Elementos Keplerianos

¿Que son los Elementos Keplerianos?

Los Elementos Keplerianos son números = datos que sirven para fijar la órbita y por consiguiente, determinar la posición del satélite en el espacio en un momento dado (T0). Atendiendo puramente a la mecánica orbital y las leyes de Kepler (Johannes Kepler 1571-1630), seis son los "números" que se necesitan para definir la órbita de un satélite, los tres primeros (Inclinación, RAAN y Arg. Perigeo) definen la orbita Kepleriana en un espacio 3D y de los tres restantes (Excentricidad, Movimiento Medio, Anomalía Media) los dos primeros definen la forma y el tamaño de la órbita, otros modelos keplerianos usan para definir la forma y el tamaño la "excentricidad" y el semieje-mayor "a" de la elipse; el tercero (Anomalía Media) posiciona el satélite dentro de su orbita en el momento observado.
Con estos datos, normalmente llamados keplerianos, o 2line elements y dependiendo de los diferentes programas de calculo, los ordenadores fijan la órbita de un satélite y su posición en el espacio durante todo el momento de su órbita.
Los Elementos Keplerianos se editan fijando la posición del satélite para un momento determinado de su órbita. Como se decía, son "seis" los parámetros necesarios para definir la órbita del satélite, normalmente, los programas de seguimiento, y después del calculo, aportan otros que complementan la órbita.
Teniendo en cuenta que fijan la posición de un satélite en un determinado momento (AAMMDDHHSS) es necesario refrescar estos datos en nuestros programas de seguimiento, y el factor más importante a tener en cuenta es la altura</> del satélite que trabajemos. Para la estación ISS (300Km) deberíamos refrescar cada 2-3 semanas para un OSCAR-16 (800Km) sería suficiente cada 5-6 semanas. Resumiendo, un refresco cada 3-4 semanas en general tendría nuestra base de datos bien actualizada.

Veamos un ejemplo de los elementos Keplerianos en formato "2Line" para el satélite AO-16 (PACSAT) fijados el día 351.16855037 de 1998, (17/12/1998 a las 4h:2':42,7")

AO-16
1 20439U 90005D 98351.16855037 .00000154 00000-0 76142-4 0 02125
2 20439 098.4989 069.0113 0012192 036.3093 323.8917 14.30128957464553

SATELITE
1 AAAAAU WW 0 0 BBBBB.BBBBBBBB .CCCCCCCC XXXXX-X YYYYY-Y L DDDZ
2 AAAAA EEE.EEEE FFF.FFFF GGGGGGG HHH.HHHH III.IIII JJ.JJJJJJJJKKKKKZ

A- Numero de satélite fijado en el espacio
B- Fecha (Año día. Fracción de día) momento de obtención de los Keplerianos
C- DECAY-RATE, (1ª derivación de Mean-Motion (Coeficiente balístico))
D- Número de elemento
E- INCLINACION - I0
F- RAAN - O0 (Ascensión Recta del Nodo Ascendente)
G- EXCENTRICIDAD - E0
H- Argumento del Perigeo - W0
I- Mean anomaly - M0
J- Mean motion - N0
K- Numero de Órbita en la fecha
L- Tipo de efemérie
W- Año de puesta en órbita
X- 2ª derivación del movimiento medio
Y- Coeficiente de presión de radiación
Z- CHECKSUM


ELEMENTOS ORBITALES

I0 - Inclination - Es el Angulo formado entre el plano orbital y el plano Ecuatorial de la tierra.

O0 - RAAN Right Ascension of Ascending Node - Es el ángulo expresado en grados que forma el radio terrestre que pasa por el nodo ascendente de una órbita determinada, y el punto "vernal" (Aries). Aries, es un punto de referencia de la esfera celeste, al que se refieren todas las ascensiones rectas de las estrellas y se define como el punto de intersección de la eclíptica (recorrido curvilíneo que aparentemente describe el Sol alrededor de la Tierra) con el plano ecuatorial terrestre en el equinoccio de primavera (sentido ascendente).

W0 - Arg. of Perigee - Es el ángulo (en grados) formado entre la línea que se proyecta desde el centro de la tierra hasta el satélite cuando éste corta al ecuador en su órbita ascendente, "Nodo ascendente" y el "perigeo" (línea de apsides de la elipse orbital).

E0 - Eccentricity - Indica la forma de la elipse orbital.
Una E0 = 0 indica qu la elipse es un circulo.
Una E0 = 1 indica una elipse extremadamente elíptica.
Lo normal es que nuestros satélites se sitúen [0 <=E0 <1 ].

N0 - Mean motion - Relacionado con el "periodo orbital" y el "semi-mayor eje" de la elíptica orbital. Simplificando este dato y recordando que la 3ª ley de Kepler establece una precisa relación entre la velocidad del satélite y la distancia de este a la tierra,  Mean Motion es el numero de órbitas por día.

M0 - Mean anomaly - Es el ángulo que se proyecta uniformemente en el tiempo, entre 0 y 360 grados durante una revolución (órbita), estableciendo 0 grados para el perigeo y 180 grados para el apogeo . Fija la posición del satélite dentro de una órbita.

 T0 - Epoch - Es siempre un número que especifica el momento en que fueron fijados los datos para un determinado satélite.

K0 - Epoch revolutions - Numero total de órbitas efectuadas por el satélite hasta el momento.

Decay rate - Este valor (en revoluciones por día), nos indica el ritmo al cual Mean-Motion-(N0) cambia debido a la atracción u otros efectos relacionados. Típicamente es un numero muy pequeño.  

  • ATTITUDE CONTROL y ángulo SQUINT

  • Es una medición sobre como esta orientado el satélite en el espacio. Importante para saber hacia como están apuntando sus antenas respecto a la Tierra.
    Está determinada por 2 ángulos ALON y ALAT (Latitud Bahn - Longitud Bahn). Estos 2 números describen una dirección en un sistema esférico de coordenadas.
    Attitude Longitude - ALON - Relaciona el ángulo entre el eje del satélite (Z-axis) y el semi-eje mayor (A) de la elipse orbital.



  • Attitude Latitude - ALAT - Relaciona la posición entre el eje del satélite (Z-axis) y el plano orbital, si el eje del satélite (z-axis) está en el plano orbital entonces ALAT=0, fuera de esta condición ALAT nos indicará esta diferencia.


    • Actualización de Elementos Keplerianos desde NORAD (EE.UU.)

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