Как получить время UTC эпохи в спутниковом TLE (двухстрочный элемент)?

Дано: 16031.25992506

16 соответствует 2016 году. Поскольку 1957 год был первым годом запуска спутников, 57 будет 1957 годом, а в 2057 году это может измениться, так как возникнет проблема.

31 означает 31-й день года (31 января).

.25992506 — дробный день от полуночи. Это означает 6,2382 часа, 14,292 минуты, 17,52 секунды, что в основном получается путем умножения сначала на 24, затем удаления часов, затем 60, затем удаления минут, затем снова 60, чтобы получить секунды.

Что касается високосных секунд, то они на самом деле не определены. НАСА заявило, что практикуемый стандарт :

На практике обычно используется время UTC, но високосные секунды перегружаются на первую секунду следующего дня.

Итак, суть в том, что это преобразование должно дать вам время в формате UTC. Високосные секунды раздражают, но время все равно должно быть UTC.

Лучшее предположение о шкале времени, используемой в файлах TLE, взято из эпического отчета Revisiting Spacetrack Report #3 от Celestrak, который они разместили здесь:

https://celestrak.org/publications/AIAA/2006-6753/

Они взяли старое программное обеспечение SGP4, собрали все патчи и улучшения, которые смогли найти в десятках онлайн-версий и разошлись по разным лабораториям, и выпустили новую очищенную версию алгоритма (фактически ту, что использовалась в Skyfield).

В «Разделе E» отчета они предполагают, что время указано либо в формате UTC, либо в формате UT1, и заключают, что разница на самом деле не имеет значения, потому что SGP4 просто недостаточно точен в прогнозировании положения спутников на <1 секунду, чтобы это имело значение. (Разница между UTC и UT1 всегда меньше секунды.) Говорят:

Учет времени в SGP4 привязан к эпохе данных TLE. … Здесь предполагается, что в качестве системы времени используется UTC, но официальной документации не существует, а UTC в том виде, в каком оно определено в настоящее время, было введено только в 1972 году. UT1 требуется для расчета GMST для преобразований координат, обсуждаемых в приложении, но неизвестно, или UTC — это то, что требуется программному обеспечению, хотя в этой статье мы предполагаем UT1. Ошибка, связанная с аппроксимацией UT1 по UTC, находится в пределах теоретической неопределенности самой теории SGP4. За исключением расчета GMST, этот документ и код предполагают, что время должно быть реализовано как UTC.

Таким образом, вы можете игнорировать TAI, TT и TDB при работе со спутниками. Все времена, с которыми вы имеете дело, вероятно, будут UTC.

Термин «юлианский день» (или дата) имеет три очень разных значения. Для историков это обычно означает дату, которая выражена в юлианском календаре, а не в григорианском календаре. Например, 3 сентября 1752 года по юлианскому календарю совпадает с датой по григорианскому календарю 14 сентября 1752 года. Для астрономов это означает количество дней, прошедших с полудня (в какой-то временной шкале, обычно TT или UT) 1 января 4713 года до нашей эры ( Джулиан). Например, JD 2357569 относится к полудню по всемирному времени 14 сентября 1752 года.

Третье значение - это номер дня в году, где 1 означает 1 января. Это третье значение - это значение, подразумеваемое на цитируемой странице НАСА.

Целестрак утверждает, что время UT.

"https://celestrak.org/columns/v04n03/#FAQ03"

UT — астрономическое (точнее, вращательное) время. Оно определяется наблюдениями, зависящими от вращения Земли, и условно связано с кажущимся звездным временем. Условные обозначения выбраны таким образом, чтобы UT синхронизировался с солнцем.

Военно-морская обсерватория США http://aa.usno.navy.mil/faq/docs/UT.php говорит о UT следующее:

В астрономии и навигации UT часто относится к определенному времени, называемому UT1, которое является мерой угла вращения Земли, наблюдаемого астрономически. На него влияют небольшие колебания вращения Земли. UT1 — это современная форма среднего солнечного времени на гринвичском меридиане. Время, которое может быть помечено как «Универсальное время» или «UT» в данных, предоставленных Департаментом астрономических приложений Военно-морской обсерватории США (например, в ежегодных альманахах), соответствует этому определению.

Однако в наиболее распространенном гражданском использовании UT относится к шкале времени, называемой «всемирным скоординированным временем» (сокращенно UTC), которая является основой всемирной системы гражданского времени.

Смещение между UT и UTC всегда находится в диапазоне от -0,9 до 0,9 секунды. UT работает медленнее, чем UTC, поэтому положительные дополнительные секунды (единственные, которые когда-либо использовались до сих пор) дают UT шанс наверстать упущенное. Когда UTC опережает UT более чем на 0,5 секунды, вставляется дополнительная секунда, после чего UT опережает UTC примерно на полсекунды. Не волнуйтесь, UTC наверстает упущенное примерно через девять месяцев. https://www.nist.gov/pml/time-and-frequency-division/atomic-standards/leap-second-and-ut1-utc-information

Правила, используемые NORAD для обновления TLE, заключаются в том, что, когда текущее положение спутника, основанное на последних измерениях, отличается от прогноза SPG4, основанного на последнем наборе опубликованных TLE, более чем на 5 километров, TLE обновляются. Точность прогнозов SPG4/TLE — еще одна тема.

Орбитальная кинематика игнорирует високосные секунды. Следует распространять положение спутника, используя секунды SI в SPG4. Если время между эпохой, указанной в TLE, и до-или-послесловием охватывает високосную секунду, пользователи должны иметь возможность учитывать это.