Alles rund um Satellitenüberflüge – auf der eigenen Hardware
OrbitHub ist eine selbstgehostete Webanwendung zur Berechnung, Darstellung und Bereitstellung von Satellitenbahndaten und Überflügen.
Die Berechnungen erfolgen direkt auf der eigenen OrbitHub-Installation – beispielsweise auf einem Raspberry Pi. Beobachtungsstandort und persönliche Einstellungen müssen dafür nicht an einen externen Dienst übertragen werden.
Von der schnellen Übersicht über den nächsten Satellitenpass bis zur detaillierten Darstellung der Flugbahn verbindet OrbitHub die wichtigsten Werkzeuge an einem zentralen Ort.
OrbitHub wird ständig weiterentwickelt.
Neue Funktionen, Datenformate und Darstellungsmöglichkeiten kommen laufend hinzu. Gleichzeitig werden bestehende Funktionen erweitert und verbessert. Die hier beschriebenen Funktionen entsprechen daher dem aktuellen Entwicklungsstand und werden mit zukünftigen Versionen weiter wachsen.
Dashboard – alles Wichtige auf einen Blick
Nach dem Öffnen von OrbitHub zeigt das Dashboard die wichtigsten Informationen der eigenen Installation.
Dazu gehören der nächste anstehende Satellitenüberflug mit Live-Countdown, der aktuelle Zustand der gespeicherten Bahndaten sowie grundlegende Informationen zum System.
Auf einen Blick lässt sich erkennen:
- wann der nächste Überflug stattfindet
- wie aktuell die vorhandenen Bahndaten sind
- aus welcher Quelle die Daten stammen
- wie viele Datensätze verfügbar sind
- wie es dem Raspberry Pi bzw. dem Host-System geht
Damit ist das Dashboard die zentrale Ausgangsbasis für die tägliche Nutzung von OrbitHub.
Satellitenkatalog
OrbitHub verwaltet einen durchsuchbaren Katalog der verfügbaren Satelliten.
Satelliten können schnell gesucht und anhand ihrer NORAD-ID eindeutig identifiziert werden. Von dort lässt sich der gewünschte Satellit direkt für die Berechnung der nächsten Überflüge auswählen.
Gerade bei einer großen Anzahl verfügbarer Bahndatensätze erspart das die Suche in TLE-Dateien und unterschiedlichen externen Datenbanken.
Überflüge präzise berechnen
Die Überflugberechnung bildet das Herzstück von OrbitHub.
Für einen ausgewählten Satelliten berechnet OrbitHub alle relevanten Überflüge für den eigenen Standort innerhalb eines frei wählbaren Zeitraums – beispielsweise für die kommenden 24 Stunden.
Für jeden Pass werden unter anderem berechnet:
- AOS – Acquisition of Signal: Beginn des Überflugs
- TCA – Time of Closest Approach: Zeitpunkt der höchsten Elevation
- LOS – Loss of Signal: Ende des Überflugs
- maximale Elevation
- Azimut beim Aufgang
- Azimut beim Untergang
- Dauer und Verlauf des Überflugs
Dabei berücksichtigt OrbitHub den in den Einstellungen hinterlegten Beobachtungsstandort und die gewünschte Mindestelevation.
So wird aus allgemeinen Satellitenbahndaten eine konkrete Antwort auf die entscheidende Frage:
Wann kommt der Satellit bei mir vorbei – und wo muss ich hinschauen?
Polarplot – der Überflug am eigenen Himmel
Ein Satellitenpass lässt sich nicht nur anhand von Zahlen beurteilen.
OrbitHub stellt den Verlauf deshalb als klassischen Polarplot dar. Die Darstellung entspricht dem Blick des Beobachters in den Himmel und zeigt, welchen Weg der Satellit über den eigenen Standort nimmt.
Dadurch lässt sich schnell erkennen, aus welcher Richtung der Satellit kommt, wie hoch er steigt und in welcher Richtung er wieder verschwindet.
Besonders interessant wird die Darstellung in Verbindung mit der individuellen Horizontmaske.
Horizontmaske – weil der echte Horizont selten frei ist
Ein mathematisch sichtbarer Satellit ist nicht zwangsläufig auch vom eigenen Standort aus nutzbar.
Gebäude, Bäume, Berge oder andere Hindernisse können bestimmte Richtungen und Elevationen verdecken.
OrbitHub ermöglicht deshalb die Definition einer individuellen Horizontmaske.
Damit lässt sich beispielsweise festlegen, dass ein Satellit im Westen erst ab 15° Elevation sichtbar ist, während im Süden bereits ab 5° freie Sicht besteht.
Diese reale Umgebung kann bei den Vorhersagen berücksichtigt und im Polarplot dargestellt werden.
OrbitHub berechnet damit nicht nur theoretische Überflüge, sondern kann die tatsächlichen Bedingungen am eigenen Standort einbeziehen.
Interaktive Weltkarte
Neben der lokalen Himmelsansicht bietet OrbitHub eine interaktive Weltkarte für den ausgewählten Satellitenpass.
Sie zeigt unter anderem:
- die Bodenspur des Satelliten
- den eigenen Beobachtungsstandort
- den Satellitenverlauf während des Passes
- AOS und LOS
- die Position zum Zeitpunkt der maximalen Elevation
- den Sichtbarkeitsradius bzw. Footprint des Satelliten
Damit wird sichtbar, wie sich die Bahn des Satelliten über der Erde zur eigenen Position verhält.
Die Kombination aus Polarplot und Weltkarte ermöglicht zwei unterschiedliche Perspektiven auf denselben Überflug: einmal aus Sicht des Beobachters am Boden und einmal aus globaler Sicht.
Standort individuell konfigurieren
OrbitHub berechnet Überflüge für den eigenen Beobachtungsstandort.
In den Einstellungen können dafür unter anderem hinterlegt werden:
- Rufzeichen
- QTH-Bezeichnung
- Maidenhead-Locator
- geografische Breite und Länge
- Höhe des Standorts
- gewünschte Mindestelevation
- individuelle Horizontmaske
Damit können die Berechnungen genau an die eigene Station und deren Umgebung angepasst werden.
Aktuelle Bahndaten aus verschiedenen Quellen
Eine gute Vorhersage steht und fällt mit aktuellen Bahndaten.
OrbitHub kann TLE-Bahndaten aus unterschiedlichen Quellen beziehen. Unterstützt werden derzeit insbesondere SatNOGS und CelesTrak.
Eine Quelle kann als bevorzugte Datenquelle festgelegt werden.
Ist diese vorübergehend nicht erreichbar, kann OrbitHub automatisch auf eine alternative Quelle zurückgreifen.
Damit hängt die eigene Installation nicht vollständig von der Verfügbarkeit eines einzigen Dienstes ab.
Eigene TLE-Quellen
Neben den bereits vorgesehenen Datenquellen können eigene TLE-Quellen per URL hinzugefügt werden.
OrbitHub prüft die Quelle und die gelieferten Daten auf Gültigkeit, bevor sie dauerhaft übernommen wird.
Dadurch lässt sich die eigene Installation um weitere Datenanbieter oder eigene Quellen erweitern.
Das ist insbesondere dann interessant, wenn spezielle Satellitengruppen oder Bahndaten verwendet werden sollen, die über die standardmäßig eingerichteten Quellen nicht verfügbar sind.
Bahndaten herunterladen
OrbitHub verwendet die geladenen Bahndaten nicht nur intern.
Die aktuellen Daten können auch wieder als Datei bereitgestellt und für andere Programme genutzt werden.
Neben dem Standardformat steht unter anderem eine SatGazer-kompatible Ausgabe zur Verfügung.
OrbitHub kann dadurch als lokale zentrale Datenquelle dienen: Bahndaten werden einmal abgerufen und können anschließend von weiteren Anwendungen verwendet werden.
HTTP-API
Für die Anbindung eigener Programme stellt OrbitHub eine schlanke HTTP-API bereit.
Über diese können aktuelle Bahndaten programmatisch abgerufen werden, beispielsweise von:
- eigenen Skripten
- Ground-Station-Software
- weiteren Amateurfunk-Anwendungen
- Automatisierungen
- anderen Geräten im eigenen Netzwerk
Damit ist OrbitHub nicht nur eine Weboberfläche, sondern kann gleichzeitig als lokaler Satellitendaten-Dienst innerhalb des eigenen Netzwerks dienen.
Datenschutz durch Selbsthosting
OrbitHub ist von Anfang an für den Betrieb auf eigener Hardware konzipiert.
Die Anwendung kann insbesondere vollständig auf einem Raspberry Pi 3B betrieben werden.
Standortdaten, Rufzeichen, Horizontmaske und andere persönliche Einstellungen verbleiben dabei auf der eigenen Installation. Für die Berechnung eines Satellitenpasses muss der eigene Beobachtungsstandort nicht an einen externen Vorhersagedienst gesendet werden.
OrbitHub holt benötigte Bahndaten – die eigentliche Berechnung erfolgt lokal.
In Entwicklung
OrbitHub ist kein abgeschlossenes Produkt.
Die Anwendung wird aktiv weiterentwickelt und soll mit den Anforderungen aus der praktischen Nutzung wachsen.
Bereits in Vorbereitung befinden sich unter anderem:
Permanente Kartenansicht
Eine eigenständige Kartenansicht soll Satelliten und ihre Positionen unabhängig von der Darstellung eines einzelnen berechneten Überflugs zugänglich machen.
Überflug-Historie
Neben zukünftigen Pässen soll OrbitHub auch einen komfortablen Rückblick auf vergangene Überflüge ermöglichen.
Weitere Datenformate und Schnittstellen
Ein wesentliches Ziel von OrbitHub ist es, unterschiedliche Welten rund um Satellitenbahndaten miteinander zu verbinden.
Deshalb sollen die Möglichkeiten zum Import, zur Konvertierung und zur Ausgabe verschiedener Datenformate kontinuierlich erweitert werden.
OrbitHub wächst weiter.
Ideen, Fehlerberichte und Wünsche aus der Amateurfunk-Community sind ausdrücklich willkommen und können in die weitere Entwicklung einfließen.
Technik hinter OrbitHub
OrbitHub ist bewusst schlank aufgebaut und benötigt keine leistungsstarke Server-Infrastruktur.
Das Backend basiert auf Python und FastAPI. Die Weboberfläche verwendet Jinja2-Templates, Vanilla JavaScript und CSS und kommt ohne aufwendigen Frontend-Build-Prozess oder große externe Frameworks aus.
Für die eigentliche Berechnung der Satellitenbahnen kommt Skyfield auf Basis des WGS84-Erdmodells zum Einsatz.
Damit können unter anderem Position, Azimut, Elevation und Bodenspur eines Satelliten für einen bestimmten Zeitpunkt berechnet werden.
Die interaktive Kartendarstellung basiert auf Leaflet.
OrbitHub wird als Docker-Container betrieben. Dadurch lässt sich die Anwendung reproduzierbar installieren und aktualisieren und eignet sich insbesondere für den dauerhaften Betrieb auf einem Raspberry Pi.
OrbitHub 2.0.0 – Mars
Der aktuelle Entwicklungsstand ist:
OrbitHub 2.0.0 – Codename „Mars“
OrbitHub wird von Christian Henkel (DL7AG) entwickelt und ist als selbst gehosteter Satelliten-Orbit-Service für Amateurfunk und Satellitenbeobachtung gedacht.
Und die Entwicklung geht weiter.