Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Několik prvních dekád v kosmické éře lidstva byly družice pro snímkování zemského povrchu vyhrazené pouze bohatým státům. Získaná data si však nechávaly pro sebe jako důležitý zdroj informací. Pak na svět přišly vědecké družice dálkového průzkumu Země, ale i ty byly výsadou bohatších států, přístup k datům měl opět jen omezený okruh uživatelů – a především pro výzkumné účely bylo k dispozici mnohem méně financí než pro armádní. Kvalita snímků tomu odpovídala.

Změna přišla v únoru 1986 a postarala se o ni Francie: na oběžnou dráhu vynesla pomocí rakety Ariane družici SPOT (Satellite pour l‘Observation de la Terre) pro dálkový průzkum Země, jejíž snímky zemského povrchu byly za poplatek nabízeny zájemcům. Rozlišení bylo 10 m panchromatické a 20 m barevné. Trh byl poměrně přísně regulovaný. Představa, že přijde kdokoliv, dobře zaplatí a odnese si strategické informace, není přesná. Zájemci byli důkladně prověřováni. A skutečně bylo mnoho prodejů zastaveno – stopy z nastrčených „prospektorských firem“ nebo projektů monitorování životního prostředí mnohdy vedly do Sovětského svazu či zemí Blízkého východu. Nicméně džin byl z láhve venku, vážní zájemci se ke kvalitním satelitním záběrům dostali.

Několik podnikatelů ve Spojených státech, tedy v zemi technologiím a zakládání inovativních společností zaslíbené, vidělo v družicovém snímkování ohromný potenciál. Vzniklo tak několik firem, které tuto myšlenku chtěly komerčně využít. Jako první rozjela projekt družice CRSS (Commercial Remote Sensing System) firma Lockheed Missiles and Space ze Sunnyvale v Kalifornii v roce 1991. Ale až v roce 1994 založila dceřinou firmu Space Imaging.

S podobným záměrem přišly o rok později i společnosti WorldView Imaging z Livermore v Kalifornii a CTA Space Systems z Rockville v Marylandu. V získávání licence ale byly rychlejší, dostaly ji už v roce 1992 (Space Imaging ji získala až po svém založení). Společně vytvořily firmu EarthWatch. V roce 1995 ji koupila Ball Aerospace & Technologies a CTA se stala dodavatelem, který postavil družici EarlyBird 1. Ta byla vypuštěna koncem prosince 1997 pomocí ruské rakety Start-1, ale spojení s ní bylo navždy ztraceno po třech dnech pobytu na oběžné dráze.

Také první družice Space Imaging měla smůlu: pro selhání americké rakety Athena II se v dubnu 1999 zřítila do vln Tichého oceánu. Druhý kus startoval v září téhož roku a úspěšně dosáhl oběžné dráhy. Ikonos II nabízel panchromatické rozlišení až 0,8 m na pixel, multispektrální pak 3,3 až 4 m na pixel. Legislativa Spojených států přitom firmě zakazovala prodávat snímky s rozlišením lepším než 1 m na pixel. Firma v rámci své propagace každopádně publikovala fotografie, které braly dech. A tak asi nikoho nepřekvapilo, že v roce 2000 získala cenu „Nejlepší z inovací“ časopisu Popular Science.

Zajímavé je, že obě konkurenční společnosti EarthWatch i Space Imaging se nakonec spojily a působily pod hlavičkou DigitalGlobe. Ta později (v roce 2013) zakoupila ještě jednoho konkurenta, firmu GeoEye. V roce 2017 ji pak pohltila firma Maxar, pod jejíž hlavičkou flotila družic létá dodnes. A která připravuje sérii dalších satelitů. A – především – která zásobuje média aktuálními družicovými záběry.

Pozastavme se na chvíli u družice Ikonos II, která se stala ikonou dálkového průzkumu Země. Svoji činnost sice ukončila už v březnu 2015, nicméně stihla pořídit 597 802 snímků pokrývajících plochu 400 milionů kilometrů čtverečních. Z technického hlediska představuje jakýsi „model“ typického satelitu pro fotografický průzkum Země. Ikonos II je tříose stabilizovaná, a aby šetřila cenné pohonné látky, nese čtyři stabilizační gyrodyny. Má tvar šestihranu o výšce 1,83 m a průměru 1,57 m, startovací hmotnost 817 kg. Energii (1,5 kW) jí dodává trojice panelů s fotovoltaickými články. Pohybuje se na dráze se sklonem 98,2 stupně, tedy blízké dráze polární, ve výšce 680 km.

Nejdůležitější součástí družice Ikonos II je optický přístroj OSA (Optical Sensor Assembly), který byl navržen a vyroben společností Kodak. Má primární zrcadlo s aperturou 70 a složenou fokální délkou 10 m (té je dosaženo za pomoci pěti zrcadel). Hlavní detektor má panchromatický senzor se šířkou 13 500 pixelů. Multispektrální senzory (v modrém, zeleném, červeném a blízkém infračerveném spektru) mají každý šířku 3 375 pixelů. Celková hmotnost přístroje je 171 kg, pro svůj provoz potřebuje 350 W. Záběr povrchu má šířku 11,3 km, typický snímek má rozměr 11,3 x 11,3 km, ale je možné pořizovat i pruhy o délce 100 km. Přístroj dovoluje snímkovat nejen v nadiru („přímo pod sebou“), ale také 30 stupňů doleva nebo doprava. Družice může konkrétní místo povrchu fotografovat jednou za tři dny.

Ale zpět k firmě Maxar. Ta je dnes nejvýznamnějším hráčem na poli komerčních družic. Díky různým akvizicím a spojování firem má poněkud nestejnorodou flotilu satelitů. Jsou čtyři a formálně se jmenují WorldView-1 až 4. Avšak ve skutečnosti byly vypuštěny pod různými názvy (např. WorldView-4 se původně jmenoval GeoEye-2) na různé dráhy a také se vyznačují odlišnými technickými parametry. Třeba WorldView-3 nabízí panchromatické rozlišení 25 cm na pixel, což je něco neskutečného a podle dostupných informací toto rozlišení překonává i ruské zpravodajské družice.

Firma každopádně ve světle zájmu o komerční družice chce svoji orbitální flotilu „konsolidovat“. V letošním roce připravuje vynesení nové generace družic dálkového průzkumu Země s názvem WorldView Legion. Těch bude šest, v párech je vynesou tři rakety Falcon 9. První dvojice poletí v červnu, další v rozmezí září–říjen, poslední pak v prosinci letošního roku. Tyto družice už nebudou „každý pes jiná ves“, ale mají se doplňovat: jak technicky, tak z hlediska rozmístění na oběžných drahách. Firma Maxar tak slibuje až 15 přeletů jednoho místa denně. Díky tomu (a také díky bezkonkurenčnímu rozlišení nejméně 30 cm na pixel) nabídne nejkvalitnější komerční služby. Největším zákazníkem firmy je americký Pentagon, který za přístup ke snímkům platí 300 mil. dolarů ročně. Doplňuje si tak informace ze svých vlastních zpravodajských družic. Pokud už hovoříme o financích, tak loni měl celosvětový trh s komerčními družicovými snímky objem cca 9 mld. dolarů. Předpokládá se, že v roce 2026 to bude už 37,5 mld. dolarů.

Maxar však není jediným hráčem na poli komerčního satelitního snímkování. Jeho největším konkurentem je společnost Airbus, která provozuje družice řady SPOT (nemají extra vysoké rozlišení, ale mohou nabídnout něco jiného: datové sady snímků až do roku 1986) a Pléiades. Jde o dvojici družic vypuštěných v letech 2011 a 2012, které jsou schopné pozorovat i půlmetrové detaily. Pro úplnost dodáváme, že na ně navazuje řada Pléiades Neo čítající šest družic (poslední dvě mají být vypuštěny letos o prázdninách), ale ty jsou primárně určeny k vojenským aplikacím a jejich civilní využití je omezené.

Za zmínku pak bezpochyby stojí americká společnost Planet Labs, založená už v roce 2010. Ta sází na družice malé velikosti, leč vynášené na orbitu po desítkách. Ty mají rozměr tříjednotkového cubesatu, tedy 10 x 10 x 30 cm (bez panelů slunečních baterií) a hmotnost čtyři kilogramy. Jsou tedy menší než krabice od bot. Firma je vyrábí a vypouští po desítkách, aktuálně jich má na oběžných drahách aktivních zhruba 180. A kvalita fotografií? Tyto „krabice od bot“ rozlišují i pětimetrové objekty! Vzhledem k velkému množství družic dochází k přeletu vybrané oblasti v řádu jednotek minut, takže objekt zájmu lze sledovat prakticky v reálném čase.