala svůj „srdeční tep“ a díky rozsahu

vzdáleností mezi zhruba 200 a 940 km od povrchu bylo možno její poselství

zachytit. Jedinou „vědeckou“ informaci bylo možné získat pouze nepřímo: podle

změn nosné frekvence a prodlužování či zkracování pravidelného pulsu bylo možno

rozpoznat, jak se aparát přehřívá či ochlazuje a jak se mění tlak, což čidla

transformovala do charakteru vysílání. S přenosem jakýchkoliv užitečných dat

směrem k Zemi či opačně se nepočítalo.



Člověk v kosmu: zvukem i obrazem

I při pohledu na vývoj kosmických letů z dnešního odstupu takřka půl století se

zdá až neuvěřitelné, jak rychle následovaly další etapy, jedna za druhou.

Přestože technologický vývoj i dnes, zhruba na přelomu století, je překotný a

na ledacos jsme zvyklí, dá se říci, že start první lidské posádky pouhé 4 roky

po vůbec první umělé družici byl něčím mimořádným. A dodnes se nechce věřit, že

již o dalších 8 let později kráčeli lidé po Měsíci, což nejlépe svědčí o

tehdejším tempu technologického vývoje.

Nástup letů s lidskou posádkou pochopitelně vyžadoval i vývoj telekomunikačních

zařízení. Zdaleka nešlo jen o přenos hlasové komunikace, jež představovala

silné pouto s posádkou i klíčový „řídící“ kanál, ale především o doručování

tzv. telemetrických dat, tedy stovek a tisíců údajů z různých měřících čidel,

jež byla rozmístěna prakticky všude, komorami tryskových motorů počínaje a

hrudníky kosmonautů konče. Právě ona nervová vlákna telemetrie představovala

pilíř v řízení tak citlivých kosmických výprav, jako byly třeba lety k Měsíci.

Spolehlivá komunikace s lidskou posádkou byla nezbytností, jež v některých

oblastech výrazně posunula vývoj. Jak jsme si již naznačili výše, největším

problémem nebylo použití specifických frekvencí či exotických metod přenosu

dat, ale mobilita kosmického tělesa v tom nejdivočejším smyslu slova. Typická

loď s posádkou se totiž pohybuje na tzv. nízké oběžné dráze, jejíž faktická

„výška“ nad Zemí je běžně kolem 300–500 km, což nepřímo znamená, že takové

těleso vykoná kolem 16 oběhů za 24 hodin. Již při letmém zamyšlení je jasné, že

nad pevně umístěnou základnovou stanicí objekt proletí velmi rychle a nedává

příliš možností k zahálení.

Pojďme si konkrétní řešení názorně předvést na jednom z nejpopulárnějších

projektů, kterým bezesporu byly měsíční expedice Apollo. Po dobu cesty k Měsíci

a zpět trávili astronauti čas ve velitelském modulu, jehož servisní část

disponovala dvojím anténním systémem, jenž zajišťoval jak přímou hlasovou a

obrazovou komunikaci, tak přenos telemetrických dat. První částí byla soustava

4 parabolických antén s vysokým ziskem, pracujících ve frekvenčním pásmu „S“,

přesněji v mikrovlnné oblasti kolem frekvencí 2–4 GHz. Jak je mnohým uživatelům

např. technologie Wi-Fi (2,4 GHz) známo, přenosy na velkou vzdálenost je

potřeba realizovat s co nejpřesnějším nasměrováním antény, ani tato situace

nebyla výjimkou: pokud nebyla přesně orientována na pozemský přijímací systém,

spojení korektně nepracovalo. Právě pro tento případ zde byla záložní anténa,

pracující jako všesměrová, jež vysílala v oblasti velmi krátkých vln (VKV,

resp. VHF, kolem 275 MHz) a doplňovala výpadky vzniklé nedostatkem v

nasměrování systému hlavního.

Až potud se tedy nejedná o žádný zázrak, ale v té době již dobře zvládnuté

systémy. Zásadní technologické úpravy si však vyžádal komunikační systém

umístěný na zemském povrchu. V první řadě bylo potřeba vyřešit skutečnost, že

kosmická loď obíhá Zemi a jediná pozemní stanice ji nedokáže průběžně sledovat.

Výsledkem byl vznik jedinečného systému Deep Space Network, jenž se využívá

dodnes pro komunikaci s umělými vesmírnými tělesy: tvoří ho tři základnové

stanice umístěné v USA, Španělsku a Austrálii, jež si mezi sebou obíhající

objekty „předávaly“. Fascinující je pak především použití parabolických antén o

nebývalých rozměrech. Nejmenší z nich mají průměr 9 m a spolu s většími (26 m)

obsluhují právě lety blízko Země a k Měsíci (cca 400 000 km). Pro mise

vzdálenější slouží 34m antény a pro účely letů na hranici sluneční soustavy pak

slouží mírně sci-fi paraboly o průměru 70 m, o jejichž možnostech si povíme

dále. Rozmístěním tří stanic po glóbu ještě nebylo vyřešeno vše: rychlý pohyb

těles nad obzorem si vyžádal i velmi přesnou a flexibilní montáž anténních

systémů tak, aby se dokázaly za sledovaným objektem průběžně natáčet, což je

operace velmi náročná. Teprve součinností všech těchto technologií bylo možné

dosáhnout nepřerušeného spojení, kdy výjimkou bylo u lunárních expedic pouze

odmlčení kosmické lodi ve chvíli, kdy se dočasně ocitla ve stínu našeho věčného

souputníka.



Na hranicích jsoucna: z meziplanetárních sond

Pakliže připustíme, že komunikace s posádkami pilotovaných letů s maximální

vzdáleností ke Měsíci byla stále ještě dobře představitelná, je na čase se

blíže podívat na absolutní hranici možností soudobých technologií i fyzikálních

zákonů. Absolutní vyvrcholení našeho umu v současné době představuje udržování

aktivního spojení s vesmírnými sondami, jež se nacházejí na hranici sluneční

soustavy či za ní, za drahami planet Neptun či Pluto.

Jistě ve vás zcela správně vyklíčilo podezření, že v tuto chvíli vstupují na

scénu obří 70m teleskopické antény systému Deep Space Network, jež dokáží

posloužit v obou směrech komunikace. Kromě jejich obřích rozměrů a nesmírně

přesných polohovacích systémů zde najdeme i další pozoruhodné technické

parametry, mezi něž patří třeba vysílací výkon. Za běžných provozních podmínek

se vysílá ke vzdáleným sondám s výkonem mezi 2 000 a 20 000 W, a nastane-li

mimořádná či havarijní situace, mezi něž může patřit třeba odklon jinak přesně

směrovaných přijímacích antén na sondách, umí pozemní soustava na 70m gigantu

vyslat signál o výkonu až 400 000 W! Jen pro letmé srovnání si uveďme, že

povolený normovaný výkon Wi-Fi zařízení v pásmu 2,4 GHz je 0,1 W a při použití

parabolické antény a nepovoleného výkonu 1 W dosáhnete dosahu v řádu mnoha

kilometrů.

Ani vysílacím výkonem technologické zázraky nekončí, neboť dalším neobyčejně

obtížným úkolem je vylovit nesmírně slabý signál vzdálených vesmírných sond z

moře rádiového šumu všude kolem. Aparatury jsou pro tyto účely speciálně

uzpůsobeny, včetně extrémního chlazení pomocí tekutého dusíku a speciálních

postupů při postupném zpracovávání téměř ztraceného signálu, jenž po

strastiplné pouti dorazil k Zemi. Snad vám tento úctyhodný výkon přiblíží

alespoň údaje, že vzdálené sondy vysílají s výkonem nanejvýš kolem několika

desítek watů (!!!) a po ztrátě výkonu na trase z něj zůstane při zachycení

signál o výkonu kolem 1/1 000 000 000 000 000 000 000 W! Typickým

představitelem těchto sond nejstarší generace je třeba Pioneer 10, jenž

odstartoval v roce 1972 a v současné době je již mimo sluneční soustavu. Jeho

parabolická anténa má průměr 2,74 m, telekomunikační systém pracuje v pásmu

2,110 a 2,292 GHz s výkonem 2 × 8 W a přenosová kapacita je mezi 2–2 048

bity/s. Poslední signály ze sondy dorazily v průběhu roku 2003, ale byly již

tak slabé, že ani nejmodernější technika je nedokázala rozkódovat. Považte, že

byly na cestě od sondy na Zemi po dobu více než 11 hodin.

Technologický pokrok je neuvěřitelný, konstruktérům se podařilo udržovat

kontakt s umělými tělesy až za hranice našeho solárního systému. Poté se již

vzepřela samotná podstata fyzikálních zákonů.



Kosmonautika ve službách telekomunikace



První nasazení: antény v oblacích

Možnosti spojení s umělými družicemi se zlepšovaly překvapivě vysokým tempem.

Primitivní výzbroj, jíž disponoval Sputnik 1, byla velmi rychle překonávána

satelity vypouštěnými v následujících letech. Prvotní cíle byly především

vědecké, takže rádiová komunikace byla nadále využívána k přenosu řídících a ve

stále větší míře i vědeckých dat. V těchto případech tedy sloužily

telekomunikační mechanismy samotným vědeckým účelům jako podpůrný prostředek.

Tato „nerovnoprávnost“ byla definitivně prolomena v průběhu léta 1962. Raketa

Thor Delta vynesla na oběžnou dráhu o proměnlivé výšce 1 000–5 000 km družici s

názvem Telstar 1, jejíž úkoly byly velmi ambiciózní. Počítalo se nejen s

životností v řádu mnoha desetiletí, ale především byl na palubě umístěn první

aktivní zesilovač rádiových telefonních signálů a televizních kanálů, díky

čemuž se jednalo o světově první aktivní telekomunikační družici. Ve vývoji a

snaze o nasazení do komerčního telefonního provozu měly prsty, jak jinak,

slavné Bellovy laboratoře firmy AT&T a kulovitá, necelý metrák vážící družice

nabízela např. kapacitu 600 analogových transatlantických telefonních linek.

Družice se stala opravdu průkopnickým počinem, neboť dokázala splnit své úkoly

a přenesla jak televizní vysílání, tak telefonní hovory, navíc jejím

prostřednictvím např. J.F.K. poskytl první takto živě přenášenou tiskovou

konferenci. Přenášela se další data, jako třeba faxy nebo záznamy televizních

přenosů, jež nebyly vysílány živě. Dodejme ještě, že se zároveň jednalo o první

družici „na zakázku“, tedy o první zákaznický satelit vůbec.

Ačkoliv Telstar 1 byl prvním vítězstvím aktivních rádiových přenosů, snaha o

jejich nasazení se objevila již mnohem dříve. Opravdu prvním pokusem o nasazení

umělé družice pro telekomunikační provoz byl satelit s názvem Echo 1 a jeho

naprosto výstižný název dává tušit, jak fungoval. Jednalo se o pasivní

zesilovač mikrovlnného rádiového signálu až po frekvence 20 GHz a zajímavá byla

jeho podoba, či spíše její vznik: nosná raketa uvolnila na oběžnou dráhu

pouzdro o průměru zhruba 60 cm, z nějž se vzápětí „vyloupl“ balón o průměru 30

m, poskládaný ze speciální odrazné mylarové fólie o tloušťce zhruba 1/100

milimetru. Ta dokázala odrazit až 98 % žádoucího signálu zpět k Zemi. I této

družici se podařil zajímavý kousek, neboť vydržela na orbitu téměř 8 let, což

vůbec nikdo neočekával.

Na úspěchy prvních průkopníků samozřejmě navázaly další satelity. Telstar 1,

jenž přestal sloužit překvapivě brzy díky poruše na elektronice vysílače, byl

následován Telstarem 2 stejné provenience, přidaly se další družice tohoto

druhu: v roce 1964 již bylo možno pomocí dvou satelitů Telstar, dvou Relay a

jednoho Syncom poskytovat širší nabídku telekomunikačních přenosů. Komunikační

družice Syncom, stejně jako sourozenci Relay, využívaly k přenosu oblast

mikrovlnného rádiového vysílání na frekvencích kolem 2 či 7 GHz. Právě tato či

velmi blízká frekvenční pásma jsou dnes rutinně používána např. pro bezdrátové

síťové přenosy typu Wi-Fi (frekvence kolem 2,4, resp. 5 GHz) nebo mobilní sítě

typu GSM (0,9 GHz, 1,8 GHz, 1,9 GHz) či UMTS (2 GHz). Stranou tohoto typu

nasazení družic pochopitelně nezůstal ani Sovětský svaz, a proto v roce 1965

začala působit posléze velmi bohatá a obsáhlá řada, jejíž satelity se nazývají

Molnija. Nejstarší družice zahájila první generaci, dnes již obíhá Zemi

generace třetí a všechna vypuštěná zařízení slouží obdobně jako americké stroje

k přenosu telefonních kanálů, televizního vysílání a různých datových přenosů.

Jako přenosové pásmo byly opět použity mikrovlny kolem 1 GHz a první zesilovače

signálu měly výkon kolem 40 W, novější typy generace 2 pak vysílaly na

frekvencích kolem 6,1 GHz. Za dobu existence projektu bylo postupně vypuštěno

mnoho desítek těchto satelitů.



Zavěšeny nad hlavou: kouzlo geostacionárních drah

Jednou ze zásadních nevýhod, jíž bylo a stále je nutno čelit v případě

zprostředkujících telekomunikačních družic, je rychlost jejich pohybu po

orbitální dráze. Jak jste již možná v předchozím textu zachytili, běžná oběžná

dráha umělých družic leží relativně nízko nad zemí (typicky do 1 000 km), což

znamená, že družice stihne oběhnout kolem planety mnohem rychleji, než se tato

otáčí, a to třeba tak, že se nám jejich pohyb jeví jako 15 oběhů za 24 hodin.

To je pochopitelně velmi nepraktické, neboť přijdeme v průběhu každého oběhu na

určitou dobu o konektivitu (vysílač družice prostě není vidět). Pro spojení

mezi pevnými body, řekněme třeba Prahou a New Yorkem, to znamená zásadní

problém.

Tuto situaci lze řešit v zásadě několika způsoby. Jedním z nich je vysílání

družic na velmi excentrické dráhy, takže důsledkem je jakoby dlouhatánské

stoupání a klesání satelitu nad obzorem v průběhu „viditelné“ fáze oběhu,

zatímco protilehlá část orbitu je velmi krátká. V praxi to znamená, že např.

nejbližší bod oběžné dráhy je vzdálen 300 km a nejvzdálenější 10 000 km.

Ačkoliv tato metoda má své výhody, některé obtíže přetrvávají, jako třeba

nutnost orientovat pozemské antény v případě snahy o směrování vysílání.

Dalším velmi populárním způsobem řešení přímé viditelnosti družic nad určitými

místy zemského povrchu je využití tzv. geostacionární dráhy. Jedná se o

„taktiku“, s níž přišel řadu let před započetím skutečných letů slavný vědec a

především autor sci-fi literatury Arthur C. Clark, jenž se mohl již za svého

života těšit ze skutečného využití této myšlenky. Princip je vlastně velmi

prostý: satelit je raketou vyveden na co možná nejpřesnější, téměř kruhovou

dráhu, a to v takové výšce, že jeden oběh po této orbitě trvá stejně dlouho,

jako otočení zemského povrchu pod ním. Vzdálenost od Země je v tomto případě

zhruba 36 000 km (což je asi 1/11 cesty k Měsíci) a družice, putující první

kosmickou rychlostí, obíhá vůči zemskému povrchu nulovou rychlostí. Jinými

slovy, satelit je „přibit“ na přesném místě na obloze, což s sebou nese zásadní

výhodu v podobě možnosti nasměrovat na něj napevno instalovanou parabolickou

anténu. Právě tento způsob umístění družic na dráze je jedním z

nejpopulárnějších řešení a s ním souvisí obrovská móda i praktická využitelnost

„satelitů“, tedy slangově pojmenovaných parabolických přijímacích antén, jež

jsou nasměrovány právě na některý ze skutečných geostacionárních satelitů.

Využití tohoto typu drah na sebe opět nedalo dlouho čekat. Již v srpnu 1964

vynáší raketa družici s názvem Syncom 3, jejíž předchůdkyně byly také

telekomunikačními zařízeními, ovšem na drahách s vysokou excentricitou. První

reálný geostacionární satelit byl skutečně používán k přenosům

telekomunikačním, a to hned ve dvou tragicky protichůdných případech:

zpravodajský přenos z olympijských her v Tokiu 1964 byl nahrazen komunikačním

tokem na bojiště vietnamského konfliktu. I tato družice vysílala v pásmu

mikrovln na frekvencích cca 1,8 a 7,4 GHz a nabízela 300 paralelních

telefonních okruhů.

V současné době je na geostacionární dráze dosti těsno a zemský povrch s

milióny příjemců především televizního vysílání využívají řady družic různých

programů. Pro uživatele v tuzemsku hrají významnou roli rodiny satelitů Astra a

Hotbird – první z rodiny Astra startoval v roce 1997, úvodní modul z kolekce

Hotbird pak o dva roky dříve. Jedná se o velmi výkonná zařízení, neboť každá

družice běžně disponuje několika desítkami transpondérů (zesilovačů přenášeného

vysílání) a škálou příslušných frekvenčních pásem, jež se nachází v mikrovlnné

oblasti kolem 11 a 12 GHz. A abychom byli konkrétní, uveďme, že třeba satelity

Astra jsou v tuzemsku využívány pro šíření programové nabídky služby UPC Direct.



Mobilní kdekoliv: vrcholy a pády Iridia

Nasazení geostacionárních družic má nesporné výhody v případě přenosu signálů,

jejichž koncoví příjemci na zemském povrchu jsou dostatečně stabilní na to, aby

disponovali „pořádnou“ anténou pro příjem. Parabola o třeba metrovém průměru

bezesporu nevyhovuje představě o mobilním uživateli, a to ani v automobilu, o

putování s „batohem na zádech“ ani nemluvě. Vzdálenost geostacionární orbity je

zkrátka příliš velká na to, aby přijímač mohl vypadat zhruba jako běžný GSM

telefon. Právě tato skutečnost jistě dlouho bránila tomu, aby vznikl globální

celosvětový mobilní telefonický systém, jehož koncové zařízení, tedy telefon,

by byl snadno přenosný.

Spojit alespoň částečnou mobilitu uživatelů s umístěním satelitů na

geostacionární dráze se pokusil projekt Inmarsat, zaměřený především na

komunikaci v oblastech mimo souš. Družice jsou umisťovány od roku 1990 na

skutečné geostacionární dráze a zásadní nevýhodou je právě nutnost relativně

masivního přijímacího zařízení, což vás zásadně neomezuje třeba v letadle či na

jachtě, ovšem oproti GSM telefonu je zde propastný rozdíl který brání opravdu

mobilnímu použití. Mimochodem, i tyto družice operují při vysílání v pásmech

kolem 1,6, 3,6 či 6,4 GHz.

Překlenout „poslední“ obtíž se odhodlala společnost Motorola ve svém návrhu

globálního satelitního telefonního systému, jenž dostal název Iridium. Pokud

bychom použili příměr z oblasti „pozemské“ mobilní telefonie, pak by se dalo

říci, že úkol základnových stanic (BTS) zde přebírá skupina družic,

pohybujících se na relativně nízkých oběžných drahách. Pro pokrytí celého

zemského povrchu je jich potřeba značné množství, takže systém Iridium byl

původně navržen v podobě 77 satelitů, realizováno jich bylo ve skutečnosti 66,

dalších 6 kusů funguje jako záloha. V září 1998 bylo konečně všech 72 družic

(po patnácti startech nosných raket) na oběžných drahách a provoz mohl začít.

Přestože technologického cíle bylo v zásadě dosaženo, provozující společnosti,

jež se s tímto podnikem postupně popraly, víceméně dosud trápí návratnost

vložených prostředků a ekonomičnost celého provozu. Projekt Iridium není

jediný, kdo poskytuje technologické zázemí pro velkoplošnou mobilní komunikaci.

Druhou společností, jež zároveň představuje fakticky jediného konkurenta, je

Globalstar, která však vsadila na pokrytí pouze obydlených částí souše. Iridium

tedy zůstává jediným systémem, jenž umožňuje komunikaci i na mořích či v

polárních oblastech, kde často dobrodruhům či věděckým pracovníkům tato služba

přijde vhod.

Po technické stránce pracují družice Iridium ve třech frekvenčních pásmech

podle toho, s kým navazují spojení. Při komunikaci s pozemním koncovým

zařízením se používá pásmo kolem 1,6 GHz (tedy velmi blízko systému GSM), mezi

sebou družice vysílají v oblasti 23–29 GHz a komunikace s pozemními centry je

navazována v pásmech kolem 19,5 a 29,2 GHz (pro každý směr zvlášť).

I přes nadějné vyhlídky a ambiciózní plány se zdá být jasné, že potenciální

uživatelé svou ochotou platit podobnou „globální“ komunikaci neudrží v provozu

více než ony 2 až 3 reálně fungující systémy. Přesto se další jeden až dva

konkurenti průběžně snaží vybudovat podobné systémy, takže se nechme překvapit.



Závěrem: exotické i důvěrně známé

Blížíme se k závěru naší malé exkurze do světa komunikace za hranicemi našich

běžných pozemských rozměrů. Možná je pro mnohé z vás překvapením, že přenos

užitečných dat se odehrává ve frekvenčních pásmech, jež běžně používáme i pro

jiné, dosti „přízemní“ sítě. Při bližším zkoumání byste však dospěli k závěru,

proč tomu tak je: mikrovlnné rádiové vysílání lze totiž ideálně směrovat do

úzkých paprsků a zacílit je tak na velmi vzdálené objekty. Navíc mezi

frekvencemi 2–30 GHz se nachází pásmo, jež není ani příliš rušeno všeobecným

kosmickým „šumem“ (pod 2 GHz) a navíc mu není na překážku vysoká vlhkost a

vodní kapky v atmosféře (nad 30 GHz). Někdy na první pohled neuvěřitelných

výkonů tedy bylo dosaženo využitím známých technologií a souhrou mnoha

technologických faktorů, na jejichž konci se nachází sledování signálů

vzdálených meziplanetárních sond za nebývale svízelných podmínek.



Země z nebe

JAK NA INTERNETU HLEDAT PODROBNÉ FOTOGRAFIE ZEMĚ



JOSEF KULHAVÝ



Na orbitálních drahách kolem planety Země obíhá nespočet satelitních družic s

různým posláním. Hned několik desítek těchto družic se zabývá podrobným

snímkováním zemského povrchu. Výsledky jejich práce můžeme vyhledávat a

prohlížet na internetu.

Jako první se začali zabývat snímkováním povrchu naší planety vojáci – zejména

kvůli špionáži nepřátelských území. Postupně pochopili význam podrobného

fotografování země i civilisté. Ti jej využívají ke zpřesňování mapových

podkladů a map, pro aplikaci v zemědělství, geologii, lesnictví, při

regionálním plánování, ale také ve zkoumání globálních proměn Země.

Kvalita a rozlišení snímků je u různých projektů rozdílná. Některé družice

odesílají snímky z orbitu v odstínech šedi, většina však zvládá rozeznávat

miliony barev. Rozlišení se u běžně dostupných snímků pohybuje maximálně do

úrovně, kdy jeden obrazový bod na fotografii odpovídá jednomu metru zemského

povrchu. To se sice zdá jako velmi málo, nicméně svůj účel takové fotografie

pohodlně splňují. Můžeme pouze spekulovat o tom, jak přesné jsou snímky

vojenské. Má se za to, že jsou o jeden až dva řády dokonalejší.

Satelitní družice obíhají naši planetu po oběžných drahách ve výšce zhruba od

450 do 850 km. Tím je mimochodem dáno, že pro zmapování celého zemského povrchu

je třeba, aby družice obletěla zemi nejen jednou, ale několikrát – řádově

stokrát až tisíckrát. I při úctyhodné rychlosti přesahující 20 000 km/h trvá

družici několik dní, než se jí podaří zmapovat celý zemský povrch.

Internetových serverů, na nichž jsou fotografie zaslané satelitními družicemi

uloženy, je několik. Některé z nich vyžadují placený přístup, my se však budeme

zabývat výhradně těmi, které nabízejí bezplatný přístup (i za cenu sníženého

rozlišení nebo barevného podání) a obsahují detailní fotografie České republiky.

Než se pustíme do vyhledávání těchto fotografií, měli bychom znát přesné

souřadnice, kde se místo našeho zájmu nachází. To nám na mnohých serverech

značně ulehčí práci s vyhledáváním konkrétní lokality. K určení souřadnic

můžeme využít například server http://www.mapy.cz: do vyhledávacího pole zadáme

název obce a u konkrétní mapy pak mezi dalšími informacemi získáme přesnou

zeměpisnou šířku a délku ve stupních a minutách.



Digital Globe

Na adrese http://archivetool2.digitalglobe.com naleznete mapu celé naší

planety. Po kliknutí myši (nebo po tažení myši s přidrženým levým tlačítkem) na

jakékoliv místo na mapě se před vámi otevře výřez se zakreslenými orientačními

body (silnice a větší obce). Takto můžete místo na mapě stále zpřesňovat. Mapou

lze rovněž v libovolném směru posouvat, k čemuž slouží symbol ruky nad mapou.

Prohlížet lze pouze výseče, které jsou ohraničeny černou barvou. Pokud máte

zájem prohlížet i ty, které jsou vyznačeny šedě, změňte kritéria výběru vlevo

od mapy. Zde je nutné nastavit hodnotu „Maximum Cloud Cover (maximální překrytí

mraky) na 100 %. Výsledek však zřejmě nebude příliš dobrý. Nyní nad mapou

klikněte na symbol "Highlight Tools“ a označte konkrétní část mapy, o kterou

máte zájem. V dolní části stránky se zobrazí zvýrazněný odkaz na konkrétní

snímek spolu s popisem jeho kvality. Klikněte na tlačítko „View“ – objeví se

před vámi požadovaná mapa. Server DigitalGlobe.com trpí zásadním nedostatkem:

některé části zemského povrchu dosud nejsou do databáze serveru zaneseny, takže

na mapě České republiky některá místa vůbec nenajdete.



Space Imaging

Pro co nejpohodlnější vyhledání snímku na serveru http://www.spaceimaging.com

doporučujeme nejprve bezplatnou registraci. Jen po přihlášení uživatelským

jménem a heslem se lze totiž pohodlně dostat k databázi „Carterra“ a tím i k

mapě světa, se kterou lze pracovat velmi intuitivně. Vedle mapy zvolte ikonu

přibližovací lupy a její pomocí vyberte požadované místo. Pokud znáte alespoň

přibližné zeměpisné určení hledaného místa ve stupních a minutách, můžete

taktéž použít tlačítko „Locate“ a dále „Lat/Long“ nad obrázkem mapy.

Nyní alespoň přibližně určete území, o jehož snímek máte zájem, a stiskněte

tlačítko „Select“. V okně, které se před vámi otevře, zvolte rozlišení (buď 5 –

metrů bezplatně, nebo 1 metr – placený přístup). Nyní server vyhledá všechny

dostupné fotografie a jejich výčet spolu s podrobnostmi a odkazy na konkrétní

fotografii hledaného místa zobrazí pod mapou.



Spot Image

Na stránce http://sirius.spotimage.fr je třeba nejdříve vyplnit registrační

údaje, aby bylo možné vstoupit do obsáhlé fotogalerie. Po přihlášení

uživatelským jménem a heslem vyberte v horní části stránky jako „Product Type“

možnost „SPOT Scene“ a jako „Search Mode:“ volbu „By Place Name“. Z

rozevíracích nabídek postupně upřesňujte hledané místo a nakonec klikněte na

červené tlačítko „Start Search“. Zobrazí se vám seznam nalezených fotografií.

Další bohužel závisí na vaší intuici, i když by vám mohly pomoci alespoň

zpřesňující informace o každé z nalezených fotografií. Po kliknutí na jakékoliv

číslo v prvním sloupečku se otevře nová stránka s vybraným obrázkem.



Terra Server

Ovládání serveru http://www.terraserver.com je více než jednoduché: v menu v

horní části stránky vyberte odkaz „Search“ a dále „City (Intrernational)“. Do

připravených políček zadejte město (server dokázal najít dokonce obce České

republiky s méně než 1 000 obyvatel!) a stát (Czech Republic). Na stránce s

vyhledanými výsledky vyberte nejprve obec podle zeměpisné šířky a délky (pokud

se zobrazí více výsledků), na další stránce klikněte na odkaz zobrazený vedle

popisu obrázku. I když fotografie mají relativně nízké rozlišení, je výsledek

podle našeho názoru nejlepší ze všech sledovaných serverů. I když tato hodnota

je udávána 15 metrů na 1 pixel, je možné narazit na několikrát lepší

fotogalerii.



Orthomapa Prahy

Hledat na výše zmíněných serverech konkrétní pražskou ulici by bylo velmi

zdlouhavé a výsledek by nebyl příliš uspokojivý. Na serveru

http://mapy.atlas.cz však kvalitní fotografickou mapu našeho hlavního města

naleznete. Z rozevírací nabídky vyberte „Praha_Ortho“ a město se před vámi

otevře jako na dlani.