Umělé družice jsou tělesa o hmotnosti stovek i tisíců kilogramů, která se pohybují po oběžné dráze Země. Nejnižší výšky nad povrchem Země, ve kterých se družice pohybují jsou okolo 200 km. Většina družic se pohybuje ve výškách 250 až 400 km. Vzduch, který v těchto výškách ještě je (je sice 10¹⁰krát řidší než na zemském povrchu), družici přesto brzdí. Družice tím ztrácí energii a pomalu sestupuje do nižší a nižší výšky. Tam je ovšem vzduch ještě hustší a družice se zpomaluje víc a víc. Satelity se tudíž neustále brzdí a po spirále klesají k Zemi. Nakonec se dostanou do tak husté atmosféry, až se rozžhaví, zabrzdí a buď shoří celé během pádu, nebo se rozpadnou a některé její části dopadnou na zemský povrch. Jsou proto vybaveny korekčními motory.

Družice obíhají kolem Země na různých oběžných drahách. Každá změna rychlosti se projeví na tvaru trajektorie. Většina družic obíhá ve směru východním. Většina družic se dostane na jednu ze čtyř typů oběžných drah:

• rovníkové (leží v rovině rovníku - je pozorovatelná jen v některých zeměpisných šířkách),
• polární (leží v rovině kolmé k rovníku - je pozorovatelná z celé Země),
• téměř kruhová (nízká dráha leží přibližně ve výšce do 250 km nad povrchem Země),
• výstřední eliptická (má velký rozdíl výšek v apogeu a perigeu).

Družice létající ve výšce 36 000 km se nacházejí na tzv. geostacionární dráze - družice se pohybuje stejnou rychlostí, jakou se otáčí Země. Vypadá to, jako by družice nehnutě stála nad jedním bodem zemského povrchu. Geostacionární dráhu využívají především spojovací, meteorologické a navigační družice, protože z tohoto místa lze přehlédnout až třetinu zemského povrchu. Kromě toho se družice využívají jako zpravodajské neboli špionážní (umožňují sledovat dění ve světě), vědecké nebo pro dálkový průzkum Země.

Z historie

První umělá družice Země Sputnik 1 byla vypuštěna 4. října 1957. Měla kulovitý tvar s průměrem 83,6 cm. Plášť byl vyroben z lehké hliníkové slitiny skrýval přístrojovou sekci, rádiovou aparaturu a chemické články. Vysílala 22 dní pomocí čtyř prutových antén, dlouhých 2,6 m. Celková doba života byla 92 dní. Sputnik 1 měl následovníky - Sputnik 2 se psem Lajkou a Sputnik 3, který sbíral údaje o zemské atmosféře, vážil 1327 kg. Od té doby byly na oběžnou dráhu vypuštěny stovky umělých družic.


Nejstarší dosud existující umělá družice je Vanguard 1. Do vesmíru se dostala už 17. března 1958. O čtrnáct dní později přestal na její palubě fungovat teploměr, 16. dubna vypověděly službu baterie a v květnu 1964 umlkl vysílač napájený slunečními panely. Odhaduje se přitom, že v kosmickém prostoru vydrží ještě tři století. K nejdéle aktivní družici patří sonda Pioneer 6. Ta startovala z Mysu Canaveral 16. prosince 1965 a měla původně pracovat pouhých šest měsíců. Spojení s ní se však naposledy podařilo 8. prosince 2000! Dalšími rekordmany jsou sondy Voyager 1 a 2, která v současné době opustily sluneční soustavu. Na své palubě vezou obrázky a zvuky ze Země, pozdravy v 55 jazycích a 30centimetrovou pozlacenou měděnou desku s vysvětlením původu Voyageru i způsob jak desku přehrát.

Od vypuštění prvního Sputnika bylo pomocí více než 4 300 nosných raket vyneseno na oběžnou dráhu Země přibližně 6 000 družic. Dnes obíhá Zemi asi 29 000 velkých objektů (družic, zbytků palivových nádrží, nosných raket a dalších objektů spojených s kosmickými projekty jako jsou obaly družic, zbytky zničených družic apod.). Avšak z tohoto obrovského množství jich alespoň částečně funguje (vysílá nebo přijímá signál) kolem 9 000. Zbylých 20 000 objektů společně s obrovským množstvím malých objektů (~ 3,5 . 10⁶ kusů o délce > 1 mm o celkové odhadované hmotnosti ~ 3 . 10⁶ kg) tvoří „kosmické smetí“. Plně fungujících satelitů je však ještě méně (v současné době asi 600 - 700).

Porovnání stavu počtu družic obíhajících kolem Země v roce 1957, kdy byla vypuštěna pouze jediná umělá družice a to ruský Sputnik, a v roce 2004 ve kterém počet funkčních družic vyrostl až k hranici 6000

Rakety

A jak se družice dostane na oběžnou dráhu Země? Potřebnou rychlost a výšku získá pomocí rakety a hlavně jejích motorů. Základní částí raketového motoru je jedna, popř. více spalovacích komor, do kterých se přivádí palivo a okysličovadlo (zkapalněný kyslík), které hoření paliva umožňuje. Vlastní pohonnou látkou rakety jsou rozžhavené plyny, které při hoření vznikají ve spalovací komoře a unikají z ní tryskou trychtýřovitého tvaru.

Plyny jsou z trysky vypuzovány obrovskou silu do okolního prostoru a podle zákona akce a reakce je stejně velkou tahovou silou uváděna do pohybu vlastní raketa. Unikání plynů má za následek postupné zmenšování hmotnosti celé rakety o hmotnost spáleného paliva. Jestliže však na raketu bude působit stále stejná tahová síla, pak se lehčí raketa bude samozřejmě stále více zrychlovat. Tento účinek bude tím větší, čím větší část počáteční hmotnosti rakety bude připadat na palivo a okysličovadlo, jejíž nádrže v raketě zaujímají největší část prostoru. Před startem může palivo činit 90 % hmotnosti rakety. Protože nelze zkonstruovat dostatečně lehkou, ale zároveň pevnou raketu, používají se dvoustupňové a třístupňové rakety.

V první fázi po startu raketu pohání první, nejmohutnější stupeň, který se po vyhoření paliva od ostatních stupňů rakety oddělí, tím se zmenší hmotnost rakety a v další fázi letu rakety pracuje motor druhého, popř. třetího stupně. Od posledního stupně se v závěru startovní, tzv. aktivní fáze letu oddělí užitečná zátěž v podobě družice nebo kosmické lodi s posádkou.

Odkazy:

Gruber, J. Sen o Měsíci