50 let Sputniku: Proč pípal?

6. říjen 2007

Sputnik 1 byla divná družice, dnes by ji za ty peníze nikdo nevypustil. Nic neuměla, nic nedělala, nic neměřila... jen pravidelně pípala. Proč? Protože to bylo nejjednodušší. Přesto pípání Sputniku znělo na pozemských přijímačích pokaždé trochu jinak a vědci z toho dokázali zjistit zajímavé informace.

Kdybychom se podívali na Sputnik dnešníma očima, tak se dá říct, že jeho design i zvuk byly výborným marketingovým tahem. Snadno zapamatovatelný tvar koule s anténkami dokáže namalovat každé malé dítě. A zvukový signál, pouhé pravidelné pípání, které se nedá s ničím jiným splést. Tedy čistě z reklamního hlediska byl Sputnik výborným propagačním produktem jak sovětské vědy, tak sovětského režimu.

Lidé po celém světě byli doslova šokováni představou, že jim nad hlavou létá těleso vyrobené člověkem. Vidět ho většinou nemohli, i když naleštěná kovová koule o průměru 60 cm kupodivu na nebi vidět byla. Jenomže bez dalekohledu viditelná jen zcela výjimečně a navíc se dala těžko najít, pokud člověk nevěděl přesně, kde hledat.

Většina lidí si v souvislosti se Sputnikem 1 vybaví jeho charakteristické pípání. Tomu naslouchali vědci i radioamatéři po celém světě. Běžní lidé ho pak mohli slyšet zprostředkovaně z vysílání rozhlasu. Připomeňme si ten slavný zvuk nahraný v Československu.

Signál Sputniku dokázala přijímat řada radioamatérů

Na první poslech celkem pravidelné, i když z dnešního pohledu zašuměné pípání. Poměrně dost lidí si dnes myslí, že Sputnik vysílal Morseovku a že na Zem předával důležitá vědecká data - není to pravda. Pojďme se na pípání Sputniku podívat podrobně.

Ze Sputniku trčely celkem 4 antény napojené na dva radiomajáky. Jeden vysílal na frekvenci 20 MHz, tedy vlnové délce asi 15 metrů, druhý na 40 MHz, což je 7,5 metru. A teď to důležité. Podobně jako majáky na mořském pobřeží, tak i radiomajáky nevysílají nic jiného, než pravidelné stejně dlouhé impulsy. Žádné informace v nich tedy přímo nejsou. Délka jednoho pípnutí byla přesně stanovena na 0,3 sekundy.

Jenže ono to pípání přeci jen tak úplně monotónní nebylo. Pojďme si poslechnout ještě jiný záznam, tentokrát nahraný ve Washingtonu, který zní velmi čistě.

Logo

Na první poslech se dá postřehnout změna výšky tónu. A z ní dokázali vědci určit neuvěřitelné věci, jako například radiální rychlost družice, její polohu, změnu teploty a tlaku uvnitř Sputniku nebo propustnost zemské ionosféry a z dráhy družice pak i zploštění Země.

Sputnik byl hermeticky uzavřen a naplněn dusíkem. Jenomže vlivem střídavého pobytu Sputniku na přímém slunečním světle a nořením se do stínu Země nebo i díky chodu baterií a elektronických součástek, se teplota uvnitř družice měnila. A protože časování délek pípnutí bylo závislé na teplotě obvodu, tak se s různou teplotou uvnitř měnilo i vysílání radiomajáků. Bylo vypočítáno, že pokud se délka pípnutí zkrátí pod 0,2 sekundy, překročila teplota uvnitř družice 50 °C a pokud se prodlouží na 0,4 sekundy, ochladilo se pod bod mrazu nebo klesnul tlak pod 350 hPa. Takže vědci i bez teploměru poznali, jaká je uvnitř Sputniku 1 teplota.

Rychlost družice a její polohu pak prozrazovala postupná změna vlnové délky signálu. Když se Sputnik objevil u obzoru a přibližoval se k pozemní měřicí stanici, jeho signál měl kratší vlnovou délku a když za pár minut mizel na obzoru opačném, měl vlnovou délku prodlouženou. Dnes tento Dopplerův efekt používají běžně třeba policejní hlídky pro měření rychlosti automobilů na silnici. Jenže před 50 lety byl použit poprvé v kosmu.

V Americe se začal komerčně prodávat přijímač nízké radiové frekvence, na které vysílaly Sputniky

Díky změření dráhy Sputniku pak bylo možné usuzovat na to, do jaké míry je družice ovlivněna nepravidelností zemského tělesa. Ukázalo se, že dráha družice je odkláněla o čtvrt stupně zeměpisné délky na jeden oběh. Byl to jasný důkaz zploštění naší planety a dalo se dokonce vypočítat kolik přesně to zploštění dělá (výpočet u nás provedl prof. Emil Buchar z ČVUT). Jinak výšku Sputniku nad Zemí byli schopni vědci určit s přesností asi 100 metrů.

Logo

No a v neposlední řadě by signál Sputniku zněl úplně jinak, kdyby neprocházel skrz naši atmosféru. Ta ho dokázala měnit dost výrazně a v poslední ukázce to uslyšíte. Ionosféra, tedy nabitá část atmosféry, silně narušuje radiové vysílání, ale na druhé straně ji díky tomu můžeme zkoumat. Studium přijímaného signálu Sputniku pomohlo porozumět způsobu šíření rádiových vln ve vrchních vrstvách atmosféry.

Pojďme si teď na úplný závěr poslechnout celý záznam přeletu Sputniku od obzoru k obzoru na měřicí stanici ve Washingtonu, jak byl zaznamenán v říjnu 1957. Teď už budete vědět, proč není zvuk stále stejný. Uslyšíte, jak se Sputnik otáčí, i jak se mění výška tónů vlivem pohybu družce po obloze a propustnosti ionosféry.

Grafický záznam signálu Sputniku 1 při přeletu (audioukázka číslo 3)

A kolik času měli vědci na měření? Sputnik 1 oběhnul Zemi jednou za 96 minut, ale nad obzorem dané měřicí stanice byl vždy jen několik minut. Sputnik vydržel obíhat Zemi 3 měsíce, ale vysílat jen tři týdny. I pro pípání je totiž potřeba energie, a když se palubní baterie vybily, Sputnik se odmlčel.


Padesátému výročí vypuštění první umělé družice Země se věnuje ve svém speciálním vydání magazín Nebeský cestopis dne 6. října 2007.

Přečtěte si také další články k padesátému výročí Sputniku.

autor: Petr Sobotka
Spustit audio

E-shop Českého rozhlasu

Hurvínek? A od Nepila? Teda taťuldo, to zírám...

Jan Kovařík, moderátor Českého rozhlasu Dvojka

hurvinek.jpg

3 x Hurvínkovy příhody

Koupit

„Raději malé uměníčko dobře, nežli velké špatně.“ Josef Skupa, zakladatel Divadla Spejbla a Hurvínka