องค์ประกอบวงโคจร

        ลักษณะวงโคจรดาวเทียมแต่ละดวง จะถูกอธิบายด้วยองค์ประกอบของวงโคจร (Orbital Elements) ซึ่งประกอบด้วยพารามิเตอร์ 6 ตัวแปร ซึ่งได้แก่ ระยะกึ่งแกนหลัก (a), ความรี (e), มุมเอียงของวงโคจร (i), มุม Ascending Node (Ω), มุม Perigee (ω) และตำแหน่งของดาวเทียมในวงโคจร (v) ซึ่งเมื่อนำตัวแปรทั้งหกมารวมกัน ก็จะแสดงได้ดังภาพที่ 1 อย่างไรก็ตามเพื่อให้เกิดความเข้าใจเรื่องนี้ดียิ่งขึ้น จึงขอแยกอธิบายองค์ประกอบวงโคจรแต่ละตัวแปร ดังนี้ 

ภาพที่ 1  องค์ประกอบวงโคจรดาวเทียม  
ที่มา: European GNSS Service Center
  • Semi-major axis (a) : บ่งบอก ขนาดของวงโคจร  โดยที่ Major axis หรือ แกนเอก หมายถึง "ระยะทางระหว่าง จุดที่ดาวเทียมอยู่ใกล้โลกมากที่สุด (Perigee) กับ จุดที่ดาวเทียมอยู่ไกลโลกมากที่สุด (Apogee)" ดังนั้น Semi-major axis หรือค่ากึ่งแกนเอก ก็คือ ครึ่งหนึ่งของระยะแกนเอก ดังแสดงในภาพที่ 2 
    ภาพที่ 2  Semi-major axis (a)  ที่มา: NSSI
  • Eccentricity (e) :  บ่งบอก ความรีของวงโคจร  โดยที่ วงกลมมีค่า e = 0, วงรีมีค่า  0 < e < 1 ดังตัวอย่างที่แสดงในภาพที่ 3 

ภาพที่ 3  Eccentricity (e)  ที่มา: NSSI
  • Inclination (i) : บ่งบอก ความเอียงของวงโคจร ซึ่งเป็นมุมระหว่าง ระนาบวงโคจร กับ ระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก 
           - ดาวเทียมที่โคจรในระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก, i = 0

    °  

           - ดาวเทียมที่โคจรในระนาบขั้วโลก, i = 90

    ° 

     
           - ดาวเทียมเคลื่อนที่ในทิศเดียวกับการหมุนของโลก (Prograde), 0

    °

     < 

    i <

     90

    ° (ภาพที่ 4) 

           - ดาวเทียมเคลื่อนที่ในทิศตรงข้ามกับการหมุนของโลก (Retrograde)

     90

    ° >

     i >

     180

    °

     (ภาพที่ 5) 

  •  
    ภาพที่ 4 Inclination i = 45° (Prograde)  ที่มา: NSSI  

     
    ภาพที่ 5  Inclination i = 135° (Retrograde)  ที่มา: NSSI 
  • Right Ascension of Ascending Node (Ω):  
            ระนาบของวงโคจรของดาวเทียม ตัดกับ ระนาบเส้นศูนย์สูตรโลก 2 จุด คือ  Ascending Node (โหนดขาขึ้น) และ Descending Node (โหนดขาลง) โดยดาวเทียมจะเคลื่อนที่ขึ้นไปเหนือระนาบเส้นศูนย์สูตรโลกเมื่อผ่าน Ascending Node และเคลื่อนที่ลงใต้ระนาบเส้นศูนย์สูตรโลกเมื่อผ่าน Descending Node 
            - Right Ascension เป็นค่าพิกัดลองจิจูดของทรงกลมท้องฟ้า (Longitude in Celestial Sphere) 
            - Vernal Equinox คือ ทิศทางที่วัดจากจากศูนย์กลางของโลกไปยังศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ ณ วันแรกของฤดูใบไม้ผลิ  หรืออาจกล่าวอีกอย่างหนึ่งว่า Vernal Equinox คือ ทิศทางจากศูนย์กลางของโลกไปยังจุดตัดของระนาบศูนย์สูตรโลกกับระนาบสุริยวิถี ในกลุ่มดาวปลา (ราศีมีน) 
            ดังนั้น Right Ascension of Ascending Node หรือ RAAN (Ω) คือ มุมที่วัดจาก  Vernal Equinox ไปยัง Ascending Node  ซึ่งบ่งบอก การวางตัวของวงโคจร กับ ทิศทางไปยังดวงอาทิตย์ ดังแสดงในภาพที่ 6  
               
             ภาพที่ 6  Right Ascension of Ascending Node (Ω)  ที่มา: NSSI  
  • Argument of Perigee (ω): บ่งบอกถึง ตำแหน่ง Perigee ในวงโคจรดาวเทียม เป็นค่าระยะเชิงมุมซึ่งวัดจาก Ascending Node ไปยังจุด Perigee ซึ่งดังแสดงในภาพที่ 7

    • ภาพที่ 7  Argument of Perigee     (Ω)  ที่มา: NSSI 
     
  • True Anomaly (v) : บ่งบอก ตำแหน่งของดาวเทียมในวงโคจร เป็นค่าระยะเชิงมุมซึ่งวัดจากจุด Perigee ไปยังตำแหน่งของดาวเทียม ดังแสดงในภาพที่ 8

    • ภาพที่ 8 True Anomaly     (v)  ที่มา: NSSI 
หมายเหตุ: ชมคลิปวีดีโอได้ที่ Classic Orbital Elements (COEs) 


        US Space Force จัดทำ Satellite Catalog (SATCAT) และเผยแพร่ตำแหน่งของดาวเทียมและวัตถุที่โคจรรอบโลก ในรูปแบบของกลุ่มตัวเลขเรียงกันสองบรรทัด ซึ่งเรียกว่า Two-Line Element หรือ TLE บนเว็บไซต์  SPACE-TRACK.ORG ดังแสดงในภาพที่ 9 
 ภาพที่ 9  TLE ของดาวเทียม THEOS
 
ข้อมูลองค์ประกอบวงโคจรใน TLE ที่ควรทราบมีดังนี้ 
  1. Catalog Satellite Number (Satellite #) เป็นชุดตัวเลขกลุ่มแรกที่ปรากฏอยู่ในบรรทัดที่ 1 และ 2 แสดง ลำดับของดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นไปในวงโคจรโลก ซึ่งกำหนดโดย US Space Force  เริ่มนับจากดาวเทียมสปุกนิกเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก ในที่นี้ดาวเทียม THEOS ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโลกเป็นลำดับที่ 33,396 
  2. ลำดับการจดทะเบียนนานาชาติ (International Designator) เป็นชุดตัวเลขกลุ่มที่สองในบรรทัดที่ 1 แสดงปี ค.ศ. ที่ส่งดาวเทียม (ตัวเลขสองหลักแรก) และลำดับของดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรในปีนั้น (ตัวเลขสามหลักต่อมา) ซึ่งหมายถึง ดาวเทียม THEOS เป็นดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโลกในปี 2008 และเป็นดาวเทียมลำดับที่ 49 ที่ถูกส่งขึ้นไปในปีนั้น
  3. ช่วงเวลาที่ใช้อ้างอิงวงโคจร (Epoch Year & Day Fraction) เป็นชุดตัวเลขกลุ่มที่สามในบรรทัดที่ 1  เนื่องจากสิ่งแวดล้อมในอวกาศมีอิทธิพลทำให้วงโคจรดาวเทียมเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงมีการกำหนดเวลาอ้างอิงของการอัพเดทข้อมูลวงโคจรครั้งล่าสุด โดยตัวเลขสองหลักแรกเป็นปี ค.ศ. และตัวเลขที่เหลือจะเป็นจำนวนวัน ที่นับจากวันที่ 1 มกราคมของปีนั้นๆ ซึ่งในที่นี้ ชุดข้อมูล TLE ของดาวเทียม THEOS ที่มีการปรับแก้ข้อมูลล่าสุดเมื่อวันที่ 107 ของปี 2020 
  4. ข้อมูลองค์ประกอบวงโคจร จะเป็นกลุ่มตัวเลขเรียงกันในบรรทัดที่ 2 ต่อจาก Catalog Satellite Number โดยจะเริ่มจาก Inclination (i), RAAN (Ω), Eccentricity (e), Argument of Perigee (ω), Mean Anomaly (ตำแหน่งในวงโคจรโดยสมมติว่าวงโคจรเป็นวงกลม), ส่วน Semi-major axis จะแสดงในรูป Mean Motion ซึ่งเป็นจำนวนคาบโคจรในหนึ่งวัน 

ศึกษาเพิ่มเติม: