Comunicaciones por Satélite Curso 2009/10 Parámetros orbitales Formato TLE de NORAD Ramón Martínez Rodríguez-Osorio CSAT 1 Parámetros orbitales Para especificar las coordenadas inerciales de un satélite en el instante t, se suele emplear el siguiente conjunto de seis parámetros: Nodo Descendente Plano Orbital X 0 Plano Ecuatorial ω Perigeo (t p ) 1) Excentricidad (e) 2) Semieje mayor (a) 3) Ascensión recta del nodo ascendente (Ω) 4) Inclinación del plano orbital (i) 5) Argumento del perigeo (ω) 6) Tiempo de paso por el perigeo (t p ) γ Ω Nodo Ascendente i Inclinación CSAT 2 1
Modelos orbitales Son modelos orbitales empleados para determinar (predicción) la posición y la velocidad de un satélite Perturbaciones, arrastre atmosférico, potencial gravitatorio, etc. Ejemplos: SGP (Hilton & Kuhlman, 1966): Simplified General Perturbation SGP4: Near-Earth satellites (Cranford, 1970), T<225 minutos SDP4: Deep space satellites (Hujsak, 1979), T>225 minutos SGP8 y SDP8 Estos modelos hacen uso de los datos orbitales contenidos en el formato NORAD (Nov., 1972) NORAD: North American Aerospace Defense Command CSAT 3 Elementos del conjunto NORAD El formato NORAD consiste en dos líneas de 69 caracteres Los únicos caracteres válidos son: Números del 0 al 9 (columnas N) Letras mayúsculas de la A a la Z the capital letters A-Z (columnas A) Punto y espacio en blanco Signos más y menos La columna C indica el carácter de los datos: U (unclassified) o S (secret) Los datos de cada satélite se expresan en tres líneas de texto con el siguiente formato: AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 1 NNNNNU NNNNNAAA NNNNN.NNNNNNNN +.NNNNNNNN +NNNNN-N +NNNNN-N N NNNNN 2 NNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NNNNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NN.NNNNNNNNNNNNNN Línea 0: nombre de 24 caracteres (para concordar con la longitud del nombre del NORAD SATCAT). Líneas 1 y 2: es el formato estándar TLE (Two-Line Orbital Element) idéntico al usado por NORAD y NASA CSAT 4 2
Descripción n de Línea L 1 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 1 NNNNNU NNNNNAAA NNNNN.NNNNNNNN +.NNNNNNNN +NNNNN-N +NNNNN-N N NNNNN 2 NNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NNNNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NN.NNNNNNNNNNNNNN Field Column Description 1.1 01 Line Number of Element Data 1.2 03-07 Satellite Number 1.3 08 Classification 1.4 10-11 International Designator (Last two digits of launch year) 1.5 12-14 International Designator (Launch number of the year) 1.6 15-17 International Designator (Piece of the launch) 1.7 19-20 Epoch Year (Last two digits of year) 1.8 21-32 Epoch (Day of the year and fractional portion of the day) 1.9 34-43 First Time Derivative of the Mean Motion 1.10 45-52 Second Time Derivative of Mean Motion (decimal point assumed) 1.11 54-61 BSTAR drag term (decimal point assumed) 1.12 63 Ephemeris type 1.13 65-68 Element number 1.14 69 Checksum (Modulo 10) (Letters, blanks, periods, plus signs = 0; minus signs = 1) CSAT 5 Descripción n de Línea L 2 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA 1 NNNNNU NNNNNAAA NNNNN.NNNNNNNN +.NNNNNNNN +NNNNN-N +NNNNN-N N NNNNN 2 NNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NNNNNNN NNN.NNNN NNN.NNNN NN.NNNNNNNNNNNNNN Field 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 Column 01 03-07 09-16 18-25 27-33 35-42 44-51 53-63 64-68 69 Description Line Number of Element Data Satellite Number Inclination [Degrees] Right Ascension of the Ascending Node [Degrees] Eccentricity (decimal point assumed) Argument of Perigee [Degrees] Mean Anomaly [Degrees] Mean Motion [Revs per day] Revolution number at epoch [Revs] Checksum (Modulo 10) CSAT 6 3
Algunos parámetros de la Línea L 1 Satellite Number: Identificador de satélite según el catálogo NORAD SATCAT Epoch time: Indica el instante de tiempo al que se refieren los parámetros orbitales Un epoch de 98001.00000000 corresponde a las 0000 UT del 1 de enero de 1998 Un epoch de 98000.00000000 corresponde a las 0000 UT del 31 de diciembre de 1997 Ephemeris type Modelo orbital (1=SGP, 2=SGP4, etc.) Element number Se incrementa en 1 cada vez que se actualizan los datos CSAT 7 Algunos parámetros de la Línea L 2 Son parámetros calculados con los modelos orbitales Excentricidad Inclinación Ascensión recta del nodo ascendente Argumento del perigeo Anomalía media Campos de comprobación de errores Checksum (CRC) CSAT 8 4
Tiempo de actualización Depende del tipo de satélite y su capacidad de maniobra: Un satélite LEO de muy baja altura (US space shuttle) con gran capacidad de maniobra, debe actualizar los datos de forma continua por el efecto imprevisible de la atmósfera, varias veces al día Un satélite en una órbita sin apenas efectos atmosféricos (LAGEOS II), una o dos veces a la semana Otros objetos requieren un tratamiento especial (por ejemplo, naves en la fase de reentrada en la atmósfera) CSAT 9 Ejemplo HISPASAT 1D 1 27528U 02044A 05275.27573707 -.00000212 00000-0 00000+0 0 5891 2 27528 0.0481 338.9668 0003039 248.5080 212.9272 1.00272113 11165 Año de lanzamiento (18-09-2002) Número de lanzamiento Año del Epoch Día y fracción del Epoch Número medio de revoluciones por día Excentricidad: e=0003039 Inclinación: i=0.0481º Argumento del perigeo: ω=248.5080º Ascensión recta del nodo ascendente: Ω=338.9668º Anomalía media: M=212.9272º CSAT 10 5
Ejemplo: Evolución n temporal 98.84 98.82 98.8 Inclinacion (º) 98.78 98.76 98.74 98.72 98.7 98.68 Tiempo (Epoch) CSAT 11 Ejemplos HISPASAT 1D 1 27528U 02044A 05275.27573707 -.00000212 00000-0 00000+0 0 5891 2 27528 0.0481 338.9668 0003039 248.5080 212.9272 1.00272113 11165 AMAZONAS 1 28393U 04031A 05276.26456134 -.00000276 00000-0 10000-3 0 1367 2 28393 0.0063 174.3606 0002821 24.6480 207.3011 1.00273559 4303 MOLNIYA 3-38 1 20646U 90052A 05274.84690381.00002446 00000-0 51014-3 0 497 2 20646 62.4941 107.9621 7338952 269.5950 14.4037 2.21499683114914 MOLNIYA 1-93 1 28163U 04005A 05276.63055829.00000472 00000-0 10000-3 0 5811 2 28163 63.0457 121.2853 7240969 287.5962 10.6907 2.00624123 11897 CSAT 12 6
Ejemplos GPS BIIA-15 (PRN 27) 1 22108U 92058A 05274.69046540.00000036 00000-0 10000-3 0 4762 2 22108 54.7300 89.1232 0185387 243.8332 114.2955 2.00554288 95652 GPS BIIR-11 (PRN 19) 1 28190U 04009A 05276.27105963.00000005 00000-0 10000-3 0 6486 2 28190 54.9327 215.7826 0035930 273.7437 85.8268 2.00556192 11319 COSMOS 2412 (797) 1 28510U 04053C 05276.23709299 -.00000031 00000-0 00000+0 0 2378 2 28510 64.7263 329.1492 0004081 192.5774 236.3336 2.13102615 5983 SARSAT 8 (NOAA 16) 1 26536U 00055A 05276.26144234 -.00000144 00000-0 -53327-4 0 5438 2 26536 99.0262 235.3938 0011183 120.6095 239.6179 14.12276760259315 CSAT 13 7