¿Dónde obtener datos de efemérides para satélites de geodesia?

¿Alguien sabe dónde se pueden obtener datos de efemérides en las coordenadas de los Sistemas de referencia celestes geocéntricos (GCRS) para un satélite de geodesia como LAGEOS (realmente no importa qué misión)? O, alternativamente, datos simulados en coordenadas GCRS . Específicamente, coordenadas cartesianas de posición y velocidad. Parece que no puedo encontrarlos en ningún lado.

Actualización: Mi confusión ha aumentado. Intentaré reformular mi pregunta.

¿Es posible obtener un archivo de efemérides y realizar una transformación de modo que los datos de efemérides se puedan expresar en coordenadas GCRS? Y si es así, ¿cuál es el proceso?

Propósito de la pregunta: lo que me interesa son los datos de efemérides de un satélite (realmente no importa qué misión) que esté sujeto a la aceleración newtoniana clásica más las correcciones relativistas recomendadas por el IERS, como las aceleraciones de Schwarzschild, Lense-Thirring y geodésica.

"Coordenadas cartesianas de posición y velocidad": se vuelven obsoletas rápidamente . En cambio, desea los parámetros orbitales: periapsis, apoapsis, inclinación, longitud del nodo ascendente, argumento de periapsis y anomalía verdadera en T = 0.
@JohnDvorak Definitivamente me gustarían las coordenadas cartesianas. ¿A menos que sea fácil de transformar de uno a otro?
Aclaración: Las coordenadas cartesianas no sirven en cuestión de minutos. Segundos, si ignora el movimiento del satélite. Los parámetros orbitales son buenos para... ¿semanas, creo?
Las órbitas de los satélites @JohnDvorak LAGEOS se miden y predicen con precisión centimétrica. Un buen vector de estado y un buen propagador son cómo se hace esto. Los parámetros orbitales keplerianos son aproximaciones y no son una buena manera de caracterizar las órbitas del mundo real.

Respuestas (1)

El sitio web JPL Horizons ofrece efemérides para una gran cantidad de satélites terrestres, así como naves espaciales, planetas, lunas, asteroides, etc.

Si lo configura como se muestra a continuación, seleccionando las unidades que desea, los vectores de estado completo (x, y, z, vx, vy, vz), use coordenadas geocéntricas ( @500), obtendrá el siguiente resultado. Puede elegir varios tamaños de paso de tiempo (hasta 1 minuto) y marcos de tiempo. Puede elegir la descarga directa como texto csv en lugar de HTML si lo desea, recomendado para archivos largos.

Me parece que debido al estado especial y al uso de los satélites LAGEOS, las efemérides solo predicen un período relativamente corto en el futuro, a diferencia de otras naves espaciales que a veces tienen predicciones para años.

¡Esto debería ayudarte a comenzar! Si tiene más preguntas sobre esta publicación como comentarios y yo o alguien más intentará ayudar.

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Aquí están los ajustes de la tabla. Creo que ICRF/J2000.0 con la configuración Ecliptic y Mean Equinox le dará algo parecido a GCRS, pero en este momento no estoy seguro de qué tan cerca. Seguiré leyendo y pediré ayuda en los comentarios.

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Aquí hay una salida de muestra de la configuración anterior. Se desplaza de izquierda a derecha y de arriba a abajo.

Revised: Sep 11, 2017                 LAGEOS-2                         -122195

LAGEOS-2 (1992-070B, "Laser Geodynamics Satellite", NASA/ASI)
60-cm diameter sphere, 426 corner cube reflectors (VIS), 4 germanium (IR)
Deployed: 1993-Oct-22 from Space Shuttle Columbia (STS 52)


*******************************************************************************
Ephemeris / WWW_USER Mon Sep 11 21:51:05 2017 Pasadena, USA      / Horizons    
*******************************************************************************
Target body name: LAGEOS-2 (spacecraft) (-122195) {source: LAGEOS-2}
Center body name: Earth (399)                     {source: DE431mx}
Center-site name: BODY CENTER
*******************************************************************************
Start time      : A.D. 2017-Jan-01 00:00:00.0000 TDB
Stop  time      : A.D. 2017-Jan-05 00:00:00.0000 TDB
Step-size       : 1440 minutes
*******************************************************************************
Center geodetic : 0.00000000,0.00000000,0.0000000 {E-lon(deg),Lat(deg),Alt(km)}
Center cylindric: 0.00000000,0.00000000,0.0000000 {E-lon(deg),Dxy(km),Dz(km)}
Center radii    : 6378.1 x 6378.1 x 6356.8 km     {Equator, meridian, pole}    
Output units    : KM-S                                                         
Output type     : GEOMETRIC cartesian states
Output format   : 2 (position and velocity)
Reference frame : ICRF/J2000.0                                                 
Coordinate systm: Ecliptic and Mean Equinox of Reference Epoch                 
*******************************************************************************
            JDTDB,            Calendar Date (TDB),                      X,                      Y,                      Z,                     VX,                     VY,                     VZ,
**************************************************************************************************************************************************************************************************
$$SOE
2457754.500000000, A.D. 2017-Jan-01 00:00:00.0000,  5.049112760756619E+03,  9.246781656953866E+03,  5.722633641721932E+03, -2.978199703429669E+00,  3.689975896939779E+00, -3.350502047340569E+00,
2457755.500000000, A.D. 2017-Jan-02 00:00:00.0000, -6.140907600397200E+03, -8.148707798015072E+03, -6.918983669661846E+03,  2.434461456961566E+00, -4.250750074318191E+00,  2.808377534161328E+00,
2457756.500000000, A.D. 2017-Jan-03 00:00:00.0000,  6.849580412560958E+03,  6.106324592083777E+03,  7.740446107133596E+03, -1.906840987637830E+00,  4.973834339923835E+00, -2.290764139470047E+00,
2457757.500000000, A.D. 2017-Jan-04 00:00:00.0000, -7.504132672898423E+03, -4.707277560275819E+03, -8.539479988453819E+03,  1.304309397636298E+00, -5.242849004192330E+00,  1.679103108590806E+00,
2457758.500000000, A.D. 2017-Jan-05 00:00:00.0000,  7.740851830184564E+03,  2.245705288312970E+03,  8.942780571589567E+03, -6.155844902136471E-01,  5.667380276723395E+00, -9.687665040214430E-01,
$$EOE
**************************************************************************************************************************************************************************************************
Coordinate system description:

  Ecliptic and Mean Equinox of Reference Epoch

    Reference epoch: J2000.0
    XY-plane: plane of the Earth's orbit at the reference epoch
              Note: obliquity of 84381.448 arcseconds wrt ICRF equator (IAU76)
    X-axis  : out along ascending node of instantaneous plane of the Earth's
              orbit and the Earth's mean equator at the reference epoch
    Z-axis  : perpendicular to the xy-plane in the directional (+ or -) sense
              of Earth's north pole at the reference epoch.

  Symbol meaning:

    JDTDB    Julian Day Number, Barycentric Dynamical Time
      X      X-component of position vector (km)                               
      Y      Y-component of position vector (km)                               
      Z      Z-component of position vector (km)                               
      VX     X-component of velocity vector (km/sec)                           
      VY     Y-component of velocity vector (km/sec)                           
      VZ     Z-component of velocity vector (km/sec)                           

Geometric states/elements have no aberrations applied.
@DavidHammen ¿Esto genera al menos algo parecido a GCRS? ¿Existe una forma sencilla de transformar estos datos en GCRS para una época distinta de J2000.0?
eso es extremadamente útil y un gran lugar para comenzar. Leeré la documentación de la IAU sobre la transformación entre sistemas de referencia.
@Rumplestillskin encontró esto buscando respuestas antiguas en SXSE : PDF: iers.org/SharedDocs/Publikationen/EN/IERS/Publications/tn/…
@Rumplestillskin para tu información, acabo de preguntar ¿Se han usado alguna vez los reflectores de cubo de esquina de germanio de LAGEOS?
¡Eso es algo fantástico! Anteriormente usé el sitio JPL para un problema de tres cuerpos con un satélite, la Tierra y la Luna, pero lo olvidé por completo. Espero que esto me dé lo que necesito. ¡Me cuesta darme cuenta de la necesidad de tantos sistemas de referencia diferentes!
Así que tengo una pregunta - - - ¿No es GCRS una forma geocéntrica en el ICRF? Quiero decir, ¿no son equivalentes? Entonces, ¿no deberían ser precisos los datos? ¿O estoy malinterpretando algo?
@Rumplestillskin Si miras el enlace en mi comentario anterior, parece que no son idénticos. Si está analizando los datos de rango de LAGEOS con precisión centimétrica, la diferencia puede ser enorme, si está haciendo una animación o un gráfico, la diferencia puede ser pequeña.
La diferencia es que GCRS está definido para aplicarse mejor dentro del campo gravitatorio de la Tierra, mientras que ICRF no lo está. Entonces, la diferencia parece estar en cómo se maneja la relatividad general.
ahh ya veo!! ¡Guau, ciertamente no es trivial!
Me pregunto si es posible obtener una lista de datos de posición/velocidad transformados en coordenadas GCRS para cualquier misión. No estoy buscando específicamente LAGEOS. Es algo que obviamente parece que debería ser muy fácil de encontrar, pero mis habilidades para buscar en Google y mi falta de conocimiento me están deteniendo :) Leeré su documento esta noche.
@Rumplestillskin PyEphem parece tener un rico vocabulario de marcos de coordenadas. Es posible que la conversión entre ICRF y GCRS sea solo unas pocas líneas de guión. Una mejor solución podría ser usar Astropy . Consulte, por ejemplo , docs.astropy.org/en/stable/api/… No sé si está activo en python o no. Si no, creo que encontrará que abre muchas puertas. Sugeriría mirar fijamente con una instalación de Ananconda; Comience usando CONDA .
Ciertamente no estoy activo en Python en absoluto. Sin embargo, los detalles técnicos no deben detener el progreso. Me aseguraré de echarle un vistazo.
¡He leído el documento que ha adjuntado y debo admitir que todavía estoy muy confundido! Tal vez aún más confundido. Esperaba algo como la siguiente situación: tiene un archivo de efemérides para un satélite GPS cuya posición se calcula en coordenadas ECEF. Ejecuta cada posición a través de un programa de transformación de rotación/coordenadas y tiene coordenadas ECI. ¿Existe tal operación para obtener las coordenadas GCRS? Estoy dudando de mí mismo si esta pregunta tiene sentido ahora.
@DavidHammen, ¿has tenido alguna experiencia con esto? ¡Mirando tu perfil parece justo en tu callejón!
@Rumplestillskin Para muchos satélites artificiales en órbita alrededor de la Tierra, y para el satélite natural de la Tierra, la Luna, el movimiento se calcula y se confirma regularmente con una precisión de centímetros. Sí, precisión. Para que esto suceda, los pequeños efectos en el espacio y el tiempo predichos por la Relatividad General (GR) deben incluirse adecuadamente. Si no necesita ese nivel de precisión, simplemente use las efemérides de Horizons como se muestra arriba; puede llamar a esas coordenadas Earth Centered Inertial (ECI) tal como están, sin recibir demasiadas críticas.
@Rumplestillskin Esto es ciencia espacial, por lo que los detalles a veces son bastante desafiantes; ¡ no es exactamente una cirugía cerebral después de todo! youtu.be/THNPmhBl-8I
¡¡Gracias por la rápida respuesta!! Así que lo que estoy tratando es la Ec. (10.12) en enlace .. Hmm, ¿quizás no importe tanto siempre que las coordenadas no estén en un marco de rotación? Estoy completamente perdido en este negocio de marcos de referencia, pero gracias por la ayuda. Creo que me apegaré a las matemáticas en el futuro :)
@Rumplestillskin Ecuación . 10.12 es aceleración, algo que integraría para calcular una órbita desde cero (por lo tanto, modelos relativistas generales para coordenadas de espacio-tiempo y ecuaciones de movimiento ), no para transformar una efemérides existente de un sistema de coordenadas a otro. A primera vista, parece ser lo mismo que la ecuación en esta pregunta . Ciertamente, no hay nada de malo en hacer una pregunta relacionada en el intercambio de pila de física, siempre que no sea idéntica.
sugerencia 1) hacer ping a @MarkAdler sugerencia 2) migrar esto o hacer una pregunta relacionada pero no idéntica en SXSE
ah, eso es exactamente lo que quiero hacer, pero por alguna razón pensé que necesitaría realizar alguna transformación o algo por el estilo en GCRS. Así que estoy interesado en tratar de mejorar esta ecuación y de ahí mi necesidad de obtener una efemérides para poder comparar, pero podría ser más fácil decirlo que hacerlo. Entonces, si integro esas ecuaciones más una aceleración newtoniana, ¿las coordenadas están automáticamente en GCRS?
También conoce un integrador que está prediseñado que puedo elegir de una lista de fuerzas. ¿Específicamente newton y la relatividad? De lo contrario, tendría que escribir un guión yo mismo.
¡Conozco el GMAT, pero la selección del marco de referencia es otra razón para mi pregunta! Es confuso.
¿Dónde obtener datos de efemérides para satélites de geodesia?
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