Die Arbeit über Amateurfunksatelliten hat ihre eigenen Besonderheiten. Es reicht nicht aus, nur die Frequenz des Transponders zu kennen und über eine geeignete Antenne zu verfügen. Wir müssen wissen, wann der Satellit unseren Standort überfliegen wird, in welche Richtung er sich bewegt, welche Höhe er bei seiner maximalen Höhe erreichen wird und natürlich müssen wir auch die Doppler-Frequenzverschiebung berücksichtigen. Für genau diese Aufgaben gibt es mehrere Softwaretools. Eine interessante Ergänzung zu dieser Kategorie ist die Webanwendung Satellite Tracker von Rudolf Schuba, DA6BOC.
Das Projekt ist direkt im Internetbrowser unter der Adresse verfügbar sattracker.boscolab.de. Es erfordert keine Installation oder Registrierung und ist kostenlos zu nutzen. Der Autor entwickelt es als privates, nichtkommerzielles Projekt, das ausschließlich auf Open-Source-Technologien basiert. Zum Zeitpunkt der Erstellung des Artikels war die Betaversion 0.14.0 verfügbar. Jazyk rozhrania je možné prepínať medzi nemčinou a angličtinou.
Auf den ersten Blick fällt die dreidimensionale Darstellung der Erde mit mehreren Satelliten im Orbit auf. Es handelt sich jedoch nicht nur um eine wirkungsvolle grafische Präsentation. Die übersichtliche Benutzeroberfläche verbirgt Tools zur Suche nach Satelliten, zur Planung von Vorbeiflügen, zur Verfolgung ihrer Bewegung und zur Berechnung dopplerkorrigierter Frequenzen.
Sie werden im Artikel lesen
3D-Globus und aktuelle Position der Satelliten
Grundlage der Anwendung ist ein interaktiver dreidimensionaler Globus, auf dem Satelliten und ihre Umlaufbahnen dargestellt werden. Die Ansicht kann nach Bedarf vergrößert, verkleinert und gedreht werden. Nach Auswahl eines bestimmten Satelliten werden dessen Informationen und Position relativ zur Erde angezeigt.
Bei der Anzeige können mehrere Ebenen eingeschaltet werden. Die Funktion Ausleuchtung zeigt den vom Satelliten abgedeckten Bereich der Erdoberfläche, Bahn zeichnet seine Umlaufbahn auf und Bodenspur zeigt die Bodenspur, also die Projektion der Bewegung des Satelliten auf die Erdoberfläche. Es ist auch nützlich, die Grenze zwischen der Tag- und der Nachtseite der Erde mithilfe der Tag/Nacht-Funktion anzuzeigen.
Weitere Optionen sind die Anzeige von Amateurfunk-Ortungsgeräten, Objektnamen und die automatische Verfolgung des ausgewählten Satelliten. Die Folgen-Funktion hält das ausgewählte Objekt im Fokus, sodass wir die Ansicht auf dem Globus nicht ständig manuell anpassen müssen, während er sich bewegt.
Satelliten suchen und filtern
Bei einer größeren Anzahl von Objekten wäre die Suche nach einem bestimmten Satelliten relativ unpraktisch. Satellite Tracker bietet daher ein Suchfeld, in das wir den Namen oder die Eigenschaft des Objekts eingeben können. Darüber hinaus stehen vorgefertigte Kategorien und Filter zur Verfügung.
Für Funkamateure sind folgende Möglichkeiten am interessantesten:
- Amateurfunk – Amateurfunksatelliten.
- Wetter - Meteorologische Satelliten.
- Andere – andere Objekte.
- Aktiv – aktive Satelliten.
- Geostationär – geostationäre Objekte.
- SSTV – Satellit mit Unterstützung für SSTV-Bildübertragung.
- FM-Relais – Satelliten mit FM-Konvertern.
- Linear – Satelliten mit linearen Transpondern.
- Digital – Satelliten mit digitalen Modi.
- Über Horizont – Objekte, die sich über dem lokalen Horizont befinden.
- Favoriten – Lieblingssatelliten.
Auf diese Weise können wir beispielsweise schnell nur Satelliten mit linearen Transpondern oder FM-Konvertern anzeigen. Es ist nicht nötig, durch eine umfangreiche Liste von Objekten zu scrollen, die uns im Moment nicht interessieren.
Vorhersage von Vorbeiflügen anhand Ihres eigenen QTH
Eine der wichtigsten Funktionen für den praktischen Funkamateurbetrieb ist die Vorbeiflugvorhersage. Mit der Anwendung können Sie Ihre eigene QTH-Station festlegen, indem Sie einen Funkamateur-Locator oder den Breiten- und Längengrad direkt eingeben. Anschließend gelten die Berechnungen für diese konkrete Position.
Ein wichtiger Parameter ist die minimale Höhe. Es bestimmt, in welchem Winkel über dem Horizont wir dem Satelliten bei der Planung eines Vorbeiflugs nicht mehr folgen wollen. Dadurch können wir Tiefflüge herausfiltern, die für unseren Standort weniger interessant sind, beispielsweise aufgrund von Hindernissen in der Nähe oder einer ungeeigneten Platzierung der Antenne.
Zur Anzeige von Flugprognosen dient ein eigener Überflugplan-Bereich. In Verbindung mit der dreidimensionalen Darstellung erhalten wir so nicht nur Informationen über die Flugzeit, sondern auch eine gute Vorstellung von der räumlichen Bewegung des Satelliten.
Doppler-Frequenzkorrektur
Im Satellitenbetrieb muss die Dopplerverschiebung berücksichtigt werden. Der Satellit bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zur Bodenstation und daher ändert sich die Empfangsfrequenz während des Vorbeiflugs. Nähert sich der Satellit, ist die Empfangsfrequenz höher, entfernt er sich, nimmt sie im Gegenteil ab.
Bei FM-Satelliten kann dies dazu führen, dass die Empfangsfrequenz kontinuierlich korrigiert werden muss. Bei linearen Transpondern ist die Situation noch interessanter, da wir die Dopplerverschiebung sowohl im Uplink als auch im Downlink berücksichtigen müssen. Ohne die richtige Korrektur kann sich die Position des Signals im Empfangsband ändern und wir können beim Senden nach und nach den richtigen Teil des Transponders verlassen.
Satellite Tracker deklariert die Berechnung dopplerkorrigierter Frequenzen. Aus der Sicht eines Funkamateurs ist es eines der interessantesten Features.
Zeitsimulation – Flüge sogar im Voraus
Ein sehr effektiver Teil der Anwendung ist die Zeitkontrolle. Im grundlegenden LIVE-Modus überwachen wir die aktuelle Situation, können aber auch problemlos in die Vergangenheit oder Zukunft wechseln. Die verfügbaren Schritte sind –1 Stunde, –10 Minuten, +10 Minuten und +1 Stunde.
Zusätzlich kann die Wiedergabegeschwindigkeit eingestellt werden. Zur Auswahl stehen die Werte 1×, 10×, 60×, 300× und 1800×. Bei einer Geschwindigkeit von 1× überwachen wir die Bewegung in Echtzeit, höhere Vielfache ermöglichen es uns, die Bewegung von Satelliten schneller zu simulieren und uns auf zukünftige Vorbeiflüge vorzubereiten.
Die Möglichkeit, ein bestimmtes Datum und eine bestimmte Uhrzeit auszuwählen, ist bei der Planung von Vorgängen hilfreich. Wir können im Voraus sehen, wie der Flug des ausgewählten Satelliten aussehen wird, in welche Richtung er sich bewegt und welcher Teil des Himmels von der Antennenanlage abgedeckt werden muss.
EME und Raumsonden
Satellite Tracker ist nicht auf Erdsatelliten beschränkt. Oben in der Benutzeroberfläche finden wir einen separaten EME-Modus, nämlich Erde-Mond-Erde. Es ist für die Überwachung des Mondes gedacht, was von Funkamateuren geschätzt wird, die sich der Reflexion von Signalen von seiner Oberfläche widmen.
Im EME-Betrieb ist der Mondstand nicht nur für die Ausrichtung der Antennen wichtig, sondern auch für die Planung eines geeigneten Verbindungszeitpunkts. Der Standalone-Modus stellt somit auch außerhalb des klassischen Satellitenbetriebs eine interessante Erweiterung der Anwendung dar.
Der nächste Abschnitt ist Raumsonden, also Raumsonden. Ihre Positionen und Bewegungen werden anhand von NASA/JPL Horizons-Daten angezeigt. Außerdem gibt es einen Satelliten-Rundgang, der zur Beobachtung der Satelliten und ihrer Bewegung auf dem Globus dient.
Woher kommen die Daten und wie werden Umlaufbahnen berechnet?
Die Genauigkeit eines Satelliten-Trackers hängt in erster Linie von der Qualität der Eingabedaten und dem verwendeten mathematischen Modell ab. In diesem Fall nutzt DA6BOC mehrere verifizierte und öffentlich verfügbare Quellen.
- CelesTrak – liefert TLE-Orbitaldaten (Two-Line Element). Dabei handelt es sich um eine Reihe von Parametern, die die Umlaufbahn des Satelliten beschreiben.
- SatNOGS DB – Projektdatenbank der Libre Space Foundation mit Informationen über Satelliten und ihre Funkfrequenzen.
- NASA/JPL Horizons – Datenquelle für Raumsonden und astronomische Objekte.
- Natürliche Erde – bietet einen geografischen Hintergrund für die Kartenanzeige.
Zur Berechnung der Umlaufbahnen wird das über die satellite.js-Bibliothek implementierte SGP4/SDP4-Modell verwendet. Die dreidimensionale Darstellung wird von der Bibliothek three.js bereitgestellt und kartografische Funktionen werden von d3-geo und topojson-client genutzt. Der Serverteil basiert auf den Technologien Python, Starlette und Uvicorn.
Der Vorteil liegt in der Nutzung offener Technologien und Datenquellen, die schon lange in anderen Satellitenortungsanwendungen zum Einsatz kommen. SatNOGS DB wird unter der CC BY-SA 4.0-Lizenz bereitgestellt, während für einzelne Softwarekomponenten eigene Lizenzbedingungen gelten.
Praktischer Nutzen und Möglichkeiten zur Weiterentwicklung
Der Satellite Tracker DA6BOC ist besonders interessant, weil er mehrere Funktionen an einem Ort vereint, für die wir bisher separate Anwendungen verwendet haben. Orbitanzeige, Amateurfunk-Satellitenfilterung, Vorbeiflugvorhersage und Dopplerkorrektur bilden eine gute Grundlage für den alltäglichen Satellitenbetrieb.
Beim Einsatz mit einem automatisch gesteuerten Antennensystem kann die Kombination aus Flugvorhersage, Azimut und Elevation besonders interessant sein. Je nach verfügbarer Schnittstelle bietet die Anwendung selbst jedoch keine direkte Steuerung des Rotators oder des Transceivers. Daher ist diese Option nicht mit den Funktionen spezialisierter Programme zu verwechseln, die eine automatische Verfolgung des Satelliten und die Steuerung der Funkgeräte gewährleisten.
Beachtenswert ist auch die Tatsache, dass es sich um ein von einem Autor entwickeltes Projekt handelt. Rudolf Schuba, DA6BOC, erwähnt die Möglichkeit, Fragen und Anregungen an die E-Mail-Adresse da6boc(zav)DARC.de zu senden. Rückmeldungen von Funkamateuren können somit zur Weiterentwicklung der Anwendung beitragen. Wir haben kürzlich über ein weiteres seiner Projekte berichtet, AntennaRechner
Abschluss
Satellite Tracker von DA6BOC ist ein erfolgreiches Web-Tool, das die Aufmerksamkeit jedes Funkamateurs verdient, der sich mit dem Satellitenbetrieb beschäftigt. Ich schätze besonders die übersichtliche 3D-Darstellung, die Anzahl der Filter, die Möglichkeit, einen eigenen QTH und eine Zeitsimulation einzustellen. Ein interessanter Bonus ist der separate EME-Modus und die Verfolgung von Raumsonden.
Es ist jedoch zu beachten, dass sich die Anwendung noch in der Beta-Entwicklungsversion befindet. Der Autor weist ausdrücklich darauf hin, dass er keine Gewähr für die Richtigkeit der Berechnungen oder der verwendeten Daten übernimmt. Vor einer wichtigen Operation ist es daher sinnvoll, die Aktualität der Orbitalelemente und der vorhergesagten Vorbeiflugzeiten zu überprüfen.
Wenn Sie nach einer einfachen Möglichkeit suchen, den Überblick über Amateurfunksatelliten und deren Bewegungen zu behalten, empfehle ich Ihnen auf jeden Fall, Satellite Tracker auszuprobieren. Sie finden es unter der Adresse https://sattracker.boscolab.de/.