home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Libris Britannia 4 / science library(b).zip / science library(b) / ASTRONOM / 3281A.ZIP / SKYMAP32.ZIP / SKYMAP.DOC < prev    next >
Text File  |  1991-11-11  |  46KB  |  854 lines

  1.                             SkyMap Version 2.10
  2.  
  3.  
  4. Introduction
  5. ------------
  6.  
  7. SKYMAP is a menu-driven, high-precision celestial mapping program for gener-
  8. ating star fields on an EGA/VGA monitor and/or an HP Laser Plotter (or any
  9. similar hardcopy device that accepts the Hewlett Packard Graphics Language).
  10. Polar, rectangular and alt-azimuth map projections are supported, which can
  11. be plotted at any scale and centered on any coordinate.  Stars can be plotted
  12. for any epoch, with defaults for Besselian 1950.0 (B1950) and Julian 2000.0
  13. (J2000).  Proper motion, precession, nutation, parallax and atmospheric
  14. refraction effects are all included.
  15.  
  16. In addition to stars, SKYMAP also plots the sun, moon and planets using the
  17. equations of Jean Meeus to full precision.  The positional accuracy of the
  18. moon is roughly 10 arcseconds, while the sun's is better than 5 arcseconds.
  19. With the exception of Pluto, planetary locations are accurate to around 10
  20. arcseconds.  Pluto's positional accuracy is not known, but is better than
  21. 30 arcseconds between the years 1885 and 2099.
  22.  
  23. On the screen, the planets are colored-coded as follows:  Mercury-dull red,
  24. Venus-cyan, Mars-bright red, Jupiter-bright purple, Saturn-yellow, Uranus-
  25. green, Neptune-blue, and Pluto-dark purple.  (Color-coding is used for the
  26. screen because labeling would be awkward and positionally inaccurate).  On
  27. the hardcopy, the planets are plotted as unfilled circles (to distinguish
  28. them from the stars which are filled), and the user has the option of
  29. labeling them with a single letter (m,V,M,J,S,U,N,P) or their full names.
  30.  
  31. Although SKYMAP can be used simply to plot near-publication-quality celes-
  32. tial maps, it's greatest feature is its ability to superimpose a time-
  33. tagged satellite trajectory.  Using a standard NASA 2-line element set,
  34. SKYMAP can plot the trajectory of any low-earth orbit (LEO) satellite
  35. against the stars as it would be seen from any location on earth.  (SKYMAP
  36. uses Space Command's SGP, SGP4 and HANDE algorithms, which are designed to
  37. propagate the element sets of satellites with periods under 225 minutes. 
  38. Since nearly all satellites that are visible to the unaided eye fall into
  39. this category, the SDP4 deep-space routine has not been implemented.  SGP,
  40. SGP4 and HANDE will still make predictions for "deep-space" satellites, but
  41. with somewhat decreased precision.)
  42.  
  43. Similar to the way it handles satellites, SKYMAP also supports trajectory
  44. plotting of rocket boosters.  In this case, the 2-line ephemeris file is
  45. replaced by a rocket trajectory file that contains a tabular listing of a
  46. rocket's position as a function of time.  The format for each line of the
  47. trajectory file is:  mission elapsed time (MET) in seconds, geodetic lati-
  48. tude in degrees, longitude in degrees, and altitude in kilometers.  Negative
  49. values are entered for south latitudes and west longitudes.  The MET values
  50. need not be at regular intervals, but they must always increase.  SKYMAP will
  51. linearly interpolate the rocket's position for times occurring between two
  52. tabular entries.
  53.  
  54.  
  55. Obtaining Satellite Ephemerides
  56. -------------------------------
  57.  
  58. To achieve maximum satellite prediction accuracy, your ephemerides should
  59. be as current as possible.  NASA two-line element sets can be found on the
  60. Rancho Palos Verdes Bulletin Board System (RPV BBS), (310) 541-7299, oper-
  61. ated by Dave Ransom.  These files are located in file area #4, are of the
  62. form NASAxxx.TXT, and are updated approximately twice weekly in the PAK
  63. compression format.  SKYMAP is also compatible with elements provided by
  64. Ted Molczan on the Canadian Space Society bulletin board.  These elements
  65. are updated less often, but also appear in compressed format in file area
  66. #4 of the RPV BBS.  Their file names are of the form N2L-XXX.PAK.
  67.  
  68.  
  69. Sun, Moon, and Planet Sizes
  70. ---------------------------
  71.  
  72. The sun and moon are plotted at their true angular sizes, except when the
  73. field of view of the map is large.  The sun and moon are always plotted at
  74. least 20% larger than Sirius, so that the full moon (which is plotted white)
  75. can be distinguished from the stars, and the sun (plotted yellow) can be
  76. distinguished from Saturn.  Otherwise, if a map was plotted with, say, a
  77. 120-degree field of view, the sun and moon would appear as pinpoints.  Keep
  78. this fact in mind when studying how a solar eclipse or planetary transit
  79. will look; if the map scale is too small (i.e. large FOV) then the sun and
  80. moon will appear larger than actual size.  This could lead to the false
  81. impression that an eclipse or transit is occurring, when perhaps the bodies
  82. are just close to one another.  To verify that the sun and moon are being
  83. plotted at ACTUAL size, decrease the field of view of the plot and see if
  84. they appear larger--if so, you are seeing them at actual size.  The tran-
  85. sition point is somewhere around a 15-degree field of view.
  86.  
  87. At the present time, SKYMAP does not plot the planets at their actual
  88. angular size, but this option will be added in a later version.
  89.  
  90.  
  91. Differential Refraction
  92. -----------------------
  93.  
  94. As of version 2.10, the effect of differential refraction on the appearance
  95. of the sun and moon is modeled in SKYMAP.  This apparent "flattening" of the
  96. sun and moon near the horizon occurs because the upper portion of the image
  97. has not been refracted by as much as the lower portion, thus compressing the
  98. image vertically.  SKYMAP includes differential refraction (in the alt-azimuth
  99. projection only) for the sun and/or moon when their centers are less than five
  100. degrees above the horizion.
  101.  
  102.  
  103. Video vs. Hardcopy
  104. ------------------
  105.  
  106. Due to the limited resolution of monitors, much of the labeling that appears
  107. in the hardcopy cannot be sent to the video.  For example, right ascension
  108. and declination grid labels, and satellite/rocket date and time tags appear
  109. in the hardcopy only.  Also, SKYMAP does not (by itself) create hardcopy
  110. output; instead, it generates an HP-GL (Hewlett Packard Graphics Language)
  111. file which is compatible with HP plotters such as the HP7475A.  With a ras-
  112. terizing program such as PRINTGL or Print-A-Plot, HP-GL files can be output
  113. on an HP LaserJet II or similar printer.  (PRINTGL can be found on Dave
  114. Ransom's RPV BBS).  Due to the large size of the HP-GL files that SKYMAP
  115. can produce (particularly for maps plotted to magnitude 8.1), your laser
  116. printer must have at least a megabyte of add-on memory to support plots at
  117. the full 300-dpi resolution.  If your laser printer has insufficient memory,
  118. you will have to reduce the resolution to 150- or possibly 75-dpi in the
  119. rasterization program for the file to be printed successfully.
  120.  
  121.  
  122. Star Data Files
  123. ---------------
  124.  
  125. SKYMAP's star data files are based on the Smithsonian Astrophysical Obser-
  126. vatory Star Catalogue (SAO), epoch B1950.  The SAO contains some 259,000
  127. stars, but only those stars with visual magnitude brighter than 8.1 are
  128. presently used by SKYMAP.  This 51,000+ star subset was first converted
  129. from a 150-byte ASCII format to a 49-byte binary format for use with SKYMAP
  130. 1.2 and other astronomical software.  Later, the 49-byte format was further
  131. condensed to a 28-byte per star format.  While the 49-byte format retains
  132. all the information present in the original 150-byte ASCII source, the 28-
  133. byte format contains only the right ascension, declination, visual magni-
  134. tude and proper motion for each star.
  135.  
  136. Earlier versions of SKYMAP accepted both the 28-byte and 49-byte star file
  137. formats.  However, since run times are cut by as much as 30 percent using
  138. the 28-byte format, over a megabyte of disk space is saved, and modem
  139. transmission time is reduced by 43 percent, SKYMAP no longer accepts the
  140. 49-byte format (as of version 2.5).  The 28-byte SAO catalogue can be found
  141. in file area #6 of the RPV BBS.  This catalogue is stored in 22 separate
  142. files, STARS01.DAT through STARS22.DAT, and has been compressed into 6
  143. archive files, SMSTARS1.PAK through SMSTARS6.PAK.  Once downloaded and
  144. unPAKed, you should have 22 files each containing 2350 stars, with the
  145. exception of the last which has 1773.
  146.  
  147. Prior to version 2.5, SKYMAP would run using these 22 files with no further
  148. modification.  However, in an effort to "clean up" disk directories, SKYMAP
  149. now uses a SINGLE star datafile.  A program called BIGSTAR is provided in
  150. file area #6 to concatenate the 22 files into a single star file.  This
  151. program also gives you the option of filtering the catalogue to a desired
  152. visual magnitude limit.  This way, if you are only interested in stars
  153. through 6th magnitude, you don't have to carry the overhead of all 51123
  154. stars (90% of which are dimmer than 6th magnitude).
  155.  
  156. A second program called P2000 is available in file area #6 to precess and
  157. proper motion the SAO catalogue from B1950 to J2000.  SKYMAP will perform
  158. precession and proper motion itself, but if you find that the majority of
  159. the time you will want maps plotted for J2000.0, you should run P2000. 
  160. This way, YOUR map epoch matches the star catalogue epoch, so that preces-
  161. sion and proper motion are unnecessary when running SKYMAP.  This, of
  162. course, accelerates the rate at which stars are plotted.
  163.  
  164. The precession and proper motion transformation does present a problem. 
  165. Prior to transformation the catalogue is sorted by right ascension, but not
  166. so afterward.  Precession to J2000 increases the right ascension of all
  167. stars, which means that some stars which appeared toward the end of the
  168. B1950 SAO catalogue will appear at the beginning of the J2000 catalogue. 
  169. Furthermore, proper motion scrambles the order of the stars.  In order to
  170. make use of a time-saving indexing scheme, SKYMAP expects its star file to
  171. be in increasing order of right ascension.  For this reason a third program
  172. called SORTSTAR is provided in file area #6.  This program uses a quicksort
  173. algorithm, and can rapidly sort a file of up to 52000 stars.
  174.  
  175. For those users who don't need all the stars to magnitude 8.1, but would
  176. prefer not to be bothered with running BIGSTAR, P2000 and SORTSTAR, I have
  177. generated two ready-to-go files for your use.  MAG6.DAT contains all the
  178. SAO stars through visual magnitude 6.0, precessed and proper motioned to
  179. J2000.0, and sorted by right ascension.  This file contains all the stars
  180. you are likely to see with the unaided eye.  For those with truly dark
  181. skies, you may want to go to MAG65.DAT, which has all stars through visual
  182. magnitude 6.5.  MAG6.DAT has 5093 stars, whereas MAG65.DAT has 9026.
  183.  
  184.  
  185. Required Files
  186. --------------
  187.  
  188. To run SKY210.EXE, you will need several auxiliary files in addition to
  189. the star catalogue and satellite ephemeris/rocket trajectory files.  Most
  190. important is the configuration file, SKYMAP.CFG, which is discussed below.
  191. SATNAMES.DAT is needed if you plan to use SKYMAP to plot satellite trajec-
  192. tories.  ASTROCLK.CTY (or any city file that uses the ASTROCLK.CTY format)
  193. is required if you plan to plot satellite or rocket tracks.  Finally, if
  194. you wish to label bright stars on the hardcopy with their common names, you
  195. will need the file STARNAME.TXT.  So, to use all of SKYMAP's capabilities
  196. you should have 7 files (not including this .DOC file):  SKY210.EXE, a star
  197. catalogue file (e.g. MAG6.DAT), SKYMAP.CFG, ASTROCLK.CTY, SATNAMES.DAT,
  198. NASAxxx.TXT or XXX.N2L, and STARNAME.TXT.
  199.  
  200.  
  201. Configuration File
  202. ------------------
  203.  
  204. There are 23 lines in the configuration file SKYMAP.CFG.  Using a text
  205. editor, these lines can be modified to represent your particular location
  206. and operating mode.  Alternatively, SKYMAP gives you the option of changing
  207. the values in the configuration file at run-time, which is probably easier
  208. and safer.  The configuration file format is as follows:
  209.  
  210.        Line 1:  Name of star data file (e.g. MAG6.DAT)
  211.        Line 2:  Epoch of the star catalogue (e.g. J2000)
  212.        Line 3:  Julian date of star catalogue epoch
  213.        Line 4:  Name of 2-line elements or rocket trajectory file
  214.                 (e.g. NASA909.TXT)
  215.        Line 5:  Name of city file (e.g. ASTROCLK.CTY)
  216.        Line 6:  Name of your city or viewing site
  217.        Line 7:  Longitude, latitude, altitude, and zone hour of site
  218.        Line 8:  6 special codes for program mode, local/UTC toggles,
  219.                 lighting constraints and star/planet labeling mode
  220.        Line 9:  Month, day, year, hour, minute, second, track duration,
  221.                 track resolution, timetag resolution, SGP model type
  222.       Line 10:  Code for projection type, right ascension of plot center,
  223.                 declination of plot center, azimuth of plot center,
  224.                 elevation of plot center, right ascension grid spacing,
  225.                 declination grid spacing, rectangular plot field of view,
  226.                 polar plot field of view, alt-azimuth plot field of view,
  227.                 and dimmest visual magnitude to plot.
  228.       Line 11:  Julian date of map epoch, ASCII map epoch (e.g. 9/25/91)
  229.   Lines 12-21:  Names of up to 10 satellites to be overplotted
  230.       Line 22:  Title of plot
  231.       Line 23:  Name of plot file (default SKYMAP.PLT)
  232.  
  233.  
  234. On line 7, longitude must be from -180 to 180 and latitude from -90 to 90
  235. degrees.  Altitude is in meters, and the zone hour is the time difference
  236. from GMT.  Zone hour must be an integer from -12 to 12.  For the west
  237. coast, the zone hour is -8 for Standard Time and -7 for Daylight Savings
  238. Time.  If you decide to use a text editor to modify the contents of
  239. SKYMAP.CFG, and accidentally corrupt the file, DON'T PANIC.  Just delete
  240. it, and run SKYMAP.  When no configuration file is present, SKYMAP will
  241. create a default SKYMAP.CFG which you can use as a starting point.
  242.  
  243.  
  244. The City File
  245. -------------
  246.  
  247. The city file can have any name, and although it won't be referenced unless
  248. you plot a satellite or rocket track, the file still needs to "exist".  If
  249. you plan to use SKYMAP to plot celestial maps only, just create an empty
  250. file for SKYMAP to find and ignore!  (The same applies to the ephemeris
  251. file -- in fact, you could create a file called NUL.DAT, and use this name
  252. on lines 4 and 5 of SKYMAP.CFG).
  253.  
  254.  
  255. Running SKYMAP
  256. --------------
  257.  
  258. Type SKY210 from your DOS prompt.  If you've prepared everything properly,
  259. something similar to the following messages will appear on your screen:
  260.  
  261.  
  262.           Reading configuration information from SKYMAP.CFG
  263.  
  264.           Total # of stars in MAG65.DAT:   9026
  265.           Configuration information load successful.
  266.  
  267.                     Hit any key to begin
  268.  
  269.  
  270. If SKYMAP.CFG is missing, you will instead see the following:
  271.  
  272.  
  273.           Warning: SKYMAP.CFG not found in current directory.
  274.           Creating default configuration file.
  275.           Reading configuration information from SKYMAP.CFG
  276.  
  277.           Total # of stars in MAG65.DAT:   9026
  278.           Configuration information load successful.
  279.  
  280.                     Hit any key to begin
  281.  
  282.  
  283. There is quite a bit of error checking during the configuration load se-
  284. quence, with automatic recover procedures when at all possible.  In the
  285. case of a missing star data file, you will get a message like the
  286. following:
  287.  
  288.           Star datafile "MAG65.DAT" not found.
  289.           Enter new star datafile name, or return to quit:
  290.  
  291. This allows you to use a star data file with a name different from that
  292. which appears in SKYMAP.CFG.  As you would expect, some errors are not
  293. recoverable.  For example, if SKYMAP.CFG happened to be missing lines 11
  294. through 23, you would see the following message:
  295.  
  296.     FATAL ERROR.  Unexpected EOF reading line 11 of SKYMAP.CFG.
  297.     Delete SKYMAP.CFG and re-run to create default configuration.
  298.  
  299. As mentioned before, if you can't get SKYMAP to run with your particular
  300. configuration file, and you can't locate the problem, delete SKYMAP.CFG and
  301. run SKY210.  SKYMAP will always create an acceptable configuration file if
  302. SKYMAP.CFG is missing.
  303.  
  304.  
  305. SKYMAP Menus
  306. ------------
  307.  
  308. SKYMAP is menu driven, which makes program operation very easy, even for
  309. the beginner.  Once you get the message, "Hit any key to begin" following a
  310. successful configuration load, you're all set to go.  Hit a key:  the
  311. screen will clear to a blue background, and SKYMAP's main menu will appear:
  312.  
  313.                                 SKYMAP MAIN MENU
  314.  
  315.                     F1  Star catalogue information
  316.                     F2  Observer site information
  317.                     F3  Change date/time
  318.                     F4  Map attributes
  319.                     F5  Plot mode: Star Map Only
  320.                     F6  HPGL output filename: SKYMAP.PLT
  321.                    [F7  Satellite/rocket information]
  322.                    [F8  Set lighting constraints]
  323.                     F9  Display sun/moon/planet coordinates
  324.                     F10 Plot star map
  325.                     ESC Exit
  326.  
  327. (Commands F7 and F8 only appear when the plot mode listed for F5 is either
  328. 'Satellite Trajectory' or 'Rocket Trajectory'.)  Use your keyboard function
  329. keys or the escape key to select the appropriate menu item.  (Striking other
  330. keys just results in "beeps".)  In addition to SKYMAP's Main Menu, there are
  331. six submenus:  Star Catalogue Menu (F1), Observer Site Information Menu (F2),
  332. Date/Time Menu (F3), Map Attributes Menu (F4), Satellite/Rocket Information
  333. Menu (F7), and Lighting Constraint Menu (F8).  Use the Escape key to return
  334. to the Main Menu from any of the submenus.
  335.  
  336.  
  337. General Operation
  338. -----------------
  339.  
  340. As most of the menus are self-explanatory, I will make only passing remarks
  341. on most of the features, and concentrate on the less obvious ones.  You
  342. will probably only have to call the Star Catalogue Menu (F1) once for your
  343. particular setup.  Here you select the star catalogue file you wish to use
  344. (e.g. MAG6.DAT) and the magnitude of the dimmest star to be plotted on your
  345. map.  Be sure to set the star catalogue epoch (F2) to match the epoch of
  346. the catalogue (B1950, J2000, etc.).  For MAG6.DAT and MAG65.DAT this should
  347. be J2000.
  348.  
  349. Go into the Observer Site Information Menu (F2) if you wish to display
  350. and/or modify your current site.  To change ground sites, hit F2 and then
  351. enter the name of the desired location.  SKYMAP will search your city file
  352. to locate the coordinates of your site.  Note that you do not have to enter
  353. the entire city name, just enough to identify it.  SKYMAP searches for
  354. matches, and with each match asks if it has found the city you want.  If
  355. not, it continues searching until it has read the entire city file.  If
  356. your city is not found, you will have to enter its latitude, longitude,
  357. altitude and timezone yourself.  Remember that south latitudes and west
  358. longitudes are entered as negative numbers, and altitude is in meters.  The
  359. timezone must be from -12 to 12 (e.g. -8 for California during standard
  360. time).  Once you've entered a site's coordinates, you have the option of
  361. adding it to the city file using function F5.  There are also functions for
  362. changing the altitude and timezone of an existing site.  This is helpful
  363. when switching between Standard Time and Daylight Savings Time.
  364.  
  365.  
  366. Date/Time Menu (Main Menu-F3)
  367. -----------------------------
  368.  
  369. Use this menu to change the date, time, time type (local or UTC) and
  370. DeltaT.  The time type is a toggle -- each time you hit F4, it changes
  371. between local and UTC.  Note that the Date/Time and Julian Date are inter-
  372. related.  If you change the Julian Date, the starting date and time change
  373. accordingly, and vice versa.  Also, each time you use F1, F2, or F3, Delta
  374. T is recalculated.  (Delta T is the difference between UTC and Ephemeris
  375. Time, ET).  If you want to use a particular Delta T, set the date and time
  376. first, THEN set Delta T using F5.
  377.  
  378.  
  379. Map Attributes Menu (Main Menu-F4)
  380. ----------------------------------
  381.  
  382. This is the menu you will be using most.  Here you control how the plot
  383. will appear.  Function F1 toggles the map type between Rectangular, Polar
  384. and Alt-Azimuth.  The rectangular projection is appropriate when plotting
  385. portions of the celestial sphere that are within 40 degrees of the equator;
  386. otherwise, a polar projection should be used as this will minimize distor-
  387. tion.  The Alt-Azimuth projection is probably what you'll use the most
  388. since this shows you how YOUR sky will appear.  With the alt-azimuth pro-
  389. jection you control the azimuth and elevation of the center of your plot,
  390. and the vertical field of view.  Azimuth is measured in degrees clockwise
  391. from north; thus, east is 90, south is 180, west is 270 and north is 0.
  392. Elevation is measured from 0 to 90, 0 representing the horizon, and 90
  393. the zenith.  As an example, if you want a view to the south-west that
  394. includes the horizon and the zenith, you would set the azimuth to 225, the
  395. elevation to 45, and the vertical field of view to 90.
  396.  
  397. Grid spacing (F3) controls the frequency of overlaid grid lines in right
  398. ascension and declination for rectangular and polar plots, and azimuth and
  399. elevation in the alt-azimuth plot.  Values of 10 or 15 degrees are good for
  400. large fields of view.  I like to have between four and eight grid lines in
  401. each direction, so I choose a round number grid spacing (1, 2, 5 or 10
  402. degrees, typically) that is four to eight times smaller than my field of
  403. view.  If you want no grid at all, enter zeroes or negative values for the
  404. grid spacing.  On the screen the grid appears cyan.  For the alt-azimuth
  405. map projection, a green local horizon line is also plotted.  (For sites at
  406. sea-level, the horizon coincides with the zero-degree elevation line).
  407.  
  408. F4 is used to change the field of view of the plot.  For the rectangular
  409. projection, you select the horizontal (right ascension) field of view in
  410. hours; for the polar and alt-azimuth projections you set the vertical field
  411. of view in degrees.
  412.  
  413. The epoch of your plotted map can be changed using F5.  Most of the time
  414. you will want this epoch to match that of your star catalogue, usually
  415. J2000 or B1950.  However, you can plot the map for any epoch -- it just
  416. takes a little longer due to precession, nutation and proper motion calcu-
  417. lations.  If significant precession must be performed, the map can take
  418. quite a bit longer to plot, especially if the star catalogue is large (more
  419. than 10000 stars).  This is because the internal star file indexing scheme
  420. can no longer be used, which requires the entire star file to be read.  For
  421. small fields of view, this means a lot of time is spent processing stars
  422. that will not appear on the plot.
  423.  
  424. F6 allows you to enter a title for your hardcopy SKYMAP output.  The title
  425. can be up to 70 characters and will appear left-justified below your map.
  426. If you don't want a title, enter F6 and hit return.
  427.  
  428. F7 is a three-way toggle controlling how planets and stars are labeled in
  429. your plot.  The default is no star labeling, and a single-letter planet
  430. label (m,V,M,J,S,U,N,P).  Hit F7 once, and single-letter planet labels
  431. change to full names.  Hit F7 again, and bright stars are also labeled with
  432. their common names (e.g. Polaris, Betelgeuse, Rigel, etc.), provided that
  433. STARNAME.TXT is found in your directory.  (This file contains common names
  434. for 195 stars).  Hit F7 a third time, and you're back to the default.  Prior
  435. to version 2.10, the star/planet labeling status was not stored in SKYMAP's
  436. configuration file, but this information has been added to line 8.  This
  437. improvement unfortunately comes at the expense of upward compatibility:  a
  438. V2.9 or earlier .CFG file will not run properly with V2.10 unless an extra
  439. 0, 1 or 2 is added at the end of line 8 of the file.
  440.  
  441.  
  442. Plot Mode (Main Menu-F5)
  443. ------------------------
  444.  
  445. Function key F5 in the Main Menu is a plot mode toggle.  There are three
  446. modes:  Star Map Only, Satellite Trajectory and Rocket Trajectory.  Very
  447. few of you will ever use the Rocket Trajectory mode, so I will not discuss
  448. it here except to say that this mode can be used to plot the track of a
  449. rocket (or any object for that matter) as it would be seen against the
  450. stars from your particular viewpoint.  A rocket trajectory file is required
  451. for this mode, and its format was described in the introduction.
  452.  
  453. The Star Map Only mode can be used if you don't want to overplot a satel-
  454. lite trajectory.  In this mode, Main Menu functions F7 and F8 will not
  455. appear.
  456.  
  457.  
  458. HPGL Output Filename (Main Menu-F6)
  459. -----------------------------------
  460.  
  461. A word on the plot file.  SKYMAP *always* produces a plot file, whether
  462. you want it or not.  (This is an artifact of the program's evolution from
  463. the days when screen output was not yet implemented).  You can always
  464. delete the file later if you don't need it, so just give it any name.
  465. The program will check to see if the file already exists, and if so, give
  466. you the option of writing over it or selecting another filename.
  467.  
  468.  
  469. Plotting a Satellite Trajectory
  470. -------------------------------
  471.  
  472. Plotting a satellite trajectory used to require a bit of preparatory work
  473. BEFORE running SKYMAP, as SKYMAP did not have the "brains" to know when a
  474. particular satellite was going to make a favorable pass over a given site.
  475. A user had to first run a program such as Paul Traufler's TRAKSAT or Dave
  476. Ransom's STSORBIT to know when and where a good pass would occur.  As of
  477. version 2.9, SKYMAP will now do this for you.  An analytical search func-
  478. tion has been added to the Satellite/Rocket Information Menu under F8.  You
  479. provide the search duration (in days) and the minimum elevation that the
  480. satellite must exceed.  This search is subject to any lighting constraints
  481. you have set.  (Lighting constraints are discussed later).  If you have
  482. loaded multiple satellites, you must also provide the index number (1-10)
  483. of the satellite to search on.  While the search is proceeding, a date
  484. counter will appear to advise you of progress.  You can abort a search at
  485. any time by hitting the escape key.
  486.  
  487. If no acceptable passes are found within the search duration, a message to
  488. that effect will appear for a few seconds, and then control will return
  489. to the satellite menu.  If a pass is found, the starting date and time of
  490. the pass will be displayed along with the peak elevation.  (This starting
  491. date and time will be three minutes before the satellite breaks your
  492. horizon).  SKYMAP will automatically center your viewpoint on the peak of
  493. the pass, change your start date and time, and set your search duration
  494. to correspond to the pass.  If your plot mode was rectangular or polar,
  495. it will be changed to alt-azimuth.
  496.  
  497. The search function has been tested with a many satellites from different
  498. viewing locations, and seems to work well; however, the logic flow is very
  499. tricky due to interaction with the lighting constraints, and it is possible
  500. that the algorithm will have problems in particular situations.  If you run
  501. across such a case, and your problem is repeatable, please let me know so
  502. that I can work on a solution.
  503.  
  504.  
  505. Satellite Information Menu (Main Menu-F7)
  506. -----------------------------------------
  507.  
  508. With the exception of the lighting constraints (which are set in the
  509. Lighting Constraints Menu) and the propagation start date and time (which
  510. are set in the Date/Time Menu), all of the Satellite parameters are set in
  511. the Satellite Information Menu.  F1 allows you to change the name of the
  512. satellite ephemeris file, usually of the type NASAxxx.TXT.  As mentioned
  513. before, Ted Molczan's N2L-XXX format is also accepted by SKYMAP.  F3
  514. controls the duration of the satellite propagation, which tells SKYMAP how
  515. far into the future to extend the orbital track.  For a single pass at a
  516. location, a half-hour to an hour is sufficient.  If you propagate too far
  517. into the future, you may end up plotting multiple passes unintentionally.
  518. Remember that the propagation duration in used in conjunction with the
  519. start time that you've set in the Date/Time Menu.  For this reason, I
  520. usually select a start time around 5-10 minutes before the satellite will
  521. appear above my site horizon to ensure that none of the track is missing on
  522. my star map.  Of course, if you use the autolocate function (F8), all of
  523. these values will be set for you.
  524.  
  525. The resolution of the trajectory plot (F4) tells SKYMAP how frequently to
  526. calculate the satellite's position.  The shorter the time resolution, the
  527. longer it takes SKYMAP to run, but the smoother the track will look. 
  528. Tracks are fairly linear over 10-second periods, but if you are plotting a
  529. very small portion of the sky you will want even more frequent positional
  530. information.  When selecting the resolution, you should also be thinking
  531. about how frequently you'll want the orbit time-tagged (set with F6). 
  532. Time-tags must occur at some integer multiple of the trajectory resolution. 
  533. (Note that time-tags CAN occur at every trajectory point if desired).  As
  534. an example, if a satellite is going to take 30 seconds to cross your map, I
  535. would select a resolution of 1 second, and a timetag resolution of either 1
  536. or 2 seconds.  Be careful not to select so short a time between tags that
  537. they begin to overlap one another.  With a little practice, you'll get a
  538. feel for these time-related inputs.
  539.  
  540. F5 is a toggle between UTC and Local Time-tag labels.  This is independent
  541. of the time type you've established in the Date/Time Menu.  For example,
  542. your start date/time may be Pacific Daylight Time, but your time-tags can
  543. be UTC if desired.
  544.  
  545.  
  546. Propagation Model
  547. -----------------
  548.  
  549. F7 is a toggle directing which propagation model to use, either SGP, SGP4
  550. or HANDE.  Results will vary slightly depending on which model you use, but
  551. should agree quite well with each other within a week of a satellite's
  552. ephemeris epoch.  SGP is the lowest fidelity model, and consequently runs
  553. the fastest.  SGP4 should theoretically give more accurate predictions, but
  554. it takes slightly longer to run.  There will be negligible cross-track dif-
  555. ference between SGP and SGP4, but the along-track position may differ by
  556. several seconds depending on how "fresh" the orbital elements are.
  557.  
  558. The HANDE algorithm is the most sophisticated.  It was developed by Felix
  559. R. Hoots for Air Force Space Command, Colorado Springs, Colorado, and first
  560. appeared in Spacetrack Report #6 - Models for Propagation of Space Command
  561. Element Sets, in July of 1986.  At that time, it was projected that in the
  562. early 1990s all Space Command element sets would be generated with the
  563. HANDE model, and that the element sets sent to external users would be pure
  564. HANDE elements (in contrast to the current method of sending a mixture of
  565. Brouwer and Kozai elements).  However, the last time I checked with Space
  566. Command there was no near-term plan to make the switch.  I've included the
  567. HANDE model in SKYMAP for the curious, and I would be interested in hearing
  568. how it stacks up against SGP4 in terms of prediction accuracy.  For great-
  569. est accuracy, HANDE needs special 17-element (3-line) ephemerides, but it
  570. will run with 2-line elements, albeit with degraded accuracy.
  571.  
  572.  
  573. Satellite Selection
  574. -------------------
  575.  
  576. Satellites are selected using function F2 in the Satellite Information Menu.
  577. This function allows you to add, change or delete entries from a list of up
  578. to ten satellite names.  To delete a satellite from the list, enter F2 and
  579. hit "D" followed by a return.  Then input the list number (1-10) of the
  580. satellite to be deleted.
  581.  
  582. To add a satellite, enter F2 and then hit "A" followed by a return.  SKYMAP
  583. will then ask you to enter either a five-digit NORAD designation (e.g. 16609
  584. for Mir), or a satellite name.  Numbers have an advantage over names in that
  585. they are unambiguous, but names are easier to remember.  Selecting satellites
  586. by name is similar to searching for a city name in the city file.  To find a
  587. particular satellite, SKYMAP does not need the whole name; just enough of it
  588. to distinguish it from other satellites.  As an example, entering just "Mir"
  589. for the satellite name is not sufficient to distinguish the Mir Space Station
  590. from the Miranda satellites.  Entering "Mir s" clears up the ambiguity.
  591.  
  592. When SKYMAP finds a match, it displays the full name of the satellite it has
  593. has found, and gives you the option of accepting it, or continuing to search
  594. for further matches.  If no acceptable matches are found, SKYMAP will report
  595. "Name string not found.", and ask you to enter another name or number.
  596.  
  597. To change a satellite in the list, hit F2 followed by "C" and return.  Input
  598. the list number (1-10) of the satellite to be changed, and follow the normal
  599. instructions for adding a satellite.
  600.  
  601. As of version 2.10, control stays within the satellite list editor until 'E'
  602. is entered (for end), or any key other than A, C or D is entered.  (This
  603. change was made to facilitate multiple changes to the satellite list.)
  604.  
  605.  
  606. SATNAMES.DAT file
  607. -----------------
  608.  
  609. The file SATNAMES.DAT is used to connect satellite names with their NORAD
  610. numbers.  Since new satellites are continually being launched, you may
  611. want to occasionally add entries to this file.  As with the city file and
  612. configuration file, this can be accomplished with any text editor.  Just
  613. follow the format of the other entries in the file, and keep the NORAD
  614. numbers in increasing order.  The first six characters of each line of
  615. the file must be the 5-digit NORAD designator followed by a space.  The
  616. next four characters are the satellite's standard visual magnitude, which
  617. is described below.  The name you want to use to identify the satellite
  618. begins in column 11.  Feel free to use any name you like, and to modify
  619. any of the names already in the file.  (You can also delete file entries
  620. for satellites that don't interest you).  You'll notice that for satellites
  621. which don't yet have a name, I've used the NORAD number and letter scheme.
  622.  
  623.  
  624. Standard Visual Magnitude
  625. -------------------------
  626.  
  627. The standard visual magnitude appears in columns 7-10, and is meant to
  628. represent the approximate visual magnitude of the satellite if it were at
  629. a range of 1000 km and a phase angle of 90 degrees (half-illuminated).
  630. My VIEWSAT program uses this value to predict the visual magnitude of a
  631. satellite as a function of its actual range and phase angle, but SKYMAP
  632. makes no such calculation at the present time.  It is included only for
  633. compatibility reasons, but I've mentioned it here for the curious.  Most of
  634. the standard magnitude values in SATNAMES.DAT come from the N2L-xxx type
  635. element sets, courtesy of Ted Molczan.  In general, I've found these
  636. values to be slightly pessimistic, and in a few cases I've made changes
  637. to reflect observations that I've made.  Entries of "99.9" are used for
  638. satellites which appear in the NASA bulletins, but not in Ted's N2L-type
  639. files.  Ted's two-line element sets concentrate on satellites which CAN be
  640. visible to the unaided eye, so those satellites with standard magnitude
  641. entries of 99.9 are either too dim for unaided viewing or too recently
  642. launched for a measurement to have been made.
  643.  
  644.  
  645. Lighting Constraints Menu (Main Menu-F8)
  646. ----------------------------------------
  647.  
  648. Lighting constraints control what portions of an orbital track are plotted.
  649. Functions F1 through F3 control toggles on the three different lighting
  650. constraints:  sun at the satellite (F1), sun at the ground site (F2), and
  651. moon at the satellite (F3).  For sun and moon at the satellite, F1 and F3,
  652. the three possible conditions are Visible, Eclipsed, and No Constraint (i.e.
  653. don't care).  As of version 2.10, there are five possible lighting conditions
  654. at the ground site:  Day Only, Night Only, Sunset to Midnight, Midnight to
  655. Sunrise, and No Constraint.  How these lighting constraints are set will
  656. determine which satellite passes the autolocate function (F8 in the Satellite
  657. Information Menu) will accept.  For example, if you don't like to get up for
  658. those early morning satellite passes, hit F2 until the line reads "Sun at
  659. ground site: Sunset to Midnight".
  660.  
  661.  
  662. Display Sun/Moon/Planet Coordinates (Main Menu-F9)
  663. --------------------------------------------------
  664.  
  665. This function was originally added for debugging purposes, but I found it
  666. useful enough that I decided to add it as a feature.  If you want a tabular
  667. display of the TOPOCENTRIC sun, moon and planet coordinates for your
  668. selected site, date and time, just hit F9.  Note that through clever
  669. selection of your site, you can display GEOCENTRIC coordinates instead.  In
  670. the Observer Site Information Menu, select a site name that you know won't
  671. be found in your City File (say "ZZZ").  When the unsuccessful search of
  672. your City File is complete, SKYMAP will ask for the site coordinates.  Just
  673. enter a latitude of zero, any longitude, and an altitude of -6378135 (the
  674. equatorial radius of the earth in meters).  Your site is now the earth's
  675. center!
  676.  
  677.  
  678. Plot Star Map (Main Menu-F10)
  679. -----------------------------
  680.  
  681. Once you've input all the necessary parameters and you're ready to plot,
  682. hit F10.  If any satellite information needs to be loaded, brief messages
  683. may appear at this time.  Then the screen will clear, the sun, moon and
  684. planets will be plotted (if they are visible), followed by the stars.  The
  685. stars may take a while, particular in the alt-azimuth projection which has
  686. to read your entire star file.  Finally, a cyan grid will be plotted (if it
  687. was selected), and any satellite tracks will be overplotted in bright red.
  688. (While each satellite's track is being plotted, its name, NORAD designation,
  689. perigee, apogee and period will appear above the plot, along with a percent
  690. completed indication.)  When the plot is complete, the message "Hit any key
  691. to clear screen and goto Main Menu" will appear in green below the map.
  692.  
  693.  
  694. Exiting SKYMAP (Main Menu-ESC)
  695. ------------------------------
  696.  
  697. Use the escape key in SKYMAP's Main Menu to exit the program.  The program
  698. will then ask whether to save current configuration parameters.  The default
  699. is no, and if you hit return SKYMAP.CFG will remain unchanged.  If you made
  700. configuration changes that you want to save, enter 'Y'.  That's it!  You're
  701. done!  Your SKYMAP HP-GL file is ready to be plotted (or rasterized and
  702. printed).
  703.  
  704.  
  705. Problems
  706. --------
  707.  
  708. The SKYMAP source code is over 9300 lines long, and as with anything of
  709. this size, bugs can pop up.  If you experience a problem that seems to be
  710. repeatable and can describe it clearly, please leave me a message on the
  711. RPV BBS.  Sometimes it's just a user mistake.  For example, if a satellite
  712. track isn't appearing that you know should be, check the search duration,
  713. lighting constraints, the zone hour of your site, the time-type of your
  714. time and date (UTC or local), and make sure you're looking in the right
  715. part of the sky.
  716.  
  717. Bugs have been found by SKYMAP users before, and it is likely there are
  718. more to be located.  Usually bugs crop up when significant features have
  719. been added to a new version, and there have been over 2500 lines of code
  720. additions/changes in the last two versions alone.
  721.  
  722.  
  723. New Features
  724. ------------
  725.  
  726. I am always ready to listen to user's suggestions on improvements to
  727. SKYMAP.  Upcoming features under consideration include the addition of
  728. minor planets and galaxies, the option to plot planets at their actual
  729. angular size, a toggle to plot constellation line segments, and some
  730. added intelligence to accelerate star plotting in the alt-azimuth mode.
  731.  
  732.  
  733. Revision History
  734. ----------------
  735.  
  736. February 27, 1991 - First major release (1.0).  Rectangular and polar
  737.      plots supported with labeled grids.  Satellite trajectories plotted
  738.      with timetag labels tilted 45 deg w.r.t. track.  Proper motion and
  739.      precession not yet taken into consideration.
  740.  
  741. March 7, 1991 - Precession and proper motion added; date now only entered
  742.      once; defaults added to lighting constraint questions; option added
  743.      to keep lighting constraints unchanged for multiple track plots; city
  744.      name can be entered instead of lat-long-alt (coords are then extracted
  745.      from Dave Ransom's ASTROCLK.CTY).  Rolling orbit track timetag replaced
  746.      by % completed counter; polar plot labels changed so that all are right
  747.      side up; B1950 map epoch default added along with selection for J2000;
  748.      satellite  coordinates precessed to match those of star map; epoch of
  749.      map printed at bottom center of plot.
  750.  
  751. March 9, 1991 - Configuration file added with default file names and
  752.      location information.
  753.  
  754. March 11, 1991 - Orbital element format switched to NASA two-line format;
  755.      satellite name or title added below plot; map epoch label moved to
  756.      the right.
  757.  
  758. March 13, 1991 - Version 1.1 release.  Timetag label plotting logic improved
  759.      so that no label is printed upside-down; south polar plot inverted so
  760.      that all polar plots have their highest declination at the top of the
  761.      page; 49-byte star catalogue format now accepted in addition to prior
  762.      28-byte format; star record size added to configuration file; if pre-
  763.      cessing catalogue by more than 50 years, all star files now opened.
  764.  
  765. March 14, 1991 - Error found in precession algorithm: decl could exceed 90
  766.      degrees; rewrote vector rotation part of algorithm.
  767.  
  768. March 20, 1991 - Version 1.2 release.  Rocket launches can now be plotted
  769.      against star map; bug fixed in Eclipse subroutine for satellite or
  770.      rocket altitudes with Rho < 1; DrawSegments no longer used by Tracks
  771.      subroutine, so tracks are plotted continuously on screen rather than
  772.      all at once; bug with southern hemisphere polar declination labeling
  773.      fixed.
  774.  
  775. April 9, 1991 - SKYMAP.CFG created w/ default values if not found; end-of-
  776.      file check while reading line 6 of configuration file.
  777.  
  778. May 15, 1991 - Version 2.0 release.  Menus added; all parameters stored in
  779.      configuration file; single satellite plot per map.
  780.  
  781. May 21, 1991 - Version 2.1 release.  Sun and moon added; time now entered
  782.      as HH:MM or HH:MM:SS instead of HHMM.SS; alt-az map projection added;
  783.      moon phase added.
  784.  
  785. June 3, 1991 - Version 2.2 release.  Multiple satellite track option returned
  786.      (up to 10 satellites); satellite tracks labeled with NORAD # to distin-
  787.      guish them from one another; sun and moon scaling changed to the larger
  788.      of their actual size and 1.2 x the size Sirius; screen border changed
  789.      from dull red to bright white; more informative ephemeris loading mes-
  790.      sage; early EOF error checking on SKYMAP.CFG; dashed halo added to sun
  791.      to distinguish it from full or new moon on laser plotter; planets added
  792.      as labeled open circles on hardcopy, filled color circles on screen.
  793.  
  794. June 7, 1991 - Version 2.3 release.  Planet precession added; PlotEpoch read
  795.      bug in GetConfig fixed; star information now read from a single direct-
  796.      access star file indexed by STARS.IDX; binary star search added; bug
  797.      with satellite propagation in Alt-Az mode fixed.
  798.  
  799. June 10, 1991 - Discovered and fixed bug that prevented Rocket trajectories
  800.      from being plotted (caused by multi-satellite upgrade).
  801.  
  802. June 20, 1991 - Version 2.4 release.  HANDE algorithm added; variable zoom
  803.      and center elevation added to Alt-Azimuth projection.
  804.  
  805. June 24, 1991 - limit determination logic added to polar grid plot to speed
  806.      it up.
  807.  
  808. July 16, 1991 - Version 2.5 release.  Limit logic added to Alt-Az grid to
  809.      speed it up and to correct missing azimuth lines at high magnification;
  810.      sun and moon routines replaced with Jean Meeus' equations found in
  811.      Astronomical Formulae for Calculators, Fourth Edition (nutation and
  812.      aberration now included); DeltaT correction added to convert to
  813.      ephemeris time.
  814.  
  815. July 31, 1991 - DeltaT automatically calculated (if desired); Astronomy,
  816.      time and date routines moved to a new module called ASTRO (Module
  817.      SUN deleted).
  818.  
  819. August 26, 1991 - Version 2.6 release.  HPGL file added to configuration
  820.      file; SKYMAP.CFG made upward compatible thru EOF checking in GetConfig;
  821.      planetary equations replaced with those which appear in Astronomical
  822.      Formulae for Calculators, Fourth Edition; mean sidereal time calcula-
  823.      tion replaced by apparent sidereal time; bug in site altitude discovered
  824.      and fixed (type mismatch in SetSite); menu site altitude output in
  825.      meters or kilometers depending on magnitude of altitude; annual aberra-
  826.      tion and nutation corrections added to stars.
  827.  
  828. September 11, 1991 - Version 2.7 release.  Light-travel time added to plane-
  829.      tary calculations; menu item added to output tabular information on sun,
  830.      moon and planets; bug in AGrid line-labeling fixed (back to labeling at
  831.      sides and bottom); planet and bright star name labeling added.
  832.  
  833. September 24, 1991 - Version 2.8 release.  DMS routine improved; 49-byte
  834.      star file format no longer accepted; starfile record size removed from
  835.      SKYMAP.CFG file (but made upward compatible from V2.7); STARS.IDX no
  836.      longer used - index values are calculated at load time and whenever
  837.      the star catalogue is changed.
  838.  
  839. October 7, 1991 - Bug due to improper Solar and Lunar calls in Subroutine
  840.      Tracks located and fixed; AGrid range bug fixed.
  841.  
  842. October 16, 1991 - Version 2.9 release.  Added automatic search for next
  843.      satellite pass; map center displayed below map (on screen only).
  844.  
  845. November 11, 1991 - Version 2.10 release.  Fixed reported number of stars
  846.      read in (was off by one due to header record 0); added logic to label
  847.      Pleiades as "Pleiades" unless at high magnification; when editing
  848.      satellite list, remains there until (E)nd entered; planet/star labeling
  849.      status now stored in SKYMAP.CFG; morning/evening pass filter added;
  850.      atmospheric refraction taken into consideration in alt-azimuth plots;
  851.      true horizon added to Alt-Az plot (old "horizon" was actually 90 degree
  852.      zenith angle); differential refraction included for sun and moon when
  853.      they are within 5 degrees of the horizon.
  854.