NORAD ID: что изменилось после запуска спутника под номером 100 000?

В 1957 году инженеры СССР запустили в космос первый искусственный спутник Земли (ИСЗ) — Спутник-1. Тогда американские военные обеспокоились тем, что у них нет надёжного способа отследить новый космический объект и любые другие объекты, которые в будущем могут проходить над территорией Соединенных Штатов Америки. Министерство обороны США поручило ВВС оперативно сформировать структуру для мониторинга орбиты. Так появился первый каталог космических объектов (Project Space Track).

Первым объектом в каталоге стала вторая ступень ракеты Р-7 (00001), которая вывела Спутник-1 на орбиту Земли. Вторым — сам спутник (00002). После этого каждый объект, запущенный на орбиту или обнаруженный на орбите (например, вышедшие из строя аппараты или космический мусор), также добавлялся в каталог.

В 1961 году Командование воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD — North American Aerospace Defense Command) развернуло системы космического наблюдения и система Space Track стала частью общей системы наблюдения NORAD. С того момента номера каталога Project Space Track закрепились в мире под названием NORAD ID.

Почему уникальный номер орбитальных объектов был изначально пятизначным?

Пятизначный формат NORAD ID был обусловлен историей формирования фиксированного формата данных, который создавался в эпоху перфокарт и ранних вычислительных систем.

Перфокарты — это прямоугольные карточки из плотной бумаги, которые служили первыми съемными носителями информации для компьютеров/ЭВМ. Они выполняли ту же роль, которую сегодня выполняют флешки или жёсткие диски.

На такую карточку была нанесена сетка из цифр (обычно 80 колонок и 12 строк — распространённый формат IBM), и оператор с помощью специального механического станка (перфоратора) пробивал в определённых местах карточки маленькие отверстия: их наличие означало единицу («да»), отсутствие — ноль («нет»).

Каждая колонка на карточке кодировала один символ (букву, цифру или пробел). Стопка карточек загружалась в специальное считывающее устройство компьютера, который просвечивал карточки лучами света (или прощупывал металлическими щетками) и таким образом «читал» текст или код программы.

В 1960-е годы оперативная память компьютеров была крайне мала — каждый символ был на счету. Разработчики выделили под идентификатор объекта ровно пять символов — такого количества хватало, чтобы пронумеровать до 99 999 объектов. В начале космической эры это казалось колоссальным запасом, которого должно было хватить на многие десятилетия вперед.

Однако люди развивали космические проекты и исследования так быстро, что летом 2026 года пятизначный лимит каталога NORAD ID был полностью исчерпан. Рост зарегистрированных объектов был связан с резким увеличением числа запусков и количества отслеживаемых фрагментов космического мусора (обломки размером менее 10 сантиметров) — да, они тоже получают свои номера, в том числе при фрагментации (после взрыва, столкновения).

Интересный факт

Официальный открытый каталог спутников занимал диапазон от 00001 до 69 999 — номера выше, от 70 000 до 99 999, были жёстко закреплены за внутренними служебными базами Космических сил США.

70 000 – 79 999: используются для предварительных расчётов траекторий сразу после запусков.

80 000 – 89 999: так называемые «аналитические» номера (Analyst Objects). Туда заносят неопознанные объекты и обломки, которые радары видят и ведут, но военные пока не могут точно сопоставить с уже известным объектом.

90 000 – 99 999: зарезервированы для временных объектов, тестирования систем, а также для любительских баз данных (когда астрономы-любители сами находят секретные военные спутники, которых нет в официальном каталоге, и присваивают им свои временные номера).

Таким образом, когда основной последовательный диапазон дошёл до 69 999, следующий объект в каталоге стал 100 000-м. Им стал португальский кубсат Saramago.

Как решили проблему?

NORAD ID — это часть TLE (Two-Line Element Set, двухстрочный набор элементов), стандартного формата данных, содержащего параметры орбиты спутника в определённый момент времени. В фиксированном TLE пять позиций отводятся для идентификационного номера, а остальные — для других орбитальных параметров и служебных полей. Добавить ещё одну цифру в NORAD ID, тем самым сдвинув остальные поля TLE, было нельзя — они сместились бы, и программа начала считывать не те орбитальные параметры.

Стандартная перфокарта IBM имела строго 80 колонок, а длина одной строки данных была ограничена 80 символами. Формат TLE спроектировали так, чтобы одна строка занимала строго 69 символов (с запасом умещаясь на одну перфокарту). Под уникальный номер (NORAD ID) спутника выделили всего 5 позиций, и это поле сохранилось в таком формате на десятилетия.

Люди давно не пользуются перфокартами, и кажется, что добавить еще одну цифру в NORAD ID ничего не стоит. Однако в программировании есть такое понятие, как «наследие инфраструктуры» (legacy software). Логика фиксированного формата до сих пор «зашита» в ДНК мировой космонавтики.

Чтобы не добавлять ещё одну цифру в идентификационный номер спутника и не сдвигать последующие поля TLE, Космические силы США предложили схему нумерации объектов под названием Alpha-5 (Альфа-5).

Смысл этой системы в том, чтобы представить шестизначное число в пятисимвольном поле, заменив первую цифру буквой. Физически на TLE для идентификационного номера спутника по-прежнему занято пять позиций, но математически они кодируют шестизначный номер — новой цифровой ячейки в классическом TLE не добавлено.

Например: 100000 → A0000. Буква A соответствует числу 10, B — 11 и так далее. Буквы I и O не используются, чтобы не путать их с цифрами 1 и 0.

Пример TLE спутника «Геоскан-Эдельвейс»

Геоскан-Эдельвейс — первый частный малый космический аппарат (МКА) из Санкт-Петербурга, выведенный на орбиту в рамках проекта Space-π. Разработанный за полтора года, он был предназначен для испытания спутниковой платформы «Геоскан 3U» — той части космического аппарата, которая отвечает за электропитание, связь и управление полезной нагрузкой, а также создает условия для работы приборов во время космического полёта. Полезными нагрузками стали GNSS-приёмник компании «Элвис» и газовая двигательная установка с заправленными азотом баллонами от опытно-конструкторского бюро «Факел».

1 — номер строки;

53385U — идентификатор NORAD и U=Unclassified — не секретный;

22096R — последние две цифры года запуска (22), номер пуска в году (096) и часть запуска (R);

22269.14435733 — эпоха, последние две цифры года запуска (22) и день и дробная его часть (269.14435733 — попробуйте ввести это значение в ячейке MS Excel и сменить формат числа на «Дата» и посмотреть в строку формул; отбрасывая 1900 год, вы узнаете дату и время получения указанных TLE-строк — 26 сентября 3:27:52 часов);

.00009653 — первая производная от среднего движения (ускорение), делённая пополам в размерности виток/день² (указана только десятичная часть, полная запись: 0,00009653);

00000-0 — вторая производная от среднего движения в размерности виток/день³ (аналогично предыдущему, указана только дробная часть);

37762-3 — коэффициент торможения В* (более привычная запись: 0,37762∙10^-3);

0 — тип эфемерид, сейчас всегда равен нулю;

999 — номер набора элементов; 

5 — контрольная сумма.

2 — номер строки;

53385 — идентификатор NORAD; 

97.4313 — наклонение орбиты в градусах;

170.3195 — долгота восходящего узла в градусах;

0002683 — эксцентриситет орбиты (полная запись: 0,0002683);

298.0162 — аргумент перигея в градусах;

199.7004 — средняя аномалия в градусах;

15.26041929 — среднее число оборотов в сутки;

732 — номер витка за эпоху;

7 — контрольная сумма.

Почему многие поддержали систему Alpha-5 вместо того, чтобы синхронизировать новые форматы со старыми данными?

TLE широко используется в программном обеспечении для прогнозирования положения космических объектов, планирования наблюдений и сопровождения спутников. Поэтому изменение фиксированного формата способно затронуть большое количество старых программ и библиотек.

Многие из них написаны десятилетия назад на языках вроде Fortran или Си. Если бы военные США просто добавили один символ и сдвинули строку, часть такого софта могла бы перестать правильно разбирать TLE: он продолжил бы работать, но считал бы поля не из тех позиций.

Внедрение системы Alpha-5 позволило сохранить обратную совместимость. Старый софт, который ожидает пятисимвольное поле, продолжает читать строку TLE как обычно: он видит 5 символов (например, A0000). Современный софт может преобразовать Alpha-5 обратно в полный номер каталога — например, A0000 в 100000.

Американские военные не стали расширять TLE, потому что этот формат признан устаревшим. Вместо того чтобы «латать» структуру эпохи перфокарт, космическую инфраструктуру постепенно переводят на принципиально новые, расширяемые стандарты сообщений.

Orbital Mean-Elements Message (OMM) — новый международный стандарт, в котором данные могут передаваться в форматах XML, JSON, KVN и других. В них данные записаны понятными блоками, длина поля не ограничена пятью символами, а для идентификатора объекта можно передавать полный каталожный номер. Если Alpha-5 — это временный «костыль» для поддержания совместимости старого формата TLE с новыми шестизначными номерами, то OMM — это полноценный долгосрочный стандарт, который окончательно заменит TLE.

Практическое применение OMM полностью меняет логику интеграции: современные ИТ-системы, библиотеки на Python или веб-сервисы теперь могут нативно запрашивать орбитальные данные через API в формате JSON или XML, избавляя разработчиков от жёсткой привязки к позициям в текстовой строке.

В открытой сети «СОНИКС» уже осуществлён переход на новый международный стандарт OMM — теперь орбитальные параметры передаются в формате JSON (JOP — JSON Orbital Parameters). Старый формат TLE и новый Alpha-5 продолжают поддерживаться.

Для всех новых космических объектов с шестизначными номерами классические двухстрочные TLE больше не выпускаются — для них доступен только OMM. Старый формат продолжит поддерживаться, например, военными ради «legacy-систем» и объектов из первой сотни тысяч, но любая новая разработка в космической отрасли сегодня строится вокруг OMM, поэтому окончательная отмена/замена TLE становится лишь вопросом времени.

Источник.