pondelok 6. októbra 2014

História: Začiatky pozorovania satelitov

Výnimočná snímka preletu Sputnika-2
Autor: Paul Donaldson, 7. november 1957
V tomto článku sa tentokrát nebudem venovať svojim vlastným pozorovaniam, ale pokúsim sa nahliadnuť do doby dávno minulej, ktorú som nemal možnosť zažiť. V súvislosti s nedávnym výročím štartu prvej umele družice Zeme som sa totiž rozhodol porozprávať o prvých vizuálnych pozorovaniach satelitov na začiatku kozmickej éry.

Vypustením prvého Sputnika 4. októbra 1957 Sovieti prekvapili svet a otvorili novú éru. A to aj pre pozorovateľov oblohy, ktorý mohli prvýkrát v histórii uvidieť to, čo nikto iný pred nimi. Novú obežnicu Zeme, vyrobenú ľudskou rukou, pohybujúcu sa medzi hviezdami na nočnej oblohe. Správa o Sputniku-1 a o tom, že sa každý môže na vlastné oči presvedčiť o tom, že ho Sovieti naozaj vypustili, sa už krátko po štarte rozšírila rýchlosťou blesku po celom svete. Samozrejme, v prvopočiatkoch boli aj medzi odborníkmi nejasnosti o jeho presnej dráhe, tú sa však zakrátko podarilo určiť vďaka Dopplerovmu javu a interferometrii z jeho ľahko zachytiteľných rádiových "píp-píp" signálov. A práve z prostredia rádiopozorovateľov vzišli aj prvé úspešné vizuálne pozorovania Sputnika. Pravdepodobne úplne prvými ľuďmi, ktorý ho preukázateľne uvideli na vlastné oči, boli traja mladý vedci z Geofyzikálneho inštitútu na Aljaške, ktorý už od 4. októbra zachytávali rádiové signály z družice. Z nich si sami zostavili prvú predpoveď vizuálne sledovateľného preletu a vo vypočítaný čas, skoro ráno 6. októbra skutočne uvideli na oblohe pomaly sa pohybujúci objekt jasnejší ako Jupiter, ktorého prelet sledovali asi 5 minút. Vysoká jasnosť objektu bola spočiatku prekvapením, kedže nikto z odborníkov nečakal, že malá 58 cm guľa bude tak dobre viditeľná. Už onedlho ale vyšlo najavo, že nevideli samotný Sputnik-1, ale obrovský 28-metrový posledný stupeň rakety R-7, ktorá ho na orbitu vyniesla. Ono vlastne v tomto prípade bol posledný stupeň zároveň aj prvým, pretože už raným raketám R-7 stačil do určitej váhy nákladu na dosiahnutie prvej kozmickej rýchlosti len on spolu s bočnými urýchľovacími motormi (išlo teda o tzv. 1,5 stupňovú raketu). To, že sa na orbitu dostal práve takýto veľký objekt bolo pre pozorovateľov obrovským šťastím, pretože ako sa ukázalo, samotný Sputnik-1 bol naozaj len obtiažne pozorovateľným telesom. Ale o tom neskôr. Každopádne bolo v podstate jedno, či sa pozoroval Sputnik, alebo jeho raketa, oboje boli predsa súčasne historicky prvými umelými obežnicami Zeme, takže nadšenie medzi laickou i odbornou verejnosťou z jeho pozorovania nijak neochablo.
Štart prvého satelitu Zeme

Po spomínanom prvom pozorovaní zo 6. októbra na seba ďalšie pozorovania nenechali dlho čakať. 9. októbra bol americký astronóm Art Griffin pravdepodobne prvým, kto fotograficky zachytil prelet družice a v ten deň došlo aj k prvému pozorovaniu zo slovenského územia. Uskutočnil ho česko-slovenský astronóm Záviš Bochníček spolu so svojimi kolegami z observatória na Skalnatom plese. Práve pán Bochniček sa následne stal jedným z prvých a najväčších odborníkov na sledovanie preletov družíc, z ktorých dokázal nielen výrazne spresniť ich dráhu, ale z detailného sledovania jej zmien určiť mnoho ďalších vecí. V tom čase totiž sledovanie satelitov nebolo len novým zaujímavým hobby, ale aj skutočnou vedou, ktorá pomohla spresniť tvar Zeme, či určiť teplotu a hustotu vrchných vrstiev atmosféry. Astronómom na Skalnatom plese sa v polke októbra prvýkrát podarilo vizuálne sledovať aj  samotný Sputnik-1 a krátko na to ho ako jedni z prvých na svete aj fotograficky zaznamenali. Ako som už spomenul, bolo to ale oveľa obtiažnejšie. Zatiaľ čo raketa R-7 dosahovala pri priaznivých preletoch viac ako -2 mag (väčšinou ale mala 1-3 mag), Sputnik-1 nikdy nepresahoval 4 mag (väčšinou mal pod 6 mag) a bolo tak v skutočnosti len málo pozorovateľov, ktorý ho zahliadli bez ďalekohľadu. Tu je ale zaujímavá ešte jedna, pomerne málo známa skutočnosť. Pri tomto prvom orbitálnom štarte sa totiž do vesmíru nedostal len Sputnik a jeho raketa, ale aj kužeľovitý aerodynamický kryt rakety, ktorý chránil družicu pri prechode nízkymi vrstvami atmosféry. Hoci tento objekt nebol oficiálne katalogizovaný, bol paradoxne ešte o niečo jasnejší ako Sputnik a mohol dosiahnuť až 3 mag. V tom čase si toto neuvedomovali ani viacerý informovanejší pozorovatelia (ktorý si narozdiel od väčšiny laikov nezamieňali pozorovania rakety a družice) a mysliac si, že vidia Sputnik-1 v skutočnosti pozorovali onen aerodynamický kryt.

Ako som už ale spomenul, mnohým ľudom bolo úplne jedno, či vidia raketu, Sputnik, alebo aerodynamický kryt, proste chceli vidieť na oblohe družicu. Prvé týždne po štarte sa po celom svete rozhorel skutočný pozorovateľský boom, aký sa v prípade pozorovania satelitov už hádam ani nikdy neopakoval. Obzvlášť v USA vznikla na popud Smithsonovho astrofyzikálneho observatória hlavne z prostredia amatérskych astronómov rozsiahla koordinovaná skupina Moonwatch, ktorá sa na pozorovanie prvých satelitov špeciálne zameriavala. Získali mnoho údajov, ktoré si vtedy cenila aj americká armáda, ktorá ich brala ako vídatnú pomoc pri určovaní možností a charakteristík sovietskych nosičov, o ktorých dovtedy nemala takmer žiadne informácie.

Pravdepodobne prvá snímka preletu umelého satelitu
(nosič Sputnika-1). Autor: Art Griffin, 9. október 1957
Pozorovania raketového stupňa R-7 ukončil jeho zánik v atmosfére, ku ktorému došlo kvôli jeho nízkemu perigeu už na začiatku decembra 1957, medzitým však stihla 3. novembra odštartovať ďalšia lahôdka pre pozorovateľov - Sputnik-2.  Kedže družica so psom Lajkou ostala spojená s raketou, objekt bol o niečo väčší ako prvá raketa a opäť ľahko pozorovateľný, v maxime dosahujúci záporné magnitúdy. A opäť dochádzalo aj k málo známym pozorovaniam nekatalogizovaného aerodynamického krytu. Sputnik-2 však pripravil na konci svojej vesmírnej púte ešte jedno nevšedné divadlo. Do atmosféry totiž vstúpil nad západnou časťou Atlaniku neďaleko východného pobrežia USA a jeho spektakulárny zánik v atmosfére tak videlo 14. apríla 1958 mnoho ľudí. Bolo to vôbec prvýkrát, čo bol pozorovaný zánik umelého kozmického telesa v atmosfére.

Následne bola v roku 1958 podobne dobre pozorovateľná aj raketa zo štartu Sputnika-3, tentokrát bol pri priaznivých preletoch dobre viditeľný aj samotný satelit, ktorý vážil vyše 1,3 tony, meral 3,5 metra a dosahoval vyše 3 mag. Inak situáciu s vynikajúcou pozorovateľnosťou raketových stupňov prvých Sputnikov môžu vtedajším pozorovateľom súčasníci len  závidieť. Dnes síce máme úžasne sledovateľnú ISS a mnoho ďalších relatívne jasných satelitov, avšak takmer 30 metrový raketový stupeň sa na orbitu už nikdy nedostal a jeho pozorovanie na čistej nočnej oblohe muselo byť vskutku silným zážitkom. Ved aj na dnešnej satelitmi preplnenej oblohe väčšina dnešných posledných stupňov nachádzajúcich sa na orbite nepresahuje 10 metrov a sotva dosiahne jasnosti 0 mag.
Sputnik-2

Toľko k pozorovaniam prvých sovietskych satelitov. Situácia s pozorovateľnosťou prvých amerických satelitov bola o poznanie horšia. Prvé americké družice typu Explorer a Vanguard a ich nosiče vypustené v roku 1958 boli príliš malé, alebo na príliš vysokých dráhach, aby sa dali ľahko pozorovať voľným okom a tak si ich laická verejnosť bez ďalekohľadov vychutnať nemohla. Hoci boli zaznamenané aj nejaké pozorovania voľným okom (hlavne u rakety Vanguard), jasnosti satelitov pri nich sotva presahovali 5 mag. K prvému štartu relatívne dobre sledovateľného amerického satelitu došlo až 18. decembra 1958. Satelit Score tentokrát ostal spojený so svojim nosičom, ktorým bol takmer 25 metrov dlhý raketový stupeň Atlas B, čo predstavovalo na oblohe podobne jasný objekt ako sovietske "ersedmičky". Nevýhodou bol nízky sklon orbity satelitu (32,3°), kvôli ktorému si tento objekt nemohli vychutnať pozorovatelia so severnejších zemepisných šírok (vrátane nášho územia). Prvým, naozaj dobre a globálne pozorovateľným americkým satelitom bol až Echo-1, štartujúci 12. augusta 1960. Táto balónová družica o priemere 30 metrov s lesklým povrchom bola v tej dobe obľúbeným pozorovateľským objektom, ktorý dosahoval jasnosti až 0 mag a vďaka výške cez 1 200 km býval pri jednom prelete sledovateľný aj viac ako 10 minút.
Balónová družica Echo-1 počas predštartovných príprav 


Ako už dobre vieme, nasledujúce roky počet satelitov na orbite ďalej narastal a hoci ich pozorovanie z veľkej časti prestalo mať relevantný vedecký význam, ostalo nevšednou hobby relatívne neveľkého množstva amatérskych nadšencov, ktorý si cenia, že môžu na vlastné oči sledovať vzdialené technologické klenoty našej civilizácie. A hoci v súčasnosti sa nám to počas jasných letných nocí nad hlavami rôznymi družicami len tak hemží, pravdepodobne sa už žiadne naše pozorovanie nevyrovná tomu, keď ľudia prvýkrát uvideli na oblohe tú jasnú, osamelú, pomaly sa pohybujúcu hviezdičku.

Žiadne komentáre:

Zverejnenie komentára