Umělá družice

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Umělá družice (umělý satelit) je umělé kosmické těleso, které se pohybuje v prvním přiblížení po uzavřené křivce (oběžné dráze, přibližně po elipse) kolem přirozeného kosmického tělesa, např. planety nebo jejího měsíce, na rozdíl od kosmických sond, pohybujících se na počátku jejich letu v gravitačním poli Země po otevřených křivkách, po (parabole nebo hyperbole). Podle specifických vlastností oběžných drah umělých družic pak rozeznáváme jako zvláštní podkategorie družice stacionární, polární a heliosynchronní.

Umělé družice rozdělujeme do kategorií zejména právě podle centrálního tělesa, kolem něhož se pohybují, rozeznáváme tedy např. umělé družice Země, umělé družice Měsíce, umělé družice Marsu atp. Umělá kosmická tělesa, pohybující se po eliptických drahách kolem Slunce, se sice v počátcích kosmonautiky nazývala analogicky umělé družice Slunce nebo umělé planetky, ale později se pro ně vžilo spíše označení meziplanetární sondy, případně planetární sondy.

Jiné dělení vychází z hlavního účelu umělých družic, podle kterého je můžeme rozdělit na:

Vědecké družice
Vojenské a špionážní družice
Navigační družice
Meteorologické družice
Radioamatérské družice
Telekomunikační družice

[editovat] Oběžné dráhy

Rozdělení podle výšky oběžné dráhy:

GEO (geostacionární oběžná dráha Geostationary Earth Orbit) nehybné vzhledem k zemskému povrchu, výška 36000 km
MEO (střední oběžná dráha) s oběhem 4-6x denně, ve výškách 1200 až 35286 km nad zemským povrchem
LEO (nízká oběžná dráha) s dobou oběhu 80-130 minut, ve výšce 200 až 1200 km nad zemí

[editovat] Poloha družice

V případě, že zanedbáme gravitační vliv ostatních těles a považujeme gravitační pole Země za sféricky symetrické, pohybuje se družice okolo Země po elipse, v jejímž ohnisku se nachází těžiště Země (1. Keplerův zákon). Polohu družice vůči Zemi proto popisujeme tak, že stanovíme polohu elipsy vůči Zemi, tvar elipsy a pak polohu družice na elipse.

Polohu elipsy vůči Zemi charakterizují tři úhly (viz obrázek):

inklinace $i$ , což je úhel mezi rovinou rovníku a severní polorovinou dráhy
rektascenze $Ω$ , což je úhel mezi směrem k jarnímu bodu (průsečík roviny rovníku s ekliptikou, v němž je Slunce v okamžiku jarní rovnodennosti) a směrem k vzestupnému uzlu (průsečík roviny rovníku s rovinou dráhy, v němž přechází dráha z jižní do severní poloroviny)
argument perigea $ω$ , což je úhel mezi směrem k vzestupnému uzlu a směrem k perigeu (bod dráhy nejblíže k těžišti Země).

Tvar elipsy vyjadřují buď její poloosy nebo hlavní poloosa $A$ dráhy a excentricita $e$ .

K tomu, abychom pro určitý čas t určili polohu družice na elipse, stačí znát polohu družice v nějakém jiném čase, protože pohyb družice je plně dán 2. Keplerovým zákonem (plocha opsaná průvodičem za jednotku času je konstantní) a 3. Keplerovým zákonem (poměr třetí mocniny hlavní poloosy a druhé mocniny oběžné doby je konstantní).