# 【目前在運轉的衛星】

## 【主題說明】

### 衛星的外型

衛星的形狀大小出入很大，在下一個主題裡面有介紹迷你型的「華衛一號」和超大型的「國際太空站」，並附有圖片。

我們常可在電視或雜誌上看到的衛星圖片（衛星，不是『星際大戰』裡的宇宙戰艦），像是一個展開翅膀的飛鳥，包含一個典型的小衛星的三個部份：

（1）兩個展開的長方形板子是太陽電池。像是鳥的兩個翅膀。用來提供衛星所需要的電力能源。

（2）一個長柱型的主體，可能是長方柱、六角柱、圓柱，是衛星的主體。相當於鳥的身體部份。

（3）主體上端有兩三個像接收電視信號的小耳朵的碟型天線。相當於鳥的頭部。用來接收地面的控制命令和數據，發射收集到的資料，或轉送地面傳來的信號。通訊衛星通常會有較多、較大的天線。

### 肉眼觀察人造衛星

很多人可能已經用肉眼看過人造衛星，只是自己不知道看到的是人造衛星。高度較低的低軌道衛星距離較近，較有可能用肉眼看到。

白天，由於大氣層的遮蔽，就像我們無法看到星星一樣，我們也無法看到人造衛星。在夜晚，人造衛星被地球遮蔽，照不到陽光，也是看不到++。因此，觀看人造衛星的最佳時間，與觀察「晨星」和「暮星」一樣**，只有在太陽尚未升起，或是太陽已經下山的時刻，人造衛星最能展現它們的光芒。

（++[註] 比較起來，「天然衛星」月亮距離地球38萬4千公里，約是同步衛星的9倍，低軌道衛星的55倍。由於距離遠，不易被遮蔽，一旦被遮蔽，就稱為「月蝕」。）

（**[註] 金星和水星，永遠圍繞在太陽旁邊[它們是最接近太陽的行星]，晚上固然看不到 [它們與太陽同在地底下]，日正當空時也看不到 [比不過太陽的強光]。它們只能在太陽升起前或太陽降落後才能看得到，因此稱為「晨星」和「暮星」。請參考"4D天文書"）

### 天空中的物體

自從1947年10月4日蘇聯發射史潑尼克號開始，1958年1月31日美國發射探險家 1 號，1969年美國人登陸月球，大陸也發射人造衛星。人造衛星的發展，從國力的展示，漸漸變成以「國防」和「商業」為主要目的的科技與工業，較落後的國家如我國，則以科學實驗和資源探測為主。

經過四十年來，地球的上空已經累積了無數的漂浮物體。每一次的發射，除了將「酬載」（payloads，指要送到軌道上的物體，以有別於載送工具，vehicles）送上軌道外，也必定會留下其他的垃圾，包括第三、第四節火箭，火箭鼻頭，軌道調整火箭等等。

美國軍方的USSPACECOM（US Space Command 美國太空司令部）的雷達設備隨時都在監視追蹤太空中的物體，並加以編號，到1999年底已經有26000左右的物體編過號，其中有8000件以上仍在運行，有許多固然已墜毀在大氣層，也有不明數目的小物體，雷達偵測不到，無法記錄。

在本主題的模型裡，可以看到一些衛星的軌道，其中較與我們相關的衛星（報紙上會報導的），如「中華衛星一號」、俄國「Mir 太空站」、「國際太空站」、「哈伯太空望遠鏡」等將在『人造衛星的故事』主題裡介紹。

### 如何取得衛星軌道的資料

著名的網站 在下列的網站中，可以取得衛星的最新數據，讀者不妨試試看，取得後，加入『目前在運轉的衛星.tle』檔案中，就可以看到衛星最新而準確的軌道： CelesTrak OIG Home page 美國太空總署的網站有衛星發射、太空探測的第一手資料： NASA Homepage

### OIG Home page

OIG 是美國 Orbital Information Group 的簡稱。他從 USSPACECOM (United States Space Command) 取得資料，再將資料在網路上公佈給大眾。

### CelesTrak

進入這個網站，可以看到如下的網頁：它裡面將衛星做好分類，方便使用者的搜尋。（下表資料中，一行分成幾欄時，通常表示是上一行類別的細分。）

# NORAD Two-Line Element Sets Current Data Today from Beavercreek, Ohio ## Data Updated: 1999 September 10 (Day 253) ### Next Scheduled Update: 1999 September 13 GPS/DMSP Data Update Problem [1999 July 05] You are visitor to this page since 1998 March 05
Special-Interest Satellites（「特殊用途」衛星）
Last 30 Days' Launches
Mir and International Space Station
International Space Station[a] | Mir Space Station[b]
100 (or so) Brightest
Weather & Earth Resources Satellites（「氣象和地球資源」衛星）
Weather
NOAA[c] | GOES | DMSP[d] | Meteor[e]
Earth Resources | Search & Rescue (SARSAT)
Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS)[f]
Communications Satellites（「通訊」衛星）
Geostationary[g]
Intelsat[h] | Ekran | Gorizont | Raduga
TVRO
Navy Communications
Molniya | Iridium | Orbcomm | Globalstar
Amateur Radio | Experimental Communications
Navigation Satellites（「導航」衛星）
Global Positioning System (GPS)[i]
GPS Block I | GPS Block II, IIA, IIR | GPS Operational
Glonass Operational
Navy Navigation Satellite System (NNSS)
Russian LEO Navigation
Scientific Satellites（「科學」衛星）
Space & Earth Science
Geodetic | Engineering
Miscellaneous Satellites（「其他」衛星）
Miscellaneous Military | Other
Anonymous ftp of the current data is available at ftp://ftp.celestrak.com/pub/elements/

（簡註）

[a] | International Space Station | 「國際太空站」
[b] | Mir Space Station | 俄國「Mir 太空站」
[c] | NOAA | 美國國家海洋和大氣管理局 （National Oceanic and Atmospheric Administartion）的衛星
[d] | DMSP | 「國防氣象衛星計畫」（Defense Meteorological Satellite Program） 的衛星
[e] | Meteo | 氣象衛星。
[f] | TDRSS | Tracking and Data Relay Satellite System 追蹤和資料轉送衛星系統。（例如，「哈伯太空望遠鏡」的控制命令及傳回影像，都不是望遠鏡和地面直接接觸，而是透過 TDRSS 傳遞。）
[g] | Geostationary | （從地面看）不動的衛星。
[h] | Intelsat | 這不是做電腦 cpu 的英特爾（Intel）公司的衛星。它們是一家位在美國首都華盛頓的衛星通訊公司 INTELSAT （International Tele-Communication Satellites) 所發射的通訊衛星，有三十幾顆。
[i] | Global Positioning System | 全球定位系統用的衛星。

### 一項動態

1999 四月五日， Orbital Information Group (OIG) 在它的網頁上公佈：

> 由於 USSPACCOM 和（美國）國防部的要求，有些資料（包括所有GPS和DMSP衛星）已經從OIG的網站移除。

從後來的發展看來，DMSP 部份確實不再提供。而GPS的部份似乎已不在保密之列。

DMSP 是「國防氣象衛星計畫」（Defense Meteorological Satellite Program） 的縮寫。

## 【操作說明】

選擇這個主題，會顯示如下畫面：

在 TLE 目錄下有一個『目前在運轉的衛星.tle』檔案，裡面有一些衛星的「二行格式」數據。我們的模型會讀入這些資料，並且將它們的軌道全部顯示出來。

我們這個主題的標題，應該在最前面加上「一些」二字。一個衛星算是還在運轉，還是算是已經變成太空垃圾，有時難以區分。「目前在運轉的衛星」據估計在一千顆左右。我們只拿了約三十個做例子。但有把「中華衛星一號」、俄國「Mir 太空站」、「國際太空站」、「哈伯太空望遠鏡」等和我們關係較密切的衛星包括進來。

畫面也顯示一個衛星的參數。一開始是顯示「中華衛星一號」的參數。下文有說明，我們可以選擇任一衛星來觀察，除了畫面顯示該衛星的軌道外，還會把它的軌道參數顯示出來。

不想看參數時，可以按住滑鼠〈左鈕〉拖拉，將它移開，如下圖：

### 【目前在運轉的衛星】操作盤

### [下拉式衛星選擇表]

在這個選擇表裡，可以選擇要觀察的衛星。我們自動將『目前在運轉的衛星.tle』檔案裡的衛星按照其名稱排序，以方便搜尋。

衛星名稱前面有「●」時，表示它有被選到。

下拉式衛星選擇表內，第一個選項 可以用來：「顯示全部衛星」或「隱藏全部衛星」。

> * 表示「顯示全部衛星」。此時，點選個別衛星，會隱藏該衛星。
> * 表示「隱藏全部衛星」。此時，點選個別衛星，會顯示該衛星。

一個衛星被點選到時，該衛星的參數會自動顯示出來。

下圖顯示我們點選"國際太空站"後，它的參數即自動顯示出來。

我們可以點選多個衛星，同時顯示它們的軌道，來加以比較。參數表上顯示的是最後所選衛星的參數。

### [顯示衛星地表投影] 按鈕

打開這個 按鈕，畫面的右下角會出現一張世界地圖。同時，【時鐘】操作盤的 按鈕會自動打開，衛星開始運轉，而世界地圖上動態顯示出衛星在地面上的投影。

模型會依照衛星速度的快慢，自動設定適當的『時鐘速度』。
在『衛星在地面上的投影圖』裡，每前進一個『時鐘速度』的時間，就會在投影圖劃上一個綠點。

在下面的『中華衛星一號』投影圖裡，『時鐘速度』被自動設定成一分鐘。因此，相鄰兩個綠點間就是衛星一分鐘走的距離。

我們可以改變 ，例如，用滑鼠連續按點 裡， 的往上箭頭，將 改成8分鐘，則變成如下情形，綠點間距離明顯加大：

### 【時鐘】操作盤

### 數據時間

我們這個模型所顯示的衛星軌道，是根據TLE 目錄下有一個『目前在運轉的衛星.tle』檔案裡的內容來顯示。這個檔案的前幾行如下

> > **ROCSAT-1（中華衛星一號）
> > 1 25616U 99002A 99162.17571639 .00002376 00000-0 30798-3 0 669
> > 2 25616 34.9840 208.7399 0017235 195.1871 164.8315 14.80416959 20106
> > **錢德拉 X光 望遠鏡 （CXO）
> > 1 25867U 99040B 99260.32248410 .00000284 00000-0 00000-0 0 186
> > 2 25867 28.6000 190.0750 7945077 274.3680 12.9720 0.37796646 400
> > **蘇聯 MIR 太空站
> > 1 16609U 86017A 99162.50210599 .00041522 00000-0 30393-3 0 5645
> > 2 16609 51.6629 13.1090 0006458 212.2999 147.7579 15.72738559760515
> > **國際太空站 ISS (ZARYA)
> > 1 25544U 98067A 99162.49672266 .00016532 00000-0 21598-3 0 6801
> > 2 25544 51.5932 226.4607 0011402 332.8937 27.1480 15.58732374 31716
> > **哈伯太空望遠鏡 HST
> > 1 20580U 90037B 99162.13947490 .00002191 00000-0 21796-3 0 2037
> > 2 20580 28.4664 94.3633 0014764 160.9174 199.1985 14.87859414300911
> > INTELSAT 505
> > 1 13595U 82097A 99162.06076389 -.00000074 00000-0 10000-3 0 7281
> > 2 13595 7.3206 50.5937 0004029 20.4908 281.7712 1.00270057 30968

當我們選到某一顆衛星時，【模型時鐘】操作盤裡的時鐘會將這顆衛星的「資料取得的時刻」（即「數據時間」）顯示出來。例如，中華衛星一號的取得時間是1999年的第162.17571639日，模型時鐘會將它用「年、月、日、時、分」的形式顯示出來。

在前文中，介紹「數據時間」這個參數時，我們說：「衛星的數據很多都是在衛星位在『上升點』時選取的」。我們可以在這裡驗證一下。

[例] （1）請切換至 模式下 ，然後在 [下拉式衛星選擇表] 裡選取「**國際太空站 ISS (ZARYA)」，如下圖： 將【模型時鐘】所顯示的時間和上面『目前在運轉的衛星.tle』裡的「數據時間」比較一下，看是否一致。 『目前在運轉的衛星.tle』裡，它的「數據時間」是 99162.49672266。 【模型時鐘】所顯示的時間是 1999 年 6 月 12 日 11 時 0 分。 兩者一致。 （2）點選【模型時鐘】裡的 按鈕，使模型的赤道面成為一條水平線， 如下圖： 在圖中，可以看到，「**國際太空站 ISS (ZARYA)」是在赤道面上，也就是在「上升點」上。（在圖中，「**國際太空站 ISS (ZARYA)」正好在地球背後，可用按鈕滑鼠點按【模型時鐘】操作盤裡 裡的 按鈕，將它轉到地球前方。）

### [撥到現在時刻]

如果你想知道，就在你觀察模型的這一刻，衛星在什麼位置，你可以按一下 【 模型時鐘】裡的 按鈕。模型會從你的「電腦時鐘」取得目前時刻，把它顯示在【模型時鐘】裡，並且顯示出衛星此刻在軌道上的位置。

我們也可以把時鐘調到別的時刻，顯示出估算出來的的該時刻衛星位置。對某些衛星而言（例如，同步衛星），估算出來的位置應該相當準確，低軌道的衛星會有較大的誤差，衛星有用動力調整其軌道者，誤差更大。想得到準確位置，必須上網取得最新資料，放入『目前在運轉的衛星.tle』檔案裡，取代舊的資料。

（如果你還不熟悉【模型時鐘】操作盤，可用滑鼠點按【模型時鐘】操作盤 的 按鈕，取出它的【操作說明】。）