E2.5 AOS, TCA, LOS, Azimut, Elevation
Kapitel E2 · Kurs 1
Niveau: K2 Anwenden
Zeitbedarf: ca. 45 Minuten
Erklärung
Für eine Bodenstation ist nicht nur wichtig, welche Bahn ein Satellit hat, sondern vor allem, wann er erscheint, wie hoch er am Himmel steigt und wie lange er empfangbar bleibt. Genau das beschreiben Überflugvorhersagen
Die drei Schlüsselmomente eines Passes
Wenn ein Satellit über deinen Horizont fliegt, nennst du das einen Überflug (Pass). Ein Überflug hat drei zentrale Zeitpunkte.
- AOS (Acquisition of Signal): Ist der Moment, in dem der Satellit über deinen Horizont steigt
- TCA (Time of Closest Approach): Ist der Zeitpunkt der grössten Annäherung beziehungsweise der höchsten Elevation
- LOS (Loss of Signal): Ist der Moment, in dem der Satellit wieder unter den Horizont sinkt.
Diese drei Zeitpunkte strukturieren jede Passvorhersage
Wo am Himmel? Azimut und Elevation
Um deine Antenne auszurichten, brauchst du zwei Winkel.
- Azimut: Himmelsrichtung, von Norden aus im Uhrzeigersinn gemessen. 0° ist Norden, 90° Osten, 180° Süden, 270° Westen.
- Elevation: Höhe über dem Horizont. 0° ist der Horizont, 90° der Punkt senkrecht über dir.
Zusammen sagen dir beide Werte, wo du den Satelliten am Himmel suchst und in welche Richtung du deine Antenne drehen musst.
Das Himmelsdiagramm zeigt einen Überflug von oben. Der Rand ist der Horizont, die Mitte der Zenit. Das Beispiel ist der erste Überflug der Liste unten: Aufgang im Westen (Azimut 266°), höchster Punkt 43° im Norden (Azimut 1°), Untergang im Osten (Azimut 69°).
Was du für die Vorhersage brauchst
Damit ein Programm einen Überflug berechnen kann, benötigt es deinen Standort, die genaue Zeit und aktuelle Bahndaten.
- Deinen genauen Standort: Maidenhead-Locator (oder Breite und Länge) und Höhe über Meer. Das ist dein QTH.
- Die genaue Uhrzeit. Alle Zeiten in den Listen sind UTC. Die Schweiz liegt im Winter bei UTC+1 und im Sommer bei UTC+2.
- Aktuelle Keplerelemente (TLE), siehe E2.5.
Beispiel: eine Überflugliste lesen
So sieht eine Liste für die nächsten Überflüge aus. Die Zahlen stammen von der Folie 7 und gelten für die ISS am 8. und 9. Oktober 2017.
| Datum (UTC) | AOS (UTC) | Dauer | AOS Azimut (°) | Max. Elevation (°) | Azimut bei Max. Elevation (°) | LOS Azimut (°) | LOS (UTC) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 08.10.2017 | 16:00:10 | 00:10:36 | 266 | 43 | 1 | 69 | 16:10:46 |
| 08.10.2017 | 17:37:06 | 00:10:33 | 288 | 37 | 22 | 87 | 17:47:39 |
| 08.10.2017 | 19:13:42 | 00:10:38 | 294 | 82 | 211 | 119 | 19:24:20 |
| 08.10.2017 | 20:50:27 | 00:09:13 | 285 | 15 | 225 | 164 | 20:59:40 |
| 09.10.2017 | 11:58:17 | 00:05:47 | 160 | 3 | 134 | 93 | 12:04:04 |
| 09.10.2017 | 13:31:41 | 00:10:16 | 217 | 29 | 164 | 69 | 13:41:57 |
| 09.10.2017 | 15:07:50 | 00:10:40 | 256 | 57 | 351 | 66 | 15:18:30 |
| 09.10.2017 | 16:44:46 | 00:10:30 | 283 | 34 | 17 | 80 | 16:55:16 |
| 09.10.2017 | 18:21:28 | 00:10:43 | 294 | 67 | 26 | 108 | 18:32:11 |
| 09.10.2017 | 19:58:03 | 00:10:12 | 290 | 24 | 233 | 148 | 20:08:15 |
Warum Überflüge in Gruppen kommen
Ist der Überflug brauchbar?
Nicht jeder Pass lohnt sich gleich. Ein hoher Überflug dauert in der Regel länger und ist einfacher zu verfolgen als ein tiefer Pass am Horizont. Prüfe vor jedem Überflug vier Dinge.
1. Horizont. Häuser, Bäume und Berge verdecken tiefe Satellitenstände. Wie viel Zeit bleibt, zeigt die Kurve: Bei einem Überflug mit 43° Maximum und 410 km Höhe dauert der Überflug über dem Horizont 10,2 Minuten, über einem Hindernis von 10° noch 6,1 Minuten und über 20° noch 3,7 Minuten.
Ein Überflug mit nur 15° Maximum, wie der vierte in der Liste, ist hinter einem Hindernis von 20° gar nicht hörbar.
2. Eklipse. Im Erdschatten laden die Solarzellen nicht. Der Satellit läuft dann auf Batterie. Manche Satelliten senden im Schatten mit weniger Leistung oder gar nicht. Frage nach, ob der Satellit aus dem Schatten oder aus der Sonne kommt. Mehr zur Eklipse findest du im Glossar.
Satellit in der Sonne und im Erdschatten
3. Dauer. Ein langer Überflug mit hohem Maximum lohnt sich mehr als ein kurzer am Horizont.
4. Zweiter Satellit. Manchmal fliegen zwei interessante Satelliten gleichzeitig über deinen Standort. Dann musst du dich für einen entscheiden.
Simulator-Aufgabe
Diese Aufgabe machst du mit deinem eigenen Standort. Die Ergebnisse sind deshalb für jede Person anders. Mit der Plausibilitätstabelle kontrollierst du sie.
| Schritt | Feld / Aktion | Eingabe | Erwartetes Ergebnis | Toleranz |
|---|---|---|---|---|
| 1 · Orbit wählen | Button | «LEO» (550 km, Inklination 53°) | Periode ≈ 1 h 35,6 min | ±1 min |
| 2 · Position Bodenstation | Locator (Maidenhead) | Dein Locator, 4 bis 6 Zeichen, z. B. «JN47» | – | – |
| 2 · Position Bodenstation | Button «Position berechnen» | Anklicken | Die Felder Breite und Länge sind gefüllt. Es erscheint «Locator-Mitte: … ° N, … ° E». | Locator-Mitte liegt in deinem Locator-Feld |
| 2 · Position Bodenstation | Höhe (m); Min. Elevation (°) | Deine Höhe über Meer; Min. Elevation 0 | – | – |
| Zeitsteuerung | Button «Neustart» | Anklicken. Notiere die Zeit über der Karte. | Der Satellit startet 1 min vor dem ersten AOS. AOS = angezeigte Zeit + 1 min. | ±30 s |
| Zeitsteuerung | Zeitraffer «×60», dann «Pause», dann ▶ (Einzelschritte zu 60 s) | Bei jedem Klick bei «Elevation / Azimut» ablesen | Max. Elevation = grösster Wert (TCA). LOS = erster Schritt mit «unter dem Horizont». | ±1 Schritt (1 min); max. Elevation ±3° |
| Auswertung | Dauer = LOS − AOS | Mit der Tabelle unten vergleichen | Dauer passt zur max. Elevation; höchstens ca. 13 min bei LEO | ±1,5 min |
| Max. Elevation (°) | Dauer ab Elevation 0° (min) | Dauer ab Elevation 10° (min) |
|---|---|---|
| 5 | 7,4 | – |
| 10 | 9,4 | – |
| 20 | 11,0 | 5,9 |
| 40 | 11,9 | 7,5 |
| 60 | 12,2 | 7,8 |
| 90 | 12,2 | 8,0 |
Dein Ergebnis: AOS (UTC) ______ · max. Elevation ______° · Dauer ______ min.
Teil 2: Stelle bei Schritt 2 «Min. Elevation» auf 10 und klicke «Neustart». Lies AOS und Dauer noch einmal ab. Der Überflug wird kürzer. Bei einem hohen Überflug (ab ca. 40°) verlierst du etwa 4 bis 5 Minuten.
Kontrollfrage: Warum verändert sich die Dauer bei gleicher Bahn von Überflug zu Überflug?
Antwort: Die Überflüge verlaufen verschieden nah an deinem Standort. Bei hohem Maximum geht der Satellit fast über dich und bleibt am längsten sichtbar. Bei niedrigem Maximum streift er nur den Rand des Footprints.
Sollwerte aus einem Rechenmodell (Kreisbahn, ruhende Erde) berechnet und mit dem Simulatorcode nachgebildet. Die Erddrehung verlängert oder verkürzt die Dauer um bis zu ca. 1 min.
Merksatz und Formeln
Merksatz
AOS, TCA und LOS sind Aufgang, höchster Punkt und Untergang. Azimut ist die Himmelsrichtung, Elevation die Höhe über dem Horizont. Vor dem Überflug prüfst du die Überflugszeiten und versuche Dir vorzustellen, wie der Satellit gleich über Dein Standort fliegen wird.
Himmelsrichtung (Azimut): 0° N, 90° O, 180° S, 270° W
Elevation: 0° Horizont, 90° Zenit
Dauer = LOS − AOS (Zeiten in UTC)
Brauchbar, wenn max. Elevation > Höhe des Hindernisses am Horizont
Mini Selbsttest
Mini-Selbsttest
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