Nemusím tady nijak zdůrazňovat, jak je navigace důležitá pro vedení jakékoli vojenské činnosti. Od počátku armád se každý velitel snaží znát svoji polohu a polohu protivníka. Tak jako ve spoustě jiných postupů, i tady hraje vojenství průkopnickou roli. V podstatě kartografie nese počátky ve vojenství, mít mapu, kompas.. to bylo dlouhá staletí základ vojenského stratéga. Co když ale nemáte mapu, co na moři, ve vzduchu, kdy zem nevidíte. To dlouhá staletí řešila navigace podle hvězd. Sextant byl základní navigační pomůckou. No dobře, ale co když hvězdy nevidíte… neřešitelné, zůstalo měření překonané dráhy a výpočet.
To se začalo měnit příchodem elektronických systémů. V meziválečném období již sloužily systémy pozemních navigačních elektronických systémů, které umožňovaly zjistit polohu na základě vysílání stanic umístněných na známém místě a systémem triangulace pak pozorovatel dokázal svou polohu určit. Kdo by neznal radiomajáky na každém letišti. Později, v průběhu války se objevily systémy umožňující na základě vysílačů i vedení bombardování bez viditelnosti cíle. To vše sou začátky globálních navigačních systémů.
I když systémy daleké navigace jako LORAN a dodnes OMEGA slouží dál, moderní trend je využít družicových systémů navigace. Ať jde o jakýkoli systém, jedno mají společné. Na základě známé polohy družice obíhající na dráze okolo země a vzdálenosti od ní pak uživatel zjistí, kde se na povrchu země nachází. Zní to jednoduše, ale není až tak jednoduché.
První družicový systém začal vznikat brzy po nástupu kosmonautiky. V roce 1960, přesněji 13.března je na oběžnou dráhu vynesena družice Transit 1b. Začal tak vznikat systém Transit. Princip byl jednoduchý a celý systém operačně pro potřeby armády sloužil až do roku 1991 a definitivně vypnut byl v roce 1996. Po polárních oběžných drahách obíhalo okolo deseti družice, které přijímaly signál ze země upravující informaci o čase. Na dvou frekvencích pak vysílali informaci o čase a své poloze. Přijímač pak přijímal signál a na základě Dopplerova posuvu frekvence signálu zjistil kde se přijímač nachází. Systém byl velmi rozšířen a používán většinou nejen vojenských plavidel. Přesnost postupně dosáhla cca 200m, ovšem problém byl závislý na viditelnosti alespoň jedné družice, což nebylo kontinuální a vlastní měření pak trvalo okolo dvou minut. Z principu byl vhodný pro zjištění polohy objektu se známou nadmořskou výškou, čili prioritně námořnictvo.
Obdobou systému Transit byl na druhé straně systém s družicemi Parus a Cikada v Sovětském svazu. První startovala 23.11.1967 družice typu Parus a 16.8.1972 startovala první družice typu Cikada. Jde v podstatě o stejný princip a s přetržkami cca 2 hodiny umožňoval zjistit polohu s přesností cca 200m ( po modernizacích v pozdější době údajně 80-150m). Celkem startovaly desítky družic těchto typů, doznaly spousty modernizací a změn. Systém je stále v provozu, poslední družice řady Cikáda startovala v roce 1994 a poslední Parus včera 11.9.2007. Systém je využíván nejen armádou, ale i civilními uživateli.
Ale zpět. V roce 1964 přišel návrh použít systém, který má zdroj přesného času přímo na palubě, poloha družice pak známá a upravovaná a systém by vysílal pouze informace o čase a poloze. Pozemní přijímač by pak počítal polohu z časové odchylky mezi přijatými časy a v případě známé oběžné dráhy by pak stačilo vysílat pouze informaci o čase. První družice nazvaná Timation 1 startovala 31.5.1967 a poslední z řady pak Timation 3 14.7.1974 a právě tato družice je pokládána za prapředka družice Navstar pozdějšího systému Global Positioning System (GPS). Právě Timation 3 byla první družice mající na palubě přesné rubidiové hodiny.
První skutečný Navstar, družice systému GPS startoval 22.2.1978 a ten rok byly celkem čtyři pro zahájení zkoušek. A od roku 1980 pak začaly startovat operační družice a zkoušky pokračovaly. Celkem do roku 1989 startovalo 10 družic a opravdová stavba systému byla zlomová právě v roce 1989 kdy jich startovalo 5, další rok dalších 5 a po slabším roce 1992 kdy pouze jedna přišel hned další rok a šest startů. Už za první války v zálivu je systém částečně funkční a plné operační způsobilosti dosáhne plným počtem 24 operačních družic počátkem roku 1994, od té doby systém pracuje kontinuálně. Původně systém vysílal dva typy signálů, civilní, zatížený umělou chybou a vojenský s maximální přesností. Už v roce 1991 za války v zálivu bylo omezení vypnuto, jelikož armáda neměla dostatek vojenských terminálů, ale po krátké pauze bylo omezení definitivně vypnuto a dnes je systém pro každého uživatele zdarma v plné míře. Je zdarma, celou zátěž nákladů nese armáda Spojených států, respektive vláda USA.
Kosmický segment tvoří 24 operačních družic na šesti kruhových oběžných drahách ve výšce cca 21000km s oběžnou dobou 12 hodin. Dráhy mají sklon k rovníku 55° a jsou posunuty o 60° od sebe. Na každé dráze by měla být jedna záložní vysílací družice. K dnešnímu datu je jich tam 30, dvě mimo parametry čili 28 funkčních. pouze na jedné rovině sou 4, zbytek po pěti a na jedné 6. Všechny družice vysílají na stejných frekvencích informaci o své poloze a přesný časový signál generovaný cesiovými a rubidiovými hodinami. Přijímací terminál pak přijímá tento signál a na základě výpočtu vzdálenosti od družic určí svou polohu. K určení všech parametrů (čas, zeměpisná šířka a délka a nadmořská výška) polohy je třeba signál od čtyř družic. V praxi je jich obvykle více (teď momentálně 9). Družice vyrábí Lockheed Martin (dříve Rockwell Internacional do sloučení), váží cca 780kg a sou vynášeny po jedné na nosné raketě (Delta) a umístněny přímo na své místo v systému. Pro zjištění polohy na oběžné dráze je vybavena odražeči pro měření laserovým dálkoměrem.
Systém je trvale plně funkční a stává se postupně běžnou součástí civilního života.
Jeho obdobou je v Sovětském svazu vyvinutý systém GLONASS Глобальная Навигационная Спутниковая Система (Globalní navigační družicový systém). Jeho vývoj je následkem vzniku systému GPS, respektive vývoji ve Spojených státech. Vývoj byl zahájen souběžně, respektive oficiálně v roce 1976. První tři družice Uragan startovaly 12.10.1982. jedna zkušební a dvě operační, ale pochopitelně na nich probíhaly testy. Starty se staly dost pravidelné, postupně startovaly každý rok 3-6 družic. Dokončen byl devíti starty v roce 1993, kdy byl 24.září označen za operační když bylo dosaženo pokrytí území teď už samostatné Ruské Federace a plného stavu bylo dosaženo následující rok po dalších devíti (třech) startech na konci roku 1994. Pak ale naplno udeřila postsovětská krize a starty z finančních důvodů ustaly. V roce 2001 jich zůstalo operačních osm a systém vymíral. Starty byly v roce 2000 obnoveny ale pouze jeden Proton se třemi družicemi ročně, což je při životnosti 5 let na družici málo. Tento stav trvá dodnes, i když od roku startují družice Uragan-M s životností protaženou na 7-10let, ale těch je v systému jen 4.
Principielně jde o velmi podobný systém jak GPS. Operačních družic je také 24. Ovšem dráhy o sklonu 64° jsou tři posunuté o 120° po šesti družicích. Oběžná dráha je kruhová ve výšce 19000km s oběžnou dobou 11,25 hodiny. Družice vysílají parametry každá na samostatné frekvenci (požadavek vojáků kvůli rušení, ovšem je trochu složitější přijímací zařízení) která je přiřazena družici.
Družice sou vynášeny po třech nosnou raketou Proton. To sebou nese delší dobu uvedení do provozu, než se družice umístní na správná místa v systému. Družice Uragan váží 1415kg, je orientována pomocí IČ čidel vůči horizontu a slunci, výkonové prvky orientace sou silové setrvačníky. Nese 24 orientačních motorků a dva motory pro korekci dráhy. Cesiové hodiny se starají o časovou konstantu.
V součastné době platné plány o rekonstrukci systému mají skluz. Ve výrobě sou nové družice, Uragan-K, s větší životností a menší hmotností, které půjde na oběžnou dráhu vynášet po dvou nosnou raketou Sojuz U, což vynášení výrazně zlevní. Letos měly startovat dva Protony, 6 družic, zatím nic a po havárii Protonu minulý týden jsou Protony odstaveny, což je standardní postup, a letošní kalendář to zbrzdí. Takže plánovaných šest asi nebude. Příští rok mají startovat první káčka z Plesecka. K dnešnímu datu je v systému 17 družic, 4 jsou po skončení životnosti odstraňovány, 1 ještě není zapnuta (startovala 12.2006, tj po 9 měsících!!!) a 4 sou aktuálně mimo parametry, to znamená, že je aktivních 8 družic. Pokud je jich funkčních 12, což sem tam bývá, tak je pokrytí zhruba 18 hodin denně. Na to aby to fungovalo nepřetržitě na území Ruska je jich třeba alespoň 18 kusů, zhruba.
Je podepsána dohoda na spolupráci s Indií, ale jestli dojde k realizaci je spíš otázkou. Každopádně plný provoz systému podle mě nelze očekávat před koncem roku 2010, podle mého odhadu.
Podobný systém buduje Lidová Čína. Nese označení Compass (Compass Navigation Satellite Systém) s družicemi Beidou. Jde o systém kombinovaný, dvě družice na geostacionární dráze tvoří systém pro pokrytí území Číny, s tím, že uživatelská stanice je aktivní a vysílá dotaz, z odpovědi pak získá informace o poloze družice a vypočítá čas. Systém bude doplněn globálním systémem, podobným systému GPS/GLONASS (někdy označovaný Compass 2). První taková družice startovala letos 13.dubna na kruhovou dráhu ve výšce 21500km s oběžnou dobou 12,9 hodiny a sklonem k rovníku 55,2° V systému má být postupně až 35 družic. Plány o zprovoznění nejsou známy, ale dá se předpokládat v případě úspěšného vývoje snaha systém brzy zprovoznit.
Dalším systémem je Evropský systém Galileo.
Ten má být technicky řešen třemi dráhami po devíti aktivních družicích (plus jedna vypnutá záložní) se sklonem 56° Výška dráhy má být 23222km. Systém má být komerční, to znamená data ve vysoké přesnosti poskytovat za úplatu a veřejně jen menší přesnost. Je otázkou jestli k jeho realizaci dojde a jestli budou plány splněny, jelikož vznikají potíže s financováním systému. Můj osobní názor není moc optimistický, ale nechám se mile překvapit. Zatíám startoval jeden technologický demonstrátor družice v roce 2005, letos má druhý.
"...příkladem je např. orbitální stanice Skylab, její části žuchly v roce 1979 z části někam do Austrálie..."
