Прямо сейчас на околоземной орбите разыгрывается история, очень похожая на сюжет из «Звездных войн»: российский военный спутник, если верить сообщениям астрономов-любителей, гонится за американским спутником-шпионом. Последний пытался сбежать, но его преследователь не отстает, и через несколько дней (если ничего не поменяется) пройдет буквально в нескольких километрах от своей «жертвы».
Эта история началась 25 ноября 2019 года, когда с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель «Союз-2.1в» со спутником «Космос-2542». На следующий день Минобороны РФ объявило, что на орбиту выведен аппарат-инспектор, который может осуществлять «мониторинг состояния отечественных спутников».
Такие аппараты предназначены для сближения и изучения с близкого расстояния других космических объектов, как правило, в разведывательных целях (подробнее читайте об этом в нашем материале «Слежка в космосе»). Военные и России, и США, по всей видимости, используют такие аппараты для исследования спутников других стран, но почти никогда не признаются в этом.
Однако скрыть их маневры в космосе от телескопов астрономов-любителей почти невозможно, и именно благодаря им мы знаем о том, как это происходит. Именно любители отследили, как в прошлом спутники сближались с собственными разгонными блоками или запускали инспекторов с материнских аппаратов. Так, например, в 2017 году от «Космоса-2519» отделились «Космос-2521» и «Космос-2523».
Так же события начали развиваться и в этот раз — 6 декабря от «Космоса-2542» отделился аппарат, который, предположительно, должен был получить номер «2543». Но дальше началось нечто необычное.
Астроном-любитель Нико Янссен (Nico Janssen) обратил внимание, что плоскость орбиты, на которую был запущен «Космос-2542», меньше чем на градус отличалась от орбиты американского разведывательного спутника USA 245 (он же NROL-65, опознанный астрономами-любителями как спутник оптической разведки KH-11).
Спутники серии KH-11 — первая серия американских аппаратов оптической разведки, способных снимать поверхность Земли на цифровую камеру и передавать данные практически в реальном времени (предыдущая модель KH-9, как и более ранние аппараты, снимали на пленку и отправляли ее на Землю в специальных кассетах).
Первый KH-11 отправился на орбиту еще в 1976 году, но его модернизированные версии запускаются до сих пор. По внешнему виду эти аппараты, предположительно, похожи на телескоп «Хаббл». Новейшие версии их оптики с низкой орбиты предположительно могут обеспечить разрешение до 10 сантиметров на пиксель.
USA 245, предположительно, шестнадцатый спутник серии KH-11. Возможно, он относится к четвертой версии серии. Он был запущен в 2013 году, и уже спустя три витка астрономы-любители нашли его и по параметрам орбиты предположили его тип.
Аппарат был выведен в близкую орбитальную плоскость с однотипным USA 186, запущенным в 2005 году, скорее всего, для его замены.
Оба спутника работают на солнечно-синхронной орбите — она удобна тем, что спутник пролетает над разными участками Земли примерно в одно и то же местное время. На этой орбите находится больше тысячи аппаратов, и, например, в близкой плоскости работает индийский спутник Cartosat-3, так что первоначально речь могла идти о простом совпадении.
Спутники, летающие по низкой околоземной орбите, к которой относятся оба наших героя, двигаются по близкому к кругу эллипсу. Эллипс также образует плоскость орбиты, положение которой вместе с вращением Земли показывает, над какими участками планеты пролетит спутник. Важнейшими параметрами орбиты спутника являются: перицентр — нижняя точка орбиты, апоцентр — верхняя точка орбиты, наклонение — угол между плоскостью орбиты и экватором.
Только наблюдение за поведением аппаратов могло пролить свет на их назначение. И следующий ход сделали американцы. 9 или 10 декабря USA 245 выполнил маневр, и астрономы-любители его потеряли.
Если за перемещениями российских спутников легко следить с помощью общедоступных каталогов, публикуемых NORAD, то определять орбитальные параметры американских аппаратов энтузиастам приходится самостоятельно путем наблюдений в оптическом и радиодиапазоне. На это порой уходит несколько недель.
Тем временем «Космос-2543» начал поднимать свою орбиту. Выглядело это так, будто американский спутник пытается сбежать, а российские за ним гонятся. Чтобы разобраться в ситуации, нужно было снова найти USA 245.
2 января это сумел сделать все тот же Нико Янссен. Аппарат оказался на орбите 286 × 999 километров, причем орбитальные плоскости USA 245 и «Космоса-2542» различались всего на 0,26 градуса.
Впрочем, это все еще ничего не значило — параметры орбиты USA 245 не выходили за пределы обычных для спутника оптической разведки KH-11, регулярно спускающегося до высоты 250-300 километров для получения фотографий более высокого разрешения и уходящего на высоту до 1000 километров для общих снимков. Декабрьский маневр мог быть рутинным и запланированным заранее.
Все выяснилось лишь в конце января. В какой-то момент преследователь определил свои намерения.
Астроном-любитель Майкл Томпсон (Michael Thompson), опираясь на вычисленные другими энтузиастами параметры орбит, заметил, что после нескольких маневров 20-23 января «Космос-2542» оказался на орбите 369 × 915 километров (наклонения орбиты у всех упомянутых спутников близки к 98 градусам и далее специально не обозначаются), подняв ее с 368 × 857 километров.
Спутники KH-11 известны тем, что регулярно выполняют небольшие маневры, возможно, компенсируя торможение об остатки атмосферы, заметное на низких орбитах, или подбирая орбитальные параметры под наблюдение конкретных целей.
Когда в Северном полушарии наступает зима, их орбита оказывается в тени для наблюдателей с Земли. Тогда «вахту» слежения за спутниками принимают на себя энтузиасты в Южном полушарии. В 2013 году, например, этим занимался всего один человек.
Поэтому весной астрономам-любителям часто приходится вновь искать спутник, изменивший за это время свою орбиту. Увлекательные поиски могут занимать несколько дней.
Теперь орбита «Космоса-2542» была очень похожа на орбиту USA 245 (283 × 1002 километров), причем российский аппарат синхронизировал свой орбитальный период так, чтобы американский спутник постоянно находился в области его видимости, а расстояние между ними менялось в диапазоне 150-500 километров.
Второй российский спутник, «Космос-2543», в это время летал по заметно отличающейся орбите 588 × 861 километр, очевидно, занимаясь своими делами.
По оси ординат на графике выше отложен средний орбитальный период в секундах. Его увеличение означает, что «Космос-2542» поднял свою орбиту, увеличив высоту перицентра. А совпадение зеленой и черной линий означает, что орбитальный период у двух спутников совпадает и они находятся на очень близких орбитах.
Теперь, по словам Майкла Томпсона, говорить о случайности уже не приходилось. Косвенным свидетельством в пользу того, что речь идет не просто о совпадении орбит, можно считать реакцию одного из чинов NATO.
«Конечно, это угроза для наших союзников. Это ключевой вопрос, нам необходима уверенность, что мы обеспечиваем нашим силам поддержку из космоса», — заявил французский генерал Андре Ланата (Andre Lanata), комментируя информацию о сближении российского аппарата с американским.
Про «Космос-2542» известно не так уж и много. Его предположительный индекс ГРАУ 14Ф150 (проект «Напряжение») или, по другой версии, 14К167 (проект «Нивелир»), возможно, относятся к геодезическим спутникам, составляющим высокоточные карты формы и гравитационного поля Земли, которые потом могут использоваться в системах наведения боевых ракет.
В журнале «Вестник НПО им. Лавочкина» №4 за 2015 год упоминается платформа «Карат-200», подходящая в качестве носителей спутников-инспекторов. Однако неясно, имеет ли она отношение к «Космосу-2542».
Маневр был произведен в момент наибольшего сближения двух спутников, плоскости орбит совпадали, итоговые расстояния колебались от 150 до 300 километров, причем параметры орбиты были подобраны так, чтобы при выходе из тени Земли «Космос-2542» находился с одной стороны USA 245, а уходя в тень — с другой. Видимо, это было сделано, чтобы сфотографировать американский аппарат с разных ракурсов.
Но примерно в это же время USA 245, по-видимому, выполнил еще один маневр, пытаясь усложнить задачу российскому аппарату. Судя по проекции их орбитальных параметров на тот момент, минимальное расстояние сближения аппаратов должно было резко вырасти, чтобы затем, в феврале, их орбиты разошлись.
Но, похоже, российский аппарат сделал еще один маневр, снова выйдя на сближающуюся орбиту. USA 245 не остался в долгу, включив двигатели, скорее всего, 3 февраля. Теперь аппараты должны сблизиться примерно 24 февраля, но логично ожидать от них новых маневров.
Вполне возможно, нас ждет продолжение игры в догонялки: российский аппарат будет выходить на орбиту неподалеку от американского, а тот, в свою очередь, станет уклоняться от сближения с «коллегой». Но бесконечно это продолжаться не может — каждый маневр требует топлива, запасы которого у обоих участников «гонки» сильно ограничены.
Возможность изменить свою орбиту считают в метрах в секунду. Это параметр ΔV, с помощью которого оценивают запас топлива, необходимого для соответствующего изменения скорости. Любой орбитальный маневр — подъем орбиты, торможение, смена наклонения орбиты — требуют расхода топлива и определенного ΔV. Причем, если подъем орбиты на километр требует немного — порядка 5 сантиметров в секунду, то смена плоскости орбиты на один градус — 290 метров в секунду.
Поэтому возможности космических гонщиков сильно ограничены. Аппарат, первым исчерпавший ΔV, останется без топлива и проиграет — к нему можно будет приблизиться (или от него можно будет сбежать) совершенно беспрепятственно.
Но пока можно в свое удовольствие наблюдать, как «наш» разведчик следит за «их» шпионом. С точки зрения закона в нейтральном космосе летать рядом с чужим аппаратом не запрещено, чем и пользуются спутники-инспекторы разных стран, подслушивая и подсматривая друг за другом.
Напоследок возникает вопрос: зачем «Космос-2542» гоняется за USA 245? Естественно, наибольший ажиотаж вызывает версия о готовящейся атаке против американского аппарата.
Но существующее у США, Китая, Индии, Израиля и, возможно, России противоспутниковое оружие уничтожает цель сразу, без долгого подкрадывания. Логичнее предположить, что цели у «Космоса-2542» разведывательные.
Конечно, ему сложно было бы перехватывать данные, передаваемые с USA 245 на Землю, — для этого необходимо пройти ниже американского аппарата, попав в диаграмму направленности передающей антенны.
При этом неизвестно, насколько широки диаграммы направленности наземных антенн и удастся ли с их помощью прослушивать управляющие команды, передаваемые с Земли. И все это не говоря о том, что трафик наверняка зашифрован.
Но зато «Космос-2542» может фотографировать USA 245. Конечно, у России есть станции слежения за спутниками, чьи технические параметры явно превышают возможности Ральфа Вандерберга, сфотографировавшего USA 245 и однотипный с ним USA 129 с отличным качеством. Но при сближении качество фотографий будет еще выше, чем у снятых через наземную оптику.
Правда, тот же Майкл Томпсон не считает такие наблюдения особо полезными.
Но не стоит забывать и про политический фактор демонстрации возможностей российского спутника-инспектора. Четыре американских GSSAP уже несколько лет наблюдают за аппаратами других стран на геостационарной орбите, почему бы и России не показать, что она тоже на это способна?