Спутники и орбиты

Коротко

Спутник не висит в космосе неподвижно — он всё время падает на Землю, но летит вбок так быстро, что каждый раз «промахивается». Так он и кружит вокруг планеты. Большинство спутников, которые слушает СОНИКС, летают невысоко, поэтому для каждой станции они то появляются из-за горизонта, то снова за ним исчезают. Услышать спутник можно только во время такого появления — пролёта.

Низкая орбита

Почти все кубсаты и МКС летают на низкой околоземной орбите, обычно на высоте 400–600 км. Для сравнения: от Москвы до Санкт-Петербурга примерно 650 км.

На такой высоте спутник летит со скоростью около 7,7 км/с — это примерно 28 000 км/ч — и облетает Землю приблизительно за полтора часа. Земля в это время поворачивается под ним, поэтому каждый следующий виток проходит над другими местами.

Что это значит для станции:

  • один и тот же спутник пролетает над станцией несколько раз в сутки, но не каждый виток;

  • каждый пролёт длится несколько минут — обычно не больше 10–15;

  • пролёты бывают высокие (спутник проходит почти над головой) и низкие (у самого горизонта); высокие слышно лучше и дольше.

Бывают и другие орбиты. Например, геостационарные спутники висят над одной точкой экватора на высоте около 36 000 км и видны всегда, но они далеко, и услышать их сложнее.

Пролёт: восход, кульминация, заход

Каждый пролёт состоит из трёх моментов:

  1. Восход — спутник поднимается над горизонтом станции.

  2. Кульминация — спутник выше всего над горизонтом.

  3. Заход — спутник опускается за горизонт.

Низко над горизонтом сигнал обычно заслоняют дома, деревья и холмы. Поэтому у каждой станции есть горизонт — высота, ниже которой она спутник не слушает. На портале он по умолчанию равен 10°.

Где искать спутник: азимут и угол места

Положение спутника на небе задают двумя числами:

Азимут

направление по компасу: 0° — север, 90° — восток, 180° — юг, 270° — запад.

Угол места

высота над горизонтом: 0° — у самого горизонта, 90° — прямо над головой.

Например, «азимут 135°, угол места 40°» — спутник на юго-востоке, почти на полпути от горизонта к зениту. Эти числа нужны поворотному устройству, чтобы вести антенну за спутником.

TLE: адрес орбиты в двух строках

Чтобы вычислить, где будет спутник, нужно знать его орбиту. Её записывают в стандартном виде — TLE (Two-Line Element set, «набор элементов в двух строках»). Вот, например, TLE МКС за сентябрь 2008 года:

ISS (ZARYA)
1 25544U 98067A   08264.51782528 -.00002182  00000-0 -11606-4 0  2927
2 25544  51.6416 247.4627 0006703 130.5360 325.0288 15.72125391563537

Выглядит как набор случайных цифр, но в нём записаны наклон орбиты, её форма, положение спутника на ней в определённый момент и другие параметры. Программа по этим числам рассчитывает положение спутника на любое время.

TLE со временем устаревают: спутник тормозится о разреженный воздух, и реальная орбита постепенно уходит от записанной. Поэтому портал обновляет TLE каждые 4 часа из нескольких источников — Space-Track, CelesTrak, SatNOGS — и выбирает самый надёжный свежий набор. Если TLE обновились, портал пересчитывает время уже запланированных наблюдений.

NORAD ID: номер спутника

Каждому запущенному объекту дают номер в мировом каталоге — NORAD ID. У МКС это 25544, в первой строке TLE он тоже есть. По номеру спутник удобно искать на портале. В СОНИКС у каждого спутника есть ещё и собственный идентификатор вида ABCD-1234-5678-9012-3456.

Новые запуски и сход с орбиты

Сразу после запуска точных TLE нового спутника ещё нет, а сам он летит плотной группой вместе с другими аппаратами той же ракеты. Для таких случаев на портале есть отдельное планирование: станции слушают всю группу, чтобы как можно раньше поймать новые спутники.

В конце жизни спутник на низкой орбите медленно снижается, тормозится атмосферой и сгорает — происходит сход с орбиты. На портале есть раздел «Сходящие с орбиты» с прогнозом, когда это случится.

Попробуйте сами

На портале есть песочница орбит — она работает без регистрации. Вставьте туда TLE любого спутника: песочница разберёт его на понятные параметры, покажет путь спутника над Землёй и рассчитает пролёты над выбранной точкой. Меняйте высоту или наклон орбиты и смотрите, как меняется трасса.

Хочу подробнее