Chapitre 1 : Description des fichiers TLE
Chapitre 2 : Modèles orbitaux
Chapitre 3 : Calcul de la position de l'observateur et du satellite - Logiciel PreviSat



Description des fichiers TLE

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Il s'agit de fichiers contenant les éléments orbitaux de satellites artificiels. Pour chaque satellite, les éléments orbitaux sont écrits sur 2 ou 3 lignes (Two-Line Element ou Three-Line Element). Voici un TLE de la station spatiale internationale :

ISS (ZARYA)     30.0 20.0  0.0  0.5 d  375       KM × km
1 25544U 98067A   08289.55379628  .00014092  00000-0  10869-3 0  4451
2 25544 051.6421 119.2525 0003675 219.8593 192.3484 15.72261275567472

Faisons deux remarques importantes :

Certaines valeurs, telles que le coefficient pseudo-balistique ou l'excentricité, sont présentées sous une forme particulière qu'il convient de préciser maintenant :

Où peut-on se procurer les fichiers de paramètres orbitaux? Il faut s'inscrire auprès du site www.space-track.org. Les données sont réactualisées régulièrement (dès que l'écart entre la position prévue par les derniers éléments orbitaux et la position observée dépasse une seconde d'angle).


Première ligne ou ligne 0

Nom
Si la première ligne ne comporte que le nom du satellite, alors celui-ci occupe les colonnes 1 à 25, sinon la ligne comporte le nom (colonnes 1 à 15) et les caractéristiques dimensionnelles du satellite (colonnes suivantes). Cette première ligne n'est pas toujours donnée et, lorsqu'elle est présente, les informations concernant la taille du satellite sont souvent absentes (ces caractéristiques ne font pas partie de la définition standard d'un TLE).
Le nom peut varier selon les sources, mais chaque satellite possède un numéro NORAD unique.

Dimensions du satellite
Les dimensions du satellite sont données en mètres. Si la largeur et la hauteur sont nulles, l'objet est alors sphérique avec un diamètre égal à la valeur donnée en colonne 'longueur'. Les objets dont les dimensions sont inconnues (par exemple les débris) sont présumés sphériques. Si la hauteur est nulle, le satellite est cylindrique avec un diamètre donné en colonne 'largeur'.

Magnitude standard
La magnitude standard m0 est définie pour une distance de 1000 km et une illumination de 50%. La formule suivante donne la magnitude visuelle connaissant la distance d et l'illumination I :

m = m0 - 15.75 + 2.5 log10 (d2 / I)

La lettre qui suit la magnitude standard est soit d, la magnitude est calculée selon les dimensions du satellite, soit v, la magnitude est déterminée visuellement.

Surface
Cette grandeur représente la surface apparente du satellite (section équivalente radar).

Altitudes
Les altitudes à l'apogée et au périgée sont encore plus rarement fournies. Elles peuvent cependant être calculées avec les modèles orbitaux.

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Deuxième ligne

Numéro NORAD
Il s'agit du numéro d'identification de l'objet, délivré par l'US Air Force (colonnes 3-7, lignes 1 et 2). Ce numéro NORAD (North American Aerospace Defense Command) est assigné séquentiellement, au fur et à mesure que les objets sont catalogués, donc chaque objet possède un numéro unique.

Classification
Ce caractère (colonne 8) peut prendre deux valeurs : U pour Unclassified (non secret) et S pour Secret. Seuls les TLE des satellites non secrets sont disponibles au grand public.

Désignation internationale
La désignation COSPAR (Committee on Space Research) fournit l'année de lancement (ici 98), le numéro du lancement dans l'année (ici 067), ainsi qu'une à trois lettres désignant une pièce du lancement.

Époque
L'époque (colonnes 21-32) est la date pour laquelle sont définis les éléments orbitaux (ici 08289.55379628). Les 2 premiers chiffres désignent l'année (08 pour l'année 2008). Les autres chiffres désignent le nombre de jours, et fractions de jour, écoulés depuis le 1er janvier. L'époque ci-dessus correspond au 15 octobre 2008 à 13h 17min 28s UTC. Étant donné que le premier satellite a été mis en orbite en 1957 (Spoutnik 1), le format actuel de l'époque permet de définir des dates jusqu'en 2056.

Moitié de la dérivée du moyen mouvement
Elle représente l'accélération ou la décélération du satellite et est exprimée en révolutions par jour au carré (colonnes 34-43). Il s'agit le plus souvent d'une accélération, lorsque le satellite descend vers une orbite légèrement plus basse; une décélération peut avoir lieu lors d'une manœuvre du satellite.

Sixième de la dérivée seconde du moyen mouvement
Il est exprimé en révolutions par jour au cube (colonnes 45-52).

Ces deux paramètres ne sont pas utilisés dans les modèles SGP4/SDP4, mais uniquement dans le modèle plus simple SGP.

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Coefficient pseudo-balistique
Noté B*, il caractérise la traînée atmosphérique (colonnes 54-61). Il est lié au coefficient balistique B par :

B* = B × ρ0 / 2

où ρ0 est la densité de référence de l'atmosphère.
Le coefficient balistique B étant lui-même proportionnel au rapport de la section du satellite et de sa masse (B = CD A / m, avec CD le coefficient de traînée). Le coefficient B* est exprimé en rayons terrestres à la puissance moins un.

Type d'éphéméride
Il s'agit du modèle utilisé pour générer les données (colonne 63). Nous avons les correspondances suivantes : 1=SGP, 2=SGP4, 3=SDP4, 4=SGP8, 5=SDP8. La plupart du temps, il est indiqué la valeur 0, qui correspond au modèle SGP4/SDP4.

Numéro du set d'éléments
Ce nombre est normalement incrémenté chaque fois qu'un set d'éléments est généré (colonnes 65-68).

Checksum
C'est la somme de toutes les valeurs numériques (modulo 10) de la ligne, sachant que le signe +, les espaces, les points décimaux et les lettres valent 0, et le signe - vaut 1 (colonnes 69).

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Troisième ligne
Cette ligne contient les éléments orbitaux nécessaires aux modèles SGP/SDP pour calculer la position du satellite.

Inclinaison orbitale (i0)
Il s'agit de l'angle entre le plan de l'orbite du satellite et le plan équatorial céleste (colonnes 9-16). Il est exprimé en degrés et varie entre 0 et 180°.

Ascension droite du nœud ascendant (Ω0)
C'est l'angle mesuré en degrés entre le point vernal et le nœud ascendant de l'orbite (colonnes 18-25).

Excentricité (e0)
Sachant que le point décimal précédant le premier chiffre est omis, l'excentricité est une grandeur comprise entre 0 et 1 pour des orbites périodiques (colonnes 27-33).

Argument du périgée (ω0)
C'est l'angle en degrés entre le nœud ascendant et le point où le satellite passe au périgée (colonnes 35-42).

Anomalie moyenne (M0)
Il s'agit de l'angle (en degrés) entre le périgée et la position moyenne du satellite (colonnes 44-51).

Moyen mouvement (n0)
C'est le nombre de révolutions effectuées par le satellite en un jour (colonnes 53-63).

Nombre de révolutions
C'est le nombre de révolutions effectuées par le satellite depuis sa mise en orbite. Selon la convention du NORAD, une révolution commence quand le satellite est au nœud ascendant de son orbite, et une révolution est la durée entre 2 passages au nœud (colonnes 64-68). La durée entre le lancement et le premier passage au nœud appartient à la révolution 0.

Chapitre 2 : Modèles orbitaux

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