GPS: Navigace, která byla první
Přehlídku satelitních systémů zahájíme u etalonu tohoto oboru – amerického GPS, což je zkratka Global Positioning System. Původně byl označován jako NAVSTAR GPS a jde o družicový radionavigační systém vlastněný vládou Spojených států, jehož provozovatelem jsou Vesmírné síly Spojených států amerických (United States Space Force).
Logo GPS
GPS ke svému provozu nepotřebuje žádné datové přenosy – funguje nezávisle na internetovém připojení a telefonní síti, byť je lze využívat ke zpřesnění polohy. Systém poskytuje služby vojenským, civilním i komerčním subjektům a je dostupný po celém světě. Je volně přístupný komukoli s GPS přijímačem.
Uměle zavedená nepřesnost
Systém GPS původně sloužil čistě vojenským účelům. Když se rozhodlo o jeho zpřístupnění veřejnosti, byla v něm pro mimovojenské účely zavedena umělá chyba přesnosti, která měla zabránit zneužití systému například k navádění balistických střel. Toto rušení bylo zrušeno 1. května 2020, přesnost se zvýšila na cca 5 m a od té doby mohly začít vznikat přesné autonavigace apod.
Celý projekt byl zahájen v roce 1973 americkým ministerstvem obrany s cílem překonat omezení předchozích navigačních systém. Do roku 1993 se podařilo na oběžné dráhy vynést plnou satelitní konstelaci, čítající 24 družic, a od dva roky později byl systém plně funkční. Technologické pokroky a nové požadavky vedly k modernizaci, jejímž výsledkem byly satelity GPS Block IIIA.
Satelit GPS
Nevýhodou tohoto systému je fakt, že spadá pod vládu Spojených států amerických. Ta ho může selektivně omezit, degradovat nebo třeba i vypnout. To se například stalo indické armádě v roce 1999 během války v Kargilu. Právě z tohoto důvodu vznikají alternativy, jejichž cílem je eliminovat závislost na USA.
V současnosti má satelitní poziční systém GPS celosvětové pokrytí, které zajišťuje 31 satelitů, pohybujících se ve výšce 20 180 kilometrů nad zemí. Přesnost určování polohy se pohybuje od 500 do 30 centimetrů.
Ačkoli se zkratka GPS stala synonymem navigace, respektive satelitních pozičních systémů, primárně se jedná o americkou platformu. Pokud však mluvíme o globálních družicových pozičních systémech, pak bychom měli používat zkratku GNSS – Global Navigation Satellite System.
GLONASS: Navigační systém Ruska
Dalším plně funkčním globálním pozičním systémem je ruský GLONASS (Глобальная навигационная спутниковая система). Ve své době se jednalo o odpověď na americké GPS a v pořadí druhý systém tohoto typu, který dosáhl fungujícího globálního pokrytí.
Logo GLONASS
Z dnešního pohledu je další družicový systém vítaným vylepšením – přístroje k určování polohy, podporující GPS i GLONASS, mají k dispozici více satelitů a mohou tak určovat pozici s vyšší přesností a rychlosti. Platí to zejména v zastavěných oblastech, kde mohou budovy zakrývat výhled na některé satelity.
Vývoj GLONASS byl zahájen v Sovětském svazu v roce 1976. Vynášení satelitů začalo 12. října 1982 a celá konstelace byla zprovozněna v roce 1995. Po poklesu kapacity na konci 90. let minulého století se stala obnova systému jednou z priorit ruské vlády, která do něj nasypala nemálo peněz. GLONASS je nejdražší program Ruské federální kosmické agentury – v roce 2010 spotřeboval třetinu jejího rozpočtu.
Satelit GLONASS
Do roku 2010 dosáhl GLONASS plného pokrytí území Ruska a v říjnu roku 2011 bylo opět dosaženo počtu 24 satelitů, což umožnilo plné globální pokrytí. Konstrukce družic prošla několika vylepšeními a v loňském roce byla uvedena do provozu verze GLONASS-K2.
Podobně, jako GPS, je GLONASS určen pro vojenské i civilní použití a dnes ho podporuje naprostá většina chytrých mobilních telefonů. 24 satelitů obíhá ve výšce 19 130 kilometrů nad povrchem naší planety s periodou 11 hodin a 15 minut. Sklon jejich drah je zvláště vhodný pro použití ve vysokých zeměpisných šířkách (na sever nebo na jih), kde může být získání signálu GPS problematické.
Konstelace funguje ve třech orbitálních rovinách s osmi družicemi na každé z nich. Deklarovaná horizontální přesnost se pohybuje mezi 2,8 a 10 metry, v případě vertikálního měření je přesnost kolem 15 metrů.
Zatímco první satelity vážily 1250 kilogramů, družice nejnovější generace GLONASS-K, používané od roku 2011, mají hmotnost jen 750 kilogramů. Jejich plánovaná životnost je deset let a celé jejich vybavení je vyráběno výhradně z ruských komponent.
Galileo: Také Evropa chce svou navigaci
Snaha o nezávislost na amerických technologií přivedla k myšlence vybudovat vlastní družicový poziční systém i Evropskou unii. Projekt s rozpočtem 10 miliard eur je pojmenován po italském astronomovi Galileu Galileim a jeho cílem je poskytnout nezávislý a vysoce přesný systém určování polohy.
Logo Galileo
Používání základních služeb systému Galileo s nižší přesností je bezplatné a přístupné všem. Funkce s vyšší přesnosti jsou však k dispozici jen platícím komerčním uživatelům. Systém má poskytovat horizontální a vertikální měření pozice s přesností na 1 metr a lepší služby určování polohy ve vyšších zeměpisných šířkách.
Projekt byl zahájen v roce 2003, první testovací satelit byl vypuštěn 28. prosince 2005, o šest let později pak byla na oběžnou dráhu vynesena první družice budoucí satelitní konstelace. Všech třicet satelitů (24 provozních a 6 záložních) by mělo být v provozu v průběhu letošního roku.
Konstelace Galileo
Očekává se, že další generace satelitů začne fungovat do roku 2025, kdy bude postupně nahrazovat starší zařízení. Původní družice pak budou zastávat roli zálohy. Satelity Galileo obíhají ve výšce 23 222 kilometrů nad povrchem a mají plánovanou životnost dvanáct let. Váží 675 kilogramů a měří 2,7 × 1,2 × 1,1 metrů.
Systém se v minulosti potýkal s celou řadou problémů – například v roce 2017 selhalo několik atomových hodin na palubách družic. Na funkci konstelace to však nemělo vliv – každý satelit je osazen několika hodinami. Mezi 11. a 18. červencem 2019 pak došlo k „nevysvětlitelnému“ výpadku signálu všech aktivních satelitů. Jako příčina incidentu byla označena porucha zařízení v pozemní infrastruktuře.
S účinností od 1. dubna 2018 musí všechny nové automobily prodávané v Evropě podporovat systém eCall. Jedná se o funkci, která při mimořádné události automaticky vytočí číslo 112 a odešle údaje o poloze získané ze systému Galileo.
BeiDou: Čína nechce zůstat pozadu
Také Čína se snaží o nezávislost na tomto poli. Její poziční satelitní systém BeiDou se skládá ze dvou samostatných konstelací. BeiDou-1 sestával ze tří satelitů, které od roku 2000 nabízely omezené pokrytí a navigační služby zejména pro uživatele v Číně a sousedních regionech. Koncem roku 2012 byl BeiDou-1 vyřazen z provozu.
Logo BeiDou
Druhá generace systému, oficiálně nazývaná BeiDou Navigation Satellite System (BDS), známá také jako COMPASS nebo BeiDou-2, začala fungovat v Číně v prosinci 2011 s částečnou konstelací deseti satelitů na oběžné dráze. Od prosince 2012 nabízí své služby uživatelům v asijsko-tichomořském regionu.
V roce 2015 Čína spustila systém BeiDou třetí generace (BeiDou-3). První satelit BDS-3 byl vypuštěn dne 30. března 2015 a do října 2018 jich bylo vyneseno patnáct. Celá konstelace BeiDou-3 má sestávat ze 35 satelitů a očekává se, že po dokončení v tomto roce poskytne globální služby.
Pokrytí BeiDou-1
Číňané v roce 2016 deklarovali, že pomocí následného zpracování dosáhnou přesnosti až na jeden milimetr. Reálně se přesnost pohybuje kolem 2,6 až 3,6 metrů pro veřejné použití, v případě šifrované neveřejné služby, dostupné jen čínské vládě a armádě, pak dosahuje přesnosti 10 centimetrů.
Na rozdíl od amerického GPS, ruského GLONASSu a evropského Galilea používá BeiDou satelity na geostacionární oběžné dráze. To znamená, že systém nevyžaduje velkou konstelaci satelitů, ale také omezuje pokrytí oblastí, kde jsou satelity viditelné.
Quasi-Zenith Satellite System: Japonci po svém
Za pátým satelitním systémem, který možná budete znát pod snadněji zapamatovatelnou zkratkou QZSS, stojí Japonsko. Aktuálně sestává z pouhých čtyř družic a jeho cílem je posílit americký systém GPS v asijsko-oceánských oblastech se zaměřením na Japonsko.
Logo QZSS
Zkušební provoz byl zahájen 12. ledna 2018 a již v listopadu téhož roku byl systém oficiálně spuštěn. Do roku 2023 je v plánu rozšíření počtu družic na sedm, čímž by se Quasi-Zenith Satellite System měl stát zcela nezávislým na GPS.
Vývoj QZSS byl zahájen v roce 2002 na popud japonské vlády. Na zakázce se podílejí firmy Advanced Space Business Corporation (ASBC), Mitsubishi Electric, Hitachi a GNSS Technologies Inc. V roce 2007 však ASBC ukončila svou činnost a její roli převzalo Positioning Research and Application Center (SPAC), spadající pod čtyři japonská ministerstva.
Oběžné dráhy satelitů QZSS
První satelit byl vynesen na oběžnou dráhu 11, září 2010 a dle původních plánů mělo být plné funkčnosti dosaženo do roku 2013. Základní systém, skládající se ze čtyř satelitů, byl však vyhlášen jako funkční až 1. listopadu 2018.
V současnosti QZSS používá jeden geostacionární satelit a tři družice, obíhajících po mírně eliptických drahách, jež vzájemně svírají úhel 120 stupňů. Tento systém má zajistit, aby v každém okamžiku byl nad Japonskem vždy nejméně jeden satelit 60 či více stupňů nad obzorem.
Satelity Quasi-Zenith vysílají signály kompatibilní se signálem GPS L1C/A, jakož i signály GPS L1C, L2C a L5. V praxi to znamená, že k jejich příjmu lze využívat jakákoli zařízení, schopné příjmu GPS.
IRNSS: Indie chce být také navigačně nezávislá
Asi nejméně známý je v našich končinách služebně nejmladší indický poziční systém Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS), označovaný také jako NavIC (zkratka pro Navigation with Indian Constellation). Je dostupný v Indii a okolních zemích, plánuje se však jeho další rozšíření.
Pokrytí IRNSS
Systém v současné době sestává ze sedmi satelitů, obíhajících ve výšce 36 000 kilometrů, do budoucna je v plánu zvýšení jejich počtu na jedenáct. Také v tomto případě jsou poskytovány služby se dvěma úrovněmi přesnosti – zdarma pro civilní použití a šifrovaná pro autorizované uživatele (zejména pro vojenské účely).
IRNSS byl vyvinut částečně proto, že není nijak zaručen přístup ke globálním navigačním satelitním systémům ovládaným zahraniční vládou, jak tomu bylo v roce 1999, kdy byla indická armáda během kargilské války závislá na americkém GPS. Indická vláda tento projekt schválila v květnu 2013.
Oběžné dráhy satelitů IRNSS
První satelit byl vypuštěn 1. července 2013, další pak byly vynášeny v následujících letech. V srpnu 2017 se nepodařilo nahradit první satelit IRNSS-1A novým, neboť došlo k problému s uvolněním tepelných štítů na čtvrtém stupni rakety, která ho vynášela. Zatím poslední satelit IRNSS-1I byl vypuštěn 12. dubna 2018 a v plánu je pět dalších.
Účelem tohoto systému je poskytovat absolutní přesnost polohy lepší než 10 metrů po celé indické pevnině a lepší než 20 metrů v Indickém oceánu a v oblasti rozprostírající se přibližně 1 500 km kolem Indie. Civilním uživatelům by měla být k dispozici přesnost kolem pěti metrů.
Tento článek je součástí balíčku PREMIUM+
Odemkněte si exkluzivní obsah a videa bez reklam na devíti webech.
Vyzkoušet za 1 Kč
Nebo samostatné Živě Premium