Кіріспе
Орбиталық деректер форматы
Екі сызықты элементтер жиынтығы (TLE, немесе сирек 2LE) немесе үш сызықты элементтер жиынтығы (3LE) – белгілі бір уақыт сәтіне, эпохаға сәйкес Жерді айналатын объектінің орбиталық элементтер тізімін кодтауға арналған деректер форматы. Тиісті болжау формуласын қолдану арқылы өткен немесе болашақтағы кез келген сәттегі объектінің күйін (орналасуын және жылдамдығын) белгілі бір дәлдікпен бағалауға болады. TLE деректерінің көрсетілуі оңайлатылған бұзылу модельдеріне (SGP, SGP4, SDP4, SGP8 және SDP8) байланысты, сондықтан TLE дерек көзі ретінде қолданылатын кез келген алгоритм, қызығушылық тудырған сәтте күйді дұрыс есептеу үшін SGP модельдерінің бірін іске асыруы керек. TLE Жерді айналатын объектілердің траекториясын ғана сипаттай алады. TLE кеңінен ғарыш қалдықтарының болашақ орбиталық жолдарының болжамын жасау үшін қолданылады, бұл «болашақтағы қалдық оқиғаларын сипаттау, тәуекелді талдау, жақын арадағы қатынасты талдау, соқтығысудан сақтану маневрін» және сот-сараптамалық талдау мақсатында қажет. Формат бастапқыда перфокарталар үшін жасалған, екі стандартты 80 бағандық картаға элементтер жиынтығын кодтау үшін. Перфокарта жүйелері ескіргеннен кейін бұл формат мәтіндік файлдармен ауыстырылды, әр элементтер жиынтығы екі 69 бағандық ASCII жолына, алдынан тақырып жолы қосылып жазылды. АҚШ Ғарыш күштері Жер орбитасындағы барлық анықталатын объектілерді қадағалайды, әрбір объект үшін тиісті TLE құрады және көптеген ғарыш объектілері үшін TLE-ді Space Track және Celestrak веб-сайттарында жариялайды, сонымен қатар көптеген әскери немесе құпия объектілер туралы деректерді жасырады немесе бұрмалайды. TLE форматы Жерді айналатын объектінің орбиталық элементтерін тарату үшін де-факто стандарт болып табылады. TLE жиынтығында элементтік деректердің алдында тақырып жолы болуы мүмкін, сондықтан әрбір жазба файлда үш жол алады, бұл жағдайда TLE екі сызықты элемент жиынтығы (2LE) емес, үш сызықты элемент жиынтығы (3LE) деп аталады. Тақырып міндетті емес, өйткені әрбір дерек жолы бірегей объектінің идентификациялық кодын қамтиды.
A two line element set (TLE, or more rarely 2LE) or three line element set (3LE) is a data format encoding a list of orbital elements of an Earth orbiting object for a given point in time, the epoch. Using a suitable prediction formula, the state (position and velocity) at any point in the past or future can be estimated to some accuracy. The TLE data representation is specific to the simplified perturbations models (SGP, SGP4, SDP4, SGP8 and SDP8), so any algorithm using a TLE as a data source must implement one of the SGP models to correctly compute the state at a time of interest. TLEs can describe the trajectories only of Earth orbiting objects. TLEs are widely used as input for projecting the future orbital tracks of space debris for purposes of characterizing "future debris events to support risk analysis, close approach analysis, collision avoidance maneuvering" and forensic analysis. The format was originally intended for punched cards, encoding a set of elements on two standard 80 column cards. This format was eventually replaced by text files as punch card systems became obsolete, with each set of elements written to two 69 column ASCII lines preceded by a title line. The United States Space Force tracks all detectable objects in Earth orbit, creating a corresponding TLE for each object, and makes publicly available TLEs for many of the space objects on the websites Space Track and Celestrak, holding back or obfuscating data on many military or classified objects. The TLE format is a de facto standard for distribution of an Earth orbiting object's orbital elements. A TLE set may include a title line preceding the element data, so each listing may take up three lines in the file, in which case the TLE is referred to as a three line element set (3LE), instead of a two line element set (2LE). The title is not required, as each data line includes a unique object identifier code.
Тарих
1960 жылдардың басында Макс Лейн спутниктердің орналасуын болжау үшін минималды деректер жиынтығына негізделген математикалық модельдерді әзірледі. 1965 жылы жарияланған алғашқы мақаласы Аналитикалық сүйреу теориясын енгізді, ол негізінен шар тәрізді симметриялық, айналмасыз атмосфераның тудырған сүйреу әсеріне қатысты. К. Кранфордпен бірігіп, 1969 жылы Жер, Ай, Күннің өзара әрекеттесуінен туындаған және басқа да әртүрлі факторлардан болатын әр түрлі гармониялық әсерлерді қосқан жақсартылған модельді жариялады. Лейннің модельдері 1960 жылдардың соңынан бастап әскерилер мен NASA тарапынан кеңінен қолданылды. Жаңартылған нұсқасы 1970 жылдардың басында NORAD үшін стандартты модельге айналды, нәтижесінде TLE форматы құрылды. Сол кезде перфокарталарға арналған екі формат жасалды: "ішкі формат" спутниктің толық мәліметтерін (атын және басқа да деректерді қоса) үш картаға кодтады, ал "тарату форматы" екі картада тек өзгермелі элементтерді тізімдеді. Соңғысы карталарды үнемдеді және деректер базасын жаңарту кезінде кішірек жиынтықтар жасады. Кранфорд модельдеу жұмыстарын жалғастырды, нәтижесінде Лейн Аэрокосмик күштердің жалпы бұзылу теориясы, яки AFGP4 туралы Spacetrack Report #2 жариялады. Мақалада сондай-ақ жүйенің екі оңайлатылған нұсқасы сипатталды: IGP4, ол оңайлатылған сүйреу моделін қолданды, және SGP4 (Оңайлатылған жалпы бұзылулар), ол IGP4 сүйреу моделін және оңайлатылған гравитациялық модельді қолданды. Көптеген нысандар үшін үш модельдің арасындағы айырмашылықтар шамалы болды. Бір жыл өткен соң Spacetrack Report #3 жарық көрді, онда SGP4 моделі үшін толық FORTRAN бастапқы коды келтірілді. Бұл өнеркәсіпте де, астрономия саласында да де-факто стандартты модельге айналды. 3-ші есеп жарияланғаннан кейін көп ұзамай NASA әртүрлі көрінетін және басқа да белгілі нысандар үшін элементтерді олардың мерзімді NASA Prediction Bulletins-інде жариялай бастады, онда тарату форматындағы деректер басылған күйде келтірілді. NASA-ны осы деректерді электрондық түрде беруге көндіруге біршама тырысқаннан кейін, Т. С. Келсо мәселені өз қолына алды және тізімдерді мәтіндік файлдарға қолмен көшіріп, CelesTrak хабарландыру тақтасы жүйесі арқылы тарата бастады. Бұл NASA қолданатын телетайп машиналарындағы плюс белгісінің (+) болмауына байланысты НАСА-ның тексеру сомасы жүйесіндегі мәселені көрсетті, бұл, ақырында, NORAD жаңартуларды жіберген компьютердегі BCD-ден EBCDIC таңбалар жиынтығына жаңартқан кезде пайда болған перфокарта дәуіріндегі мәселе болып шықты. Келсо 1989 жылы NORAD-тан тікелей дерек ала бастағаннан кейін бұл мәселе шешілді. SGP4 моделі кейіннен терең ғарыш нысандарына түзетулер енгізу арқылы кеңейтілді, нәтижесінде SDP4 құрылды, ол TLE-дің бірдей кіріс деректерін қолданды. Жылдар бойына көптеген озық болжау модельдері жасалды, бірақ олар кеңінен қолданылмады. Бұл TLE-де осы форматтардың кейбіреулеріне қажетті қосымша ақпараттың болмауына байланысты, бұл жақсартылған модельдің артықшылықтарын пайдалану үшін қажетті элементтерді табуды қиындатады. Әсіресе, TLE деректері SGP сериялы модельдермен бірге қолданылған кезде нәтижелерді жақсарту үшін өңделеді, бұл басқа модельдердің болжамдарын SGP-ге қарағанда, жалпы TLE-мен бірге қолданылғанда, аз дәл болуы мүмкін. Кең таралған жалғыз жаңа модель - SGP8/SDP8, олар бірдей деректерді пайдалану үшін жасалған және SGP4 моделіне салыстырмалы түрде шағын түзетулер енгізді.