Čína vstupuje na pole nové orientace kosmických sond

cgczzx9

Čínská raketa Dlouhý pochod 11 se včera v 0:42 našeho času dočkala svého již druhého startu. Z kosmodromu Ťiou-čchüan vynesla hned několik satelitů, z nichž nejzajímavější exemplář má za úkol ověřit možnosti navigace pomocí pulsarů. Raketa, která má všechny stupně na tuhá paliva dopravila náklad na heliosynchronní dráhu. Tady se od horního stupně oddělila jak družice XPNAV-1 zaměřená na pulsarovou navigaci, tak i cubesat Xiaoxiang-1, který má ověřit systémy stabilizace pro malé teleskopy. Společně s těmito družicemi letěly i další cubesaty určené ke sledování Země.

Start rakety CZ-11

Start rakety CZ-11
Zdroj: spaceflight101.com

Výhodou rakety CZ-11 je, že se dá rychle připravit ke startu. Hotové exempláře je možné uložit do skladů a ke startu se dají připravit v řádu hodin. Raketa je čtyřstupňová, na výšku měří 20,8 metru, průměr činí 2 metry. Hmotnost se pohybuje okolo 60 tun, přičemž při startu poskytuje tah 120 tun. První tři stupně vytvoří suborbitální dráhu, následuje přeletová fáze s vypnutým motorem a čtvrtý stupeň v nejvyšším bodě zažehne svůj motor a zakulatí oběžnou dráhu.

Tato raketa si poradí s nákladem o hmotnosti 700 kilogramů, který má být dopraven na dráhu ve výšce 200 kilometrů. Pro let na heliosynchronní dráhu ve výšce 700 kilometrů (jako v aktuálním případě), klesá její nosnost na 380 kilogramů.

XPNAV-1

XPNAV-1
Zdroj: https://i.imgur.com

Družice XPNAV-1 je prvním exemplářem v historii, který bude ověřovat možnosti navigace podle pulsarů. Tyto systémy budou potřeba při letech mimo sluneční soustavu, což je sice daleko, ale kdo je připraven, není překvapen. Tento systém má k orientaci využívat dokonale pravidelných rentgenových pulsů, které vysílají pulsary. Svým způsobem je tento systém podobný klasickým družicovým navigačním systémům jako je GPS. Jen s tím rozdílem, že místo družic použijeme vzdálené pulsary.

Jejich rentgenové pulsy vznikají tím, jak se hvězda rychle otáčí kolem své osy. Jedná se o neutronové hvězdy, které prokazují velkou stabilitu i v dlouhém časovém rámci. Díky tomu můžeme pulsary považovat za kosmické majáky, které nám pomohou zorientovat se v prostředí kosmické prázdnoty. Pravidelnost pulsarů překonává i ty nejpřesnější atomové hodiny více než 10 000×. Pulsy přitom mohou mít periodu v řádu milisekund, ale i sekund.

Princip pulsarové navigace

Princip pulsarové navigace
Zdroj: https://i.imgur.com

V předminulém odstavci jsme již nakousli podobnost tohoto navigačního systému s již používanými družicovými navigačními systémy. Samotná triangulace takovým problémem není, ale celý systém byl ještě v nedávné minulosti velmi náročný na sestavení. Pokud se Číně podaří ověřit principy a hlavně technologie nutné pro pulsarovou orientaci, bude se jednat o významný krok vpřed na cestě k navigaci v hlubokém vesmíru.

Na Zemi se navíc systém testovat nedá – zemská atmosféra totiž (naštěstí pro život) pohlcuje kosmické záření včetně rentgenového. Úspěšné ověření tohoto systému by ale našlo uplatnění i při cestách ve sluneční soustavě. Pokud totiž pomineme orientaci pomocí hvězd, jsou sondy závislé na pozemních sledovacích stanicích, které měří vzdálenost sondy od Země pomocí sledování radiového signálu. Měří cestu signálu rychlostí světla a na základě výpočtů pak získají představu o pozici sondy. Nový systém by umožnil, aby sondy pracovaly autonomněji a zbaví je zdlouhavé závislosti na údajích ze Země.

Družici XPNAV-1 o váze 240 kilogramů postavila Čínská akademie kosmických technologií. Na palubě najdeme dva systémy detektorů – zaměřovací detektor a kolimovaná mikrokanálová deska. Druhé zařízení bude schopné měřit úroveň rentgenového pozadí, zatímco směrový detektor bude mít za úkol určit charakter rentgenového pulsaru. Teleskop o průměru 17 centimetrů používá speciální optiku, protože tradičně používané čočky a zrcadla se pro rentgenové spektrum nedají použít.

Satelit XPNAV-1 by měl určit charakteristiku 26 blízkých pulsarů. Zaměří se na jejich frekvenci a intenzitu, takže vytvoří navigační databázi, která najde uplatnění při příštích operačních misích. Samotná družice by měla fungovat pět až deset let. Čínský satelit XPNAV-1 je prvním exemplářem, který má ověřit pulsarovou navigaci, ale rozhodně není jediným projektem na toto téma.

NASA chystá program pojmenovaný SEXTANT (Station Explorer for X-Ray Timing and Navigation Technology), který bude v roce 2017 umístěný na Mezinárodní vesmírnou stanici. SEXTANT se bude skládat z 56 rentgenových detektorů a má ověřit, zda je navigace podle pulsarů technologicky realizovatelná.

Cubesat Xiaoxiang-1

Cubesat Xiaoxiang-1
Zdroj: spaceflight101.com

Na závěr si ještě představíme další malé cubesaty, které se včera vydaly na oběžnou dráhu. Prvním z nich je 7,6 kilogramu vážící 6U cubesat pojmenovaný Xiaoxiang-1. Vznikl ve výzkumném institutu Changsha Gaoxinqu Tianyi a má otestovat stabilizační systémy pro malé družice, které by se daly uplatnit u malých teleskopů na oběžné dráze. Další pasažérem byl Lishui-1, což je buďto 2U, nebo 3U cubesat, jehož úkolem je ověřit technologie, které ve výsledku povedou k vytvoření rozsáhlé flotily malých satelitů (nejspíše také cubesatů). Ty budou z oběžné dráhy snímkovat Zemi a jejich fotky následně najdou uplatnění na komerčním trhu.

O stavbu 2U cubesatu CAS-2T se postarali studenti-radioamatéři. Tento satelit byl ale od začátku plánován tak, že se neoddělí od horního stupně rakety a bude k němu stále připojen. Na jeho palubě najdeme UHF i VHF transpondéry, které mohu využívat členové radioamatérské komunity. K hornímu stupni zůstal připojený i systém skládající se z kamer, optického komunikačního systému a dalších senzorů. Jejich úkolem bylo měřit různé parametry během startu. Podle nepotvrzených informací byl na palubě i cubesat Pina-2, který spadá pod Aerospace DFH.

Sledování objektů na oběžné dráze ukázalo, že raketa Dlouhý pochod-11 zanechala na oběžné dráze šest objektů. Čtyři z nich jsou na dráze 490 × 510 kilometrů, která je vůči rovníku skloněna o 97,4° a zbývající dva najdeme na eliptické dráze 500 × 1030 km se sklonem 98,8°.

Zdroje informací:
http://spaceflight101.com/
http://forum.kosmonautix.cz/
http://space.skyrocket.de/

Zdroje obrázků:
https://i.imgur.com/cgczzX9.jpg
http://spaceflight101.com/wp-content/uploads/2016/11/1478772399715401.jpg
https://i.imgur.com/HWZRFr3.jpg
https://i.imgur.com/2QtQyux.jpg
http://spaceflight101.com/wp-content/uploads/2016/11/202455egjjztjevszmmwgj.jpg

Pin It
Nahlásit chybu

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

GD Star Rating
loading...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


23 komentářů ke článku “Čína vstupuje na pole nové orientace kosmických sond”

  1. Spytihněv napsal:

    Čína jede. Nedávno revoluční kvantový satelit, teď proměření blízkých neutronových hvězd s rotační osou směřující k nám. K tomu nové nosné rakety, lunární a už vlastně i marsovský program. Správný přístup.

  2. gg napsal:

    Celé mi to přijde poněkud zmatené. Tak je to o navigaci, nebo o orientaci? A skutečně je to podobné GPS? Pak by to totiž muselo pracovat s nějakými referenčními časovými rámci, a u pulsarů by z principu mohlo jít pouze o souběhy empirických funkčních průběhů. Což je sice teoreticky asi možné, ale jak moc praktické, to bude záviset na přesnosti jejich měření.

    • Dušan Majer napsal:

      Jde jak o orientaci, tak o navigaci. Systém jde použít oběma způsoby.

      • gg napsal:

        GPS ale třeba není schopno řešit orientaci, protože pracuje s „bodovým izotropním“ modelem přijímače – není schopno určit, jak je přijímač orientován vůči nebeské sféře. Směrové přijímače rentgenového záření by něco takového mohly dokázat, ale pak by pracovaly jako optické star trackery a zase by neměly nic společného s principem GPS.

        • maro napsal:

          S GPS to nemá moc společného. Je to opravdu prostě jen zaměřování na významné hvězdy, jen prostě velice dobře identifikovatelné. Vlastně je to klasická zeměměřičská triangulace v kosmickém prostoru. I když fakt si nedovedu představit jak vůbec přesně lze určit i polohu, protože ty hvězdy jsou tak šíleně vzdálené a tedy úhly v té triangulaci budou pořád stejné. Spíš to vidím jen na přesné určení orientace. Čistě teoreticky by velmi přesné měření periody mohlo umožnit i vypočítat okamžitou rychlost sondy ve směru pulsaru.

        • Jiný Honza napsal:

          Maro: Není to klasická triangulace, na to opravdu nemáme dost citlivé přístroje.

          Měří se změna příchodu pulsu od pulsaru oproti poslední naměřené poloze/očekávání. Tedy změna vzdálenosti od toho pulsaru. Pokud máte tři a více pulsarů, určíte relativní změnu polohy. Není to jako GPS, kde určíte absolutní polohu ztraceného automobilisty, i když naprosto netuší, na kterém světadíle zrovna je.

          Ztracená sonda se tímhle pulsarovým způsobem nenajde. Sonda, která zhruba ví kde je si může polohu zpřesnit.

    • Jiný Honza napsal:

      Myslím, že hlavně jde o přesnější navigaci bez dopomoci pozemních stanic.

      Na přesné zaměření pulsaru bude muset být sonda velmi dobře orientována klasickými prostředky. Rentgenový teleskop má velmi malé zorné pole a zaměřit ho na pulsar nebude úplně snadné.

      Vzhledem k možnostem dnešních gyroskopů a optických sledovačů hvězd je použití této technologie na určení orientace asi zbytečné.

  3. Edemski napsal:

    S tou přesností bych si nebyl tak jistý. A už vůbec ne 10 000x. Tím, že pulsar vysílá záření, tak ztrácí energii a to se někde projevit musí – zpomalování.
    BTW nejpřesnější atomové hodiny se zpozdí o 1s za 16 000 000 000 let… 😉

    • maiden napsal:

      Jak to nekdo zmeri, kdyz ty hodiny za 30 let zreznou…?
      Ale vazne, ve chvili, kdy se osoupavaji i etalony SI (a to jsou veci bez pohyblivych soucasti ulozeny pod zamkem), jak dlouho muze fungovat, nez se osoupou atomovy hodiny?

      • Dan napsal:

        Nepotřebujeme etalon/hodiny k určení sekundy, ta je definována frekvencí fyzikálního jevu. A zrovna ten čas umíme měřit s luxusní přesností.

      • Jiný Honza napsal:

        Je to teoretická přesnost. Atomové hodiny měří náš čas „přesně“, protože ho definují.

        Dnes neumíme změřit nepřesnost atomových hodin, protože prostě žádné přesnější hodiny neexistují.

    • Dušan Majer napsal:

      Vycházel jsem z údajů ve zdrojovém článku.

    • Jiný Honza napsal:

      Stačí se mrknout na Wikipedii. Pulsary jsou různé, některé jsou přesné jako atomové hodiny, jiné se „opožďují“, další předbíhají a některé se chovají úplně chaoticky. Navigační systém bude předpokládám využívat ty „přesnější“.

    • Vojta napsal:

      To je divné, Barma je od Číny na jih nebo na západ. Jakou dráhu měla ta raketa? Nebo šlo o druhý stupeň, který vykonal skoro celý oběh?

      • marian napsal:

        Nie, nie je to divné, raketa letela takmer južným smerom a ked si pozrieš, kde na mape leží Barma a kde kozmodrom Ťiou-čchüan, tak zbadáš, že ani zdaleko nešlo o „skoro celý obeh“ 😉

        • Vojta napsal:

          Takže polární dráha nebo dráha s velkým sklonem? To by pak bylo logické. Akorát mi nepřijde zrovna slušné odhazovat takovýto odpad, u kterého se zhruba ví, jak daleko od kosmodromu dopadne, do obydlených oblastí cizích zemí, které evidentně nebyly ani evakuovány.

  4. ptpc napsal:

    Výborný článok! A dozvedel som sa veľa nových informácii…
    Dobrá práca Dugi.

Zanechte komentář