home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Tech Arsenal 1 / Tech Arsenal (Arsenal Computer).ISO / tek-20 / sts9027.zip / STSORBIT.DOC < prev    next >
Text File  |  1990-07-01  |  99KB  |  1,741 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  
  7.  
  8.  
  9.  
  10.  
  11.  
  12.  
  13.  
  14.  
  15.  
  16.  
  17.                                 Program STSORBIT
  18.  
  19.                   Space Shuttle and Satellite Orbit Simulation
  20.  
  21.  
  22.  
  23.  
  24.  
  25.  
  26.  
  27.  
  28.  
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.  
  35.                                   Version  9027
  36.                                   July 01, 1990
  37.  
  38.  
  39.  
  40.  
  41.                              by David H. Ransom, Jr.
  42.                              Rancho Palos Verdes, CA
  43.  
  44.                                BBS: (213) 541-7299
  45.  
  46.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page i
  47.  
  48.  
  49.  
  50.  
  51.                                 TABLE OF CONTENTS
  52.                                 -----------------
  53.  
  54.    INTRODUCTION ......................................................1
  55.    PROGRAM DESCRIPTION ...............................................4
  56.    THE STSORBIT GROUND TRACK DISPLAY .................................6
  57.    STSORBIT'S ORBITAL MODELS .........................................8
  58.    STSORBIT FILES ....................................................10
  59.    STARTING PROGRAM STSORBIT .........................................11
  60.    STSORBIT MAIN MENU ................................................14
  61.      F1  Program STSORBIT Demonstration (STS-29) .....................14
  62.      F2  Read NASA/NORAD 2-Line Elements .............................15
  63.      F3  Read Prior Mission Information from *.INI File ..............16
  64.      F4  Enter New Orbital Information ...............................16
  65.      F5  Adjust Orbital Parametrers ..................................17
  66.      F9  DOS Shell ...................................................18
  67.      F10 Set STSORBIT Program Options ................................18
  68.      ENTER  Resume Prior Mission .....................................18
  69.      ESC    Quit STSORBIT (Save Current Mission) .....................19
  70.    PROGRAM OPTIONS MENU ..............................................20
  71.      F1  Program STSORBIT Information ................................20
  72.      F2  Set New Local Coordinates ...................................20
  73.      F3  Enable/Disable Additional Map Grid Lines ....................22
  74.      F4  Display NASA Tracking Stations ..............................22
  75.      F5  Show Ascending & Descending Node Data .......................23
  76.      F6  Set Map Center (USA/Europe) .................................23
  77.      F7  Set for SLOW COMPUTER or NO COPROCESSOR .....................23
  78.      F8  Set/Reset Satellite Symbol Blinking .........................24
  79.      F9  Set UTC Time Offset and Daylight Flag .......................24
  80.      F10 Enable/Disable Printer Logging ..............................25
  81.    USING DISPLAY OPTIONS .............................................27
  82.    ADJUSTING ORBITAL PARAMETERS ......................................29
  83.    STSORBIT REVISION HISTORY .........................................31
  84.  
  85.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 1
  86.  
  87.  
  88.    INTRODUCTION
  89.    ------------
  90.  
  91.         Program STSORBIT is an orbital tracking and display program for use 
  92.    during Space Shuttle missions, for simulating a Space Shuttle mission, or 
  93.    for general satellite tracking using NASA/NORAD 2-Line Elements. STSORBIT 
  94.    is free for non-commercial use. Use it if you like it, discard it if you 
  95.    don't. There are no warranties of any kind. If you wish to use STSORBIT 
  96.    commercially, write for license information. The only request I make of 
  97.    users is that they take the time to complete and return the confidential 
  98.    questionnaire in file README. The questionnaire gives users a chance to 
  99.    offer comments and suggestions, and lets me know that people use and 
  100.    appreciate program STSORBIT.
  101.         Program STSORBIT is intended to display the approximate orbital 
  102.    position and ground track of the Space Shuttle on a global map during a 
  103.    typical NASA mission. When used with NASA/NORAD 2-Line Elements, other 
  104.    satellite ground tracks may also be displayed. An IBM-compatible computer 
  105.    is required. When used with an EGA or VGA video adapter, the display is in 
  106.    color; CGA and HGC systems can only present graphics in monochrome. In the 
  107.    past, NASA has not published or made available very precise information as 
  108.    to the orbital parameters either before or during a "normal" mission; 
  109.    recently, however, more accurate data has been published in magazines such 
  110.    as Aviation Week and in various NASA publications. NASA now also releases 
  111.    the "2-Line Elements", classical orbital elements which enable much more 
  112.    precise calculation of orbital positions. Military missions, of course, are 
  113.    almost completely blacked out. It is something of a challenge, therefore, 
  114.    to devise a program which will at least come close and which, as more or 
  115.    different information becomes available, will permit the program's data to 
  116.    be updated "on the fly". The primary objective is to present an interesting 
  117.    and attractive real time graphics display of a Space Shuttle mission or 
  118.    satellite ground track, rather than to generate mathematically precise 
  119.    positional information.
  120.         The initial premise of STSORBIT was to attempt to duplicate the wall 
  121.    map in NASA's Mission Control Center in Houston, Texas. Before I started 
  122.    this project, I had seen  several other programs which attempted to do that 
  123.    same task, but each fell short of my objectives for one reason or another; 
  124.    since then other programs have appeared which produce similar information, 
  125.    most notably Paul Traufler's excellent TRAKSAT. It may be, of course, that 
  126.    others will judge this effort lacking as well. One problem is that of size 
  127.    and resolution: the wall map at Mission Control Center is some twenty feet 
  128.    wide with an impressive pixel resolution, very different from the typical 
  129.    personal computer and the size and resolution of its monitor. The NASA wall 
  130.    map shows essentially the entire globe in a cylindrical projection; 
  131.    STSORBIT uses a cylindrical projection but restricts the vertical display 
  132.    to latitudes from +80 degrees to -80 degrees in order to achieve reasonable 
  133.    proportions and vertical resolution while at the same time showing 
  134.    recognizable land features.
  135.         As a consequence of the basic inaccuracies relative to the orbital 
  136.    parameters of a Space Shuttle mission while it is in progress, I did not 
  137.    originally try to be especially precise with respect to the orbital 
  138.    mathematics. Additionally, mathematical complexity must be held to a 
  139.    reasonable minimum if older computers not equipped with a math coprocessor 
  140.    are to be able to maintain the presentation in real time. The higher 
  141.    resolution and color graphics available with more advanced displays such as 
  142.    the EGA and VGA greatly enhance the program, but my Zenith laptop computer 
  143.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 2
  144.  
  145.  
  146.    emulates the older CGA graphics display in (blue) monochrome. Therefore, in 
  147.    order to use my own program on all of my computers, STSORBIT maintains 
  148.    compatibility with all three display standards. Recently, compatibility 
  149.    with HGC (Hercules Graphics Card) has been improved.
  150.         My somewhat casual attitude toward mathematical precision changed with 
  151.    the launch of the Hubble Space Telescope (HST) and the regular availability 
  152.    of NASA/NORAD 2-Line Elements via modem. Until HST, I had been content to 
  153.    update the orbital data occasionally during the course of a typical five 
  154.    day mission and live with the errors inherent in my original orbital model. 
  155.    The accuracy of that model degrades rapidly after ten or twenty orbits and, 
  156.    although it may be the only method available at the start of a mission, 
  157.    more accurate data is now readily available within a day or so of launch. 
  158.    Beginning with Version 9022, therefore, STSORBIT was modified to also read 
  159.    orbital data from these 2-line elements and maintain significantly improved 
  160.    accuracy over longer periods of time. As an incidental benefit, the ground 
  161.    tracks of other satellites (such as the Russian space station MIR) may now 
  162.    also be displayed. At present, the orbital model (SGP4) used with 2-line 
  163.    elements is accurate only for low Earth orbits; deep space orbits, defined 
  164.    as orbits having an orbital period greater than or equal to 225 minutes, 
  165.    require a more complex orbital model (SDP4). STSORBIT calculates data and 
  166.    displays a ground track for deep space objects but the accuracy of these 
  167.    data has not been tested. The SDP4 orbital model may be added to STSORBIT 
  168.    at a later time.
  169.         A brief biographical note: I am a retired physicist and engineer who 
  170.    has spent all of his professional life in the world of electronics, data 
  171.    communications and, more recently, computers. As a young man I was actively 
  172.    involved in the early American space program, including projects such as 
  173.    Ranger, Mariner, Mercury, and Apollo; my interest in space has continued to 
  174.    this day. The desire to "keep in touch" with our Space Shuttle missions was 
  175.    one of the principal incentives in the development of this software. If 
  176.    STSORBIT also serves to help spark the interest of young people in science 
  177.    and technology or can be a learning tool at any level, I will have more 
  178.    than achieved my goal.
  179.         In addition to individual users all over the world, STSORBIT is also 
  180.    being used in an educational setting in several instances. At a middle 
  181.    school in Kansas, the program is projected in the school auditorium from 
  182.    time to time during a mission to show the children graphically what is 
  183.    happening and to give them a sense of "real time" participation in our 
  184.    space program. At an Air Force training facility, STSORBIT is one of many 
  185.    tools used to prepare Air Force officers for their duties in the Air Force 
  186.    Space Command.
  187.         As with most of the programs which I have written recently that are 
  188.    intended for public distribution, STSORBIT was first written using 
  189.    Microsoft's QuickBASIC, Version 4.50. (The current versions use Microsoft 
  190.    BASIC Compiler Version 7.00 for improved performance.) While not 
  191.    necessarily the most efficient language that might have been used, BASIC is 
  192.    by far the best known computer language, the single language available to 
  193.    almost any programmer regardless of experience or computer environment, and 
  194.    is relatively inexpensive. Many of the SUB and FUNCTION procedures in 
  195.    STSORBIT have been lifted more or less intact from my program ASTROCLK. 
  196.    While not included as part of the public program distribution, the complete 
  197.    program, including source code, is available by mail (see below).
  198.         For others who are interested in our space program and who have access 
  199.    to a modem, I recommend NASA's SpaceLink Bulletin Board System in 
  200.    Huntsville, Alabama, (205) 895-0028, available twenty four hours per day. 
  201.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 3
  202.  
  203.  
  204.    NASA SpaceLink, supervised by Bill Anderson of the NASA Marshall Space 
  205.    Flight Center, provides a wealth of information on NASA and its projects. 
  206.    In addition to educational materials, general information on NASA programs 
  207.    and plans, news releases, and graphics images from prior spacecraft 
  208.    missions such as Voyager, SpaceLink also devotes a complete section to 
  209.    current news and information on the Space Shuttle. I particularly 
  210.    appreciate the STS Mission Press Kit, available about two weeks before each 
  211.    mission, which provides a great deal of information on the upcoming 
  212.    mission, payload and crew as well as broadcast schedules on NASA Select 
  213.    Television, Satellite F2-R, Transponder 13. Mission status reports are 
  214.    generated daily during the course of a mission. I regularly call SpaceLink 
  215.    and post files of interest on my own bulletin board system (BBS).
  216.         Special thanks to Paul Traufler whose programs STS95 and TRAKSAT not 
  217.    only demonstrate excellent accuracy but his documentation also spells out 
  218.    the factors which generate the major perturbations to low Earth orbits. 
  219.    While the accuracy of STSORBIT still does not quite equal Paul's method, it 
  220.    has been substantially improved. My thanks as well for Paul's help in 
  221.    upgrading STSORBIT to use the NASA/NORAD 2-Line Elements.
  222.         My thanks also to Brian K. Jones and his program SUNMAP (available on 
  223.    my BBS), an interesting program in its own right, for the initial map 
  224.    coordinate data file used in that program. SUNMAP served as a demonstration 
  225.    that a reasonable world map display WAS possible, particularly on EGA and 
  226.    VGA monitors, and encouraged me to start this STSORBIT project.
  227.         Finally, thanks as well to all those individuals who have taken the 
  228.    time to call me or leave a message on my BBS with comments and suggestions. 
  229.    While I haven't been able to implement every suggestion, many are now 
  230.    included.
  231.         For current orbital information (if a mission is in progress), current 
  232.    NASA/NORAD 2-line element sets, and the most recent version of the program, 
  233.    call my bulletin board system (BBS) at (213) 541-7299. If the BBS has not 
  234.    answered by the third ring, hang up, wait TWO MINUTES, then call back; the 
  235.    system has a power controller and if the system is off it takes that long 
  236.    for the computer to boot and do its housekeeping chores. If you do not have 
  237.    access to a modem or if you wish the full source code for STSORBIT, you may 
  238.    send US$10.00 to cover materials, postage and handling for a copy of the 
  239.    latest version; please specify 5-1/4" 360K or 3-1/2" 720K disks.
  240.  
  241.  
  242.                                            David H. Ransom, Jr.
  243.                                            7130 Avenida Altisima
  244.                                            Rancho Palos Verdes, CA 90274
  245.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 4
  246.  
  247.  
  248.    PROGRAM DESCRIPTION
  249.    -------------------
  250.  
  251.         A typical Space Shuttle orbit is nearly, but almost never exactly, 
  252.    circular with an altitude of approximately one hundred and sixty nautical 
  253.    miles plus or minus thirty nautical miles and an inclination of from about 
  254.    28 degrees through about 57 degrees. Occasional missions, especially 
  255.    military missions, fly at higher altitudes and/or inclinations and often 
  256.    use more elliptical orbits. Little of this information is known to very 
  257.    good accuracy by the casual listener.
  258.         Initially, therefore, the interested would-be mission observer may 
  259.    have only the time and date of launch to initialize a tracking program. 
  260.    Given the geographical coordinates of the Kennedy Space Center, assuming a 
  261.    circular orbit, and using the typical altitude and inclination of a Space 
  262.    Shuttle orbit, the data should be sufficient to give at least a rough idea 
  263.    of the Shuttle's position for the first several orbits. After that, 
  264.    additional information is required if the position is going to be very 
  265.    close.
  266.         Fortunately, Mission Control Center does occasionally announce the 
  267.    orbital altitude, which is usually in the neighborhood of about one hundred 
  268.    and sixty nautical miles; the reader is cautioned that the popular press 
  269.    and television often (but not always) convert the orbital altitude to 
  270.    statute miles with the inevitable confusion resulting. If a television 
  271.    viewer has access to NASA Select Television on Satcom F2R, Transponder 13, 
  272.    he will periodically see Mission Control Center's huge wall map on which 
  273.    the current position of the Space Shuttle is always displayed. Using this 
  274.    display, the careful viewer can make a visual estimate of the longitude of 
  275.    the ascending or descending node, the point at which the orbit crosses the 
  276.    Earth's equator in the Northbound or Southbound direction respectively. Not 
  277.    exactly high-tech data acquisition, but better than nothing at all!
  278.         Given all of these uncertainties, I did not feel it necessary or 
  279.    worthwhile to try to hone the mathematics of my "simple" orbital model in 
  280.    program STSORBIT beyond that required to give an approximate position in 
  281.    real time. Coincident with the Hubble Space Telescope mission I added the 
  282.    J2 perturbation factor for improved accuracy.
  283.         As an example, STSORBIT was used to track STS-31, Discovery and the 
  284.    Hubble Space Telescope, and gave an accurate position over more than 25 
  285.    orbits. Whenever practical, I generate the information required by STSORBIT 
  286.    as an initialization file, for example HST.INI for the Hubble Space 
  287.    Telescope, which may be read directly by the program and which uses the 
  288.    most current data. These .INI files are normally posted on my BBS during a 
  289.    mission. When orbital parameters change during a mission, as was the case 
  290.    with STS-31, new .INI files are posted as soon as the new data are 
  291.    determined. 
  292.         Within a day or two of launch, the NASA/NORAD 2-line elements are 
  293.    usually available and will yield a more accurate position over longer time 
  294.    periods provided no orbital maneuvers are made. Using NASA/NORAD 2-line 
  295.    elements is quite simple. No adjustment of orbital parameters is necessary 
  296.    when using the 2-line elements. All that is required is to obtain the 
  297.    current 2-line elements file (from my BBS or elsewhere), enter the name of 
  298.    the file (for example, NASA710.TXT) and the name of the desired satellite 
  299.    (HST for Hubble Space Telescope). STSORBIT takes care of all the rest. The 
  300.    2-line element set available at the time of this release of STSORBIT is 
  301.    included in the program files. The data for each satellite included in the 
  302.    2-line element set is referenced to a specific date and time, the "Epoch" 
  303.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 5
  304.  
  305.  
  306.    of the data. As a general rule, orbital calculations will be relatively 
  307.    accurate for 10 to 20 days after the Epoch date; the lower the orbit, the 
  308.    greater the effect of factors such as atmospheric drag and the less 
  309.    accurate the calculations will be as time passes. Users who prepare their 
  310.    own 2-line element files are cautioned to make certain no extraneous lines 
  311.    are included, that the satellite name is on a single line, and that the two 
  312.    data lines exactly conform to the 69-character/line format.
  313.         Particularly with the relatively low resolution (640x200) of a CGA 
  314.    monitor, the display errors alone are significant; using an EGA or VGA 
  315.    monitor improves the vertical resolution by about a factor of two (640x350 
  316.    or 640x480, respectively), but does nothing to improve the horizontal 
  317.    resolution. The HGC (Hercules Graphics Card) has also been included; HGC 
  318.    users will note that of the 720 horizontal pixels available, only the left 
  319.    640 pixels are used in the present code. Higher resolution monitors are 
  320.    available (at a price!) but are not in general use and so are not suitable 
  321.    for a program such as STSORBIT which is intended for public distribution. 
  322.         STSORBIT displays a portion of the Earth using a cylindrical 
  323.    projection of the surface area almost from one pole to the other; a small 
  324.    area near each pole (approximately ten degrees) is omitted to maintain 
  325.    optimum map proportions. The map shows most of the Earth's land boundaries, 
  326.    and continental areas and major oceans are easily recognizable. At any 
  327.    time, the display shows the Space Shuttle or satellite as a small symbol, 
  328.    the projected orbit for approximately the next three orbits (or four and a 
  329.    half hours), and the orbit track for the past orbit (or one and a half 
  330.    hours).
  331.          The program may be operated in real time or in "fast time", which is 
  332.    ten or sixty times normal time. For "simple" orbits, the orbital parameters 
  333.    may be manually entered or adjusted for the desired mission, or a pre-
  334.    programmed demonstration may be run to permit the user to become familiar 
  335.    with the program and its display. The lower section of the screen displays 
  336.    current data about the mission in progress.
  337.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 6
  338.  
  339.  
  340.    THE STSORBIT GROUND TRACK DISPLAY
  341.    ---------------------------------
  342.  
  343.         The STSORBIT ground track display consists primarily of a map of the 
  344.    world extending from approximately +80 degrees to -80 degrees using a 
  345.    linear cylindrical projection. Omitting the two 10 degree bands at the 
  346.    poles permits better detail in the mid latitudes where all space shuttle 
  347.    orbits and many other satellite orbits are concentrated. Ground track 
  348.    details very near the poles are therefore sacrificed for a better display 
  349.    in the main portion of typical orbits. The vertical resolution of the 
  350.    display is automatically adjusted for the type of display system in use 
  351.    from 200 lines (CGA) to 480 lines (VGA).
  352.         Centered around the user's geographic location is a magenta "circle" 
  353.    of the approximate line of sight visibility for the mission in progress. 
  354.    The circle appears on the display as an ellipse because of the scaling 
  355.    factors used by the map projection. The radius of this circle of visibility 
  356.    is calculated for each satellite based upon its current altitude and the 
  357.    user's elevation above mean sea level. Actual visibility, of course, 
  358.    depends upon more than simply whether or not the satellite is above the 
  359.    viewer's horizon. Most important is the sun/earth/satellite/viewer 
  360.    geometry; the satellite must be in sunlight and the viewer in darkness for 
  361.    reasonable visibility. Almost as important is the size and geometry of the 
  362.    satellite itself; a large, bright-metal satellite with huge solar arrays 
  363.    reflects far more sunlight than a small dark satellite. In addition to the 
  364.    satellites themselves, many booster rockets and other "spare parts" are 
  365.    orbiting the Earth. Since they are not attitude stabilized, booster rockets 
  366.    usually are tumbling and may therefore appear to flash on and off as they 
  367.    pass over.
  368.         For the Space Shuttle as well as most other satellites with near 
  369.    circular orbits, the circle of visibility calculations are reasonably 
  370.    accurate; however, the position of the sun and the effect of atmospheric 
  371.    refraction are not taken into account, only whether or not the satellite is 
  372.    in line of sight view of the observing location. For highly eliptical 
  373.    orbits, however, the accuracy is substantially degraded since the radius of 
  374.    the circle of visibility changes dramatically depending upon whether the 
  375.    satellite is nearer apogee or perigee at the time the calculation is made 
  376.    and the period of the orbit. In the course of a single pass overhead, such 
  377.    a satellite's altitude may change by thousands of miles. Satellite "DE 1", 
  378.    usually included in the NASAnnn.TXT 2-line elements file, is in a highly 
  379.    elliptical orbit with long period and illustrates the problem.
  380.         The world map consists of a series of some 7500 coordinate pairs. When 
  381.    used with an EGA or VGA color monitor, the coastal outlines are in cyan, 
  382.    the equator and longitude grid are in blue, the Space Shuttle or satellite 
  383.    is in white, the projected orbit is in green, and the past orbit track is 
  384.    in red. On HGC, EGA and VGA monitors, the two TDRS satellites (Tracking and 
  385.    Data Relay Satellites), used for most communications to and from the Space 
  386.    Shuttle, are shown as a dot inside a small circle in yellow on the equator, 
  387.    and the various NASA ground tracking stations (and their approximate 
  388.    antenna range) may be displayed. CGA and monochrome monitors, of course, 
  389.    display everything in a single color.
  390.         Orbital calculations are performed every second in real time and every 
  391.    ten or sixty seconds in "fast time", and the position of the Space Shuttle 
  392.    or satellite symbol is updated every ten (real time or X10) or every sixty 
  393.    (X60) seconds. The predicted orbit and past orbit track markers are updated 
  394.    every sixty seconds, primarily to avoid "cluttering" the display with too 
  395.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 7
  396.  
  397.  
  398.    many dots scattered around. Each dot therefore represents one minute of 
  399.    time along the orbit. When the program is first started, three hours of 
  400.    predicted orbits are traced and the program "catches up" to real time. As 
  401.    the mission continues, the orbit track will be left behind until 
  402.    approximately six hours of ground track are visible, one and a half hours 
  403.    of past ground track and four and a half hours of predicted ground track. 
  404.    Thereafter, the past and predicted ground track will "move" as time passes, 
  405.    with one dot of past ground track removed from the display each minute as a 
  406.    new dot of predicted ground track is added to the display.
  407.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 8
  408.  
  409.  
  410.    STSORBIT'S ORBITAL MODELS
  411.    -------------------------
  412.  
  413.         The initial version of STSORBIT was prepared without reference 
  414.    materials of any kind and the simplest possible orbital model was therefore 
  415.    selected. The primary objective was to duplicate the NASA wall map at 
  416.    the Mission Control Center in Houston, Texas. This "simple" model assumed 
  417.    that the orbit was perfectly circular at a specified altitude and 
  418.    inclination which never degraded due to other factors such as drag or 
  419.    perturbation. Some simplifying assumptions were incorporated to handle the 
  420.    initial ascent portion of a mission and the launch site was hard coded to 
  421.    Cape Canaveral, Florida. With only minor modifications, the program was 
  422.    essentially unchanged for the next year.
  423.         The launch of STS-31 and the Hubble Space Telescope highlighted the 
  424.    need for improved accuracy because of public interest and the length of the 
  425.    mission. The orbital calculations were modified (STSORBIT Version 9015) to 
  426.    include the J2 factor, the perturbation of low Earth orbits due to 
  427.    variations in the gravitational field related to the non-spherical shape of 
  428.    the Earth (among other factors); omission of the J2 factor caused errors in 
  429.    longitude of approximately -5 to -7 degrees per day. That is, the orbital 
  430.    track drifted Westward from its true position by that amount. More accurate 
  431.    models of low orbits also include the J3 and J4 perturbation factors, 
  432.    atmospheric drag, and a host of other less significant items.
  433.         Although by now reasonably accurate for the first day or so of a space 
  434.    shuttle mission, the "simple" model is by no means ideal. In calculating 
  435.    the current orbital longitude, for example, the "simple" model assumes a 
  436.    circular orbit with an orbital inclination of zero degrees. For orbits with 
  437.    low inclinations, as is typical for launches from Kennedy Space Center, 
  438.    these errors are not particularly significant and are probably overshadowed 
  439.    by the fundamental uncertainties in orbital parameters and by the 
  440.    limitations imposed by display resolution. Orbits with higher inclinations, 
  441.    as would be the case if near-polar launches from Vandenburg AFB in 
  442.    California are ever initiated, would have much larger periodic errors which 
  443.    would be both noticeable and objectionable. More important for longer 
  444.    missions and for general satellite tracking is the fact that due to the 
  445.    method used, errors in the orbital calculations tend to be cumulative. 
  446.    Although it may be the only method available at launch, after about a week 
  447.    the errors can become unacceptably large.
  448.         The real problem with the simple method, of course, is that the Earth 
  449.    is not a perfect sphere and actual satellite orbits are never perfectly 
  450.    circular. Satellite orbits are significantly perturbed by the non-spherical
  451.    gravitational field of the Earth, by the Sun and Moon, and other factors. 
  452.    Accurate satellite tracking over longer periods of time therefore demands 
  453.    more accurate data and a more rigorous treatment of satellite orbits. The 
  454.    only practical alternative is to use the NASA/NORAD 2-line element sets. 
  455.    Not only are the data readily available publicly, but they are relatively 
  456.    accurate and are updated regularly. 2-line element sets for non-military 
  457.    space shuttle missions are typically available by the second or third day 
  458.    of the mission.
  459.         Six quantities are required by classical gravitational theory to 
  460.    completely characterize the orbit of one body about another in time and 
  461.    space, the "Two Body Problem". These six quantities, often referred to as 
  462.    Keplerian orbital elements, are included in the NASA/NORAD 2-line element 
  463.    sets along with other numerical and statistical data. NORAD, the North 
  464.    American Air Defense Command headquartered in Cheyenne Mountain, Colorado, 
  465.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 9
  466.  
  467.  
  468.    developed the 2-line element format many years ago as part of their 
  469.    satellite tracking efforts and NASA subsequently adopted the same format -- 
  470.    more or less. My own analyses of 2-line element sets obtained independently 
  471.    from other NASA centers suggest that NASA and NORAD do not always use the 
  472.    same definition for revolution (orbit) numbers; NASA frequently gives a 
  473.    number one greater than NORAD, calling the first partial orbit number one. 
  474.    Except for short duration missions, such as the Space Shuttle, revolution 
  475.    numbers are of no practical importance.
  476.         Having timely and accurate orbital data is of little help without a 
  477.    computer model or program which can use those data. NORAD has rather 
  478.    arbitrarily divided satellite orbits into two categories: near Earth orbits 
  479.    and deep space orbits. Near Earth orbits are defined as those with orbital 
  480.    periods of 225 minutes or less and deep space orbits are all others. 
  481.    Computer models are described in the literature for each category. STSORBIT 
  482.    employs the SGP4 Near Earth Model only, using a composite of code of my own 
  483.    combined with translated Fortran and Basic source supplied by Paul Traufler 
  484.    and C source by Paul Hirose. Not only are the near Earth orbits generally 
  485.    of more interest to observers, but the errors associated with deep space 
  486.    orbits processed with the SGP4 model rather than the correct SDP4 model are 
  487.    not particularly significant for the purposes of a program such as 
  488.    STSORBIT. Watching a geostationary satellite orbit on the screen is not 
  489.    unlike watching grass grow and is about as exciting.
  490.         For the past several years, T S Kelso has been making the NASA/NORAD 
  491.    data available as a public service on his Celestial BBS at (513) 427-0674. 
  492.    The 2-line element sets are downloaded by Kelso directly from NASA Goddard 
  493.    Space Flight Center by special arrangement. I regularly post a slightly 
  494.    edited version (certain introductory text material is removed so that the 
  495.    file may be used directly by programs such as STSORBIT) of the current 
  496.    element sets on my own RPV ASTRONOMY BBS as file NASAnnn.TXT, where "nnn" 
  497.    is the NASA bulletin number. Kelso provides data for several categories of 
  498.    satellites:  Amateur Radio, Earth Resources, Manned Spacecraft, Navigation, 
  499.    Weather, and NASA's 30 Day Specials (which contain objects launched within 
  500.    the last 30 days and are often easy to spot visually). More specifically, 
  501.    these include the following satellites or satellite series: OSCAR, Radio 
  502.    Sputnik, UOSAT, Cosmos, LandSat, SeaSat 1, SPOT, Mir, Salyut 7, Soyuz, 
  503.    Space Shuttle, NAVSTAR (GPS), GOES, Meteor, and NOAA.                                                 
  504.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 10
  505.  
  506.  
  507.    STSORBIT FILES
  508.    --------------
  509.  
  510.         STSORBIT is normally distributed in archived format using either the 
  511.    PAK or ZIP format. The following files are usually included:
  512.  
  513.              STSORBIT.EXE        Main program        (required)
  514.              STSORBIT.DOC        Documentation       (not required)
  515.              STSORBIT.MAP        World map data      (required)
  516.              STSORBIT.CTY        City coordinates    (optional)
  517.              STSORBIT.INI        Initialization data (optional)
  518.  
  519.              MSHERC.COM          Hercules driver     (required for HGC)
  520.  
  521.              NASAnnn.TXT         2-Line Elements     (optional)
  522.              STS35.INI           HST Sample File     (optional)
  523.              STS35.TXT           HST 2-Line Elements (optional)
  524.  
  525.              STS386.PIF          Windows 3.0         (386 enhanced mode)
  526.              STS286.PIF          Windows 3.0         (normal mode)
  527.  
  528.              README              STSORBIT Confidential Questionnaire
  529.  
  530.    Files noted as "(required)" must be in the current default directory for 
  531.    program operation. Files noted as "(optional)" do not need to be in the 
  532.    default directory when STSORBIT is operated but provide additional features 
  533.    or information if present. If file STSORBIT.INI is not present it will be 
  534.    created.
  535.  
  536.         Program MSHERC must be executed before running STSORBIT for systems 
  537.    equipped with Hercules Graphics Cards or Hercules Graphics Plus Cards. 
  538.    STSORBIT will otherwise report an error and remind the user to run MSHERC.
  539.  
  540.         File NASAnnn.TXT (where "nnn" will be a number such as "713") is a set 
  541.    of NASA/NORAD 2-line elements as of the program release date. Note that the 
  542.    2-line elements should only be used for ten to twenty days after the epoch 
  543.    date for each satellite if reasonable accuracy is to be maintained. File 
  544.    HST.TXT is the 2-line element data for the Hubble Space Telescope extracted 
  545.    from the NASAnnn.TXT file. File HST.INI contains simple orbital model data 
  546.    for the Hubble Space Telescope; the launch time and date must be corrected 
  547.    to reflect the date actually launched.
  548.  
  549.         The two PIF files have been tested with Microsoft Windows Version 3.0. 
  550.    File STS386.PIF uses the 386 enhanced mode and file STS286.PIF uses the 
  551.    normal mode. Since a PIF file includes specific filename and directory 
  552.    information, each file will have to be edited to reflect the drive, 
  553.    directory, and filenames actually in use. (The samples included use drive 
  554.    I: and subdirectory STSORBIT.)
  555.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 11
  556.  
  557.  
  558.    STARTING PROGRAM STSORBIT
  559.    -------------------------
  560.  
  561.         To start program STSORBIT, enter one of the following commands:
  562.  
  563.              STSORBIT            (any monitor, CGA/HGC/EGA/VGA)
  564.  
  565.              STSORBIT /EGA       (force EGA or lower monitor)
  566.  
  567.              STSORBIT /CGA       (force CGA monitor)
  568.  
  569.              STSORBIT /M         (force monochrome operation, EGA/VGA)
  570.  
  571.              STSORBIT /EUR       (center map on Prime Meridian)
  572.  
  573.              STSORBIT /R         (resume last mission automatically)
  574.  
  575.              STSORBIT /S         (force shuttle icon for speed)
  576.  
  577.         Only one display option (/EGA or /CGA or /M) may be used. Options may 
  578.    be combined and entered in any order. For example, using the following 
  579.    command will resume the prior mission, force the shuttle icon, and force 
  580.    EGA mode:
  581.  
  582.              STSORBIT /R/S/EGA
  583.  
  584.  
  585.                                     * * * * *
  586.  
  587.                        Hercules Graphics Card USERS NOTE:
  588.                        ----------------------------------
  589.                               
  590.         Run the program MSHERC prior to running STSORBIT. This Microsoft 
  591.    program works with QuickBASIC 4.5 to enable use of the Hercules Graphics 
  592.    Card. One user reported that setting the HGC to FULL and selecting Page 
  593.    Zero (using software supplied with the HGC) was sufficient for proper 
  594.    operation with program STSORBIT. At least one HGC "clone" user reported 
  595.    improper operation.
  596.  
  597.                                     * * * * *
  598.  
  599.  
  600.         If you have already run STSORBIT (or if you have file STSORBIT.INI) 
  601.    and simply wish to resume viewing that same mission, use the /R command 
  602.    line option. STSORBIT will sense the monitor type, enable color for EGA and 
  603.    VGA systems, read the map data as usual, then proceed directly to plotting 
  604.    the mission. The data from the last run, as saved in file STSORBIT.INI, is 
  605.    used to initialize the program. Once started in this manner, pressing the 
  606.    ENTER (or RETURN) key after plotting has started will return to the Main 
  607.    Menu.
  608.         European users, or those users accustomed to viewing a map of the 
  609.    world centered on the Prime Meridian at zero degrees longitude (Europe), 
  610.    may include the /EUR by itself or in addition to other options.
  611.         The program automatically checks for the presence of a VGA or EGA and 
  612.    will execute in color if one is found UNLESS the /M command line option is 
  613.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 12
  614.  
  615.  
  616.    used to force monochrome operation. However, if you wish to operate 
  617.    STSORBIT in the EGA mode when you have a VGA monitor, use the /EGA option. 
  618.    In cases where a monochrome monitor is connected to an adapter which 
  619.    simulates color with gray scale, the /M command line option may be omitted 
  620.    but the various portions of the display may or may not be visible. STSORBIT 
  621.    depends upon Microsoft QuickBASIC to determine whether or not a particular 
  622.    monitor type is available. Some video adapter boards which claim to be VGA 
  623.    are not recognized as such by QuickBASIC and therefore cannot be used in 
  624.    the higher resolution VGA display mode. Similarly, "clone" Hercules 
  625.    Graphics Cards do not always perform correctly.
  626.         The /M option is not required for HGC and CGA graphics operation, 
  627.    since those adapters always render their high resolution graphics in 
  628.    monochrome. Naturally, the operation of the program is enhanced by the use 
  629.    of a color monitor. The vertical resolution is also adjusted depending upon 
  630.    the type of adapter which has been detected. The program checks for the 
  631.    presence of a math coprocessor and will use it if found. Once STSORBIT has 
  632.    started, the display type may not be changed without halting the program at 
  633.    the Main Menu with the ESC key, then restarting the program with the new 
  634.    option selection(s). 
  635.         STSORBIT normally selects the icon or symbol used to graphically 
  636.    represent the satellite based upon the mission name. Names which start with 
  637.    the letters "STS" will use the space shuttle icon and all other missions 
  638.    will use an icon resembling the Hubble Space Telescope. However, the "other 
  639.    satellite" symbol has approximately three times as many pixels (dots) as 
  640.    does the space shuttle symbol and therefore takes longer to draw and erase. 
  641.    If you are using a slower computer or one not equipped with a math 
  642.    coprocessor, using the "/S" option may improve performance by forcing the 
  643.    use of the space shuttle symbol. The /S option may be used by itself or in 
  644.    combination with other options.
  645.         STSORBIT first reads in the map coordinates from file STSORBIT.MAP, 
  646.    which must be in the current drive and directory. These coordinates are 
  647.    converted to screen coordinates for the type of monitor detected and stored 
  648.    internally so that they need only be read once. For slower processors, 
  649.    systems equipped only with floppy disks, or systems without a math 
  650.    coprocessor, this may take several minutes; there are over 7,500 sets of 
  651.    coordinates to process for the world map. By processing the map data as it 
  652.    is loaded, the time to subsequently display the map is much reduced. As the 
  653.    map coordinates are being read, the initial title screen is shown on the 
  654.    display. The "Percent processed" shows how much of the map data has been 
  655.    processed so far. To cancel program STSORBIT at this point and return to 
  656.    DOS, press ESC.
  657.  
  658.                                    Program STSORBIT
  659.  
  660.                      Space Shuttle and Satellite Orbit Simulation
  661.                                      Version 9027
  662.  
  663.                                by David H. Ransom, Jr.
  664.  
  665.                                 Current time: 17:11:42
  666.                                Current date: 06/23/1990
  667.  
  668.                              Last Mission = HST [NASA710]
  669.  
  670.                                Loading STSORBIT Map Data 
  671.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 13
  672.  
  673.  
  674.  
  675.                                    Please wait ...
  676.  
  677.                                Percent processed = 70.4%
  678.  
  679.  
  680.         When all of the map coordinates have been read from disk and 
  681.    processed, the program presents its Main Menu which allows the user to 
  682.    select the desired program function. Press the Function Key corresponding 
  683.    to the function desired. 
  684.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 14
  685.  
  686.  
  687.    STSORBIT MAIN MENU
  688.    ------------------
  689.  
  690.         Once the map coordinates have been stored internally, STSORBIT 
  691.    presents its Main Menu:
  692.  
  693.  
  694.                                    Program STSORBIT
  695.  
  696.                      Space Shuttle and Satellite Orbit Simulation
  697.                                      Version 9027
  698.  
  699.                                 Current time: 17:12:28
  700.                                Current date: 06/23/1990
  701.  
  702.             F1     Program STSORBIT Demonstration (STS-29)
  703.             F2     Read NASA/NORAD 2-Line Elements from *.TXT File
  704.             F3     Read Prior Mission Information from *.INI File
  705.             F4     Enter New Orbital Information (Simple Orbital Model)
  706.             F5     Adjust Orbital Parameters (Simple Orbital Model)
  707.             F9     DOS Shell (CAUTION: DOS Version 3.x ONLY!)
  708.             F10    Set STSORBIT Program Options
  709.             ENTER  Resume Prior Mission (HST [NASA710])
  710.  
  711.             ESC    Quit STSORBIT (Save Current Mission)
  712.  
  713.             Select desired function:  _
  714.  
  715.  
  716.    F1     Program STSORBIT Demonstration (STS-29)
  717.    ----------------------------------------------
  718.  
  719.         The F1 command may be used to demonstrate the operation of STSORBIT 
  720.    and to verify that the program will operate correctly. No other information 
  721.    is required. The demonstration automatically sets up the data to simulate a 
  722.    mission and clears the screen. A slight delay may follow while the program 
  723.    calculates the initial parameters of the orbit. Then the world map is 
  724.    drawn, the ground track for the first three orbits (approximately) is drawn 
  725.    as a series of dots (green for color monitors), and mission data is 
  726.    displayed at the bottom. Mission Elapsed Time (MET) is set to shortly 
  727.    before launch time and counts down to zero.
  728.         When MET reaches zero, the computer's "bell" sounds and the shuttle 
  729.    symbol appears over Cape Canaveral. For CGA and HGC systems, the shuttle 
  730.    will blink; for EGA and VGA systems, the shuttle will be steady. At first 
  731.    the shuttle will move along the ground track very slowly, simulating the 
  732.    ascent phase of the mission. After several minutes the shuttle reaches 
  733.    orbital altitude and proceeds along the ground track normally, passing a 
  734.    dot every minute. Press F (for Fast time) once or twice to speed up the 
  735.    progress of the simulation. Press ENTER to return to the Main Menu.
  736.         Data are displayed by STSORBIT in standard formats:
  737.  
  738.             4/05/1990       Date in month/day/year
  739.              14:33:00       Time in hours:minutes:seconds
  740.            3/09:23:15       MET in days/hours:minutes:seconds
  741.                -69.34       Longitude and Latitude in degrees
  742.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 15
  743.  
  744.  
  745.                             WEST longitude and SOUTH latitude are negative
  746.                320.50 nm    Altitude in nautical miles
  747.  
  748.    F2     Read NASA/NORAD 2-Line Elements from *.TXT File
  749.    ------------------------------------------------------
  750.  
  751.         In order to read the NASA/NORAD 2-line elements, you must have a file 
  752.    with that data. Typical files from my BBS system have names such as 
  753.    "NASA710.TXT" where the "710" corresponds to the particular NASA data set 
  754.    and may change several times per week. A sample file is included with the 
  755.    normal distribution of STSORBIT.
  756.         Entering the F2 command will display the following prompts:
  757.  
  758.              Read NASA/NORAD 2-Line Element File
  759.  
  760.              Press ENTER to enter the current default
  761.              name as shown in square brackets [...].
  762.  
  763.  
  764.              Enter 2-Line Filename  [NASA710.TXT]:
  765.  
  766.              Enter desired Satellite Name   [HST]:
  767.  
  768.         In each case, pressing ENTER will select the default choice shown 
  769.    inside the square brackets. For the example shown, the defaults are the 
  770.    file NASA710.TXT and the satellite HST. If you wish to change the 
  771.    information (or if no default is shown), enter the required information 
  772.    followed by ENTER. For the filename, if no filetype is included, STSORBIT 
  773.    will automatically add ".TXT". For the satellite, only sufficient letters 
  774.    to unambiguously identify the desired satellite, upper or lower case, are 
  775.    required. For example, "Alou" would select "Alouette 1". Once this 
  776.    information has been entered, STSORBIT will attempt to locate the specified 
  777.    file and the data for the requested satellite. Once a satellite matching 
  778.    the requested name is found, the data is displayed:
  779.  
  780.              Satellite Name:              HST
  781.              Elements File:               NASA710.TXT
  782.              Satellite Rec #:             91
  783.  
  784.              Elements Epoch:              90144.02899116
  785.              Rev at Epoch:                438
  786.              Satellite Number:            20580
  787.              Launch Year:                 1990
  788.              Launch Number:               37
  789.              Launch Piece:                B
  790.              Element Number:              68
  791.              Inclination:                 28.4702
  792.              RA of Ascend Node:           43.2557
  793.              Eccentricity:                .0006169
  794.              Arg of Perigee:              241.1778
  795.              Mean Anomaly:                118.8166
  796.              Mean Motion:                 14.84320861
  797.  
  798.              Press ENTER to ACCEPT this satellite, OR
  799.              Press any other key to REJECT and continue searching: _
  800.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 16
  801.  
  802.  
  803.  
  804.         If this is the satellite you wish, press ENTER and the data will be 
  805.    entered into STSORBIT. If, on the other hand, a different satellite is 
  806.    desired, press any other key (such as the SPACE BAR) and STSORBIT will 
  807.    search for another name matching the requested satellite. For example, 
  808.    there are a number of NAVSTAR Global Positioning Satellites usually 
  809.    included in the file with official names such as "GPS-0001", "GPS-0002", 
  810.    "GPS BII-01" and so forth; requesting "GPS" will allow you to cycle through 
  811.    all the available choices. The file NASA710.TXT is an ASCII file; it may be 
  812.    helpful to print the file to show the available satellite names. 
  813.         Once the satellite has been selected, STSORBIT will require a brief 
  814.    time to calculate certain required orbital parameters, then will proceed 
  815.    directly to the display of the ground track.
  816.  
  817.  
  818.    F3     Read Prior Mission Information from *.INI File
  819.    -----------------------------------------------------
  820.  
  821.         The F3 command displays all files in the current directory with a 
  822.    filetype of .INI and then prompts the user to enter the name of the desired 
  823.    data file. File STSORBIT.INI is the file which has the data from the last 
  824.    time the program was run; to use file STSORBIT.INI, press ENTER. STSORBIT 
  825.    will automatically supply the filetype .INI if you do not include a 
  826.    filetype. If the requested file is not present, an error will be reported. 
  827.    To create new .INI files, enter the desired data then exit STSORBIT and use 
  828.    the DOS COPY command to copy STSORBIT.INI into a file with a the desired 
  829.    name.
  830.         Two additional .INI files are included (more may be added later), 
  831.    STS28.INI and STS30.INI; these were launched in August 1989 and May 1989 
  832.    respectively. Since Space Shuttle missions normally last only five to ten 
  833.    days, using these files at later dates will generate "unusual" mission 
  834.    elapsed times and orbit numbers! Note that the launch time in these files 
  835.    has been converted to Universal Time (UT); prior releases (Version 9019 and 
  836.    earlier) of these files included the launch time in PACIFIC standard or 
  837.    daylight time.
  838.         STSORBIT also expects your computer clock to be set to the correct 
  839.    local time and date; use the DOS TIME and DATE commands. See the Z command 
  840.    below for information on setting the UTC Zone Offset. Of course, you may 
  841.    "fool" STSORBIT by setting your computer time and date using the DOS TIME 
  842.    and DATE commands, but be aware that for most computers using MS-DOS/PC-DOS 
  843.    3.3 or greater the hardware clock is also set with these commands.
  844.  
  845.  
  846.    F4     Enter New Orbital Information (Simple Orbital Model)
  847.    -----------------------------------------------------------
  848.  
  849.         The F4 command uses the "simple" orbital model and allows the user to 
  850.    enter the orbital altitude, inclination, and launch date/time to determine 
  851.    the orbital parameters. To manually enter orbital data, you will be 
  852.    prompted for the required information. 
  853.  
  854.         Enter mission title:
  855.  
  856.    Enter the title of the mission, such as "STS-30 ATLANTIS" without the 
  857.    quotation marks. If you press ENTER, the title "STS Mission Simulation" 
  858.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 17
  859.  
  860.  
  861.    will be used.
  862.  
  863.         Enter orbit altitude (nm):
  864.  
  865.    Enter the orbit altitude (or average orbit altitude for non-circular 
  866.    orbits), in nautical miles. 
  867.  
  868.         Enter orbit inclination:
  869.  
  870.    Enter the inclination of the orbit in degrees; a decimal fraction is 
  871.    allowed. For example, STS-30 was flown at an inclination of 28.85 degrees 
  872.    and STS-28 is expected to have an inclination of 57 degrees. Press ENTER
  873.    to use the default value of 28.00 degrees.
  874.  
  875.         Enter Launch Date (MM/DD/YYYY):
  876.  
  877.    Enter the date in the format shown. The full four digit year is required 
  878.    and be sure to use the SLASH "/" rather than the MINUS "-" as the 
  879.    separator; STSORBIT's internal date algorithms will interpret the minus 
  880.    sign as just that and some rather strange dates can result! You may also 
  881.    use relative dates: -1 will use the prior day, +2 will use two days hence, 
  882.    and so forth. Press ENTER to use today's date.
  883.  
  884.         Enter Launch Time (HH:MM:SS):
  885.  
  886.    Enter the time in the format shown using 24-hour notation and local time. 
  887.    One or two digit numbers may be used as required. [The comma is also 
  888.    acceptable as a separator in place of the colon.] You may omit seconds [or 
  889.    minutes and seconds] if desired. For example, an entry of "16" will be 
  890.    entered as 16:00:00 or 4:00 PM. Press ENTER for "launch" ASAP, as soon as 
  891.    possible; depending upon the system, this will be in from 30 to 60 seconds 
  892.    from the current time.
  893.  
  894.         Normal or fast time (N,f):
  895.  
  896.    If the "launch" has not yet occurred, this prompt will allow you to select 
  897.    normal time (x1), x10, or x60 fast time for the display. Press ENTER to 
  898.    select normal time. If you change your mind during the display, use the F 
  899.    command to toggle the time (see below).
  900.  
  901.  
  902.    F5     Adjust Orbital Parameters (Simple Orbital Model)
  903.    -------------------------------------------------------
  904.  
  905.         The F5 command uses the "simple" orbital model and is NOT available 
  906.    when using 2-line elements. When the orbital parameters change in mid-
  907.    mission for the "simple" orbital model, use this command to adjust the 
  908.    orbital period/altitude, orbital longitude, and time along orbital track. 
  909.    This technique allows the "launch time" to remain correct, which in turn 
  910.    assures that Mission Elapsed Time is correct, while adjusting the orbital 
  911.    parameters so that the position is displayed correctly in later orbits. The 
  912.    following items may be adjusted; in each case, the required units or input 
  913.    format is shown in parentheses (...) and the current value of the item is 
  914.    shown within square brackets [...]. Press ENTER to leave an item unchanged.
  915.  
  916.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 18
  917.  
  918.  
  919.              Enter LAUNCH DATE (MM/DD/YYYY)  [05/15/1990]:
  920.              Enter LAUNCH TIME (HH:MM:SS)      [21:45:00]:
  921.              Enter ORBITAL ALTITUDE (nm)        [ 187.23]:
  922.              Enter LONGITUDE adjust (deg)      [   0.000]:
  923.              Enter TIME adjust (min)            [  0.000]:
  924.  
  925.         In order to make these adjustments, the current orbital altitude is 
  926.    required, along with the longitude and time of one or more equator 
  927.    crossings (obtained from the NASA Television wall map). NASA is not too 
  928.    good about making sure that the map is on the screen when the Shuttle makes 
  929.    an equator crossing (Northbound is Ascending Node, Southbound is Descending 
  930.    Node); they have a distressing tendency to cut away just before the 
  931.    crossing. With sufficient patience, however, the data can be interpolated 
  932.    from the television screen. In the case of STS-30, the orbital time at 
  933.    Orbit 34 changed to 90.85 minutes and the longitude of the descending node 
  934.    was approximately -36 degrees, crossing at 2/2:18:00 MET. See the section 
  935.    ADJUSTING ORBITAL PARAMETERS below for more information.
  936.  
  937.  
  938.    F9     DOS Shell (CAUTION: DOS Version 3.x ONLY!)
  939.    -------------------------------------------------
  940.  
  941.         If a system function is desired at the Main Menu, press F9 to execute 
  942.    QuickBASIC's DOS SHELL function. This will return you to a DOS prompt and 
  943.    most DOS commands may be executed immediately. One of the most frequent 
  944.    reasons to return to DOS is to adjust the system time or date using the DOS 
  945.    commands TIME and DATE. Users of DOS Versions 3.3 and higher should be 
  946.    aware that the TIME and DATE commands for these DOS versions now set not 
  947.    only the SOFTWARE clock in DOS but also the HARDWARE clock.
  948.         When the Shell is executed, STSORBIT remains in memory and the map 
  949.    data will not be re-read when you return. Enter "EXIT" (without the 
  950.    quotation marks and followed by ENTER) at the DOS prompt when you wish to 
  951.    return to STSORBIT. CAUTION: The QuickBASIC SHELL function is only reliable 
  952.    for versions of DOS of 3.0 or higher! Systems with less than 640K memory 
  953.    may fail to execute the shell and applications requiring large amounts of 
  954.    memory may also fail.
  955.  
  956.  
  957.    F10    Set STSORBIT Program Options
  958.    -----------------------------------
  959.  
  960.         A number of program features and display options are set using the F10 
  961.    Program Options Menu. These selections are further described in the section 
  962.    "Program Options Menu" below.
  963.  
  964.    ENTER  Resume Prior Mission
  965.    ---------------------------
  966.  
  967.         Pressing ENTER resumes the current mission shown in parentheses at the 
  968.    right. In the example shown, the 2-line elements file used for the data is 
  969.    shown in the square brackets. Any manually entered data is retained. 
  970.    "ENTER" means the key marked ENTER, RETURN, or with a left pointing arrow -
  971.    - but not the backspace or cursor position keys which may also be marked 
  972.    with arrows! (I am afflicted with too long a memory; once upon a time this 
  973.    function was known as Carriage Return and was often shortened to RETURN or 
  974.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 19
  975.  
  976.  
  977.    even CR. With the advent of electronic typewriters, video terminals, dot 
  978.    matrix printers and all the rest, "Carriages" have long since disappeared 
  979.    but old habits die hard! Most PC keyboards are now marked with "ENTER".)
  980.         Use ENTER to resume plotting a mission in progress after returning to 
  981.    the Main Menu to perform some change (such as enabling the node display, 
  982.    enabling the NASA tracking stations, or adjusting your computer's time).
  983.  
  984.  
  985.    ESC    Quit STSORBIT (Save Current Mission)
  986.    -------------------------------------------
  987.  
  988.         Press ESC (the key marked "ESC" or "Esc", not the letters E+S+C) to 
  989.    quit program STSORBIT. If you press ESC to quit the program and have 
  990.    manually entered orbital data, STSORBIT will save all required mission data 
  991.    in file STSORBIT.INI prior to terminating. This will be the data available 
  992.    with the ENTER key the next time you execute the program. The demonstration 
  993.    data will not be saved, preserving any previously saved mission data.
  994.         When you have finished with STSORBIT, press ESC at the Main Menu to 
  995.    return to DOS. The data (and any adjustments you have made) for the current 
  996.    mission are saved in file STSORBIT.INI, but the map data is lost and will 
  997.    be re-read when you next use program STSORBIT. NOTE: If you have neither 
  998.    entered data (with the E command) nor read a previously saved .INI file 
  999.    (with the F command), no data will be saved when you exit STSORBIT.
  1000.  
  1001.  
  1002.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 20
  1003.  
  1004.  
  1005.    PROGRAM OPTIONS MENU
  1006.    --------------------
  1007.  
  1008.         A number of program features and display options are set using the F10 
  1009.    Program Options Menu. When used with CGA displays, the features shown below 
  1010.    as selected by function keys F3 and F4 are not available because of the low 
  1011.    resolution of the CGA display. The following Options Menu is displayed when 
  1012.    the F10 command is entered from the Main Menu:
  1013.  
  1014.                                    Program STSORBIT
  1015.  
  1016.                      Space Shuttle and Satellite Orbit Simulation
  1017.                                      Version 9027
  1018.                                 Current time: 17:12:58
  1019.                                Current date: 06/23/1990
  1020.  
  1021.             F1             Program STSORBIT Information
  1022.             F2             Set New Local Coordinates (Rancho Palos Verdes, CA)
  1023.             F3     OFF     Enable/Disable Additional Map Grid Lines
  1024.             F4     ON      Display NASA Tracking Stations
  1025.             F5     OFF     Show Ascending & Descending Node Data
  1026.             F6     USA     Set Map Center (USA/Europe)
  1027.             F7     OFF     Set for SLOW COMPUTER or NO COPROCESSOR
  1028.             F8     ON      Set/Reset Satellite Symbol Blinking
  1029.             F9     -7.00   Set UTC Time Offset and Daylight Flag
  1030.             F10    OFF     Enable/Disable Printer Logging
  1031.  
  1032.             ENTER          Return to MAIN MENU
  1033.  
  1034.             Select desired function:
  1035.  
  1036.  
  1037.    F1     Program STSORBIT Information
  1038.    -----------------------------------
  1039.  
  1040.         Function Key F1 displays information about program STSORBIT including 
  1041.    the version number, my name and address, and the telephone number of my RPV 
  1042.    ASTRONOMY BBS (Bulletin Board System). The current version of STSORBIT is 
  1043.    always posted on the BBS. The BBS has a power controller; if it hasn't 
  1044.    answered by the THIRD RING, hang up and call back in two minutes.
  1045.  
  1046.  
  1047.    F2     Set New Local Coordinates
  1048.    --------------------------------
  1049.  
  1050.         In order to perform the calculations related to satellite visibility 
  1051.    and altitude/azimuth, STSORBIT must know the geographic coordinates for the 
  1052.    user's location. The default coordinates are set to Rancho Palos Verdes, 
  1053.    California, near Los Angeles. The current location is indicated by the name 
  1054.    in parentheses on the Options Menu. The program provides two methods for 
  1055.    setting your own coordinates: reading a file of city names and coordinates 
  1056.    (STSORBIT.CTY); or manually entering the information.
  1057.         Pressing F2 will display the following reminder:
  1058.  
  1059.         STSORBIT will search for the CITYNAME you enter anywhere in the city 
  1060.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 21
  1061.  
  1062.  
  1063.         names in the file. For example, 'SAN' appears in 'SAN FRANCISCO', 'SAN 
  1064.         DIEGO', 'SANTA ANA', 'THOUSAND OAKS', etc. Press ENTER to cancel the 
  1065.         search or enter '*' to enter a new city name and coordinates.
  1066.  
  1067.         In other words, when you enter a name or partial name, STSORBIT will 
  1068.    attempt to match that group of characters anywhere in the names which 
  1069.    appear in the city file. 'SAN' matches 'SAN diego' as well as 'thouSANd 
  1070.    oaks'. To get 'SAN FRANCISCO' on the first try, enter 'SAN F' with a space 
  1071.    between the N and F. Case is not significant; upper and lower case letters 
  1072.    are treated identically. If you change your mind and wish to cancel the 
  1073.    operation, simply press ENTER by itself. Use BACKSPACE to make corrections.
  1074.         To begin the search, enter the desired name after the prompt. In the 
  1075.    example which follows, the name 'ran' was entered for the search.
  1076.  
  1077.         Enter CITYNAME to search for:  ran
  1078.  
  1079.         Processing record  1
  1080.           City Name:  Rancho Palos Verdes CA
  1081.           Latitude:     33.7675
  1082.           Longitude:  -118.4033
  1083.           Elevation:   186 meters
  1084.  
  1085.         Press ENTER to ACCEPT this city, OR
  1086.         Press SPACE to search for next city:  _
  1087.  
  1088.         If the city displayed is the one desired, press ENTER and the data 
  1089.    will be entered into STSORBIT and subsequently saved in file STSORBIT.INI. 
  1090.    If you wish to search further in the file, press the SPACE BAR.
  1091.  
  1092.         NOTE: The elevations contained in file STSORBIT.CTY are all zero 
  1093.         except for Rancho Palos Verdes, CA and Calaveras County, CA, locations 
  1094.         for which I have accurate elevations above mean sea level. If you know 
  1095.         the correct elevation, edit the file using any ASCII text editor and 
  1096.         change the last number on the line. STSORBIT.CTY contains 
  1097.         approximately 720 cities and uses a different format than the .CTY 
  1098.         files for program ASTROCLK. If users send me their correct elevations 
  1099.         (or additional cities they wish added), I will incorporate that data 
  1100.         into subsequent versions of file STSORBIT.CTY.
  1101.  
  1102.         To enter location data manually, press "*" (without the quotation 
  1103.    marks) followed by ENTER. You will be prompted for the city name, latitude, 
  1104.    longitude, and elevation. Latitude and longitude may be entered using three 
  1105.    different formats for convenience (note the use of comma and decimal 
  1106.    point):
  1107.  
  1108.              DDD.DDDDD           Degrees and decimal fraction
  1109.              DD,MM.MMM           Degrees, minutes and decimal fraction
  1110.              DD,MM,SS.SS         Degrees, minutes, seconds and fraction
  1111.  
  1112.    Note that SOUTH latitude and WEST longitude must be entered as NEGATIVE 
  1113.    numbers as measured south of the equator or west of Greenwich, 
  1114.    respectively. The default unit for elevations is meters above mean sea 
  1115.    level; add "F" (upper or lower case without the quotation marks) if you 
  1116.    wish to use feet.
  1117.         After the elevation has been entered, the data will be displayed for 
  1118.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 22
  1119.  
  1120.  
  1121.    approval. All data are converted to degrees or meters as appropriate, 
  1122.    regardless of the units used on input.
  1123.  
  1124.           City Name:  Rancho Palos Verdes CA
  1125.           Latitude:     33.7675
  1126.           Longitude:  -118.4033
  1127.           Elevation:   186 meters
  1128.  
  1129.         Press ENTER to ACCEPT this city, OR
  1130.         Press SPACE to cancel this data:  _
  1131.  
  1132.    Press ENTER to accept the data as shown or SPACE to cancel the data and 
  1133.    return to the Options Menu. If the data is accepted, STSORBIT will ask if 
  1134.    you wish to append (add) this city/location to the existing file 
  1135.    STSORBIT.CTY so that it will be automatically available thereafter.
  1136.  
  1137.         Do you with to append this data to file STSORBIT.CTY (Y/n):  _
  1138.  
  1139.    Press "Y" or ENTER to append the data or press "N" to not modify the file.
  1140.  
  1141.  
  1142.    F3     Enable/Disable Additional Map Grid Lines
  1143.    -----------------------------------------------
  1144.  
  1145.         This command is not available for CGA systems. The world map normally 
  1146.    includes the equator and the meridians at 0 degrees, 90 degrees, and -90 
  1147.    degrees shown in blue on color monitors; the equator and the prime meridian 
  1148.    are shown in bright blue. Turning on the map grid adds lines of longitude 
  1149.    every 30 degrees and lines of latitude every 10 degrees. Displaying the 
  1150.    additional grid lines on monochrome monitors usually makes the screen too 
  1151.    "busy" and is not recommended.
  1152.  
  1153.  
  1154.    F4     Display NASA Tracking Stations
  1155.    -------------------------------------
  1156.  
  1157.         The F4 command enables/disables the display of NASA's 14 ground 
  1158.    tracking stations; this command is not available for CGA monitors. Each 
  1159.    ground tracking station is shown as a small symbol surrounded by a "circle" 
  1160.    which gives the approximate area of antenna coverage and shows how small a 
  1161.    proportion of each orbit can be monitored without the TDRS system. When for 
  1162.    some reason the TDRS system is down (as has occurred during infrequent 
  1163.    computer failures at White Sands, New Mexico, the TDRS Ground Station), 
  1164.    these ground tracking stations become the only means of communication with 
  1165.    the Space Shuttle.
  1166.         The antenna range circle is displayed on the screen as an ellipse 
  1167.    because of the scaling factors used by the map projection. Some of these 
  1168.    ground tracking stations are scheduled to be shut down in the near future 
  1169.    due to budgetary constraints. For all systems except CGA, the locations of 
  1170.    the two TDRS (Tracking and Data Relay Satellite) are shown as small circles 
  1171.    on the equator at -41 degrees and at -171 degrees; on CGA displays the TDRS 
  1172.    coverage is NOT shown in order to avoid confusing the display. The 
  1173.    following table lists the ground tracking stations which are shown along 
  1174.    with their abbreviations and approximate map coordinates (longitude, 
  1175.    latitude):
  1176.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 23
  1177.  
  1178.  
  1179.  
  1180.              MIL     -81,28       Merritt Island, FL
  1181.              BDA     -64,32       Bermuda
  1182.              DKR     -17,14       Dakar
  1183.              ACN     -14,-8       Ascension Island
  1184.              MAX     -5,41        Central Spain
  1185.              IOS      56,-5       Indian Ocean
  1186.              HAW     -156,20      Hawaii
  1187.              GWM      145,14      Gwam
  1188.              VAN     -122,35      Vandenberg, CA
  1189.              YAR      115,-29     Yargidy, Australia
  1190.              CAN      149,-36     Canberra, Australia
  1191.              GDX     -116,34      Goldstone, CA
  1192.              CTS     -105,38      Colorado Springs, CO
  1193.              AGO     -71,-34      Santiago, Chile
  1194.  
  1195.  
  1196.    F5     Show Ascending & Descending Node Data
  1197.    --------------------------------------------
  1198.  
  1199.         The nodes of an Earth orbit are the points on the ground track where 
  1200.    the path crosses the equator. The ascending node crosses from South to 
  1201.    North and the descending node crosses from North to South. Orbit numbers 
  1202.    normally increment at the ascending node. This command adds two additional 
  1203.    lines of data at the lower left of the screen giving the MET and longitude 
  1204.    of the most recent ascending and descending nodes. This information is 
  1205.    useful when comparing STSORBIT's data against other sources such as the 
  1206.    wall map in Mission Control.
  1207.  
  1208.  
  1209.    F6     Set Map Center (USA/Europe)
  1210.    ----------------------------------
  1211.  
  1212.         The F6 command changes the center of the displayed world map. By 
  1213.    default, the map is centered on the United States at 90 degrees West 
  1214.    longitude. Most Americans are accustomed to viewing the map in that 
  1215.    orientation, but it is sometimes convenient to shift the map center when 
  1216.    the Space Shuttle is near the edge of the map. If you prefer to have the 
  1217.    map centered at the prime meridian or zero degrees (Greenwich, England), 
  1218.    use the F6 command or use the /EUR command line option when starting 
  1219.    STSORBIT. Each time you use the F6 command the map center is changed to the 
  1220.    alternate meridian and the map data is re-read from disk.
  1221.  
  1222.  
  1223.    F7     Set for SLOW COMPUTER or NO COPROCESSOR
  1224.    ----------------------------------------------
  1225.  
  1226.         Particularly since the addition of the calculations related to 2-line 
  1227.    element sets, it has become increasingly difficult for very slow computers 
  1228.    or computers not equipped with a math coprocessor to keep up with real time 
  1229.    orbital calculations. For example, my vanilla Zenith Z-148, operating at 
  1230.    4.77 MHz and no math coprocessor, takes approximately 4.5 seconds to make a 
  1231.    full set of orbital position calculations; when switched to 8.0 MHz, the 
  1232.    same calculations require only 2.5 seconds. In either case, the program 
  1233.    gets hopelessly behind itself and can never catch up.
  1234.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 24
  1235.  
  1236.  
  1237.         While perhaps not the "ideal solution" as compared to having a math 
  1238.    coprocessor, setting STSORBIT for Slow Mode can help in all but the most 
  1239.    severe cases. Instead of attempting to update its position calculations 
  1240.    every second, the update is slowed to every five seconds in this mode. This 
  1241.    allows the computer to more or less keep up at a cost of not having data 
  1242.    quite in real time on a second-by-second basis. Except for the frequency of 
  1243.    updates, all program features are unchanged. When STSORBIT is operating in 
  1244.    the Slow Mode, the phrase "SLO" appears at the lower right of the tracking 
  1245.    display (above "RNG:").
  1246.  
  1247.  
  1248.    F8     Set/Reset Satellite Symbol Blinking
  1249.    ------------------------------------------
  1250.  
  1251.         The symbol representing the space shuttle or satellite is normally 
  1252.    blinking for CGA and HGC systems in order that it may more readily be 
  1253.    identified on the monochrome display. On EGA and VGA systems the symbol is 
  1254.    bright white which normally is easily located. However, some users may find 
  1255.    the blinking symbol distracting and it also requires additional computing 
  1256.    time to draw and erase the symbol. STSORBIT may automatically defeat 
  1257.    blinking in slower computers. NOTE: Use the "B" command to toggle the 
  1258.    blinking on or off while the ground track is displayed.
  1259.  
  1260.  
  1261.    F9     Set UTC Time Offset and Daylight Flag
  1262.    --------------------------------------------
  1263.  
  1264.         STSORBIT uses UT (Universal Time, formerly known as GMT or Greenwich 
  1265.    Mean Time) and which is approximately the same as UTC (Coordinated 
  1266.    Universal Time), for certain functions such as launch time. This permits 
  1267.    data to be used across many time zones without conversion. However, it also 
  1268.    means that STSORBIT must know what number of hours to add to UT in order to 
  1269.    obtain your local time, and whether or not you are currently using daylight 
  1270.    savings time (summer time in the UK).
  1271.         When prompted, enter the time offset in hours from your local time to 
  1272.    Universal Time. Examples are shown for most time zones in North America. 
  1273.    STSORBIT then asks if you are using daylight savings time; enter "0" if 
  1274.    not, and "1" if so. The sum of these two values is shown on the Main Menu; 
  1275.    for example, if the computer is set to Pacific Daylight Time (UT offset is 
  1276.    -8.00 hours and Daylight Flag = 1), the value shown will be -7.00. For most 
  1277.    time zones in North America, the correct zone abbreviation will be shown on 
  1278.    the ground track display for Local date and time. The values are saved in 
  1279.    file STSORBIT.INI. When you change your computer from/to daylight savings 
  1280.    time, use this command to update STSORBIT. The following shows the display 
  1281.    when using the Z command:
  1282.  
  1283.  
  1284.    Set UTC TIME ZONE OFFSET and DAYLIGHT FLAG
  1285.  
  1286.              STSORBIT must know the difference between your local time zone 
  1287.         and Universal Coordinated Time (UTC), also sometimes known as 
  1288.         Greenwich Mean Time (GMT). With this information, STSORBIT can 
  1289.         automatically adjust launch or Epoch times and dates for your local 
  1290.         time zone. In addition, STSORBIT must know if your computer is now set 
  1291.         to STANDARD or DAYLIGHT time.
  1292.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 25
  1293.  
  1294.  
  1295.              First, enter the difference between your STANDARD time zone and 
  1296.         UTC in hours. Do NOT include the hour for daylight time if you are now 
  1297.         on DAYLIGHT time; it will be entered separately. For most time zones 
  1298.         in the United States and Canada, the entries required are:
  1299.  
  1300.              Eastern Standard Time     EST    -5.0
  1301.              Central Standard Time     CST    -6.0
  1302.              Mountain Standard Time    MST    -7.0
  1303.              Pacific Standard Time     PST    -8.0
  1304.  
  1305.              Enter UTC Offset (hours):          -8
  1306.              Enter DAYLIGHT Flag (0=OFF, 1=ON): 1
  1307.  
  1308.  
  1309.         Once this information has been entered, it will be saved in file 
  1310.    STSORBIT.INI and will not be requested again. If you change from Standard 
  1311.    to Daylight Time or vice versa, use the F10 command to update the Daylight 
  1312.    Flag. INI files obtained from other users may be from a prior version of 
  1313.    STSORBIT and the time information may have to be corrected.
  1314.  
  1315.  
  1316.    F10    Enable/Disable Printer Logging
  1317.    -------------------------------------
  1318.         I have found it interesting to log the orbital data and the ascending 
  1319.    and descending node information on my printer when analyzing the mission 
  1320.    data over long periods of time. The F10 command toggles the printer logging 
  1321.    function on and off. The first page of the log includes the current orbital 
  1322.    data and subsequent pages contain only node information. In addition to the 
  1323.    information presented on the display, the printer log also calculates the 
  1324.    current orbital time, the time from one ascending (descending) node to the 
  1325.    next. When printer logging is enabled and the ground track is displayed, 
  1326.    the word "LOG" will appear in yellow at the right of the text area. A 
  1327.    typical log is shown below. BE SURE THE PRINTER IS TURNED ON PRIOR TO 
  1328.    ENTERING THE F10 COMMAND. 
  1329.  
  1330.  
  1331.    STSORBIT: Space Shuttle Tracking Program, Version 9027          Page 1
  1332.  
  1333.    ORBITAL DATA for STS-31 Discovery/HST
  1334.  
  1335.              Launch Date:             04/24/1990
  1336.              Launch Time:             05:33:52
  1337.              Orbit Inclination:       28.4695
  1338.              Orbit Altitude:         329.50 nm
  1339.  
  1340.              Adjust Longitude:         9.80
  1341.              Adjust Orbit Time:        8.40 min
  1342.  
  1343.                                                                   ORBITAL
  1344.    LOCAL DATE      TIME              ORBIT    LONG           MET     TIME
  1345.    04/28/1990  20:32:52  Ascend Node:   70  -69.95    4/14:58:07  1:36:55
  1346.    04/28/1990  21:20:52  Dscend Node:   70   97.64    4/15:46:35  1:36:55
  1347.    04/28/1990  22:09:52  Ascend Node:   71  -94.77    4/16:35:02  1:36:55
  1348.  
  1349.  
  1350.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 26
  1351.  
  1352.  
  1353.         When a printer log is prepared for 2-line orbits, the Adjust Longitude 
  1354.    and Adjust Orbit Time entries will not be shown in the header data. The 
  1355.    Launch Date and Launch Time entries are replaced by Epoch Date and Epoch 
  1356.    Time. Note also that the orbit altitude shown is the altitude at the start 
  1357.    of the log and will not be correct for subsequent entries if the satellite 
  1358.    has an elliptical orbit (high eccentricity).
  1359.         A printer log may be prepared in advance by enabling printer logging 
  1360.    from the Main Menu with the F10 command, then starting the ground track 
  1361.    display with ENTER, pressing the F key twice to set STSORBIT in the X60 
  1362.    fast time mode, and allowing the simulation to run for the desired length 
  1363.    of time. When a sufficient number of orbits has been logged, press ENTER 
  1364.    twice to return to the Main Menu and to then resume the simulation in real 
  1365.    time. While the ground track is active the "L" command performs the same 
  1366.    function as the F10+F10 command to enable or disable printer logging.
  1367.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 27
  1368.  
  1369.  
  1370.    USING DISPLAY OPTIONS
  1371.    ---------------------
  1372.  
  1373.         Once the orbital display is in progress, a number of keys are active:
  1374.  
  1375.            ENTER  Return to Main Menu (cancel this simulation)
  1376.  
  1377.                B  Toggle the BLINK mode of the space shuttle symbol between 
  1378.                   blinking and steady.
  1379.  
  1380.                F  Toggle FAST mode from x1 to x10 to x60 to x1, etc.
  1381.  
  1382.                R  Resynchronize MET or T+Epoch with Local Time. Resets plot to 
  1383.                   real time.
  1384.  
  1385.                   NOTE: The Resynchronization was feature was originally 
  1386.                   intended only for testing and should only be performed when 
  1387.                   the simulated time and local times are reasonably close to 
  1388.                   each other. The plot may otherwise have some extraneous 
  1389.                   pixels left around! This feature has not been extensively 
  1390.                   tested. To restore the ground track completely, press ENTER 
  1391.                   to stop the display and return to the Main Menu, then press 
  1392.                   ENTER again to resume the mission.
  1393.  
  1394.                P  Enable/Disable PAUSE mode; only the local date and time are 
  1395.                   updated. The plot is frozen at the current position and the 
  1396.                   "+" and "-" commands are enabled.
  1397.  
  1398.                +  During PAUSE mode only, moves the satellite to the NEXT 
  1399.                   calculated position based upon the FAST mode then in effect: 
  1400.                   simulated time is advanced 1, 10, or 60 seconds.
  1401.  
  1402.                -  During PAUSE mode only, moves the satellite to the PREVIOUS 
  1403.                   calculated position based upon the FAST mode then in effect: 
  1404.                   simulated time is backed up 1, 10, or 60 seconds.
  1405.  
  1406.                   NOTE: Since this "-" or reverse feature was implemented 
  1407.                   primarily for testing and demonstration, the ground track 
  1408.                   logic does not recognize these reverse movements and will 
  1409.                   become slightly convused. To restore the ground track 
  1410.                   completely, press ENTER to stop the display and return to 
  1411.                   the Main Menu, then press ENTER again to resume the mission.
  1412.  
  1413.                L  Enable or disable printer logging. If logging is enabled, 
  1414.                   the word LOG appears in the lower right of the screen. Be 
  1415.                   sure the printer is turned on BEFORE using the L command.
  1416.  
  1417.         The Pause command is active in the normal as well as the "catch up" 
  1418.    modes. The Fast and Resynchronize commands are only active during the 
  1419.    normal plotting mode. The simulated time, taking into account any fast time 
  1420.    that may have been in effect up to that point, is shown at the lower left 
  1421.    of the screen. For reference, the launch or epoch time and the actual local 
  1422.    time (as determined by the computer's internal DOS clock) are also 
  1423.    displayed. The MET (Mission Elapsed Time) or T+Epoch display at the lower 
  1424.    right of the screen shows the current elapsed time in the mission and will 
  1425.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 28
  1426.  
  1427.  
  1428.    include an additional message, "(x10)" or "(x60)", when fast time is in 
  1429.    effect.
  1430.         When using 2-line elements or when the launch has already occurred 
  1431.    (you have entered a date and time that is in the past), the program goes 
  1432.    back approximately two hours then "catches up" and plots the position of 
  1433.    the Space Shuttle as it does so. The program plots a point for each minute 
  1434.    during that time, so it can take a few minutes to get up to real time. 
  1435.    Computers with 8088 processors and/or without a math co-processor may 
  1436.    require a considerable time for this process. Once the plot reaches the 
  1437.    current time, it will slow to real time and resume normal plotting. Using 
  1438.    this technique, you may re-plot the orbit after receiving improved orbital 
  1439.    information or resume a plot after an interruption.
  1440.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 29
  1441.  
  1442.  
  1443.    ADJUSTING ORBITAL PARAMETERS
  1444.    ----------------------------
  1445.  
  1446.         The original "simple" orbital model used in STSORBIT is imperfect, to 
  1447.    say the least. The data generally available from NASA prior to launch often 
  1448.    does not describe upcoming shuttle orbits at all precisely. In particular, 
  1449.    STSORBIT's initial orbital calculations, those related to the time from 
  1450.    liftoff to orbital insertion, are more or less guesswork. Once a mission is 
  1451.    established in orbit, it may be therefore desirable to adjust the orbital 
  1452.    parameters to make STSORBIT's displayed ground track correspond more 
  1453.    closely to that displayed on the wall map in Mission Control Center. To 
  1454.    make the adjustment, use the following procedure:
  1455.  
  1456.    1.   Start program STSORBIT. After the map data has been read in, select 
  1457.         the program options command, F10, then press F5 to enable display of 
  1458.         the data for the ascending and descending nodes. Enter the original 
  1459.         launch time and orbital data using the F4 command or restore prior 
  1460.         data using the ENTER key or F3 command if no adjustments have been 
  1461.         entered. The plot will appear on the screen.
  1462.  
  1463.    2.   Observe the crossing time and longitude of the node of interest and 
  1464.         calculate the difference from the desired crossing time. Note that 
  1465.         NASA performs all orbital calculations referenced to the Ascending 
  1466.         Node, the point at which the ground track crosses the Equator in a 
  1467.         North-bound direction. In order to view a given node crossing 
  1468.         repeatedly, you may find it convenient to reset the DOS clock to a 
  1469.         minute or two prior to the expected time.
  1470.  
  1471.         HINT: Use the F9 command to go back to DOS, then use DOS's TIME 
  1472.         command to set the clock. BE SURE TO RESET YOUR COMPUTER CLOCK WHEN 
  1473.         YOU HAVE COMPLETED ALL ORBITAL ADJUSTMENTS!
  1474.  
  1475.    3.   When adjusting orbital parameters, it is preferable to adjust the TIME 
  1476.         before adjusting the LONGITUDE. This is because the longitude of the 
  1477.         node is affected by the rotation of the Earth (by 15 degrees per hour) 
  1478.         when the time is changed. Calculate the difference between the time of 
  1479.         the observed node crossing and the time of crossing plotted by 
  1480.         STSORBIT. If the observed time is earlier than the plotted time, the 
  1481.         time adjustment must be positive, otherwise it must be negative. The 
  1482.         time must be calculated in minutes and decimal fractions of a minute.
  1483.  
  1484.    4.   Press ENTER to return to the Main Menu, then press F5 to enter 
  1485.         adjusted data. Enter the new orbital altitude in nautical miles (or 
  1486.         altitude in kilometers by adding "km"); usually, the orbital altitude 
  1487.         has not changed and you should press ENTER to leave this item 
  1488.         unchanged.
  1489.  
  1490.    5.   Press ENTER to leave the longitude adjustment set at zero.
  1491.  
  1492.    6.   Enter the calculated time difference for the node crossing as the time 
  1493.         adjustment (in minutes).
  1494.  
  1495.    7.   Press ENTER to leave the launch time unchanged.
  1496.  
  1497.    8.   Inspect the data displayed to be sure it is correct. If it is not, 
  1498.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 30
  1499.  
  1500.  
  1501.         press the SPACE BAR to re-enter data; if it is correct, press ENTER to 
  1502.         accept the data. STSORBIT will immediately begin plotting the new 
  1503.         ground track. If necessary, interrupt the plot with the ENTER key, 
  1504.         reset your computer's clock, return to STSORBIT, and press ENTER to 
  1505.         resume current mission.
  1506.  
  1507.    9.   Again observe the plotted time of crossing and repeat from Step 4 if 
  1508.         the time is not correct. If the time is correct, note the longitude of 
  1509.         the node and calculate the difference from the observed longitude. If 
  1510.         the plotted longitude is less than the observed longitude, the 
  1511.         adjustment must be positive, otherwise it must be negative. The 
  1512.         longitude adjustment must be entered in degrees and decimal fractions 
  1513.         of a degree.
  1514.  
  1515.    10.  Press ENTER to return to the Main Menu, then press F5 to enter 
  1516.         adjusted data. Enter the calculated longitude adjustment, then press 
  1517.         ENTER twice to leave the time adjustment and launch time unchanged.
  1518.  
  1519.    11.  Inspect the data displayed to be sure it is correct. If it is not, 
  1520.         press the SPACE BAR to re-enter data; if it is correct, press ENTER to 
  1521.         accept the data. STSORBIT will immediately begin plotting the new 
  1522.         ground track. If necessary, interrupt the plot with the ENTER key, 
  1523.         reset your computer's clock, return to STSORBIT, and press ENTER to 
  1524.         resume current mission.
  1525.  
  1526.    12.  This procedure should enable you to set the orbital parameters with 
  1527.         considerable accuracy. However, even minor changes of the orbit in 
  1528.         flight can cause a significant cumulative error in the ground track 
  1529.         displayed by STSORBIT. If all this seems like too much effort, just 
  1530.         enjoy the program "as it comes from the box"!
  1531.  
  1532.    13.  During the course of a non-military mission, I normally watch NASA 
  1533.         Select TV (if I'm around!) and post updated .INI files from time to 
  1534.         time on my BBS. You may call the BBS and download the updated .INI 
  1535.         files; these files typically have names such as STS31A.INI, STS31B.INI 
  1536.         and so forth. Use the F3 command to read the updated .INI file into 
  1537.         program STSORBIT. Also, within a day or two of a Space Shuttle launch, 
  1538.         the 2-line elements for the mission will usually be available on my 
  1539.         BBS.
  1540.  
  1541.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 31
  1542.  
  1543.  
  1544.    STSORBIT REVISION HISTORY
  1545.    -------------------------
  1546.  
  1547.         Program STSORBIT underwent multiple revisions during the first days of 
  1548.    the STS-30 Atlantis/Magellan mission (May 1989) and the process was 
  1549.    repeated during the STS-28 Columbia mission (August 1989). At one point, I 
  1550.    was releasing new versions every couple of hours! Lacking any equations or 
  1551.    data for the first minutes of a typical mission, the first tries were 
  1552.    largely guesswork and needed to be refined considerably. After all of that, 
  1553.    comparison of STSORBIT's plot with the NASA wall map data (as seen on NASA 
  1554.    Select Television) and interpolation of that data shows good agreement 
  1555.    through about the first ten orbits. However, after orbital maneuvers, such 
  1556.    as occur with the deployment of a satellite or spacecraft, the initial data 
  1557.    is much less accurate. Unfortunately, the NASA wall map is not always on 
  1558.    the screen and orbital information may otherwise be difficult to obtain 
  1559.    during the first day or two of a mission.
  1560.         The launch of the Hubble Space Telescope (May 1990) and the 
  1561.    availability of the NASA/NORAD 2-Line Element Sets has prompted a major 
  1562.    revision of the program at Version 9022 to permit accurate tracking over 
  1563.    longer periods of time using these data. This has required a major rewrite 
  1564.    of the program which required many days of effort. As with any major 
  1565.    software change, not all problems and bugs are detected in the first 
  1566.    releases. User feedback and patience will be appreciated.
  1567.          Each released version of STSORBIT uses a four digit revision code 
  1568.    such as 8916. The first two digits indicate the year and the second two 
  1569.    digits indicate the week of the year. In some cases, an additional letter 
  1570.    suffix is added to distinguish changes occurring within the same week. A 
  1571.    partial week at the beginning or end of the year is counted as a full week. 
  1572.    Using this method, a year will typically have 53 weeks although it is 
  1573.    possible to have 54 weeks in a leap year (1972 is an example). The current 
  1574.    year-week revision code is shown on the Julian Date display, Display Mode 
  1575.    7, in my program ASTROCLK.
  1576.         This file records the revision history of program STSORBIT through all 
  1577.    of the minor twists and turns that usually accompany the evolution of such 
  1578.    a program.  It illustrates the tortuous process of maintaining and refining 
  1579.    a program as ideas and problems are reported from every quarter. The early 
  1580.    versions were rushed to meet the launch schedules, probably too much so. 
  1581.    These notes may also be helpful to users who are upgrading from one version 
  1582.    to another to find out what has changed.
  1583.  
  1584.                                                  David H. Ransom, Jr.
  1585.    9027      7/01/90
  1586.    -----------------
  1587.    -Rewrote main menu to use Function Keys and added new secondary menu for 
  1588.    program options. Special keys used during map display are unchanged.
  1589.    -Documentation extensively revised to reflect menu changes and additional 
  1590.    features.
  1591.    -Added Slow Mode for very slow computers or systems without a math 
  1592.    coprocessor. Position calculations performed every five seconds rather than 
  1593.    every second when in this mode.
  1594.    -Added circle of visibility to map showing the approximate area about the 
  1595.    observing location through which the current satellite may be seen.
  1596.    -Added Range, Altitude and Azimuth to current position calculations.
  1597.    -Added local observing coordinates and ability to read STSORBIT.CTY with 
  1598.    approx. 720 city locations. NOTE: The city file includes the local 
  1599.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 32
  1600.  
  1601.  
  1602.    elevation but all elevations are set to zero since I don't have that 
  1603.    information. Location data may also be input manually.
  1604.    -Added graphics clipping to restrict graphics to map area for orbits with 
  1605.    high inclinations. (Example: Alouette)
  1606.    -Adjusted top edge of map to top of screen.
  1607.    -Revised CGA HST icon for faster drawing and better proportions.
  1608.    -"/R" is now sufficient for RESUME command line option.
  1609.    -Added "/S" command line option to force space shuttle icon. Requires less 
  1610.    time to draw than HST icon for slower computers. 
  1611.    -Adjusted blink timing for more reliable blinking. If computational delays 
  1612.    are too great (especially 2-line orbits which require more than twice the 
  1613.    calculation time compared to simple orbits), blinking is defeated.
  1614.    -Two sample PIF files are included for use with Windows 3.0, one for 386 
  1615.    enhanced mode and one for normal mode. Files must be edited to set correct 
  1616.    drive/directory names.
  1617.  
  1618.    9023      6/03/90
  1619.    -----------------
  1620.    -Added an icon resembling the Hubble Space Telescope to be used when the
  1621.    mission title does NOT begin with the letters "STS". Space Shuttle icon is 
  1622.    unchanged.
  1623.  
  1624.    9022B     5/31/90
  1625.    -----------------
  1626.    -Corrected two errors with the E command: QuickBASIC Error 11 (again!) and
  1627.    typographical error causing altitudes entered in km to be zero.
  1628.    -Eliminated the R Command since that function is now obtained by pressing 
  1629.    the ENTER key to resume the current mission, or by using the 2 or F 
  1630.    commands to load files.
  1631.    -Meridian longitude numbers (0, -90, etc.) at top of map removed to yield 
  1632.    approximatly 5% more range in latitude.
  1633.    -Orbit number calculations changed so that both orbital models agree with 
  1634.    NORAD; first ascending node after launch starts orbit 1. NASA often counts 
  1635.    the first partial orbit as orbit 1; STSORBIT now always counts this as 
  1636.    orbit 0. Preliminary, pre-launch 2-line elements from NASA also often have 
  1637.    the orbit count 1 higher than subsequent elements with the first ascending 
  1638.    node set at orbit 2.
  1639.    -Changed from QuickBASIC V4.5 to BASIC Compiler V7.0 for optimized code and 
  1640.    more flexible error handling.
  1641.    -Improved error processing for 2-line files.
  1642.  
  1643.    9022A     5/30/90
  1644.    -----------------
  1645.    -Fixed the R command so that with NASA 2-line elements the program would 
  1646.    not abort with QuickBASIC error 11 upon initial entry.
  1647.    -Fixed the D command so that it would not abort with QuickBASIC Error 11.
  1648.    -Fixed a minor bug for "old style" (not NASA 2-line) simulations that 
  1649.    caused the simulation date and time to be incorrect if the current time was 
  1650.    prior to the launch time.
  1651.    -Reduced search time in NASA 2-line elements files.
  1652.    -Corrected a number of typographical and spelling errors in this doc.
  1653.  
  1654.    9022      5/28/90
  1655.    -----------------
  1656.    -This is a MAJOR UPGRADE in performance and features. STSORBIT may now be 
  1657.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 33
  1658.  
  1659.  
  1660.    used with NASA/NORAD 2-Line Elements which yield far more accurate orbital 
  1661.    information over long periods. Much of the original code has been rewritten 
  1662.    and an almost equal amount has been added. Many thanks to Paul Traufler for 
  1663.    his assistance.
  1664.    -IMPORTANT NOTE: Version 9022 is a BETA RELEASE. While considerable testing 
  1665.    has been performed and no major problems are known at this time, minor bugs 
  1666.    may remain. In particular, error checking associated with the new 2-line 
  1667.    elements features is minimal in this version. To avoid errors, be sure the 
  1668.    2-line elements file name and the satellite name are correct. Comments and 
  1669.    problem reports will be appreciated!
  1670.    -Because some of the software adapted for this version of STSORBIT was 
  1671.    originally written by others and is private, the source code is not 
  1672.    available for this version.
  1673.    -Upon first time entry, STSORBIT now requests UT (Greenwich Mean Time) 
  1674.    offset in hours and whether or not daylight savings time is in effect. Both 
  1675.    parameters are now saved in the .INI file.
  1676.    -Local time and date now updated while loading map data.
  1677.    -Map coordinates file converted from ASCII to binary, duplicate data points 
  1678.    removed, and renamed to STSORBIT.MAP. File size and map loading time are 
  1679.    more than cut in half. Users of prior versions may delete file STSORBIT.DAT 
  1680.    since it is no longer used.
  1681.    -Internal timekeeping switched from local time to UT in order to allow .INI 
  1682.    files to be exchanged across time zones without conversion. Users 
  1683.    exchanging .INI files should use the "F" command to read in foreign .INI 
  1684.    files (rather than copying them to file STSORBIT.INI) to avoid accidentally 
  1685.    changing the UT Time Zone on their system. NOTE: Old .INI files (Version 
  1686.    9019 or earlier) will be automatically converted to UT; STSORBIT assumes 
  1687.    they were created in the time zone and daylight status now in use and 
  1688.    therefore the data should be verified!
  1689.    -Launch time and simulation time displays now show UT rather than local 
  1690.    time. Local time display now includes the appropriate time zone 
  1691.    abbreviation for US time zones (PST/PDT, etc.) and GMT/BST (Greenwich Mean 
  1692.    Time/British Summer Time) for UK.
  1693.    -When STSORBIT is first entered, pressing RETURN at the Main Menu resumes 
  1694.    the last mission (if present) rather than generating an error.
  1695.    -Missing cursor on Main Menu repaired.
  1696.    -Various minor cosmetic changes.
  1697.  
  1698.    9019      5/06/90
  1699.    -----------------
  1700.    -This is primarily a DOCUMENTATION UPDATE. The Main Menu text has been 
  1701.    completely rewritten. Various other minor changes and clarifications.
  1702.    -Added information on NASA SpaceLink.
  1703.    -README questionnaire added to package.
  1704.    -Added input and display of orbit altitude in kilometers.
  1705.    -Cleared screen prior to exit if no .INI update required.
  1706.    -Several minor cosmetic changes.
  1707.  
  1708.    9017A     4/27/90
  1709.    -----------------
  1710.    -Added L command to enable printer logging to record orbital information 
  1711.    and ascending and descending node information.
  1712.    -Added B command to toggle shuttle symbol blinking for all display types.
  1713.  
  1714.    9017      4/24/90 
  1715.    Program STSORBIT Space Shuttle Orbit Simulation                    Page 34
  1716.  
  1717.  
  1718.    -----------------
  1719.    -Added code to cause shuttle icon to flash once per second. Applies ONLY to 
  1720.    CGA and HGC displays.
  1721.    -Fixed position of longitude labels at top of screen for Hercules Graphics 
  1722.    Card.
  1723.    -Added reminder to execute MSHERC before running STSORBIT if using Hercules 
  1724.    Graphics Card.
  1725.    -STSORBIT is now one year old!
  1726.  
  1727.    9015      4/12/90 
  1728.    -----------------
  1729.    -Added code for calculation of the J2 factor, the perturbation of low 
  1730.    orbits due to the non-spherical shape of the Earth and consequent 
  1731.    gravitational field variation. I confess that the J2 factor contributed a 
  1732.    far greater error that I had supposed, amounting to as much as 5-7 degrees 
  1733.    per day. The accuracy of the longitude of the nodes is improved by 
  1734.    approximately an order of magnitude.
  1735.  
  1736.    [Intermediate revision notes removed to save space. Available on request.]
  1737.  
  1738.    8916      4/24/89 
  1739.    -----------------
  1740.    -Initial BETA VERSION Release.
  1741.