Do kosmu za GPS družicemi

Kategorie
Autor
Do kosmu za GPS družicemi

Družice, které obíhají zeměkouli ve výšce cca 20 200 km, tvoří tzv. kosmický segment systému GPS, který zajišťuje vysílání signálu do přijímačů na zeměkouli. Ačkoliv byl systém původně projektován na 24 družic, je nyní na šesti téměř kruhových oběžných drahách rozmístěno 31 funkčních družic a jedna záložní.

Současný počet družic zajišťuje fungování systému i v případě, že několik z nich selže, a zaručuje také větší přesnost GSP navigace. Při rychlosti 11,8 km/h zabere každé družici jeden oběh kolem Země 11 hodin a 58 minut, což odpovídá jedné polovině hvězdného neboli siderického dne.

Vzhůru na oběžnou dráhu!

Za dobu existence GPS systému bylo do vesmíru vypuštěno přes 70 satelitů, přičemž první z nich byl do kosmu dopraven 28. února 1978. Všech 24 družic, tolik potřebných pro plný chod systému, se na oběžné dráze poprvé sešlo roku 1994. Vynášení družic do kosmu zajišťovaly nosné rakety typu Atlas nebo Delta, které do roku 1985 startovaly z Vanderbergovy vojenské letecké základny nedaleko Los Angeles. Později byly vypouštěny ze základny Cape Canaveral poblíž Kennedyho vesmírného střediska na východním pobřeží Floridy.

Jelikož byly družice na oběžnou dráhu umisťovány postupně během několika desetiletí, liší se mezi sebou ty, které jsou dnes aktivní v zajišťování GPS navigace. A to například typem palubního počítače, velikostí zásobníku paliva nebo mírou odstínění proti kosmickému záření.

Stavba GPS družice

Každá družice váží přibližně 1,8 tuny a energii pro svůj chod získává díky solárním panelům. Navíc má k dispozici i záložní baterie, které jsou připraveny k použití například v případě zatmění Slunce.

Jelikož základem pro úspěšné určování polohy pomocí GPS je synchronizovaný čas celého systému, je každá družice vybavena třemi nebo čtyřmi velmi přesnými atomovými hodinami. Ty k měření času využívají rezonanční frekvence atomů rubidia či cesia.

Atomy těchto prvků mohou existovat ve dvou různých stavech a přechod mezi nimi je doprovázen s vysíláním elektromagnetického záření o charakteristické frekvenci, která určuje délku sekundy. Čas naměřený atomovými hodinami je určován s přesností na desetiny pikosekundy (10-13 s) a od přesného času se odchýlí pouze o jednu sekundu za několik miliard let.

Další nezbytnou součástí každé GPS družice je systém antén, které zajišťují vysílání radiových kódů o poloze družic do GPS přijímačů, vzájemnou komunikaci mezi družicemi a komunikaci s pozemními stanicemi z řídícího segmentu GPS systému.

Kosmická údržba a oprava

Jelikož na družice na oběžné dráze působí celá řada vnějších vlivů, je nezbytné družice neustále sledovat a upravovat jejich dráhy a další parametry. Každá družice navíc podstoupí několikrát do roka plánovanou údržbu, kdy je na 12 až 24 hodin vyřazena z provozu. Průměrná životnost jedné družice je deset až patnáct let. V případě neopravitelné závady je vyřazena ze systému a nahrazena družicí záložní.

Systém GPS pravidelně využíváme při realizaci všech typů geolokačních her pro firmy.