Práca cez rádioamatérske družice má svoje špecifiká. Nestačí poznať iba frekvenciu transpondéra a mať vhodnú anténu. Potrebujeme vedieť, kedy družica preletí nad naším stanovišťom, akým smerom sa pohybuje, akú dosiahne maximálnu eleváciu a, samozrejme, musíme počítať aj s Dopplerovým posunom frekvencie. Práve na tieto úlohy existuje viacero softvérových nástrojov. Zaujímavým prírastkom do tejto kategórie je webová aplikácia Satellite Tracker od Rudolfa Schubu, DA6BOC.
Projekt je dostupný priamo v internetovom prehliadači na adrese sattracker.boscolab.de. Nevyžaduje inštaláciu ani registráciu a jeho používanie je bezplatné. Autor ho vyvíja ako súkromný nekomerčný projekt postavený výhradne na open-source technológiách. V čase prípravy článku bola dostupná verzia Beta 0.14.0. Jazyk rozhrania je možné prepínať medzi nemčinou a angličtinou.
Na prvý pohľad zaujme predovšetkým trojrozmerné zobrazenie Zeme s množstvom družíc na obežných dráhach. Nejde však iba o efektnú grafickú prezentáciu. Za prehľadným rozhraním sa skrývajú nástroje na vyhľadávanie družíc, plánovanie preletov, sledovanie ich pohybu a výpočet Dopplerom korigovaných frekvencií.
V článku sa dočítate
3D glóbus a aktuálna poloha družíc
Základom aplikácie je interaktívny trojrozmerný glóbus, na ktorom sú zobrazené družice a ich obežné dráhy. Pohľad možno približovať, vzďaľovať a otáčať podľa potreby. Po výbere konkrétnej družice sa zobrazia jej informácie a poloha voči Zemi.
Pri zobrazovaní je možné zapínať niekoľko vrstiev. Funkcia Ausleuchtung zobrazuje oblasť zemského povrchu pokrytú družicou, Bahn vykresľuje jej obežnú dráhu a Bodenspur zobrazuje pozemnú stopu, teda projekciu pohybu družice na povrch Zeme. Užitočné je aj zobrazenie hranice medzi dennou a nočnou stranou Zeme pomocou funkcie Tag/Nacht.
Ďalšie možnosti zahŕňajú zobrazenie rádioamatérskych lokátorov, názvov objektov a automatické sledovanie vybranej družice. Funkcia Folgen udržiava zvolený objekt v centre pozornosti, takže pri jeho pohybe nemusíme neustále manuálne upravovať pohľad na glóbuse.
Vyhľadávanie a filtrovanie družíc
Pri väčšom počte objektov by bolo vyhľadávanie konkrétnej družice pomerne nepraktické. Satellite Tracker preto ponúka vyhľadávacie pole, do ktorého môžeme zadať názov alebo charakteristiku objektu. Okrem toho sú k dispozícii pripravené kategórie a filtre.
Pre rádioamatéra sú najzaujímavejšie predovšetkým tieto možnosti:
- Amateurfunk – rádioamatérske družice.
- Wetter – meteorologické družice.
- Andere – ostatné objekty.
- Aktiv – aktívne družice.
- Geostationär – geostacionárne objekty.
- SSTV – družice s podporou obrazového prenosu SSTV.
- FM-Relais – družice s FM prevádzačmi.
- Linear – družice s lineárnymi transpondérmi.
- Digital – družice s digitálnymi režimami.
- Über Horizont – objekty nachádzajúce sa nad miestnym horizontom.
- Favoriten – obľúbené družice.
Takto si môžeme rýchlo zobraziť napríklad iba družice s lineárnymi transpondérmi alebo FM prevádzačmi. Nie je potrebné prechádzať rozsiahly zoznam objektov, ktoré nás v danej chvíli nezaujímajú.
Predpovedanie preletov podľa vlastného QTH
Jednou z najdôležitejších funkcií pre praktickú rádioamatérsku prevádzku je predpovedanie preletov. Aplikácia umožňuje nastaviť vlastné stanovište QTH zadaním rádioamatérskeho lokátora alebo priamo zemepisnej šírky a dĺžky. Následne sa výpočty vzťahujú na túto konkrétnu polohu.
Dôležitým parametrom je minimálna Elevácia. Tá určuje, pod akým uhlom nad horizontom už nechceme družicu pri plánovaní preletu sledovať. Vďaka tomu môžeme odfiltrovať nízke prelety, ktoré sú pre naše stanovište menej zaujímavé, napríklad pre prekážky v okolí alebo nevhodné umiestnenie antény.
Samostatná sekcia Überflugplan slúži na zobrazenie predpovedí preletov. V spojení s trojrozmerným zobrazením tak získavame nielen informáciu o čase preletu, ale aj dobrú predstavu o priestorovom pohybe družice.
Dopplerova korekcia frekvencie
Pri satelitnej prevádzke je nevyhnutné počítať s Dopplerovým posunom. Družica sa voči pozemnej stanici pohybuje vysokou rýchlosťou, a preto sa prijímaná frekvencia počas preletu mení. Pri približovaní družice je prijímaná frekvencia vyššia, pri jej vzďaľovaní naopak klesá.
Pri FM družiciach to môže znamenať potrebu priebežnej korekcie prijímacej frekvencie. Pri lineárnych transpondéroch je situácia ešte zaujímavejšia, pretože musíme zohľadniť Dopplerov posun na uplinku aj downlinku. Bez správnej korekcie sa môže meniť poloha signálu v prijímacom pásme a pri vysielaní môžeme postupne opúšťať správnu časť transpondéra.
Satellite Tracker deklaruje výpočet Dopplerom korigovaných frekvencií. Je to jedna z jeho najzaujímavejších vlastností z pohľadu rádioamatéra.
Časová simulácia – prelety aj v predstihu
Veľmi efektnou súčasťou aplikácie je ovládanie času. V základnom režime LIVE sledujeme aktuálnu situáciu, ale môžeme sa jednoducho posunúť aj do minulosti alebo budúcnosti. K dispozícii sú kroky –1 hodina, –10 minút, +10 minút a +1 hodina.
Okrem toho možno nastaviť rýchlosť prehrávania. Na výber sú hodnoty 1×, 10×, 60×, 300× a 1800×. Pri rýchlosti 1× sledujeme pohyb v reálnom čase, vyššie násobky umožňujú zrýchlene simulovať pohyb družíc a pripraviť sa na budúce prelety.
Možnosť zvoliť konkrétny dátum a čas je užitočná pri plánovaní prevádzky. Môžeme si vopred prezrieť, ako bude vyzerať prelet vybranej družice, akým smerom sa bude pohybovať a akú časť oblohy bude potrebné pokryť anténnym systémom.
EME a vesmírne sondy
Satellite Tracker sa neobmedzuje iba na družice Zeme. V hornej časti rozhrania nájdeme samostatný režim EME, teda Earth-Moon-Earth. Ten je určený na sledovanie Mesiaca, čo ocenia rádioamatéri venujúci sa odrazom signálov od jeho povrchu.
Pri EME prevádzke je poloha Mesiaca dôležitá nielen pre nasmerovanie antén, ale aj pre plánovanie vhodného času spojenia. Samostatný režim preto predstavuje zaujímavé rozšírenie aplikácie aj mimo klasickej satelitnej prevádzky.
Ďalšou sekciou sú Raumsonden, teda vesmírne sondy. Ich polohy a pohyb sa zobrazujú s využitím údajov NASA/JPL Horizons. K dispozícii je aj Satelliten-Rundgang, ktorý slúži na prehliadku družíc a ich pohybu na glóbuse.
Odkiaľ pochádzajú údaje a ako sa počítajú obežné dráhy?
Presnosť každého satelitného trackera závisí predovšetkým od kvality vstupných údajov a použitého matematického modelu. DA6BOC v tomto prípade využíva niekoľko overených a verejne dostupných zdrojov.
- CelesTrak – poskytuje orbitálne údaje TLE (Two-Line Element). Ide o súbor parametrov opisujúcich obežnú dráhu družice.
- SatNOGS DB – databáza projektu Libre Space Foundation obsahujúca informácie o družiciach a ich rádiových frekvenciách.
- NASA/JPL Horizons – zdroj údajov pre vesmírne sondy a astronomické objekty.
- Natural Earth – poskytuje geografické podklady pre mapové zobrazenie.
Na výpočet obežných dráh sa používa model SGP4/SDP4 implementovaný prostredníctvom knižnice satellite.js. Trojrozmerné zobrazenie zabezpečuje knižnica three.js a kartografické funkcie využívajú d3-geo a topojson-client. Serverová časť je postavená na technológiách Python, Starlette a Uvicorn.
Výhodou je využitie otvorených technológií a dátových zdrojov, ktoré sú dlhodobo používané aj v ďalších aplikáciách na sledovanie družíc. SatNOGS DB je poskytovaná pod licenciou CC BY-SA 4.0, pričom jednotlivé softvérové komponenty majú vlastné licenčné podmienky.
Praktické využitie a možnosti ďalšieho vývoja
Satellite Tracker DA6BOC je zaujímavý najmä tým, že na jednom mieste spája viacero funkcií, na ktoré sme boli zvyknutí používať samostatné aplikácie. Zobrazenie obežných dráh, filtrovanie rádioamatérskych družíc, predpoveď preletov a Dopplerova korekcia tvoria dobrý základ pre každodennú satelitnú prevádzku.
Pri použití s automaticky ovládaným anténnym systémom môže byť zaujímavá predovšetkým kombinácia predpovede preletu, azimutu a elevácie. Samotná aplikácia však podľa dostupného rozhrania neprezentuje priame riadenie rotátora ani transceivera. Túto možnosť preto nemožno zamieňať s funkciami špecializovaných programov, ktoré zabezpečujú automatické sledovanie družice a riadenie rádiového zariadenia.
Za pozornosť stojí aj skutočnosť, že ide o projekt vyvíjaný jedným autorom. Rudolf Schuba, DA6BOC, uvádza možnosť zasielať otázky a návrhy na e-mailovú adresu da6boc(zav)DARC.de. Spätná väzba rádioamatérov tak môže prispieť k ďalšiemu rozvoju aplikácie. Nedávno sme popisovali iný jeho projekt, AntennaRechner
Záver
Satellite Tracker od DA6BOC je vydarený webový nástroj, ktorý si zaslúži pozornosť každého rádioamatéra venujúceho sa družicovej prevádzke. Oceňujem najmä prehľadné 3D zobrazenie, množstvo filtrov, možnosť nastavenia vlastného QTH a časovú simuláciu. Zaujímavým bonusom je samostatný režim EME a sledovanie vesmírnych sond.
Treba však pamätať na to, že aplikácia je stále vo vývojovej verzii Beta. Autor výslovne upozorňuje, že neposkytuje záruku správnosti výpočtov ani použitých údajov. Pred dôležitou prevádzkou je preto rozumné overiť aktuálnosť orbitálnych elementov a predpovedané časy preletov.
Ak hľadáte jednoduchý spôsob, ako mať prehľad o rádioamatérskych družiciach a ich pohybe, určite odporúčam Satellite Tracker vyskúšať. Nájdete ho na adrese https://sattracker.boscolab.de/.