Přednášel jsem pro 500 lidí. Předstoupit před orchestr je ale něco jiného, říká prof. Vejražka

V 70. letech se v Československu se svou skupinou pokoušel vyvinout přijímač amerického družicového navigačního systému GPS. Informace o GPS byly utajovány, a tak mu přátelé tajně dovezli z USA časopis se základním popisem. “Bylo třeba řady měsíců výzkumu a pokusů, než se nám podařilo signály družic přijmout,” vzpomíná v rozhovoru profesor Vejražka, který 6. dubna slaví narozeniny.

Setkání s hudbou jste začali pořádat v roce 2010. Odehrávají se v Zengerově posluchárně, nevyžadují formální oděv a koncert sám slovně provázíte. Proč jste zvolili tento atypický formát?

Tehdy jsem organizoval orchestrální koncerty pro celé ČVUT při příležitosti Nového roku, zahájení akademického roku ap. A s tímto nápadem za mnou přišel profesor Václav Hlaváč. Jeho představa byla připravit koncert pro naše zaměstnance, kteří jdou z práce, nejsou slavnostně oblečení a přivítali by chvilku zklidnění při hezké hudbě. Tak vznikl stávající formát. Já připravuji program, jednám s umělci a koncerty moderuji. Zengerovu posluchárnu jsme vybrali proto, že má vynikající akustiku a protože ji máme zadarmo.

Během koncertu se posluchači díky vašim slovním vstupům mezi skladbami dozví i spoustu zajímavostí. Podle čeho vybíráte perličky, které ve vstupech říkáte? 

Nechci, aby se Setkání podobala neoblíbeným výchovným koncertům ze základní školy. Program s životopisnými daty najdou posluchači na letáku, který dostanou při vstupu. Mnozí se na Setkání připravují, a tak znají mnoho životopisných informací o autorech z internetu. Snažím se proto přiblížit skladatele po stránce životní situace či emocí, pod jejichž vlivem skladba vznikala. Zdrojem jsou nejrůznější životopisné prameny, a nejlépe dopisy, které někdy bývají publikovány. Kouzelné jsou např. dopisy Mozarta tatínkovi. A tak, když vím, kdy skladba vznikla, vyhledám korespondenci z té doby a zkusím vybrat nějakou zajímavost. Vznikne podrobný psaný komentář, z něhož si obvykle na místě vyberu, co budu povídat: podle nálady mé, nálady účinkujících a atmosféry v sále. Moje písemná příprava na poslední Setkání s hudbou měla například 22 stránek.

Máte někdy při uvádění koncertů trému?

Nemám. Je to asi výchovou. Tatínek byl učitel, herec – ochotník, sokol, výborný řečník, bavič. Sledoval a opravoval moje projevy, když jsem se účastnil různých olympiád a technických soutěží, vystoupení v hudebce.

Na začátku mé učitelské kariery jsme mívali na škole hodně posluchačů a považoval jsem tedy za čest odpřednášet 90 minut zpaměti pro 200 posluchačů. V rámci Českého svazu vědeckotechnických společností (ČSVTS) jsem přednášel v kurzech pro 500 lidí. To se otrkáte.

Ale něco jiného je, pokud předstoupíte před orchestr, což před generální zkouškou dělávám. Chci tam totiž říct, že pro posluchače to bude svátek a chci vzbudit u členů tělesa touhu se na tom svátku podílet. Mám dojem, že se to v kvalitě koncertu projeví. Ale je to pro mne zvláštním způsobem náročné: stojíte před stovkou umělců připravených zprostředkovat vrcholný zážitek. Už jen ten sál má zvláštní atmosféru. Tyto chvíle prožívám ne s trémou, ale s respektem k prostředí, které je jakoby nabito nějakou energií.

Je vidět, že hudbě rozumíte a máte k ní vztah. Hrajete sám na nějaký hudební nástroj?

Hrával jsem na housle a na piano. Ale po úrazu mi v tom brání přetržená šlacha na levé ruce.

Co plánuje na příští akademický rok pro Setkání s hudbou?

Rok 2024 bude Smetanovský rok, uplyne 200 let od narození Bedřicha Smetany. Výročí mají i Leoš Janáček a Josef Suk. Budeme dávat klavírní skladby Smetanovy v podání paní Jitky Čechové, hezké věci s Českým triem, vystoupí Belfiato kvintet a další významný sólista, jméno neprozradím, prostě zas špička.

Pojďme se věnovat vaší vědecké činnosti. Můžete stručně vysvětlit, jak fungují družicové navigační systémy?

V provozu jsou čtyři: GPS, Galileo, Glonas a BeiDou. Všechny pracují na stejném principu. Umí změřit dobu, za níž dorazí signál z družice k přijímači. Tím také změří vzdálenost družice-uživatel. A pak je to úloha podobná úloze ze základní školy – zkonstruovat trojúhelník, známe-li tři strany. Třetím vrcholem, který se hledá, je bod, v němž se nacházíte. Všechny systémy měří přibližně stejně přesně, chyba polohy se pohybuje mezi pěti a osmi metry. Aby se dalo měřit, musíte vidět alespoň čtyři družice, čemuž ovšem může bránit okolní zástavba. Kromě toho je nežádoucí, aby se přijímané signály dostávaly do přijímače odrazem, např. od okolních staveb.

Vedl jste tým vědců, kteří vyhodnocovali, zda zmíněné zákony způsobují nepříznivé situace při měření polohy pražských tramvají. Můžete to blíže popsat?

Měřit polohu vozidel městské dopravy umožňuje řídit dopravu, operativně nasazovat vozidla, zobrazovat na zastávkách kdy přijede příslušný spoj ap. Přijímač v tramvaji ale měří nepřesně, protože zástavba kolem ulice vytváří kaňon, z něhož nejsou vidět zmíněné čtyři družice, signály se totiž od domů odráží. V Praze se to stává např. v Jindřišské, Vodičkově a v Lazarské ulici.

Pražský dopravní podnik zvažoval nasazení přijímačů družicové navigace na tramvaje a chtěl vědět, zda vzniknou problémy s přesností, právě třeba v důsledku okolí. A to jsme vyhodnocovali s využitím našeho přijímače družicových navigačních signálů.

Mají před sebou družicové navigační systémy ještě nějakou výzvu, co se týče vývoje?

Pořád se vylepšují. A je třeba mít dobré informace, zejména tehdy, když máte třeba starší přijímač, u něhož se ani nepředpokládalo, že bude ještě teď v provozu. Nedávno nastal např. problém s tzv. roll-over. Starší přijímače přestaly fungovat proto, že hodiny na družici vysílají každé 1,5 vteřiny impuls, který se ukládá v přijímači. Když se paměť přijímače naplní, musí to přijímač ošetřit. Starší přijímače to neuměly a selhaly. Stalo se to po 20 letech jejich činnosti. Pomáhali jsme řadě podniků s obnovením jejich činnosti.

Družicové navigační systémy se vyvíjely od 70. let, tedy v době studené války. Vědci mezi Východem a Západem nesdíleli informace. Jak těžký byl vývoj bez sdílení poznatků?

Družicové navigační systémy patří do rodiny systémů rádiových, jejichž principy jsou známé od 30. let minulého století. V tom nebyl problém. Museli jsme získat informaci o parametrech signálů vysílaných družicemi, abychom je mohli přijímat.

Bylo tedy už na čem stavět?

Metody byly jiné, lokální, zatímco družicové systémy jsou globální. Lokální systémy využívají pozemskou infrastrukturu, obvykle rádiové majáky. Jejich dosah je omezený na 150 až 300 km. Pokud letadlo pokrytí opustí, musí přeladit na jiný maják. Znalosti o těchto systémech jsou užitečné, i pokud chcete pracovat v oblasti družicové navigace.

Pro nás bylo ještě užitečné seznámení se systémem Omega. Lidstvo vždy toužilo po globálním systému. Vědělo se, že signály na velmi dlouhých vlnách (kolem 10 kHz) se dobře šíří přes moře. Pod vedením Spojených států tedy bylo vybudováno osm majáků na zeměkouli (Norsko, Reunion, Dakota, Argentina, Libérie, Havaj, Austrálie, Japonsko). Signály, které uživatel od majáků Omega přijímal, byly zpožděny o čas odpovídající vzdálenosti uživatel – maják. Polohu uživatele bylo možné určit s chybou asi dva kilometry, což bylo v 70. létech přijatelné.

S Omegou jsem se seznámil na základě požadavku Československých aerolinií (ČSA). Potřebovali vypočítat polohu letadla, když znají polohu dvou majáků na Zemi a změří, jak daleko od majáků letadlo je. To je pořád stejný problém konstrukce trojúhelníku, pokud známe délku tří stran. Takto získanou polohu chtěli porovnávat s údajem naměřeným systémem Omega a vyhodnocovat chybu – to byl můj úkol.

Proč to bylo potřebné?

Letadla musela létat po letových cestách. Ty byly nad Atlantikem široké 120 námořních mil (tj. asi 200 km). V roce 1973 letové cesty už nestačily houstnoucímu provozu nad mořem, a proto se mezinárodní dohodou zúžily na 60 námořních mil. Letecká společnost, která je chtěla využívat, musela prokázat, že se v nich udrží. Jinak by musela létat v nižších letových hladinách, kde má ovšem letadlo větší spotřebu, musí častěji tankovat a jeho let je dražší. Na mořích nemohou být majáky lokálních systémů, a tak rádiová navigace nebyla možná. Výzvou byl systém Omega, ale bylo třeba prokázat, že ho ČSA mají, umí ho využívat a udrží se s ním na letové cestě. K tomu bylo třeba namontovat přijímač Omega na letadla a provádět testovací lety alespoň v dosahu pozemních majáků a s jejich pomocí získávat polohu a porovnávat ji s polohou měřenou Omegou. K tomu měly sloužit výpočty, které jsem prováděl.

Jak do toho zasahovala politika?

Do letadla nemůžete bez souhlasu výrobce vestavět žádné zařízení. Byli jsme v období studené války, měli jsme jen sovětská letadla, takže vestavba amerického přijímače do sovětského Iljušina byl problém. Tehdejšímu šéfnavigátorovi ČSA Ing. Josefu Kříhovi se nakonec podařilo v Moskvě prosadit vestavění amerického navigačního přijímače Bendix. Kolegové z ČSA s ním létali do New Yorku a Havany a na tratích do Moskvy a dále na východ a sbírali data, přivezli je a já počítal.

Dopadlo zkoušení dobře?

Výborně. Zpočátku byly chyby Omegy v Evropě velké, až 20 km. Bylo to způsobeno tím, že podstatným vybavením přijímače je mapa vodivosti Země. A bylo zřejmé, že ta není správná. Firma proto vyměnila software přijímače, došlo ke zlepšení, to se několikrát opakovalo, až se dosáhlo přijatelných 800 m.

V roce 1973 začali Američané vyvíjet navigační systém GPS. Informace byly utajované. Jak tedy vypadal vývoj navigačního systému u nás?

Je paradoxní, že informace o GPS byly utajovány u nás, našimi orgány. Literární zdroje dostaly razítko, že publikace není určena k veřejnému rozšiřování a časopis nebo kniha byly uloženy v archivu vnitra. To postihlo i časopis Navigation z r. 1975, v němž byl popis systému. Nicméně přátelé nám ho koupili v USA a přivezli. Prostudovali jsme ho, můj doktorand postavil jednoduchou verzi přijímače a byli jsme doma. Podstatný ovšem byl software, ale ten jsme za nějaký čas zvládli a podařilo se nám postavit prototyp přijímače vyhovujícího leteckým normám. Naše práce podporoval především podnik MESIT v Uherském Hradišti (Měřící a signalizační technika, zkratka MESIT, byl československý národní podnik, který se od svého vzniku v roce 1952 specializoval na výrobu letecké přístrojové a komunikační techniky - pozn.), kterému jsme 1. ledna 1990 prototyp předali do výroby. Mesit byl jediným výrobcem přijímače GPS ve východním bloku. Pro letadla L-610 Varšavské smlouvy vyrobil kolem padesáti přijímačů.

Co považujete za svůj největší úspěch v kariéře?

Jsem v závěru života a mohu říct, že úspěchů nebylo málo. Za největší – i když ve skutečnosti velmi jednoduchý – považuji, že jsem vypracoval postup, který umožnil letadla ČSA vybavit přijímači systému Omega. Československé aerolinie se tak staly jednou ze společností, které mohly létat přes Atlantik v zúžených letových cestách.

Rozhovor vedla Markéta Rizikyová

Autorem fotografií je Petr Neugebauer, FEL ČVUT

prof. Ing. František Vejražka, CSc.

Narozen 6. dubna 1942 v Pardubicích v rodině učitele fyziky.

Po absolvování pardubické průmyslovky zahájil studia na Fakultě radiotechniky ČVUT, která tenkrát sídlila na zámku v Poděbradech. Od prvního ročníku byl pomocnou vědeckou silou v laboratoři rádiových měření.

Od roku 1969 působil na katedře radioelektroniky jako odborný asistent. Absolvoval řádnou vědeckou aspiranturu, v roce 1982 se stal docentem, v roce 1996 pak profesorem.

V 70. letech 20. století došlo v důsledku hustého provozu k zúžení letových tras nad Atlantikem. Létat v úspornějších vyšších hladinách však mohla pouze letadla, která se udržela ve zúžených koridorech. Právě metoda profesora Vejražky dokázala ověřit, že se letadla za použití navigačního systému Omega dokážou ve vytyčených trasách udržet.

Díky přátelství s personálem ČSA se k profesoru Vejražkovi dostal americký časopis s podrobnými popisy nově vyvíjeného navigačního systému GPS. Sázka na vývoj metod družicové navigace ho celosvětově proslavila.

Po revoluci se stal kontaktní osobou výboru Civil GPS System Information Committee při Ministerstvu obrany a Ministerstvu dopravy USA.

Od roku 2002 je Fellow Královského institutu pro navigaci v Londýně.

V roce 2001 za svou pedagogickou činnost získal medaili Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy. Je autorem a spoluautorem řady skript Vydavatelství ČVUT. Publikuje v renomovaných vědeckých časopisech.

Od roku 1999 do roku 2001 byl proděkanem pro vědu a výzkum FEL ČVUT.  Mezi lety 2001 a 2011 působil jako prorektor pro marketing a PR. Během tohoto působení zodpovídal například za opravu Betlémské kaple, organizování velkých univerzitních koncertů, ustavení univerzitního orchestru a organizoval návštěvy premiérů a prezidenta ČR na ČVUT. Zároveň spoluzakládal Fakultu biomedicínského inženýrství ČVUT.

Vztah k vážné hudbě má už od dětství. Jeho tatínek byl členem ochotnického sdružení při Pardubickém divadle. Profesor Vejražka například dodnes umí part Floridora z operety Mamzelle Nitouche, který zpíval Oldřich Nový a kterému alternoval právě Vejražkův tatínek.

V roce 2010 s profesorem Václavem Hlaváčem spoluzaložit tradici večerů Setkání s hudbou, které otevírají svět vážné hudby členům a přátelům akademické obce ČVUT.