องค์ประกอบวงโคจร
ภาพที่ 1 องค์ประกอบวงโคจรดาวเทียม
ที่มา: European GNSS Service Center
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 2 Semi-major axis (a) ที่มา: NSSI
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
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
Catalog Satellite Number (Satellite #) เป็นชุดตัวเลขกลุ่มแรกที่ปรากฏอยู่ในบรรทัดที่ 1 และ 2 แสดง ลำดับของดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นไปในวงโคจรโลก ซึ่งกำหนดโดย US Space Force เริ่มนับจากดาวเทียมสปุกนิกเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก ในที่นี้ดาวเทียม THEOS ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโลกเป็นลำดับที่ 33,396
ลำดับการจดทะเบียนนานาชาติ (International Designator) เป็นชุดตัวเลขกลุ่มที่สองในบรรทัดที่ 1 แสดงปี ค.ศ. ที่ส่งดาวเทียม (ตัวเลขสองหลักแรก) และลำดับของดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรในปีนั้น (ตัวเลขสามหลักต่อมา) ซึ่งหมายถึง ดาวเทียม THEOS เป็นดาวเทียมที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโลกในปี 2008 และเป็นดาวเทียมลำดับที่ 49 ที่ถูกส่งขึ้นไปในปีนั้น
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
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:
ท่านสามารถดูข้อมูล TLE โดยไม่ต้องลงทะเบียนได้ที่ celestrak.com
