Hlavní navigace

Spojeni shůry: Kterak se satelity staly páteří globální komunikace

Ať televizní signál nejvyšší kvality či připojení k internetu odkudkoliv, družice zajišťují služby dnes samozřejmé, ještě před třiceti lety ale stěží představitelné. A v příštích dekádách význam satelitní telekomunikace jen poroste.

Doba čtení: 5 minut

Sdílet

Legendární autor sci-fi Arthur C. Clarke mohl být miliardářem. Kdyby jen patentoval svůj návrh globálního komunikačního systému založeného na družicích vysílajících z geostacionární dráhy. Ve formě článku jej představil už v roce 1945, o dekádu dříve, než se Sputnik poprvé rozpípal z nebe. Clarkeův koncept ale podle britského práva beztak nemohl být patentován, protože nebyl uskutečnitelný, potřebné technologie ještě neexistovaly. V roce Clarkeovi smrti, tedy za 2008, dosáhly celkové tržby satelitního průmyslu více než tři biliony korun.

Clarkeova východiska se ukázala jako správná, téměř všechny telekomunikační družice dnes vysílají z oběžné dráhy, po svém „vynálezci“ také nazývané Clarkeovou orbitou. Výška geostacionární dráhy (GEO) činí zhruba 36 tisíc kilometrů a samozřejmě není libovolná. V této vzdálenosti od Země satelity letí stejnou úhlovou rychlostí jakou se planeta točí kolem své osy, a tedy zdánlivě visí nad určitou oblastí, kterou pokrývají například televizním signálem.

Dosáhnout dál

První komerční komunikační družicí byl Intelsat I, vypuštěný na geosynchronní oběžnou dráhu v roce 1965. O dva roky později začali Sověti vytvářet první síť satelitů šířících televizní signál, namísto z GEO ale satelity Orbita vysílaly z nižší, vysoce eliptické dráhy s dvanáctihodinovou periodou. Satelitní televize jak ji známe se proto zrodila až s vypuštěním družice Satcom 1 v roce 1975. Její provozovatel RCA Americom, nyní součást evropského satelitního operátora SES, umožnil vyrůst mnoha televizním společnostem včetně HBO.

Družice totiž kabelovým operátorům umožnily šířit signál levně a spolehlivě napříč Severní Amerikou, aniž by musely natahovat kabely přes celý kontinent. Po celém světě dnes využívají poskytovatelé kabelové televize přenos přes oběžnou dráhu do takzvaných downlinkových stanic ve velkých městech, ze kterých je pozemní cestou distribuován v přilehlém regionu.

První domácí satelitní přijímače přišli na americký trh v roce 1979 a prodávaly se za více než dvě a půl milionu korun v dnešní hodnotě, tedy při zohlednění inflace. Naladit šlo jen hrstku kanálů, jejichž příjem vyžadoval parabolu o průměru kolem šesti metrů. Není divu, že první systémy satelitní televize nebyly příliš oblíbené u zákazníků ani u jejich sousedů. Mnoho amerických sdružení vlastníků domů instalaci obřích parabol zakazovalo či omezovalo, než byla opatření tohoto druhu soudem prohlášena za nezákonná.

Nebe nad Evropou

Ceny i velikost vybavení naštěstí rychle klesaly, zejména díky významným pokrokům v přijímací technologii. V roce 1980 už byla satelitní televize v zámoří dobře zavedena, v Evropě ale stále ještě v počátcích. Průlomem se stal Astra 1A, první satelit pokrývající signálem celý kontinent. Když na jaře 1989 začal vysílat, po GEO létalo jen několik evropských satelitů jako německé TV-Saty 1 a 2 nebo francouzský TDF s lokalizovanými stopami.

Astra 1A byla první družicí vypuštěnou společností SES, prvním evropským soukromým satelitním operátorem. Byl založen o čtyři roky dříve v Lucembursku z iniciativy velkovévodství, které stále drží významnou část akcií společnosti. Centrála SES a hlavní uplinkové zařízení se mimochodem nachází v zámku Betzdorf, bývalém sídle velkovévodské rodiny a rodišti současného panovníka Henriho. V maličké zemi byl zámek zřejmě jediným místem dostatečně vzdáleným od obydlených oblastí, aby nedocházelo k rušení systémů řízení družic i samotného vysílání.

Koncem roku 1990 přijímalo signál prostředictvím SES více než 16 milionů evropských domácností, ať již přes vlastní parabolu anebo nepřímo, jako zákazníci kabelových operátorů. Dnes společnost provozuje více než 70 satelitů pokrývajících 99,9% zemského povrchu. SES vypouští svoje družice na evropských raketách Ariane i na Sojuzech a úzce spolupracuje se společností SpaceX. SES ostatně byl první satelitní operátor, který svůj stroj doručil na GEO vícenásobně použitelnou raketou Falcon 9 v roce 2017.

Budoucnost shůry

V půlce devadesátých let byl satelitní televizní signál digitalizován, což výrazně zlepšilo kvalitu přenosu. A především digitální kódování umožnilo výraznou komprimaci signálu tak, že paprsek z jedné družice pojme více kanálů. To způsobilo hotovou explozi počtu televizních kanálů a umožnilo pozdější nástup vysokého rozlišení (HD). První veřejné vysílání v obrazové kvalitě HD přes satelit byl živý přenos z raketoplánu Discovery v roce 1989.

Díky mimořádné přenosové kapacitě a efektivitě vysílání posloužil satelit jako nástupní plocha nové technologie. Dnes už je HD spíše standardem televizní zábavy, zatímco jeho roli prémiové nabídky převzal formát Ultra HD. V současné době přenáší SES více než 50 kanálů v ultravysokém rozlišení, z nichž je 38 plně komerčních. Přičemž se podle analytiků počet dostupných UHD kanálů v příštích třech letech bezmála ztrojnásobí.

Z hlediska přenosu je nový formát mnohem náročnější než jeho předchůdci, důležitým milníkem na cestě UHD do obývacích pokojů proto bylo zavedení kodeku High Efficiency Video Coding (HEVC), který obraz komprimuje bez kompromisů v kvalitě. Pro uplatnění přes běžnou telekomunikační infrastrukturu byl upraven a poprvé přenášen společností SES v roce 2014. Díky HEVC zabere jeden UHD kanál stejnou vysílací kapacitu jako dva co do objemu dat mnohem „štíhlejší“ HD kanály.

Změny na obzoru

I samotné telekomunikační satelity procházejí dalekosáhlými technologickými inovacemi. Stávají se stále více univerzálními, schopnými nezávisle v reálném čase přizpůsobit parametry přenosu požadavkům a potřebám vysílatelů. Přenosová kapacita družice se tak může dočasně zvýšit i o řád ve srovnání se staršími satelity s pevným nastavením transponderů. Nejmodernější technologie také ušetří několik stovek kilogramů signálních filtrů, frekvenčních měničů a dalších zařízení.

Srovnatelné snížení hmotnosti a také delší provozní životnost slibuje iontový pohon namísto motorů na tekuté palivo, které družice používají k manévrování na oběžné dráze. Také nazývané plazmové motory, vytvářejí tah postupným zrychlením svazku nabitých částic. Namísto palivových nádrží si iontový motor vystačí jen s trochou plynu, typicky xenonu. Včetně zdroje paliva tak zabírá jen zhruba desetinu prostoru potřebného k uložění raketového motoru. Větší raketa jako Ariane 5 tedy může současně vynést dva satelity namísto jednoho.

Vysílání velkých družic na GEO zlevňují také inovace na poli raketové technologie. Zejména vícenásobně použitelné komponenty raket Falcon od společnosti SpaceX, které s každým dalším startem prokazují svoji spolehlivost. „Prudký pokles nákladů na vypouštění a provozování satelitů otevírá telekomunikační branži velké příležitosti,“ vysvětluje Martin Ornass-Kubacki, viceprezident a regionální ředitel ve společnosti SES. „Širší a flexibilnější operační schopnosti satelitů umožní celé nové obchodní modely. Například přenos na vyžádání podobně, jako dnes firmy využívají cloudové služby namísto toho, aby si software kupovaly.“

Martin Ornass Kubacki

Družicové vysílání není omezováno geografickými podmínkami ani pozemní infrastrukturou, proto také poskytuje připojení k internetu do vzdálených nebo méně rozvinutých regionů, na palubě letadel či lodí. Lze říci, že by skutečně celosvětová síť hodná svého jména nebyla možná bez výpomoci z GEO. Proto družicové vysílání zůstane pilířem telekomunikace ve stále propojenějším světě.