Hallo, hier spricht Scott Manley. Wir haben soeben einen bedeutsamen Moment in der erdnahen Umlaufbahn erlebt. Die Menschheit hat so viele Satelliten gestartet, und ich meine damit eigentlich SpaceX, aber die Menschheit im Allgemeinen hat so viele Satelliten gestartet, dass wir jetzt sechs Nummern brauchen, um sie zu bezeichnen. [Gelächter] Das ist so etwas wie ein Y2K-Problem für viele Softwareprogramme, die bisher die bekannten TLE- oder Zwei-Zeilen- Elementsysteme verwendet haben. Ich habe schon ähnliche Software geschrieben . Ich habe vor ein paar Jahren ein Video darüber gemacht, was man sehen könnte, wenn man jeden einzelnen Satelliten beobachten würde. Na, rate mal? Dieses Programm wird wahrscheinlich Änderungen benötigen, da es auf einem Datenformat basiert, das aus den 1960er Jahren stammt. Damals, in einer Zeit, als man noch glaubte, optimistisch zu sein, wenn man fünf Ziffern zur Zählung der Satelliten verwendete. Jetzt sind wir bei sechs. Also, ja. Das ist eigentlich eine ziemlich faszinierende Geschichte, und ich möchte unbedingt darüber sprechen, wie das Ganze dazu führt , wie das System alles steuert. Aber ja, erst vor ein paar Tagen wurde einem portugiesischen Satelliten namens Saramago die Katalognummer 100.000 zugewiesen, richtig? Und das führt im Grunde dazu, dass ein Großteil des bestehenden Codes nicht mehr funktioniert. Und wir wussten ja, dass das kommen würde, nicht wahr? Also entwickelten sie im Jahr 2020 neue Datenformate, die dagegen immun sein sollten. Und sie haben auch einen Trick entwickelt, um dieses Problem für Software zu umgehen, die nicht schnell genug aktualisiert werden konnte . Interessanterweise beträgt die tatsächliche Anzahl der Satelliten, die erfasst werden können, nicht 100.000, da es spezielle Zahlenbereiche gibt. Zahlen von etwa 70.000 bis 99.000 oder so decken verschiedene Umlaufbahnklassen ab. Zum Beispiel ist jede Zahl im Bereich von 70.000 eine temporäre Zahl, richtig? Die Idee ist also, dass Ihr Raumschiff gerade ins Weltall gestartet ist. Äh, es gibt eine ganze Menge anderer Raumschiffe in der Nähe, weil Sie ein Starlink-System starten. Sie wissen, dass Sie dort 20 verschiedene Starlink-Stationen haben, aber Sie wissen nicht, welche Nummer welche ist. Sie erhalten also diese 70.000 Zahlen, und wenn wir dann herausgefunden haben, welche Zahl welche ist, erhalten sie ihre endgültige Zahl. Ähnlich verhält es sich mit dem Bereich um 80.000, der sogenannte Analystensatelliten umfasst. Das sind Satelliten, die wir sehen können, wir wissen, dass sie da sind, wir haben aber keine Ahnung, woher sie kommen, richtig? Möglicherweise wurden sie heimlich gestartet, oder wahrscheinlicher ist, dass sie gestartet wurden und nicht schnell genug abgefangen wurden. Oder die Technologie hat sich verbessert und man hat dieses Objekt im Weltraum treibend gefunden und wir konnten keine Verbindung zu einem historischen Raketenstart herstellen. Diese Daten sind also in der Datenbank gespeichert. Und es gibt auch noch eine weitere Gruppe aus den 90er Jahren, den 90.000er Jahren, die aus unkorrelierten Titeln besteht. Dies sind Fälle, in denen wir ein Objekt gesehen haben, es aber nicht oft genug sehen; vielleicht befindet es sich an der Grenze seiner Erfassungsmöglichkeit. Und so sehen wir es, dann verlieren wir es, und dann sehen wir etwas anderes, aber wir können nicht garantieren, dass es sich um dasselbe Objekt handelt. Solche Tracks kommen und gehen also. Aber worauf ich hinauswill ist, dass wir die Nummer 69999 erreicht haben und zur nächsten Stufe übergehen müssen. Diese Ehre gebührt einem portugiesischen Satelliten, der im März, genauer gesagt am 30. März, im Rahmen einer Transportmission gestartet wurde. Er war an einen Deorbit-Satellitenbus, also eine Art Weltraumschlepper, angekoppelt und flog eine Weile herum. Offenbar wurde er erst kürzlich ausgesetzt, und deshalb hat er seine eigene Nummer erhalten. Also, das ist eine ganze Strecke, dieses ganze Tracking-System wird von Space Track betrieben, und Space Track reicht historisch weit zurück, bis in die frühen bis späten 50er Jahre, richtig? Sehen Sie, als Sputnik gestartet wurde, erkannten die USA gewissermaßen: Nun ja, wir müssen diese Raumfahrzeuge wahrscheinlich verfolgen können. Und klar, wenn uns die Elemente beispielsweise von der Sowjetunion zur Verfügung gestellt werden, die sehr stolz darauf war, der Welt mitzuteilen, dass sie einen Satelliten gestartet hatte, kann man Computerprogramme verwenden, um diese Dinge in die Zukunft zu kartieren, aber man muss sie gewissermaßen ständig verfolgen. Äh, und tatsächlich haben sie die ursprünglichen Elemente aus der Sowjetunion bezogen und sie dann mithilfe verschiedener Sensoren verfeinert. Interessanterweise ist jedoch die erste Nummer in der Datenbank nicht Sputnik, obwohl diese Satellitennummern fortlaufend vergeben werden. Die erste Zahl bezieht sich tatsächlich auf die Sputnik-Trägerrakete, die ebenfalls die Umlaufbahn erreichte, und weil sie um ein Vielfaches größer war, war sie auch um ein Vielfaches heller. Die meisten Menschen in den 1960er Jahren, wenn man in den 1950er Jahren geboren ist, wenn sie hören, wie jemand sagt: „Oh, ich habe Sputnik als Stern über mir fliegen sehen.“ Sie haben mit ziemlicher Sicherheit die Trägerrakete und nicht das Raumschiff Sputnik gesehen. Also, ja, Sputnik ist die Nummer zwei. Das älteste Objekt, das dort noch fliegt , ist natürlich Vanguard und die Vanguard-Trägerrakete, die sie in ihre Umlaufbahn gebracht hat. Es wird auch in 200 Jahren noch da oben stehen, es sei denn, jemand holt es sich oder so. Aber egal, ja, die USA haben sehr schnell erkannt, dass dies ein neues Feld ist, das sie überwachen müssen, richtig? Sie hatten zwar Radar, um die Luftbewegungen von Flugzeugen im ganzen Land zu verfolgen, aber sie brauchten auch eine Möglichkeit, um zu verfolgen, was im Weltraum vor sich ging, denn mit der damaligen Technologie könnte die Sowjetunion anfangen, geheime Dinge zu starten, und sie könnten dem Westen nicht mitteilen, dass sie etwas gestartet haben, weil es sich um einen Spionagesatelliten oder Ähnliches handelte. Daraufhin rief die US-Luftwaffe das Projekt Space Track ins Leben. Es trug ursprünglich den Codenamen Harvest Moon und fand im Forschungszentrum der US-Luftwaffe in Cambridge auf dem Hanscom Field statt. Geleitet wurde es von einigen Deutschen, ehemaligen Deutschen, die ein globales Sensornetzwerk aufbauten und im Wesentlichen die Daten von verschiedenen Orten korrelierten. So gab es zum Beispiel am MIT ein kleines Radarsystem , mit dem man Satelliten anvisieren und Datensignale von ihnen reflektieren konnte, um sehr genaue Entfernungsdaten zu erhalten . Sie hatten Kameras, Baker-Nunn- Teleskope, die Bilder auf fotografischen Platten aufnahmen, welche sehr genaue Positionsinformationen lieferten, und das würde ihnen wiederum helfen, die Umlaufbahn zu bestimmen und zu verfeinern . Und dann hat die US-Marine im Weltraum äh äh so etwas wie das Weltraumerkundungssystem eingerichtet . Es handelte sich dabei um eine Reihe von etwa drei oder vier Radargeräten, die sich quer über den 33. Breitengrad erstreckten. Und alles, was darüber hinwegfliegt, würde aufgrund seiner geneigten Umlaufbahn dies auslösen, und sie könnten es mehrmals beim Überflug über das Land erfassen, die Umlaufzeit des Objekts bestimmen und dann herausfinden, um welches Objekt es sich handelt. Dies war also so etwas wie das frühe Überwachungssystem. Alle diese Daten würden in der Hanscom Field- Einrichtung gesammelt. Die Datenreduktion erfolgte anfangs von Hand, also durch manuelle Arbeit, und schließlich schrieben sie Software für IBM-Großrechner. Und wissen Sie, dieses System hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt. Also wurde dies 1961 für betriebsbereit erklärt und sie errichteten die erste Luft- und Raumfahrtüberwachungs- und Kontrollstaffel auf der Ent Air Force Base unter dem Luftverteidigungskommando und unter NORAD und so weiter. Und so wurde der Satellitenkatalog im Grunde an diesem Tag offiziell geboren. Und das geschah kurz nachdem ein sternenähnlicher Körper wie Thor im Weltraum explodiert war. Das war das erste Mal, dass sie Objekte hinzufügen mussten, die bereits zuvor gestartet worden waren, weil sich ein Objekt natürlich in mehrere Teile aufgespalten hatte. Ja, diese Daten werden sie auch in Zukunft nutzen . In den 1970er Jahren wurde der heutige TLE-Standard dann so richtig formalisiert. Das ist also ein zweizeiliges Element. Es ist im Grunde eine dreizeilige Version, bei der in der ersten Zeile der Name steht, die beiden folgenden Zeilen aber die wichtigen sind. Sie enthalten alle Orbitalelemente. Und diese Geräte waren für die Computer der damaligen Zeit konzipiert. Und jeder, der sich mit Computern aus dieser Zeit auskennt, weiß, dass deren Datenspeicherkapazität sehr begrenzt war. Ich bin mit dem ZX Spectrum aufgewachsen, richtig? Ich hatte 48 KB Arbeitsspeicher. Ich fand das nicht besonders bemerkenswert , aber in jener Zeit arbeitete man mit Lochkarten, und die Daten waren so konzipiert, dass sie auf zwei Standard- Lochkarten mit 80 Spalten passten. Ich weiß nicht, ob Sie so etwas kennen , aber im Grunde hat man 80 Spalten und dazu eine Menge Löcher, die man ausstanzen kann. Und je nach Lochmuster ergibt sich daraus ein spezifischer Charakter. Das ist also vergleichbar mit einer Textzeile mit Spalten fester Breite. Und genau deshalb ist das Überschreiten der 100.000 ein Problem, denn diese Spalte kann sich auf der Vorderseite nicht weiter ausdehnen . Deshalb müssen sie sich etwas anderes einfallen lassen. Also haben sie sich etwas anderes ausgedacht. Ähm, noch etwas anderes dazu ist, dass das Format, glaube ich, in den 1960er und 1970er Jahren standardisiert wurde. Und die Felder, die darin enthalten sind, beginnen mit der mittleren Bewegung, also der Anzahl der Umdrehungen pro Tag. Darüber hinaus benötigt man natürlich auch die Winkelwerte, die Inklination, die Länge des aufsteigenden Knotens und das Argument des Perigäums. Und sie haben noch ein paar andere Parameter, die zeigen, wie es sich im Laufe der Zeit verändert. Das ist also wichtig, weil sie die Positionen zu einem bestimmten Zeitpunkt als Momentaufnahme erhalten, und man möchte die Umlaufbahn rückwärts und vorwärts in der Zeit vorhersagen. Eine Möglichkeit hierfür war die Verwendung von Standard-N-Body-Integratoren, die für die Computer jener Zeit viel zu leistungsfähig waren . Stattdessen hatten sie richtig kluge Mathematiker oder, wie ich sie gerne nenne, Mathematiker. Und sie verstanden die verschiedenen Störungen, die auf die Standard-Keplerbahn angewendet werden sollten. Die Idee dahinter ist, dass, wenn man beispielsweise von der Bahnneigung abhängt, die Abplattung der Erde die Umlaufbahn in die eine oder andere Richtung beeinflusst. Man kann das also als Störung anwenden. Anhand der Zeitpunkte können Sie die Kräfte bestimmen, die von Sonne und Mond ausgeübt werden. Und so können diese Änderungen im Laufe der Zeit in diese Umlaufbahn eingefügt werden . Ein weiterer Parameter, den sie untersuchen wollen, ist der Luftwiderstand, der den langsamen Abfall verursacht. Und in der Anfangszeit hatte man ja tatsächlich die Derivate, richtig? Die Geschwindigkeit, mit der sich die mittlere Bewegung änderte, denn natürlich würden die Perioden mit dem Abklingen immer kürzer werden. Und man hätte dann tatsächlich die erste und die zweite Ableitung, und genau die haben sie verwendet. Später wurde das Ganze dann einfach zu etwas zusammengefasst, das man B- Stern nennt und das im Wesentlichen die ballistische Komponente darstellt, richtig? Ein Koeffizient, richtig? Wie stark der Satellit den Luftwiderstand erhöht. Wenn es also wie ein Ballon ist, wie Echo 1, dann ist es sehr schwerfällig. Wenn es sich um etwas handelt, das wie ein massiver Metallklumpen im Weltraum ist, würde es deutlich weniger Luftwiderstand erzeugen. Und das würde sich auf diesen Parameter reduzieren lassen. Der andere Aspekt dieser ganzen Standardformat-Sache ist, dass sie eine standardisierte Software für die Verarbeitung benötigten. Und so kamen sie zunächst auf eine Idee, aber als diese dann sozusagen endgültig feststand, handelte es sich um etwas namens SGP4, die Standard Generalized Perturbations 4. Sie beinhaltet all diese verschiedenen Parameter und ist für die Ausführung auf Computern der 1960er und 1970er Jahre konzipiert. Es gab auch einen namens SDP4, der für Satelliten in größerer Höhe gedacht war. Je höher man sich befindet , desto geringer sind die Probleme mit dem Luftwiderstand, dafür aber desto größer die Probleme mit den Störungen durch Sonne und Mond. Sie würden also die Modellierung je nach Höhe und Umlaufzeit der Umlaufbahn anpassen. Also, das Ganze war übrigens komplett in Fortran geschrieben. Daher sind Spalten mit fester Breite ein sehr verbreitetes Merkmal in frühen Fortran-Sprachen. Noch etwas, das ich am Ende mitgenommen habe. Ja , genau. Äh, das war übrigens keineswegs ein Geheimnis . Das war im Grunde allgemein bekannt, und auch die Forscher wussten Bescheid. Es gab keine Website, das ist ja klar, schließlich waren wir in den 80ern. Aber in den 80er Jahren tauchten dann tatsächlich die ersten Anschlagtafeln auf. Und Leute wie T.S. Kelso gingen hin und schafften es, die Daten zu sammeln und manuell einzuscannen. Er erstellte ein Bulletin Board, auf dem man Bahnelemente oder Parameter von Satelliten abrufen konnte. Astronomiebegeisterte und Satellitenbeobachter konnten die Daten elektronisch abrufen, indem sie sich einfach einwählten. Daraus entwickelte sich schließlich ein Bulletin Board und später die Website CelesTrak, die heute natürlich von vielen genutzt wird. Sie sammeln eine Menge Zeug. Sehen Sie, die USA verfügen offiziell über Space-Track, das einen Großteil dieser Tracking-Arbeiten für uns übernimmt, richtig? CelesTrak wird eine Reihe von Dingen beinhalten, die Space-Track nicht veröffentlicht. Space-Track sammelt beispielsweise intern Daten über viele geheime Satelliten, die von den USA betrieben werden. Aber sie werden nichts davon an die Öffentlichkeit weitergeben. Aber die Menschen in anderen Ländern können Teleskope und Kameras benutzen, sie können diese Objekte im Weltraum sehen und verfolgen . Und Amateure in den USA können diese Daten dann natürlich wieder sammeln und bei Bedarf zur Verfügung stellen. Man muss sich also darüber im Klaren sein, dass die US-Regierung all diese Satelliten verfolgt und alles katalogisiert, aber bemerkenswerterweise einige ihrer geheimen Daten auslässt. Interessanterweise wird das Vera-Rubin-Teleskop übrigens auch etwas Ähnliches tun. Alle eingehenden Daten durchlaufen einen speziellen Prozessor, der sorgfältig alles entfernt, was die Positionen von als geheim eingestuften US-Vermögenswerten preisgeben könnte, zumindest so lange, bis diese woanders landen können. Es gibt da eine ganz interessante Sache, bei der man anscheinend Lücken in den Daten oder Ähnliches feststellen kann. Aber wie dem auch sei, dieser ganze Prozess wird heute fortgesetzt. Wissen Sie, jetzt, so im Jahr 2020, haben sie das Space Fence Radar in Kwajalein aufgestellt, das in der Lage ist, viel mehr Daten zu erfassen . Mittlerweile gibt es private Organisationen wie LeoLabs, die in der Lage sind, ihre eigenen Radarsysteme aufzubauen und viel mehr Objekte zu verfolgen. Und natürlich gibt es auch andere Regierungen. Russland hat beispielsweise einen eigenen Ison-Katalog mit eigenen IDs, und ich glaube, es gibt auch Click-Host-Bar-IDs, und Europa hat noch andere Dinge. Nun, genau jetzt, wie ich bereits sagte, sind wir an einem Punkt angelangt, an dem das traditionelle TLE-Format nicht mehr funktioniert , richtig? Es kann die neuen Objekte nicht verarbeiten, und jede Software, die darauf angewiesen ist, wird wahrscheinlich versagen, wenn sie ein neues Objekt hinzufügt, aber es gibt einen Ausweg. Und die erste Lösung, die ihnen einfiel, war: „Okay, sobald wir 69999 überschritten haben, gehen wir nicht bis 100.000, sondern setzen A als erstes Zeichen ein, und das bringt uns weitere 10.000 IDs.“ Und sie werden im Laufe der Zeit weitere Blöcke von jeweils 10.000 hinzufügen. Übrigens, als wir die 60.000er-Marke überschritten haben, war das vor etwa 18 Monaten . Es hat also 18 Monate gedauert, um, Sie wissen schon, 10.000 Objekte zu erfassen. Das wird mit der Zeit nur noch schneller werden. So können sie auf diese Weise etwa ein paar hunderttausend Objekte hinzufügen. Sie haben dort noch einige reservierte Plätze. Und natürlich, wenn Ihre Software gut geschrieben wäre, hätte sie sich vielleicht sogar den Standard angesehen und gesagt: „Ich sollte dieses erste Feld besser auf Plausibilität prüfen und sicherstellen, dass es nur Zahlen enthält.“ Wenn Ihre Software das tut, dann ja, dann müssen Sie möglicherweise tatsächlich manuell Änderungen vornehmen und das Problem beheben. Ich meine, es gibt Software, die immer noch weit verbreitet ist und dieses Problem aufweist. Die andere, korrektere Vorgehensweise ist die Verwendung eines neuen Formats, richtig? Das äh, da ist all dieses Zeug. Das ist im CSV- oder JSON-Format oder in einem anderen Format. Etwas, das nicht auf Feldern mit fester Breite basiert, und es gibt bereits viele Möglichkeiten, dies zu verarbeiten. Übrigens ist dies nicht das erste Mal, dass wir ein Y2K- Problem im Satellitenkatalog haben, denn der ursprüngliche Satellitenkatalog enthielt natürlich zwei Ziffern für das Jahr. Und äh, als dann das Jahr-2000-Problem aufkam, mussten sie neu definieren, was [Gelächter] es war nicht mehr 1900 plus diese Zahl, aber das war eine ziemlich offensichtliche Lösung. Irgendwann werden sie bei, sagen wir , 2057 ankommen, dann werden sie erneut definieren müssen, was dort vor sich geht, aber hoffentlich haben die Leute bis dahin ihre gesamte Software aktualisiert. All dies soll verdeutlichen, dass die Menschheit weitaus mehr Satelliten ins All schickt, als ursprünglich erwartet worden war. Und wissen Sie, man kann auf die 1960er Jahre zurückblicken und sagen: „Nun ja, sie konnten diese Anzahl an Objekten nicht vorhersehen .“ Dem kann ich aber entgegenhalten, dass man in den 1960er Jahren noch davon sprach, dass das Apollo-Programm fortgesetzt würde und wir dann Raumstationen, Mondbasen und dergleichen hätten. Sie waren also nicht gerade pessimistisch, was die Raumfahrt anging. Aber ja, das ist doch so etwas wie ein Hack, oder? Wir haben den Zahlenraum für diese alten Programme erweitert, aber letztendlich handelt es sich nur um eine temporäre Behelfslösung in der Datenstruktur. Im realen Leben ist der Raum um die Erde natürlich begrenzt, und obwohl der Weltraum groß ist, bewegen sich Satelliten sehr schnell, sodass sie sehr schnell große Flächen abdecken . Und all diese Starlink- Satelliten, die in Hüllen um die Erde kreisen, aktualisieren und verändern ständig ihre Position. Sie fliegen aktiv, um Kollisionen zu vermeiden und sicherzustellen, dass sie weder untereinander noch mit anderen Fluggeräten zusammenstoßen . Äh, wissen Sie, wenn Sie sich einige der Dinge ansehen, für die Sie die Genehmigung erhalten haben. Manche der Hüllen sind etwa 10 km dick und mit Tausenden von Satelliten bestückt. Und wenn man das rechnerisch untersucht, und wenn sie die Kontrolle verlieren und nicht mehr gleichzeitig steuern können , würden wir erwarten, dass sie innerhalb von etwa 3 Tagen zufällig anfangen, miteinander zu kollidieren. Obwohl wir also die in unserem Datenformat verfügbare Speichermenge festgelegt haben , müssen wir uns immer noch mit dem sehr realen Problem des Speicherplatzes im Speicherplatz auseinandersetzen. Ich bin Scott Manley. Guten Flug! [Musik] [Musik] Mhm.