Praca za pośrednictwem amatorskich satelitów radiowych ma swoją specyfikę. Nie wystarczy tylko znać częstotliwość transpondera i mieć odpowiednią antenę. Musimy wiedzieć, kiedy satelita przeleci nad naszą lokalizacją, w jakim kierunku się porusza, co osiągnie na maksymalnej wysokości i oczywiście musimy także wziąć pod uwagę przesunięcie częstotliwości Dopplera. Istnieje kilka narzędzi programowych do dokładnie tych zadań. Ciekawym dodatkiem do tej kategorii jest aplikacja internetowa Satellite Tracker autorstwa Rudolfa Schuby, DA6BOC.
Projekt dostępny jest bezpośrednio w przeglądarce internetowej pod adresem sattracker.boscolab.de. Nie wymaga instalacji ani rejestracji i jest darmowy. Autor rozwija go jako prywatny, niekomercyjny projekt zbudowany wyłącznie w oparciu o technologie open source. W momencie pisania artykułu dostępna była wersja Beta 0.14.0. Jazyk rozhrania je možné prepínať medzi nemčinou a angličtinou.
Na pierwszy rzut oka uwagę przykuwa trójwymiarowe przedstawienie Ziemi z dużą liczbą satelitów na orbitach. To jednak nie tylko efektowna prezentacja graficzna. Przejrzysty interfejs kryje w sobie narzędzia do wyszukiwania satelitów, planowania przelotów, śledzenia ich ruchu i obliczania częstotliwości skorygowanych dopplerem.
Przeczytasz w artykule
Globus 3D i aktualna pozycja satelitów
Podstawą aplikacji jest interaktywny trójwymiarowy globus, na którym wyświetlane są satelity i ich orbity. W razie potrzeby widok można przybliżać, oddalać i obracać. Po wybraniu konkretnego satelity zostaną wyświetlone jego informacje oraz położenie względem Ziemi.
Podczas wyświetlania można włączyć kilka warstw. Funkcja Ausleuchtung pokazuje obszar powierzchni Ziemi objęty przez satelitę, Bahn wykreśla jego orbitę, a Bodenspur pokazuje tor naziemny, czyli rzut ruchu satelity na powierzchnię Ziemi. Przydatne jest także wyświetlenie granicy pomiędzy dzienną i nocną stroną Ziemi za pomocą funkcji Tag/Noc.
Inne opcje obejmują wyświetlanie radiolokatorów amatorskich, nazw obiektów i automatyczne śledzenie wybranego satelity. Funkcja Folgen utrzymuje wybrany obiekt w ostrości, dzięki czemu nie musimy ciągle ręcznie dostosowywać widoku na poruszającą się kulę ziemską.
Wyszukiwanie i filtrowanie satelitów
Przy większej liczbie obiektów poszukiwanie konkretnego satelity byłoby stosunkowo niepraktyczne. Dlatego Satellite Tracker oferuje pole wyszukiwania, w którym możemy wpisać nazwę lub charakterystykę obiektu. Dodatkowo dostępne są gotowe kategorie i filtry.
Dla radioamatorów najciekawsze są następujące opcje:
- Amateurfunk – amatorskie satelity radiowe.
- Wetter - satelity meteorologiczne.
- Andere – inne obiekty.
- Aktywne – aktywne satelity.
- Geostationär – obiekty geostacjonarne.
- SSTV – satelita z obsługą transmisji obrazu SSTV.
- FM-Relais – satelity z konwerterami FM.
- Liniowy – satelity z transponderami liniowymi.
- Cyfrowe – satelity z trybami cyfrowymi.
- Über Horizont – obiekty znajdujące się nad lokalnym horyzontem.
- Ulubione – ulubione satelity.
W ten sposób możemy szybko wyświetlić np. tylko satelity z transponderami liniowymi lub konwerterami FM. Nie ma potrzeby przewijania rozbudowanej listy obiektów, które w danym momencie nas nie interesują.
Przewidywanie przelotów na podstawie własnego QTH
Jedną z najważniejszych funkcji praktycznej pracy radioamatora jest prognozowanie przelotów. Aplikacja umożliwia ustawienie własnej stacji QTH poprzez bezpośrednie wprowadzenie lokalizatora radioamatorskiego lub szerokości i długości geograficznej. Następnie obliczenia dotyczą tej konkretnej pozycji.
Ważnym parametrem jest minimalna wysokość. Określa pod jakim kątem nad horyzontem nie chcemy już podążać za satelitą planując przelot. Dzięki temu możemy odfiltrować niskie loty, które są mniej interesujące dla naszego serwisu, na przykład ze względu na przeszkody w okolicy lub niewłaściwe ustawienie anteny.
Oddzielna sekcja Überflugplan służy do wyświetlania prognoz lotów. W połączeniu z trójwymiarowym wyświetlaczem uzyskujemy w ten sposób nie tylko informację o czasie lotu, ale także dobre wyobrażenie o przestrzennym ruchu satelity.
Korekta częstotliwości Dopplera
W przypadku pracy satelitarnej należy uwzględnić przesunięcie Dopplera. Satelita porusza się z dużą prędkością względem stacji naziemnej, dlatego odbierana częstotliwość zmienia się podczas przelotu. Gdy satelita się zbliża, odbierana częstotliwość jest wyższa, gdy się oddala, wręcz przeciwnie, maleje.
W przypadku satelitów FM może to oznaczać konieczność ciągłej korekty częstotliwości odbioru. W przypadku transponderów liniowych sytuacja jest jeszcze bardziej interesująca, ponieważ musimy uwzględnić przesunięcie Dopplera zarówno w łączu w górę, jak i w łączu zstępującym. Bez odpowiedniej korekcji położenie sygnału w paśmie odbiorczym może się zmieniać, a w trakcie transmisji możemy stopniowo opuszczać właściwą część transpondera.
Satellite Tracker deklaruje obliczenie częstotliwości skorygowanych Dopplerem. Jest to jedna z jego najciekawszych cech z punktu widzenia radioamatora.
Symulacja czasu - loty nawet z wyprzedzeniem
Bardzo efektywną częścią aplikacji jest kontrola czasu. W podstawowym trybie LIVE monitorujemy aktualną sytuację, ale możemy też łatwo przenieść się do przeszłości lub przyszłości. Dostępne kroki to –1 godzina, –10 minut, +10 minut i +1 godzina.
Dodatkowo można ustawić prędkość odtwarzania. Do wyboru są wartości 1×, 10×, 60×, 300× i 1800×. Przy prędkości 1× monitorujemy ruch w czasie rzeczywistym, wyższe wielokrotności pozwalają nam szybciej symulować ruch satelitów i przygotować się na przyszłe przeloty.
Możliwość wyboru konkretnej daty i godziny jest przydatna podczas planowania operacji. Z góry możemy zobaczyć, jak będzie wyglądał lot wybranego satelity, w jakim kierunku będzie się poruszał i jaką część nieba będzie musiał pokryć system antenowy.
EME i sondy kosmiczne
Funkcja śledzenia satelitów nie ogranicza się do satelitów Ziemi. Na górze interfejsu znajdziemy osobny tryb EME, czyli Ziemia-Księżyc-Ziemia. Przeznaczony jest do obserwacji Księżyca, co docenią radioamatorzy zajmujący się odbijaniem sygnałów od jego powierzchni.
W pracy EME pozycja księżyca jest istotna nie tylko ze względu na ustawienie anten, ale także na zaplanowanie odpowiedniego czasu podłączenia. Tryb autonomiczny stanowi zatem interesujące rozszerzenie aplikacji nawet poza klasyczną pracą satelitarną.
Kolejnym działem jest Raumsonden, czyli sondy kosmiczne. Ich pozycje i ruch pokazano na podstawie danych NASA/JPL Horizons. Istnieje również Satelliten-Rundgang, który służy do oglądania satelitów i ich ruchu na kuli ziemskiej.
Skąd pochodzą dane i jak obliczane są orbity?
Dokładność każdego trackera satelitarnego zależy przede wszystkim od jakości danych wejściowych i zastosowanego modelu matematycznego. W tym przypadku DA6BOC korzysta z kilku zweryfikowanych i publicznie dostępnych źródeł.
- CelesTrak - dostarcza dane orbitalne TLE (element dwuliniowy). Jest to zbiór parametrów opisujących orbitę satelity.
- SatNOGS DB - baza danych projektu Libre Space Foundation zawierająca informacje o satelitach i ich częstotliwościach radiowych.
- NASA/JPL Horizons – źródło danych dla sond kosmicznych i obiektów astronomicznych.
- Natural Earth – zapewnia tło geograficzne do wyświetlania mapy.
Do obliczenia orbit wykorzystano model SGP4/SDP4 zaimplementowany poprzez bibliotekę satelitarną.js. Trójwymiarową prezentację zapewnia biblioteka Three.js, a funkcje kartograficzne wykorzystują klient d3-geo i topojson. Część serwerowa zbudowana jest w oparciu o technologie Python, Starlette i Uvicorn.
Zaletą jest wykorzystanie otwartych technologii i źródeł danych, które od dawna wykorzystywane są w innych zastosowaniach śledzenia satelitarnego. SatNOGS DB udostępniany jest na licencji CC BY-SA 4.0, natomiast poszczególne komponenty oprogramowania posiadają własne warunki licencyjne.
Praktyczne zastosowanie i możliwości dalszego rozwoju
Tracker satelitarny DA6BOC jest szczególnie interesujący, ponieważ łączy w jednym miejscu kilka funkcji, do których przywykliśmy używać oddzielnych aplikacji. Wyświetlanie orbity, amatorskie filtrowanie satelitów radiowych, prognoza przelotu i korekcja Dopplera stanowią dobrą podstawę do codziennej obsługi satelity.
W połączeniu z automatycznie sterowanym systemem antenowym szczególnie interesujące może być połączenie prognozy lotu, azymutu i elewacji. Jednak zgodnie z dostępnym interfejsem, sama aplikacja nie umożliwia bezpośredniego sterowania rotatorem lub transiwerem. Dlatego tej opcji nie można mylić z funkcjami specjalistycznych programów, które zapewniają automatyczne śledzenie satelity i kontrolę sprzętu radiowego.
Warto zwrócić uwagę także na fakt, że jest to projekt opracowany przez jednego autora. Rudolf Schuba, DA6BOC, wspomina o możliwości wysyłania pytań i sugestii na adres e-mail da6boc(zav)DARC.de. Informacje zwrotne od radioamatorów mogą zatem przyczynić się do dalszego rozwoju aplikacji. Niedawno pisaliśmy o kolejnym z jego projektów, AntennaRechner
Wniosek
Satellite Tracker firmy DA6BOC to udane narzędzie internetowe, które zasługuje na uwagę każdego radioamatora zajmującego się obsługą satelitów. Szczególnie doceniam wyraźny wyświetlacz 3D, liczbę filtrów, możliwość ustawienia własnego QTH i symulacji czasu. Ciekawym bonusem jest oddzielny tryb EME i śledzenie sond kosmicznych.
Należy jednak pamiętać, że aplikacja jest jeszcze w wersji rozwojowej Beta. Autor wyraźnie zaznacza, że nie gwarantuje poprawności obliczeń ani wykorzystanych danych. Przed ważną operacją rozsądne jest zatem sprawdzenie autentyczności elementów orbity i przewidywanego czasu przelotu.
Jeśli szukasz łatwego sposobu na śledzenie satelitów radiowych i ich ruchów, zdecydowanie polecam wypróbowanie narzędzia Satellite Tracker. Znajdziesz go pod adresem https://sattracker.boscolab.de/.