Ermittlung der Passagezeit II: Quicksat

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Passagezeitberechnungen lassen sich mit den Programmen Quicksat und Astrosat durchführen.

Quicksat läuft im "DOS-Fenster" unter Win95/98/NT/2000 und vermutlich auch XP. Das Programm ist gegenüber Astrosat etwas umständlicher zu bedienen, errechnet aber mehr Parameter und eignet sich sehr gut für routinemäßige Massenberechnungen.

Astrosat läuft direkt unter Win95/98/NT/2000 und vermutlich auch XP und ist daher in der Benutzung komfortabler als Quicksat.


Quicksat ermöglicht es, das Erscheinen von Satelliten einer TLE-Datei über einem Beobachtungsstandort für einen frei wählbaren Zeitraum zu errechnen (Satelliten-"Fahrplan"). Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden vom Programm in einer Liste ausgegeben, die sich mit einem beliebigen Texteditor darstellen oder auf Wunsch natürlich auch ausdrucken läßt.

Zur Installation siehe Abschnitt downloads und Installation.

Dem Programm liegt eine ausführliche Anleitung bei (Quicksat.doc im Programmverzeichnis).
Hier werden nur all jene Schritte besprochen die notwendig sind um möglichst rasch zu einer Liste von Satellitenüberflügen zu gelangen.

Bevor ich die Bedienung von Quicksat erläutere, möchte ich zunächst zeigen, welche Angaben das Programm errechnet und in welcher Form sie angezeigt werden.

Dafür wurde Quicksat mit den Bahndaten der visible.tle (vom 09.01.2000) versorgt, um die Überflüge aller darin enthaltenen Satelliten über Mainz für die Nacht vom 09. auf den 10. Januar 2000 zu berechnen (nur die ersten beiden Ergebnisse sind dargestellt):

Passagezeitliste 1 von Quicksat

Von den unzähligen Zahlenwerten die in dieser Ausgabeliste auftauchen, benötigt man tatsächlich nur einen geringen Teil, also keine Angst. Zunächst eine kurze Erläuterung des Tabellenkopfes, der ersten beiden Zeilen:

Passagezeitliste 2 von Quicksat

Was hier an relevanten Daten steht, liest sich einfach so:

Die dritte Zeile schüchtert vielleicht ein wenig ein, sagt aber natürlich nur aus, was in den einzelnen Spalten steht, wobei nur die farbig unterlegten Angaben wirklich wichtig sind:

Passagezeitliste 3 von Quicksat

H  M  S: Stunde, Minute, Sekunde (UTC) zu der die Position eines Satelliten berechnet ist.
Al: steht für "Altitude", zu Deutsch: Höhe.
Azi: Azimut.
Mag: Die zu erwartende Helligkeit des Satelliten.

Nach der dritten Zeile folgen auch schon konkrete Angaben über Satellitenpassagen. Der erste Block gibt die Daten für den Überflug des Satelliten Cosmos 2106 wieder. Die wichtigen Angaben sind wieder farbig hervorgehoben:

Passagezeitliste 4 von Quicksat

NORAD Nummer von Cosmos 2106
Der Satellitenname
Stunde, Minute und Sekunde zu der die Position des Satelliten berechnet wurde
Position des Satelliten in Höhe und Azimut zur für H M S berechneten Zeit
Vorhergesagte Helligkeit des Satelliten [mag]

Cosmos 2106 steht also um 16 Uhr 05 Minuten 18 Sekunden UTC 31° über dem Horizont und zwar bei Azimut 44°, das ist ziemlich genau NO. Seine Helligkeit wird zu 3,5 mag geschätzt, entsprechend einem Stern mittlerer Helligkeit. Um 16 Uhr 05 Minuten 53 Sekunden UTC steht er 36° über dem Horizont und hat sich etwas weiter nach Osten bewegt, er befindet sich jetzt bei Azimut 72°, seine Helligkeit wird mit 3,2 etwas höher angenommen als am letzten Punkt. U.s.w..

Natürlich könnte man mit den entsprechenden Azimut- und Höhenangaben einen Satelliten direkt am Himmel auffinden. Für hellere Objekte ist das - ein bißchen Übung vorausgesetzt - auch nicht schwierig. Zumindest für den Anfang sollte man der Tabelle von Quicksat aber einfach nur entnehmen, daß im Zeitraum von 16:05 - 16:06 Uhr UTC (17.05 - 17:06 Uhr MEZ) der Satellit Cosmos 2106 am Himmel steht und wahrscheinlich mit bloßem Auge zu erkennen sein wird. Mit Hilfe von Home Planet, das im nächsten Kapitel besprochen wird, kann man sich den genauen Weg des Satelliten dann graphisch auf einer Sternkarte anzeigen lassen.


Damit zur Bedienung von Quicksat:

Im Verzeichnis des Programms findet man eine Datei namens "quicksat.ctl". Öffnet man sie mit einem Texteditor, so sieht man folgendes:

1990 7 Year, month number
26 0 Start date, end date
-0.3 -5.5 Start time, end time, "A" flag
30.3340 97.7600 520. 5105 Crestway Dr.
-5 CDT 12 correction for UT to time zone, time zone name, 12/24 flag
2000 Epoch of predicted RA, Dec
6.5 Magnitude limit
15 Altitude cut-off value
1.0 The search/step parameter value
T True means store all elements in memory (limit 2000)
T True means accept only the most recent elements for each object
F True means ignore shadow test
T 1 True means generate multiple prediction points, how many each way
T True means output distance values in miles
T True means generate a blank line before each object's prediction.
Up to 5 non-blank flags to select class(es) of objects
A Output format flag, R/P option, D/C/N option, Azimuth option
quicksat.mag Intrinsic magnitudes input file
none Intrinsic magnitudes override file
output.txt Output file
quicksat.dat Elements input file
EOF End of input file list

Es handelt sich hier um Parameter, die die Arbeitsweise des Programms steuern und die man mit jedem Texteditor verändern kann. Einzelheiten kann man der Quicksat-Anleitung entnehmen. Es sind hier nur kurz all jene Veränderungen farbig hervorgehoben (und in der Tabelle darunter erläutert), die vorgenommen wurden, um zu der obigen Passagezeitliste zu gelangen:



Zeile Parameter
1 tonight Year, month number
3 +16.0 +30.5 A Start time, end time, "A" flag
4 50.0135 -8.2413 607. Mainz, Neustadt
5 0 UTC 24 correction for UT to time zone, time zone name, 12/24 flag
6 2000 Epoch of predicted RA, Dec
7 4.5 Magnitude limit
8 15 Altitude cut-off value
9 1 The search/step parameter value
10 F True means store all elements in memory (limit 2000)
11 T True means accept only the most recent elements for each object
12 F True means ignore shadow test
13 T 1 True means generate multiple prediction points, how many each way
14 F True means output distance values in miles
15 T True means generate a blank line before each object's prediction
16 Up to 5 non-blank flags to select class(es) of objects
17 A Output format flag, R/P option, D/C/N option, Azimuth option
18 quicksat.mag Intrinsic magnitudes input file
19 none Intrinsic magnitudes override file
20 visible.txt Output file
21 visible.tle Elements input file
22 EOF End of input file list


Zeile 1: tonight legt fest, daß das aktuelle Datum der PC-Uhr (auf UTC umgerechnet) für die Berechnung verwendet wird.

Zeile 2: ist entfallen (Werte der Zeile 2 würden sich auf ein konkretes Datum beziehen. In Zeile 1 wurde mit "tonight" aber das jeweils aktuelle Datum spezifiziert, weswegen Angaben in Zeile 2 sinnlos wären).

Zeile 3: +16 +30.5 legt fest, daß Vorhersagen für den Zeitraum 16 bis 30,5 Stunden nach dem letzten Datumswechsel durchgeführt werden. Wenn ich das Programm beispielsweise irgendwann am 15.04.2000 (UTC) ausführe, dann werden Vorhersagen für das folgende Zeitintervall berechnet: 15.04.2000 16 Uhr UTC bis 16.04.2000 06:30 Uhr UTC (dieser Zeitraum ist natürlich ziemlich großzügig gewählt und führt zur Auflistung vieler Satellitenpassagen bei Tag).

Zeile 4: Legt die geographische Breite (50.0135°N und Länge (-8.2413°E - beide dezimal angegeben - und die Höhe (607. [Fuß]) des gewählten Beobachtungsortes Mainz, Neustadt fest. Wie man die Koordinaten anderer Orte findet, steht hier, im folgenden Kapitel.

Zeile 5: legt fest, daß die Abweichung der gewählten Zeitzone von der Weltzeit null ist (0), der Name der verwendeten Zeitzone UTC lautet und Zeitangaben im 24-Stunden-Format verwendet werden sollen (24).
Man könnte also auch nach lokaler Zeit (MEZ oder MESZ) rechnen lassen: "+1 MEZ 24" für mitteleuropäische Normalzeit, "+2 MESZ 24" für mitteleuropäische Sommerzeit. Da andere Programme aber nur in UTC arbeiten, sollte man auch hier gleich in UTC rechnen um sich später unnötige Umrechnungen zu ersparen.

Zeile 7: 4.5 bedeutet, daß nur Berechnungen angezeigt werden sollen, bei denen die Helligkeit des Satelliten 4,5 mag übersteigt.

Zeile 10: F (= false) bedeutet, daß Elemente nicht im Hauptspeicher gespeichert werden.

Zeile 14: F (= false) bedeutet, daß alle Entfernungsangaben in Kilometern gemacht werden.

Zeile 20: visible.txt gibt den Namen der Ausgabedatei an, in die die Passagevorhersagen geschrieben werden sollen.

Zeile 21: visible.tle gibt den Name der TLE-Datei an, die das Programm verwenden soll um Überflüge der darin enthaltenen Satelliten zu berechnen.



Wird die quicksat.ctl-Datei mit diesen Veränderungen gespeichert (sie muß sich im Quicksat-Programmverzeichnis befinden) und anschließend das Programm durch einen Doppelklick auf die Datei quicksat.exe ausgeführt, dann entsteht also eine Textdatei mit Namen visible.txt. In ihr sind die ermittelten Passagen aller Satelliten der visible.tle-Datei (welche sich auch im Quicksat-Programmverzeichnis befinden muß) aufgelistet, die im Zeitraum von 16 bis 30,5 Stunden nach dem letzten Datumswechsel stattfinden und (rechnerisch) heller als 4,5 mag sind. Die visible.txt läßt sich dann mit einem Editor öffnen und einsehen.


So, das war jetzt alles kompliziert, daher alles nochmal ganz kurz rekapituliert:

  1. Installation: zip-Datei in einem Verzeichnis namens Quicksat entpacken.
  2. quicksat.ctl-Datei wie oben beschrieben mit Editor verändern:
  3. Die veränderte quicksat.ctl-Datei dann im Programmverzeichnis von Quicksat speichern.
  4. TLE-Datei in das Programmverzeichnis von Quicksat kopieren.
  5. Programmdatei quicksat.exe ausführen
  6. Die von Quicksat erstellte Datei visible.txt mit Editor öffnen und sich an den Berechnungen erfreuen.


Anmerkungen zur Berechnung der Helligkeit eines Satelliten bei seiner Passage

Von den tausenden Objekten die die Erde umkreisen, reflektieren die meisten so wenig Licht, daß sie nur mit einem (lichtstarken) Teleskop gesehen werden können. Es ist also sicherlich hilfreich, wenn ein Programm Anhaltspunkt über die Helligkeit von Satelliten bei ihrer Passage liefert, so daß man gezielt nach solchen suchen kann, die mit bloßem Auge oder einem Fernglas beobachtbar sind.

Um die Satellitenhelligkeit zu berechnen verwendet Quicksat Daten einer Datei namens quicksat.mag, die sich im Programmverzeichnis befindet. Sie enthält für eine ganze Reihe von Satelliten bestimmte Angaben (s.u.), aus denen Quicksat ihre Helligkeit bei einer Passage berechnen kann.
Diese Werte dürfen aber nur als grobe Anhaltspunkte verstanden werden, denn die tatsächliche Helligkeit von Satelliten hängt nicht nur von Faktoren wie der Größe und den momentanen Beleuchtungsbedingungen ab, sondern auch von oftmals unbekannten Parametern wie den Oberflächeneigenschaften (glänzend oder matt, hell oder dunkel) und der Stellung im Raum relativ zur Sonne.

Quicksat enthält zwar eine mehr oder minder aktuelle quicksat.mag, die man aber leider noch verändern muß, bevor man sie zusammen mit den anderen Programmen dieser Tracking-Anleitung verwenden kann. Dabei geht es speziell um das reibungslose Zusammenspiel mit dem Programm Home Planet. Einzelheiten hierzu kann man im unteren Abschnitt des Kapitels "Windows Element Manager" nachlesen. Dort findet sich auch eine Link zum Download einer quicksat.mag-Version, die bereits modifiziert ist.

Folgende Angaben zur Berechnung der Satellitenhelligkeit befinden sich in der quicksat.mag-Datei:

  1. Die Standardhelligkeit der Satelliten (das ist eigentlich die Helligkeit, die man bei einer Beleuchtung von 50% und einer Entfernung von 1000 km erwarten kann. Der Autor von Quicksat, Mike McCants, verwendet hier aber wohl andere Werte).
  2. Die räumlichen Abmessungen der Satelliten.
  3. Der "RCS-Wert" der Satelliten. RCS = Radar Cross Section, zu deutsch der Radarquerschnitt, das ist ein Maß für die Stärke des Radarechos, das man von einem Satelliten empfängt. Ein hoher Radarquerschnitt geht tendenziell mit einer großen Oberfläche einher, welche ihrerseits tendenziell mit starker Lichtreflektion korreliert ist. Ein zwingender Zusammenhang zwischen RCS, Oberfläche und Helligkeit besteht aber nicht.

Nur für manche Satelliten existieren entsprechende Angaben und dabei oft nicht alle drei zugleich. Fehlen Zahlen zu 1. oder 2., so wird die Helligkeit aus 3. (dem RCS-Wert) abgeschätzt. Fehlt auch ein RCS-Wert, so wird die Helligkeit vom Programm nach Regeln unterstellt, die ich auch nach mehrfacher Lektüre der Anleitung nicht sicher verstanden habe: Allen Satelliten mit einer NORAD-Nummer die kleiner oder gleich der höchsten in quicksat.mag vorkommenden ist, scheinen eine Standardhelligkeit von 7,0 zugewiesen zu bekommen, alle mit einer höheren NORAD-Nummer dagegen eine Standardhelligkeit von 4,0.


Weitere Hinweise für alle, die umfangreichere TLE-Dateien als die visible.tle verwenden möchten

Quicksat besitzt eine Einschränkung: Das Programm kann nämlich maximal 1.500 Passageberechnungen in Folge auflisten. Angenommen Quicksat errechnet Satellitenpassagen von 18 Uhr abends bis 06 Uhr morgens mit dem Ergebnis, daß es 3.000 davon findet. Dann würden zunächst die ersten 1.500 Passageberechnungen zeitlich sortiert von 18 bis 06 Uhr aufgelistet werden und daran anschließend die nächsten 1.500 in der selben Sortierreihenfolge, also wieder angefangen mit 18 Uhr bis 06 Uhr. Gibt Quicksat mehr als 1.500 Passageberechnungen aus, so warnt es vor dieser Aufsplittung mit dem Hinweis: "Space limit 1500 predictions - output is being split up".

Um dieses "Splitting" zu vermeiden kann man die Passageberechnungen in kleinere zeitliche Intervalle aufteilen. Das geht "zu Fuß", ist auf Dauer aber deutlich bequemer, wenn man eine Brachiallösung verwendet, die selbst bei größeren TLE-Dateien das 1.500er-Limit umgeht.

Diese Lösung beruht auf einer automatisierten Berechnung in 0,5-Stunden-Intervallen von 15 Uhr bis 07 Uhr UTC (= 16 bis 08 Uhr MEZ). Dieser Zeitraum deckt zu jeder Jahreszeit die gesamten Nachtstunden ab. Die 32 einzelnen Passageberechnungslisten die daraus resultieren, werden dabei zu einer (großen) Einzel-Datei vereinigt.

Die Sache funktioniert so:

Zunächst lade man sich die Datei 000az360.zip herunter [1] und entpacke sie: Es resultiert ein Verzeichnis (Ordner) namens 000az360, das man ins Programmverzeichnis von Quicksat kopiere und das wiederum 32 Unterverzeichnisse (150-155, 155-160, ... , 060-065, 065-070) enthält. Jedes dieser Unterverzeichnisse steht für ein Zeitintervall von einer halben Stunde im Zeitraum von 15 bis 07 Uhr und enthält eine eigene quicksat.ctl-Datei, deren Inhalt sich wie folgt liest (am Beispiel der quicksat.ctl-Datei aus dem Unterverzeichnis 150-155):

Zeile Parameter
1 tonight Year, month number
3 +15.0 +15.5 A Start time, end time, "A" flag
4 bb.bbbb -l.llll hhh. Ort
5 0 UTC 24 correction for UT to time zone, time zone name, 12/24 flag
6 2000 Epoch of predicted RA, Dec
7 7.5 Magnitude limit
8 15 Altitude cut-off value
9 0.5 The search/step parameter value
10 F True means store all elements in memory (limit 2000)
11 T True means accept only the most recent elements for each object
12 F True means ignore shadow test
13 T 3 True means generate multiple prediction points, how many each way
14 F True means output distance values in miles
15 T True means generate a blank line before each object's prediction
16 Up to 5 non-blank flags to select class(es) of objects
17 A Output format flag, R/P option, D/C/N option, Azimuth option
18 quicksat.mag Intrinsic magnitudes input file
19 none Intrinsic magnitudes override file
20 150155PR.txt Output file
21 mccants.tle Elements input file
22 EOF End of input file list

Wieder sind alle Parameter farbig hervorgehoben, die von denen der quicksat.ctl-Datei abweichen, die das Programm exemplarisch mitbringt. Die meisten dieser Änderungen sind bereits oben erklärt worden, die neu hinzugekommenen erläutere ich hier nicht (man mag sie in der Dokumentation des Programms nachlesen und nach eigener Beurteilung auch anders setzen), bis auf die folgenden:

  1. Die grün unterlegten. Sie unterscheiden sich in jedem der 32 quicksat.ctl-Dateien. In Zeile 3 der dargestellten Datei bedeutet +15.0 +15.5 nichts anderes, als daß diese Datei für die Berechnung des Zeitraumes von 15 bis 15:30 Uhr UTC zuständig ist und 150155PR.txt in Zeile 20, daß hier eine Ausgabedatei namens "150155PR.txt" (= 15,0 bis 15,5 Uhr) erzeugt wird.

  2. In Zeile 7 der Wert 7.5 für die untere Grenze der Helligkeit, für die Satellitenpassagen berechnet werden sollen. Je höher man diesen Wert setzt, desto mehr Passagen werden in der Ausgabeliste auftauchen. Für die Entscheidung welchen Wert man hier setzen soll, bedenke man u.U. nochmals diesen Abschnitt im vorhergehenden Kapitel.

  3. In Zeile 21 die TLE-Datei (Elements input file) mccants.tle. Diese mittlerweile nicht mehr verfügbare Datei enthielt Bahndaten etwa 1.750 relativ leicht beobachtbarer Satelliten.

    Verwendet man folglich eine andrer Bahnelementedatei, so kann man diese entweder in mccants.tle umbenennen oder aber man beläßt ihren Namen und ändert stattedessen den Eintrag "mccants.tle" in allen 32 quicksat.ctl-Dateien.

  4. Während man alle Einträge der Punkte 1. bis 3. ruhig so belassen kann wie sie sind, ist jetzt auf jeden Fall Arbeit angesagt. Denn der Eintrag in Zeile 4: bb.bbbb -l.llll hhh. Ort muß unbedingt in allen quicksat.ctl-Dateien ersetzt werden (am besten mit Hilfe des "Batch Text Replacer Wizard", s.o.). Und zwar durch



Als nächstes lädt man sich die Datei batch-datei+text.zip herunter und entpacke die drei Dateien die sie enthält ins Quicksat-Programmverzeichnis. Die drei Dateien sind:

QS000-360.bat ist eine sogenannte "Batch"-Datei, das ist im Prinzip nichts anderes als eine Textdatei, in der Befehle stehen, die an Quicksat oder das Betriebssystem gerichtet sind und von beiden in der Reihenfolge ihres Auftretens in der Datei abgearbeitet werden. Die Batchdatei wird durch einen Doppelklick ausgeführt.

Doch bevor es so weit ist, müssen in der QS000-360.bat eventuell noch einige Anpassungen vorgenommen werden. Die folgende Abbildung

Ausschnitt aus der Datei QS000-360.bat

zeigt den Anfang der Datei QS000-360.bat, wie sie im Windowseigenen Texteditor Notepad erscheint. Man erkennt über viele Zeilen hinweg den Verzeichnispfad zum Programm Quicksat, c:\Programme\Quicksat. Ich habe den Pfad für diese Vorlage so gewählt, wie er vermutlich auf den meisten Rechnern im deutschsprachigen Bereich tatsächlich sein wird. Wer Quicksat allerdings in anderen Verzeichnissen untergebracht hat, der muß den Pfad zum Programm in dieser Batchdatei entsprechend umändern - am einfachsten natürlich mit der "Suchen - Ersetzen"-Funktion, über die Notepad und andere Texteditoren/Textverarbeitungsprogramme verfügen.

Beispiel: Wenn sich Quicksat in k:\Fetisch\Peitsche\Quicksat befindet, dann muß c:\Programme in der vorgefertigten Batchdatei durch k:\Fetisch\Peitsche ersetzt werden.

Wenn diese eventuell notwendige Änderung vorgenommen ist, dann kann die QS000-360.bat-Datei gespeichert werden.

Als nächstes muß die

Ist das alles geschehen, dann kann man mit einem Doppelklick auf die QS000-360.bat-Datei mit der Erstellung der Ausgabeliste beginnen, die hinterher den Namen "QS000360.txt" tragen wird.
Zunächst wird man aber mit folgendem Text [2] konfrontiert: NACH MITTERNACHT UHR AUF VORHERGEHENDEN TAG ZURUECKSTELLEN. Der Hintergrund dazu: Da in Zeile 1 der quicksat.ctl-Dateien der Wert "today" eingetragen ist, bezieht Quicksat seine Berechnungen auf das aktuelle Datum der PC-Uhr. Möchte man nun nach Mitternacht eine Passageliste für den Morgen erstellen, dann funktioniert das nur, wenn man das Datum der PC-Uhr für die Zeit der Passagelistenberechnung auf das vorangegangene Datum zurückstellt (die Uhrzeit darf natürlich nicht verändert werden!) - ansonsten würde Quicksat nämlich die Liste für den Abend des aktuellen Tages/den Morgen des nächsten Tages berechnen.
Nach Mitternacht trage man also das Datum des vergangenen Tages ein, vor Mitternacht drücke man einfach die "Enter"-Taste und die Batchdatei beginnt mit der Arbeit.

Hat die Batchdatei ihre Befehle abgespult, so erscheint schließlich die Textmeldung [3] FALLS UHR ZURUECKGESTELLT WURDE, JETZT WIEDER VORSTELLEN, deren Sinn nach dem vorher gesagten offensichtlich ist. Wenn es hier nichts zu tun gibt, dann wieder einfach nur die "Enter"-Taste drücken.

Schlußendlich befindet sich im Quicksat-Verzeichnis die Datei "QS000360.txt" mit der Passagezeitliste. Man kann sie mit Notepad öffnen und einsehen.



[1] Nebenbei bemerkt: Der Name "000az360" bezieht sich darauf, daß hier Satellitenpassagen über alle Himmelsrichtungen, also von Azimut 0° bis 360°, berechnet werden. Eine der Möglichkeiten von Quicksat ist, die Berechnung auf bestimmte Richtungen zu beschränken. Wenn mein Beobachtungsstandort beispielsweise nur den Blick von Osten über Süden nach Westen (Azimut 90° bis 270°) gestattet, dann kann ich bei der Berechnung der Passagen gleich all diejenigen ausschließen, die nur im Azimutbereich von 270° bis 90° stattfinden werden und mithin für mich ohnehin nicht sichtbar wären.
[2] Dieser Text ist in der Datei "zurueckstellen.txt" enthalten - das ist der einzige Zweck dieser Datei. Ich fürchte übrigens, daß mich jeder Programmierer wegen dieser Batchdatei auslachen wird - aber was soll's, es funktioniert!
[3] Was, wer hätte es gedacht, in der Datei "vorstellen.txt" niedergelegt ist.


weiter... Graphische Anzeige von Satellitenpassagen: Home Planet

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Letzte Aktualisierung: 04.01.2005   Kontakt