En mi experiencia, actualmente no existe una buena solución para esto, especialmente para aficionados, aficionados o pequeños operadores comerciales. Estos grupos a menudo vuelan pequeños satélites en misiones de viajes compartidos. Para los viajes compartidos de Smallsat, hay tantas incertidumbres que eliminar la incertidumbre del seguimiento es realmente importante.

incertidumbres

• ¿Está mi satélite muerto al llegar (DOA)?
• Si mi satélite no es DOA, ¿sobrevive en el espacio?
• ¿Se desplegaron mis antenas?
• ¿Funciona correctamente el sistema de comunicaciones de mi nave espacial en órbita?
• ¿Funciona correctamente mi estación terrestre en la frecuencia de mi nave espacial?
• ¿Se está cerrando mi enlace? ¿Directamente arriba? ¿En el horizonte?
• ¿Dónde está mi satélite? ¿Cuál de los satélites desplegados desde el viaje compartido es el mío?

Sobre el último punto, primero pensé que los TLE oficiales estarían organizados en orden de despliegue, pero no es así. Si bien la masa definitivamente se conoce, el coeficiente de arrastre probablemente no lo sea, y la densidad de la atmósfera a través de la cual vuela el satélite en el momento correcto definitivamente no está bien caracterizada. Como resultado, el orden de los satélites en órbita puede no coincidir con el orden de despliegue.

Seguimiento satelital

Con tantas incertidumbres, reducir la incertidumbre en torno al rastreo satelital es realmente importante, especialmente para las misiones de viajes compartidos. La mejor manera de hacerlo es comenzar a intentar la comunicación inmediatamente después del lanzamiento, cuando los satélites todavía están relativamente juntos. De esa manera, puede señalar uno y estar bastante seguro de que los está señalando a todos. A medida que pasan los días, los satélites se separan y el área de búsqueda total se vuelve inmanejable.

He estado involucrado en dos lanzamientos separados de CubeSat hasta ahora y en ambas ocasiones se nos han dado vectores de estado después del lanzamiento. Participé libremente en las operaciones de lanzamiento de los PIC de BYU (me había graduado y dejado el equipo antes) y mi empresa, Care Weather , lanzó recientemente su primer satélite, Hatchling Veery . Incluiré algunos ejemplos al final de esta publicación. En ambas ocasiones, inmediatamente después del lanzamiento, fabricamos TLE. En ambas ocasiones, nuestros TLE tuvieron errores debido a complejidades estúpidas en las definiciones de los sistemas de coordenadas o épocas utilizadas.

Todos los que conozco involucrados en comunicaciones satelitales producen TLE a partir de vectores estatales entre el lanzamiento y la emisión de TLE oficiales. En la misión ELaNa XX con Virgin Orbit, tuvimos una extensa cadena de correos electrónicos mientras la gente intentaba resolver problemas con su cálculo de TLE y el foro de SatNogs también compartía TLE fabricados para un seguimiento temprano .

Hay mucho esfuerzo desperdiciado y colaboración ineficiente en este punto del proceso y contribuye a la basura espacial al hacer que algunos satélites nunca se identifiquen. El equipo de BYU en realidad tenía la confirmación de que PIC-A y/o PIC-B no eran DOA ya que la cámara del cohete vio el flash de la cámara de los satélites. Sin embargo, el equipo de PIC lidió con todas estas incertidumbres (y más) y no pudo establecer contacto en la etapa inicial. Todavía están tratando de hacer contacto, pero más de la mitad de los satélites ELaNa XX nunca fueron identificados, por lo que solo hay un 25% de posibilidades de que estén buscando en el lugar correcto. Combine eso con la mayoría de los pases cerca del horizonte y la posibilidad de que se haga contacto ahora, incluso si los satélites todavía están operativos, es escasa.

Soluciones potenciales

• Desarrolle un generador de TLE de código abierto que emita estrictamente marcadores estándar para indicar que los TLE no son oficiales .
• Actualice gpredict para propagar vectores de estado.

Vectores estatales

Aquí hay un par de ejemplos de vectores de estado proporcionados por el proveedor de lanzamiento en cada misión. No existe un estándar sobre los contenidos de los vectores de estado, por lo que fue más fácil trabajar con algunos que con otros, pero algún aspecto de la entrega creó un dolor de cabeza para la generación de TLE en ambas misiones.

Órbita Virgen ELaNa XX

El equipo del cubo polar compartió sus vectores de estado en el foro SatNogs justo después del despliegue.

Rocket Lab "Suben tan rápido"

Rocket Lab nos dio sus TLE oficiales poco después del despliegue. Nos habían dado vectores de estado predichos y un documento de análisis de trayectoria mucho antes del lanzamiento.

Un cubesat sin un sistema de propulsión desplegado desde la segunda etapa del cohete utilizando fuerzas mecánicas débiles solo sigue la trayectoria de la segunda etapa. Las diferencias entre las trayectorias de los cubesats desplegados y la segunda etapa son muy pequeñas.

Por lo tanto, los propietarios de cubesat pueden usar la última información de trayectoria del lanzador como trayectoria inicial de su cubesat antes de que comiencen a aparecer los TLE oficiales.

Un diagrama de EXOLAUNCH sobre el implementador EXOpod cubesat.

De la Guía del usuario de CarboNix, página 19:

La tolerancia de la energía del resorte del 25 % da como resultado un error de velocidad de alrededor del 12 %. Para una velocidad de separación de aproximadamente 1,5 m/s, este error es de 0,17 m/s, el error después de una órbita de 90 minutos será de 0,92 km. En una distancia de 1000 km, habrá un error de dirección de solo 3,2 minutos de arco.

Como comentó David Hammen, el vector de despliegue no es aleatorio, el lanzador de cubesat es responsable de la dirección y la velocidad del despliegue. La velocidad de despliegue real del cubesat depende de su masa, pero la masa del cubesat se conoce con precisión.

He hecho esto antes, en el último lanzamiento de Falcon Heavy. Aunque los satélites con los que estábamos trabajando eran un poco más grandes que la mayoría de los cubesats.

Esencialmente, el proveedor de lanzamiento le brinda vectores de estado, y luego alguien en la cadena necesita el STK ODTK para convertir los vectores de estado en TLE. Desafortunadamente, creo que la licencia para eso cuesta alrededor de $ 60k. Estaría muy interesado en una solución de código abierto para hacer lo mismo, ya que los sistemas terrestres casi siempre toman TLE como entrada.

El proveedor de lanzamiento proporciona los vectores de estado, en función de la fuerza de despliegue, el ángulo y el vector de estado de la etapa del cohete cuando se desplegó el cubesat. El formato exacto puede variar, puede ser un TLE o un vector de estado o algo así, en cualquier caso será algo que tanto el proveedor como el cliente acordarán con suficiente antelación.