По моему опыту, в настоящее время нет хорошего решения для этого, особенно для любителей, любителей или небольших коммерческих операторов. Эти группы часто запускают небольшие спутники в совместных миссиях. Для малых спутников существует так много неопределенностей, что устранение неопределенности в отслеживании действительно важно.

Неопределенности

• Является ли мой спутник "мертвым по прибытии" (DOA)?
• Если мой спутник не DOA, выживет ли он в космосе?
• Мои антенны развернулись?
• Правильно ли работает система связи моего космического корабля на орбите?
• Правильно ли работает моя наземная станция на частоте моего космического корабля?
• Моя ссылка закрывается? Прямо над головой? На горизонте?
• Где мой спутник? Какой из спутников, запущенных с райдшера, мой?

Что касается последнего пункта, я сначала подумал, что официальные TLE будут организованы в порядке развертывания, но это не так. В то время как масса точно известна, коэффициент лобового сопротивления, вероятно, нет, а плотность атмосферы, через которую пролетает спутник в нужный момент времени, точно не охарактеризована. В результате порядок спутников на орбите может не совпадать с порядком развертывания.

Спутниковое слежение

При таком большом количестве неопределенностей снижение неопределенности в отношении спутникового слежения действительно важно, особенно для совместных полетов. Лучший способ сделать это — начать попытки связи сразу после запуска, когда спутники все еще находятся относительно близко друг к другу. Таким образом, вы можете указать на один и быть достаточно уверенным, что указываете на все из них. По прошествии нескольких дней спутники расходятся, и общая область поиска становится неуправляемой.

До сих пор я участвовал в двух отдельных запусках CubeSat, и оба раза нам давали векторы состояния после запуска. Я принимал активное участие в операциях по запуску BYU PIC (я закончил обучение и ушел из команды раньше), а моя компания Care Weather недавно запустила свой первый спутник Hatchling Veery . В конце этого поста я приведу несколько примеров. Оба раза, сразу после запуска, мы производили TLE. Оба раза в наших TLE были ошибки из-за бессмысленных сложностей в определениях используемых систем координат или эпох.

Все, кого я знаю, связанные со спутниковой связью, производят TLE из государственных векторов между запуском и выпуском официальных TLE. Во время миссии ELaNa XX с Virgin Orbit у нас была обширная цепочка электронной почты, поскольку люди пытались сгладить проблемы с их расчетом TLE, а форум SatNogs также делился изготовленными TLE для раннего отслеживания .

На данном этапе процесса много потраченных впустую усилий и неэффективного сотрудничества, что способствует образованию космического мусора, в результате чего некоторые спутники никогда не будут идентифицированы. У команды BYU действительно было подтверждение того, что PIC-A и/или PIC-B не были DOA, поскольку вспышка камеры спутника была замечена камерой ракеты. Тем не менее, команда PIC справилась со всеми этими неопределенностями (и многим другим) и не смогла установить контакт на ранней стадии. Они все еще пытаются установить контакт, но более половины спутников ELaNa XX так и не были идентифицированы, поэтому вероятность того, что они ищут в нужном месте, составляет всего 25%. Прибавьте к этому тот факт, что большинство проходов проходит низко над горизонтом, а вероятность установления контакта сейчас, даже если спутники все еще работают, невелика.

Возможные решения

• Разработайте генератор TLE с открытым исходным кодом, который строго выводит стандартные маркеры для обозначения того, что TLE являются неофициальными .
• Обновите gpredict для распространения векторов состояния.

Государственные векторы

Вот несколько примеров векторов состояния, предоставленных провайдером запуска для каждой миссии. Не существует стандарта для содержимого вектора состояния, поэтому с некоторыми было легче работать, чем с другими, но некоторые аспекты доставки создавали головную боль для генерации TLE в обеих миссиях.

Девственная орбита ELaNa XX

Команда полярного куба поделилась своими векторами состояния на форуме SatNogs сразу после развертывания.

Rocket Lab "Они так быстро взлетают"

Rocket Lab предоставила нам свои официальные TLE вскоре после развертывания. Они дали нам предсказанные векторы состояния и документ анализа траектории задолго до запуска.

Кубсат без двигательной установки, развернутый из второй ступени ракеты с помощью слабых механических сил, лишь немного следует по траектории второй ступени. Различия между траекториями развернутых кубсатов и второй ступени очень малы.

Таким образом, владельцы кубсатов могут использовать последнюю информацию о траектории от пусковой установки в качестве начальной траектории своего кубсата до того, как начнут появляться официальные TLE.

Диаграмма от EXOLAUNCH о развертывателе EXOpod cubesat.

Из Руководства пользователя CarboNix, стр. 19:

Допустимое отклонение энергии пружины в 25 % приводит к погрешности скорости около 12 %. Для скорости отделения около 1,5 м/с эта ошибка составляет 0,17 м/с, ошибка после одного 90-минутного витка составит 0,92 км. На расстоянии 1000 км это будет ошибка направления всего 3,2 угловых минуты.

Как прокомментировал Дэвид Хаммен, вектор развертывания не случаен, за направление и скорость развертывания отвечает пусковая установка кубсата. Фактическая скорость развертывания кубсата зависит от его массы, но масса кубсата точно известна.

Я делал это раньше, при последнем запуске Falcon Heavy. Хотя спутники, с которыми мы работали, были намного крупнее большинства кубсатов.

По сути, провайдер запуска дает вам векторы состояния, а затем кому-то в цепочке нужен STK ODTK, чтобы преобразовать векторы состояния в TLE. К сожалению, я думаю, что лицензия на это стоит около 60 тысяч долларов. Я был бы очень заинтересован в решении с открытым исходным кодом, чтобы делать то же самое, поскольку наземные системы почти всегда принимают в качестве входных данных TLE.

Поставщик запуска предоставляет векторы состояния на основе силы развертывания, угла и вектора состояния ступени ракеты при развертывании кубсата. Точный формат может варьироваться, это может быть TLE, вектор состояния или что-то в этом роде, в любом случае это будет то, о чем и провайдер, и заказчик согласовывают заранее.