2: PROGRAMAS DE SEGUIMIENTO DE SATÉLITES
En el que se exponen los mejores programas para el seguimiento de satélite, los que te calculan cuándo pasarán a tiro y por dónde pasarán exactamente en el futuro y en tiempo real.
Programas recomendados por AMSAT
En la primera línea, de la página principal de AMSAT (http://www.amsat.org), bien a la derecha aparece como opción la palabra “Store” (tienda), con la que AMSAT nos da acceso a su venta de productos y allí buscaremos la opción “Software” en la que ofrece hasta tres programas de seguimiento disponibles, para tres sistemas operativos distintos que se muestran en la figura 1.
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| Figura 1: Programas de seguimiento recomendados por AMSAT. |
El programa para Windows que recomiendan es el SatPC32 (figura 2), porque es el más completo para el control del Doppler y el seguimiento de satélites, pues es el que permite controlar dos equipos (un receptor y un transmisor) independientemente y poder operar en full-duplex con toda comodidad, aunque el equipo receptor sea un receptor SDR adicional.
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| Figura 2: Programa de seguimiento SatPC32 |
Del programa SatPC32 hablaremos largo y tendido en otros capítulos de esta serie y expondremos con detalle toda su configuración y funcionamiento con la mayoría de equipos comerciales del mercado.
Si dispones de un ordenador Mac, AMSAT recomienda el programa MacDopppler, pero yo no dispongo de ningún Mac y no puedo opinar sobre este programa.
En cuanto al programa para la Raspberry Pi, he intentado comprarlo, pero no han querido vendérmelo por no residir en los EEUU, por lo que tampoco he podido probarlo para informaros al respecto.
Seguimiento de satélites con SDR-Console
Una de las posibilidades más interesantes es agenciarse un SDR como receptor independiente para poder operar full-duplex (transmisión y recepción simultáneas) en FM, aunque no sea imprescindible, pero sí indispensable la operación en full-duplex en SSB y CW. El programa ideal para manejar un receptor SDR-es el SDR Console de Simon Brown, un programa excelente y muy completo, que puede funcionar con casi todos” los receptores SDR actuales y descargable de https://www.sdr-radio.com/, Pero podría ser que ya lo tuvierais y no os hubierais dado cuenta de que también incluye un programa de seguimiento de satélites (figura 3). Búscalo en ”View->”More Options”-> “Satellites”.
La gran ventaja de este programa receptor para SDRs es que, aparte de controlar la frecuencia del propio receptor, también permite ser controlado desde el programa SatPC32, con tan solo añadir al PC un puerto COM virtual, de los que hay infinidad de ellos descargables en Internet y, una vez instalado, permite conectarlo con el programa de seguimiento en las opciones “Tools” -> “Options” -> “Controllers” ->” CAT (Serial Port)”.
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| Figura 3: Seguimiento de satélites en el programa SDR-Console de Simon Brown |
El programa SatPC32 se configura para manejar un equipo Kenwood TS-2000 porque el programa Radio Console responde perfectamente a todos los comandos del control de la frecuencia de un equipo Kenwood y esto le permite compensar la desviación Doppler de frecuencia producida por el movimiento del satélite, tema al que dedicaremos un capítulo íntegro más adelante.
Seguimiento de satélites con Ham Radio Deluxe
Si alguna vez te has instalado el programa de control remoto de transceptores universal Ham Radio Deluxe, supongo que ya sabrás que incluye también un buen programa de seguimiento de satélites y que realiza el control automático y la corrección del Doppler con los equipos más conocidos, incluidos los que funcionan ya en full-duplex para 144 y 432, como por ejemplo los ICOM 910, 9100 y 9700, y el Kenwood TS-2000, pero no he sido capaz de conseguir que controle el Doppler de dos equipos separados, por lo que no permite manejar la frecuencia de recepción de un receptor SDR adicional, a menos que lo hayan añadido sin que yo me haya enterado (figura 4).
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| Figura 4: Seguimiento de satélites con el Ham Radio Deluxe |
Seguimiento con el programa Orbitron
Un programa gratuito y muy sencillo y que puede configurarse totalmente en castellano y en catalán, además de ser bastante manejable, es el Orbitron de Sebastian Stoff (http://www.stoff.pl), muy adecuado para el que no necesita controlar sus equipos por CAT para corregir el Doppler (en FM no es indispensable), pues aunque permite la conexión de algún programa SDR (como por ejemplo el SDRSharp), solo funciona de un modo unidireccional, lo que lo hace solo adecuado para el control de la frecuencia al operar en FM, tanto en simplex como en full-duplex, cuando casi no se necesita mover el dial del receptor.
Pero desgraciadamente no sirve para la operación en full-duplex en SSB y CW (figura 5), pues en esos modos necesitaríamos que nos recalcule el Doppler cuando movemos el dial del equipo, persiguiendo estaciones de SSB y CW en la banda pasante del transponedor, y el Orbitron no lo recalcula.
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| Figura 5: Pantalla inicial del Orbitron |
De todos modos, una vez instalado, como todos los programas de seguimiento, no funciona correctamente hasta que hayamos configurado nuestra ubicación y muchas otras opciones, para escoger finalmente los satélites que deseamos visualizar en la pantalla, que se escogen en una lista situada al lado derecho del mapa.
Para que funcione correctamente, debemos asegurarnos de que se han actualizado los parámetros orbitales o keplerianos, clicando sobre el icono de herramientas, destacado con un recuadro en rojo en la figura 5 y que permite acceder a la pantalla de actualización de la figura 6. Otro truco difícil de descubrir es que muchas opciones adicionales se encuentran en un punto muy poco visible situado en el ángulo superior derecho, encima de la lista de satélites disponibles y que en la figura 5 se señala con una flecha roja.
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| Figura 6: Actualización de los parámetros del Orbitron |
Nota: Te recomiendo que te asegures de esta actualización de los parámetros orbitales actuales forzándo a mano la descarga del archivo “amateur.txt”. Creo que desde este verano hay que cambiar la extensión de los archivos de www.celestrack.com por www.celestrack.org porque ha cambiado de servidores, pero en el momento de escribir este texto, seguía funcionando la de siempre como antes.
Configuración del Orbitron
Las configuraciones más recomendables para este programa las detallo a continuación en la figura 7:
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| Figura 7: Configuraciones más adecuadas para el Orbitron |
Descarga del programa Sat PC32 desde la web de AMSAT
Desde la tienda de AMSAT se te redirige para su descargar a la web de su autor DK1TB: www.dk1tb.de/indexeng.htm, al tiempo que te pide que contribuyas con una donación a AMSAT por el uso de este programa. Pero el autor alemán permite descargarlo y que funcione de un modo casi totalmente operativo sin realizar esa contribución, aunque yo te recomiendo que la hagas, porque todos debemos contribuir de algún modo al esfuerzo de esta organización por mantenerse al día bien actualizada, si somos gente responsable.
Si no contribuyes, el único problema que se te presentará al usarlo consistirá en que, cada vez que arranques el programa, te verás obligado a entrar desde el teclado la Longitud y la Latitud de tu QTH en valores decimales, una pequeña molestia que te ahorrarás en el futuro, si decides contribuir y registrarte en AMSAT, con lo que al hacerlo recibirás en un par de días una clave que, una vez introducida en el programa, te evitará el engorro de tener que entrar esos valores cada vez que arranques el programa de seguimiento.
Del programa SatPC32 hablaremos largo y tendido en un próximo capítulo por sus excelentes prestaciones para el control del Doppler y la operación en Full Duplex en SSB y CW no solo con todos los equipos que son capaces de operar en esta modalidad, sino incluso con dos equipos separados en emisión y recepción. Que yo sepa es el único programa que permite el control CAT de dos equipos independientes, como por ejemplo un equipo convencional y un receptor SDR de apoyo para la recepción simultánea de nuestra propia señal repetida en la banda opuesta.
Actualización de los parámetros keplerianos
Lo primero que debemos hacer siempre al iniciar este programa SatPC32 es actualizar los parámetros keplerianos, descargando el archivo más reciente que podamos encontrar. Se recomienda utilizar y actualizar únicamente el archivo “nasa.all”, que aparece cuando escogemos la solapa “Satélites” de la cabecera del programa (figura 8). Y debemos seguir las instrucciones de cada recuadro para descargarlo y guardarlo para utilizar el nuevo a partir de ahora.
Estos parámetros, por si nos interesara añadir algún satélite, se guardan en el ordenador en la carpeta con el path:
C:\Usuarios\”Nombre del usuario”\AppData\Roaming\SatPC32\Keppler\nasa.all
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| Figura 8: Actualización (Update) de los parámetros keplerianos más recientes. |
Este es el archivo que AMSAT mantiene al día y que, en consecuencia, contiene actualizados los parámetros keplerianos de todos los satélites de radioaficionado más actualizados, por lo que normalmente, si no necesitamos localizar algún otro satélite de otro tipo, tendremos suficiente con este archivo para localizar todos los satélites de radioaficionado que nos interesan.
El archivo “nasa.all”
El formato del archivo “nasa.all” (figura 9) es algo complicado de interpretar el significado de cada uno de los campos, porque se basan en un sistema posicional y determinado por letras. Se reproduce a continuación para que os hagáis una idea, pero solo por si algún día tenéis que añadir algún satélite del que se hayan publicado los datos de la órbita prevista en el lanzamiento. El significado de los parámetros se explica en un párrafo posterior con el formato llamado “Modo Verbose”, que es mucho más claro y fácil de interpretar (figura 10).
SB KEPS @ AMSAT $ORB22216.N 2Line Orbital Elements 22216.AMSAT HR AMSAT ORBITAL ELEMENTS FOR AMATEUR SATELLITES IN NASA FORMAT FROM WA5QGD FORT WORTH,TX August 4, 2022 BID: ORB22216.N DECODE 2-LINE ELSETS WITH THE FOLLOWING KEY: 1 AAAAAU 00 0 0 BBBBB.BBBBBBBB .CCCCCCCC 00000-0 00000-0 0 DDDZ 2 AAAAA EEE.EEEE FFF.FFFF GGGGGGG HHH.HHHH III.IIII JJ.JJJJJJJJKKKKKZ KEY: A-CATALOGNUM B-EPOCHTIME C-DECAY D-ELSETNUM E-INCLINATION F-RAAN G-ECCENTRICITY H-ARGPERIGEE I-MNANOM J-MNMOTION K-ORBITNUM Z-CHECKSUM TO ALL RADIO AMATEURS BT ISS 1 25544U 98067ª 22216.87392847 .00004933 00000-0 93604-4 0 9996 2 25544 51.6435 95.4112 0005287 82.6404 341.1630 15.50232030352733 RS-44 1 44909U 19096E 22216.42924824 .00000022 00000-0 45960-4 0 9991 2 44909 82.5209 198.4018 0216771 207.2999 151.6577 12.79714157121647 |
Figura 9: Parte del archivo “nasa.all” utilizado por SatPC32 |
El modo “verbose” de los keplerianos
Clicando en la opción “Display Data” del SatPC32, a la izquierda del recuadro “Update” (figura 8), nos aparecen también esos mismos parámetros para el satélite escogido, pero con otro formato mucho más claro (figura 10) y que explica su significado en el lado izquierdo, sin tener que deducirlo trabajosamente del archivo “nasa.all” con el formato anterior.
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| Figura 10: Parámetros mejor explicados |
Estos parámetros podemos clasificarlos en tres grupos de datos: 1º. Los que definen la posición del plano de la órbita en el espacio; 2º. Los que definen la forma y tamaño de la órbita en ese plano y 3º. Los que determinan la posición concreta del satélite en su órbita.
1º. Posición del plano orbital en el espacio
Para definir la órbita de un satélite, primero necesitamos definir la posición en el espacio del plano de la órbita en relación al ecuador terrestre y al plano de la eclíptica, que es la órbita aparente que sigue el Sol alrededor de la Tierra a lo largo de un año.
Necesitaremos solo dos parámetros (figura 11): el ángulo de inclinación respecto al plano del ecuador del plano de la órbita (Inclination) y el ángulo que se llama Ascensión Recta del Nodo Ascendente (R.A.A.N. o Right Ascension of Ascending Node), que es el ángulo que forman la recta de la intersección del plano de la órbita con el plano ecuatorial (línea de nodos) y la recta que señala el punto Vernal, es decir la dirección en el espacio que consiste en la intersección del plano del ecuador con la eclíptica, que es la órbita aparente del Sol alrededor de la Tierra (justo al revés de la realidad) a lo largo del año.
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| Figura 11: Inclinación y RAAN del plano orbital del satélite |
2º Forma, tamaño y posición en ese plano
Ahora, a continuación, debemos definir el tamaño y la forma de la órbita (siempre una elipse), que vienen determinados por medio de otros dos parámetros que son en primer lugar la excentricidad (Eccentricity) y el movimiento medio (Mean Motion) que nos indican el número de revoluciones por día o sea el número exacto de pases por un nodo ascendente que realiza el satélite alrededor de la Tierra en 24 horas. En realidad esta última cifra es la inversa del período calculado en días con decimales. Respecto a la excentricidad es un número muy pequeño porque casi todos los LEO tienen órbitas casi circulares y acostumbra a ser del orden de alguna diezmilésima e incluso inferior.
El tercer parámetro que necesitaremos ahora es determinar la posición del eje mayor de la elipse, que nos viene dado por el llamado Argumento del Perigeo (Arg. Perigee) (figura 11) que es el ángulo que forma el eje mayor con el plano ecuatorial en el nodo ascendente.
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| Figura 12: Argumento del Perigeo |
3º Posición del satélite en la elipse
Ahora que ya tenemos definida la posición y tamaño de la elipse en el espacio, solo nos falta indicar la posición exacta del satélite en esa órbita, que viene dada por un parámetro que se denomina Anomalía Media (Mean Anomaly), y que ayuda a determinar la posición (figura 13), suponiendo que el satélite gira con un movimiento uniforme alrededor de los nodos de la elipse, aunque eso no es realmente así, pero de este valor MA se deduce la posición real (anomalía verdadera) mediante un cálculo geométrico que no nos interesa para nada.
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| Figura 13: Anomalía media y anomalía verdadera. |
Fecha y hora de estos parámetros
Queda por explicar que el día y la hora en que figura que se determinaron esos parámetros keplerianos (figuras 9 y 10) se expresa de una forma muy peculiar, porque consiste en un número cuyas dos primeras cifras son las dos últimas del año (22) y las siguientes cifras expresan el número del día del año y sus fracciones decimales. Veamos el ejemplo: Epoch Time: 22216,8739247
Significa que han sido determinados en el año 2022 y en el día 216 y pico decimal de ese año, cifras con las que os podéis entretener en realizar los cálculos de conversión en horas del pico decimal, y que debería daros cualquier hora entre el 7 y el 8 de agosto de 2022, fecha en que se descargó el archivo de datos keplerianos.
También queda por explicar el último parámetro “Decay”, que representa la pérdida de revoluciones por día que experimentan todos los satélites LEO debido al choque con las escasas as moléculas de la escasa atmósfera que algo los frenan a pesar de la altura a la que evolucionan.
El sincronizador de tiempo Dimension 4
Es importante que el reloj del PC esté siempre bien sincronizado al segundo, porque tenéis que tener en cuenta que, cuando el satélite pasa muy alto y elevado a una velocidad superior a los 27.000 km por hora (la velocidad de la ISS), ésta y los satélites cambian de posición muchos kilómetros en cada segundo, de modo que los rotores controlados automáticamente a duras penas consiguen seguirlos en tiempo real,
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| Figura 14: Programa de sincronización del reloj Dimension 4. |
Si habéis trabajado ya anteriormente con el FT8 del WSJTX, probablemente ya sabréis que nadie se fía de que la sincronización del reloj del PC la efectúe el propio Windows y, para garantizarla siempre, todo el mundo instala el programa Dimension 4 (figura 14), un programa que cada hora repasa automáticamente la sincronización para garantizar que nuestro reloj local está bien sincronizado al segundo y que puede descargarse por ejemplo de la web: http://www.thinkman.com/dimension4/ pulsando en “Download”. Luego se configura que se actualice automáticamente cada hora i corrija la desviación producida en ese tiempo.
