Zprávy ze světa

8238_illustration
30.12.2016

Hodnotné snímky Země...

… jsou pořizované i z paluby Mezinárodní vesmírné stanice ISS.

Kromě obrazových dat systematicky pořizovaných velkým množstvím bezpilotních družic dálkového průzkumu je v archivech i obrovské množství snímků Země pořízených z kabin pilotovaných kosmických lodí a orbitálních stanic jejich posádkami. První fotografie malými příručními přístroji pořizovali tehdejší sovětští kosmonauté a američtí astronauté z vesmíru už od počátků prvních programů pilotovaných vesmírných letů v šedesátých letech 20. století. I ty nejmírnější odhady se shodují, že astronauté z oběžné dráhy už pořídili přes 1 milión snímků Země. Fotografování patří mezi jedny z nejoblíbenějších pracovních úkolů a astronauté se mu často věnují dobrovolně i ve svém volném čase, protože výsledky této práce jsou nejenom vědecky hodnotné, ale často i velmi krásné.

Obr.: Přestože tento snímek vypadá jako záběr cizí planety z trikového sci-fi filmu, je to reálný snímek Země a polární záře. Snímek pořídil astronaut Scott Kelly z paluby Mezinárodní vesmírné stanice ISS fotoaparátem Nikon D4 dne 15.08.2015. Zdroj: Scott Kelly, NASA Johnson's photostream, Flickr

 

Obr.: Přestože tento snímek vypadá jako záběr cizí planety z trikového sci-fi filmu, je to reálný snímek Země a polární záře. Snímek pořídil astronaut Scott Kelly z paluby Mezinárodní vesmírné stanice ISS fotoaparátem Nikon D4 dne 15.08.2015. Zdroj: Scott Kelly, NASA Johnson’s photostream, Flickr

Příliš mnoho krásy ale může být až nebezpečné a zaujetí fotografovo může ohrozit i jeho život, jak se o tom přesvědčil astronaut Scott Carpenter při letu Mercury – Atlas 7 v roce 1962. Scott Carpenter byl čtvrtým Američanem, který překročil hranice vesmíru, ale protože první dva lety Alana Sheparda a Guse Grissoma byly vedeny po balistické křivce (tedy nahoru a hned zpět bez jediného obletu kolem Země), byl Carpenter po Johnu Glennovi teprve druhým americkým astronautem, který se dostal až na oběžnou dráhu kolem Země. Scott Carpenter ve své kosmické kabině pojmenované Aurora 7 během letu trvajícím 4 hodiny a 56 minut obletěl 3 krát Zemi ve výšce až 260 km. Pozornost Scotta Carpentera při jeho orbitálním letu ale rozptylovala úchvatnost výhledu z okna kabiny natolik, že začal výrazně zaostávat v plnění naplánovaného programu vědeckých experimentů a nesoustředil se dostatečně na sledování přístrojů. Pozdější hodnocení dvou britských novinárů, že se choval jako „potrhlý americký turista“, je až moc příkré, ale pravda je, že při manévrování s kabinou za účelem získání co nejlepšího výhledu a co nejlepšího úhlu pro pořízení fotografií spotřeboval zbytečně moc paliva, ignoroval varování z pozemního střediska a ke konci letu byl stav paliva už natolik nízký, že to ohrozilo bezpečnost jeho návratu na Zemi. Pár dalších zbytečných manévrů by už mělo fatální následky. Když pak musel při návratovém manévru přejít na ruční ovládání, reagoval v této kritické chvíli nesoustředěný Carpenter se zpožděním, plánovanou oblast přistání na moři s připravenými záchrannými týmy přeletěl o stovky kilometrů a pro omezený dosah jeho vysílačky nemohl z mořské hladiny po přistání v této vzdálenosti podat o sobě zprávu. Více než půl hodiny byl tak pro ostatní svět zcela nezvěstný, než ho našly první pátrací letouny plujícího v nafukovacím člunu vedle kabiny jeho kosmické lodě. Ve společnosti potápěčů, kteří vyskočili ze záchranných letadel, musel čekat na vyzvednutí vzdálenou záchrannou helikoptérou v tomto člunu ještě několik hodin. Činovníci NASA sice z politických důvodů veřejně prohlásili misi za zcela úspěšnou, jen s drobnými a zcela zvládnutými problémy technického rázu, ale samozřejmě tiše zuřili, že se jim hned při druhém vesmírném letu kvůli vlastní neopatrnosti málem zabil astronaut. Scott Carpenter u nich upadl v takovou nemilost, že ho už do vesmíru nechtěli nikdy znovu pustit. Ten si to pak alespoň částečně vynahradil tím, že když nemohl nahoru, šel tedy dolů a začal se věnovat výzkumu pobytu člověka v podmořských stanicích, z astronauta se stal aquanaut.

V současnosti je nejproduktivnějším stanovištěm vesmírných fotografů Mezinárodní vesmírná stanice ISS, která obíhá Zemi ve výšce 354 – 460 km průměrnou rychlostí 27 720 km/h. První částí stanice byl modul Zarja, který byl vynesen 20. listopadu 1998 a od 2. listopadu 2000 je stanice trvale obydlena.

Obr.: Americká astronautka Tracy Ellen Caldwellová si během Expedice 24 v roce 2010 užívá jedinečný výhled z Mezinárodní vesmírné stanice ISS. Zdroj: By NASA/Tracy Caldwell Dyson, Public Domain

 

Obr.: Americká astronautka Tracy Ellen Caldwellová si během Expedice 24 v roce 2010 užívá jedinečný výhled z Mezinárodní vesmírné stanice ISS. Zdroj: NASA/Tracy Caldwell Dyson, Public Domain

Členové posádek Mezinárodní vesmírné stanice už pořídili více než 300 000 fotografií Země. Jediným trvalým zásadnějším omezení fotografování Země je to, že vzhledem k oběžné dráze stanice ISS, lze plnohodnotně snímat pouze oblasti mezi 51. severní a jižní zeměpisnou šířkou. Snímky ze stanice ISS jsou zveřejňované na webové stránce (odkaz je na konci článku) a veřejnost i může pro studijní nebo vědecké účely navrhovat nové oblasti pro snímkování.

Členové posádek pořizují své snímky ručními přístroji často přes okna modulu Zvezda (tento modul byl připojen ke stanici 12. července 2000), přes opticky kvalitní okno v modulu Destiny (modul Destiny byl ke stanici připojen10. února 2001) a nejčastěji ze známé pozorovací kupule. Tato kupole se sedmi okny byla k Mezinárodní vesmírné stanici vynesena 8.února 2010 raketoplánem Endeavour a byla připojena k uzlovému modulu Tranquility vedle modulu Unity. Výška kopule je 1.5 metru, maximální průměr je 2.95 metru a její hmotnost je 1 880 kg. Každé ze sedmi oken má vlastní uzavíratelný ochranný poklop z kevlaru, který chrání okno před poškozením kosmickým smetím a mikrometeority.

Obr.: Pozorovací kupole na Mezinárodní vesmírné stanici ISS. Ochranné okenice z kevlaru jsou odklopené, uvnitř kupole je astronaut Ronald John Garan z Expedice 28. Zdroj: NASA , Public Domain

 

Obr.: Pozorovací kupole na Mezinárodní vesmírné stanici ISS. Ochranné okenice z kevlaru jsou odklopené, uvnitř kupole je astronaut Ronald John Garan z Expedice 28. Zdroj: NASA , Public Domain

Pořizování snímků pomocí ručních přístrojů (nejčastěji to jsou přístroje značky Nikon) přes okna orbitální stanice je relativně primitivní a geometricky výrazně méně přesná metoda. Přesto ale nejlepší z těchto snímků mohou dosahovat rozlišení pozemních objektů o velikosti cca 3 až 5 metrů. Zpracování takových snímků do podoby geometricky přesné fotomapy je sice výrazně složitější, než je tomu u obrazových dat pořízených automatickými družicemi (kde jsou dostupná bohatá metadata o pozici družice a geometrii snímání každé konkrétní družicové scény), ale ani u snímků z ručních přístrojů to není nemožné.

K obrazovým datům z automatických družic a snímkům z ručních přístrojů astronautů existuje ještě třetí kompromisní možnost – automatické senzory snímající obrazová data z orbitální stanice, které v běžném provozu nevyžadují zásahy lidské posádky, ale v případě závady se je může posádka pokusit opravit, případně vyměnit. To je zásadní výhoda oproti samostatným automatickým družicím, kde je každá závada prakticky neopravitelná, protože automatické opravárenské lodě jsou zatím stále ještě jen snem a opravárenské lety lodí s lidskou posádkou natolik drahé a náročné, že se zatím uskutečnily jen v naprosto výjimečných a ojedinělých případech, jako byly například opravy a servisní mise raketoplánů k Hubbleovu vesmírnému dalekohledu.

K umístění svých kamer na Mezinárodní vesmírnou stanici se rozhodla kanadská firma UrtheCast. Její senzor Theia pořizuje obrazová data v rozlišení pozemních objektů až 5 metrů ve čtyřech pásmech vlnových délek – v modrém, zeleném a červeném pásmu viditelného světla pro vytváření obrazů v přirozených barvách a v blízkém infračerveném záření pro obrazy v nepravých barvách, které jsou mnohem vhodnější například pro sledování stavu vegetace.

Obr.: Pouštní oblast v Saudské Arábii se zelenými kruhy uměle zavlažovaných polí zachycená kamerou Theia dne 5. dubna 2016. Zdroj: Zdroj: © 2016 UrtheCast Gallery

 

Obr.: Pouštní oblast v Saudské Arábii se zelenými kruhy uměle zavlažovaných polí zachycená kamerou Theia dne 5. dubna 2016. Zdroj: Zdroj: © 2016 UrtheCast Gallery

Druhý senzor Iris snímá obraz pouze v přirozených barvách, zato v rozlišení pozemních podrobností okolo 1 metru a navíc z cílové oblasti dokáže nasnímat videozáběr v délce 1 minuty.

Obr.: Severokorejské hlavní město Pchongjang zachycené 30. května 2016 kamerou Iris, která může pořizovat obrazová data v rozlišení až 1 metr a videozáběry v délce 60 vteřin.  Zdroj: © 2016 UrtheCast Gallery

 

Obr.: Severokorejské hlavní město Pchongjang zachycené 30. května 2016 kamerou Iris, která může pořizovat obrazová data v rozlišení až 1 metr a videozáběry v délce 60 vteřin. Zdroj: © 2016 UrtheCast Gallery

Obě kamery společnosti UrtheCast byly dopraveny k Mezinárodní vesmírné stanici nákladní zásobovací lodí Progress M-21M dne 29. listopadu 2013. První pokus o instalaci na vnější stranu modulu Zvezda provedli ruští kosmonauté Oleg Kotov a Sergej Rjazanskij dne 27. prosince 2013 jako součást výstupu vně stanice v délce 8 hodin a 7 minut. Z kamer se ale nepřenášela telemetrická data a proto bylo rozhodnuto je vrátit zpět do stanice a tam problém podrobně prozkoumat. Druhý pokus o instalaci provedli stejní kosmonauté 27. ledna 2014. Kamera vysokého rozlišení byla instalována zcela úspěšně, problémy s přenosem telemetrických dat z kamery středního rozlišení přetrvával, ale později se to také podařilo vyřešit, takže v tuto chvíli jsou všechny kamery společnosti UrtheCast funkční.

Dalším neopominutelným projektem z oblasti dálkového průzkumu Země je projekt americké agentury NASA označovaný jako HDEV (z angl. High Definition Earth-Viewing System) a to přesto, že pořizovaná obrazová data jsou vlastně jen vedlejším produktem. Hlavním cílem projektu totiž je testování použitelnosti běžných komerčních kamer pro snímání z vesmíru.

Kamery HDEV odstartovaly jako součást nákladu zásobovací bezpilotní lodě Dragon SpaceX CRS-3 dne 18. dubna 2014 a loď byla připojena ke stanici o dva dny později. Kamery HDEV jsou trvale umístěné v kontejneru s kontrolovanou teplotou, který je natlakován dusíkem na úroveň běžného atmosférického tlaku. Tento kontejner je chránil nejen při přepravě a montáži, ale i při snímání obrazu, protože zcela bez ochrany by tyto běžné komerční kamery neměly velkou šanci pobyt na oběžné dráze dlouho přežít. Hlavním nebezpečím však pro ně nadále zůstává kosmické záření, které je bude postupně poškozovat.
Kontejner s kamerami HDEV byl připojen na vnější stranu modulu Columbus pomocí kanadského dálkově ovládaného dvouramenného manipulátoru Dextre (celé jeho anglické označení je Special Purpose Dexterous Manipulator), takže se to obešlo bez nutnosti riskantní a namáhavé práce kosmonautů ve skafandrech vně stanice.
Kamery HDEV byly úspěšně aktivovány 30. dubna 2014. Nyní nabízejí všem uživatelům internetu pohledy na Zemi svými objektivy v přímém přenosu. Kamery jsou napevno umístěné vzhledem ke směru letu stanice v různých úhlech, nabízejí pohledy vpřed, zpět i kolmo dolu na povrch Země. Přenos probíhá prakticky kontinuálně, krátké výpadky v přenosu se objevují pouze při přepínání mezi jednotlivými kamerami nebo pokud není dostupné spojení se stanicí, případně může být obraz dočasně černý, pokud se stanice právě nachází nad noční stranou Země.

Stanice obíhá okolo Země s periodou 92 minut, během této doby lze tedy z Mezinárodní vesmírné stanice vidět východ Slunce, let nad denní částí Země, západ Slunce a přelet noční tmou. Především při východech a západech Slunce lze občas pomocí těchto kamer zahlédnout podobné scény, jaké už před více než padesáti lety obdivoval nadšený fotograf Carpenter.

Přímý přenos záběrů z kamer projektu HDEV (včetně mapky s aktuální pozicí stanice ISS) je možné najít na webových stránkách například zde.

Webová stránka (v angličtině) se snímky pořizovanými astronauty z Mezinárodní vesmírné stanice ISS je zde.

Stránky společnosti UrtheCast, provozující na Mezinárodní vesmírné stanici kamery Iris a Theia a zároveň provozující družice Deimos-1 a Deimos-2 jsou zde.

Přehled parametrů senzoru Iris je možné nalézt v českém jazyce zde. Přehled parametrů senzoru Theia je možné nalézt v českém jazyce zde.

Máte-li předběžný zájem o nákup některých komerčně nabízených družicových dat nebo jejich následné zpracování, je Vám k dispozici poptávkový formulář pro zpracování nabídky zde.

Článek zpracoval: Jiří Šustera

 

nahoru

zpět