Как астрономы-любители вычисляют спутники-инспекторы
Военные космические программы любой страны, как правило, укрыты завесой секретности. Однако все аппараты, запущенные на орбиту, попадают под прицел телескопов не только потенциального противника, но и самых обычных астрономов-любителей. Они могут многое увидеть и еще больше — понять. В частности, им регулярно удается выследить так называемые спутники-инспекторы. О том, как это происходит и чем занимаются аппараты, относящиеся к этому классу, читайте в нашем материале.
В 1998 году астроном-любитель Эд Каннон (Ed Cannon) обнаружил на геостационарной орбите вспыхивающий спутник, не зарегистрированный в публичных каталогах. Спустя какое-то время его потеряли, но в 2000 году нашли снова.
Яркость вспышек (их можно было видеть даже невооруженным глазом) говорила в пользу того, что это именно спутник, а не ступень ракеты или обломок. Неравномерные вспышки (~25 и 23,5 секунды) означали, что спутник сломался и закрутился, отражая солнечный свет непараллельными панелями.
Оставалась одна небольшая неувязка — спутник не значился в публичных каталогах, значит, скорее всего, был секретным, то есть военным.
Началась эта история 15 ноября 1990 года, когда на орбиту отправился шаттл «Атлантис» с миссией STS-38. Официально программа полета включала запуск одного спутника.
Журнал Aviation Week & Space Technology классифицировал его как аппарат оптической разведки для «наблюдения главным образом за регионом Персидского залива и предоставления информации для операции все просто. Также возникла версия, что это был геостационарный спутник типа Magnum для радиоэлектронной разведки.
Астрономы-любители наблюдали за шаттлом и заметили около него мерцающий (то есть вращающийся) объект, вскоре, впрочем, исчезнувший. Именно так и выглядит с Земли запуск с шаттла разгонного блока со спутником. Но опубликованные после посадки шаттла фотографии вызвали серьезные подозрения, что нагрузка была другой.
Энтузиасты, наблюдавшие за низкой орбитой, не обнаружили нового спутника, так что версия Aviation Week оказалась несостоятельной. Запущенный аппарат, официально объявленный как USA-67, располагался на геостационарной орбите.
Но на этом интрига не закончилась. В официально публикуемом каталоге космических объектов к STS-38 были отнесены две записи — USA-67 и «ступень разгонного блока». Однако спутники SDS-2, к числу которых, предположительно, относился USA-67, снабжены встроенным в конструкцию, не сбрасываемым апогейным двигателем.
Неужели шаттл вывел не один спутник, а два?
В 2004 году на сайте NBC была опубликована информация о секретном американском аппарате для слежения за спутниками на геостационарной орбите.
В 2011 году астроном-любитель Тед Молчан (Ted Molczan), наблюдающий за спутниками с 15 лет, свел кусочки паззла воедино и выдвинул хорошо обоснованную гипотезу: обнаруженный в 1998 году объект и является секретным спутником-инспектором. Дело в том, что реконструкция его орбиты за предыдущие годы помещала аппарат около советских спутников.
Четвертого октября 1957 года в истории человечества началась новая эпоха. Впервые человек мог поднять голову и увидеть в небе движущуюся искорку. Многие грезили о космосе и мечтали стать космонавтами, но появились и те, кто наблюдал за спутниками, рассчитывал элементы их орбит и принимал исходящие радиосигналы.
На заре космической эры много интереса вызывала советская космическая программа. В целом, она была более закрытой, чем американская, к тому же режим ее секретности часто не поддавался рациональному объяснению. Так, о не вышедших на орбиту спутниках ничего не сообщалось, а если, например, межпланетная станция не могла уйти с земной орбиты, то ее называли «успешно выполнившим программу тяжелым спутником».
Когда на орбите оказался первый спутник, то инструкции по наблюдению за ним публиковали в газетах. Но почти сразу к мирным научным и народно-хозяйственным спутникам добавились военные, чьи характеристики — данные о конструкции, назначении и параметрах орбиты — государства обнародовать не стремились.
При этом возник определенный информационный дисбаланс. Развитые страны обладают продвинутыми средствами контроля космического пространства, поэтому СССР (а позже Россия) и США при помощи лазерных, оптических и радиолокационных станций следят за военными спутниками друг друга. Широкой общественности, естественно, эти данные никто не сообщает.
Однако существуют энтузиасты, наблюдающие за спутниками и, как оказалось, способные найти даже секретные аппараты. В последние годы в новости регулярно попадают так называемые спутники-инспекторы — военные аппараты, предназначенные для слежения за другими спутниками. И благодаря энтузиастам мы знаем о них гораздо больше, чем официально сообщают нам страны-создатели.
Джонатан Макдауэлл (Jonathan McDowell) рассказал N + 1, отвечая на вопросы по электронной почте, как в начале 80-х он, анализируя открытые данные, в том числе по проводящимся на станциях экспериментам, смог отличить военные ОПС «Алмаз» от гражданских ДОС «Салют», хотя официально оба типа станций называли «Салютами». Также Макдауэллу удалось идентифицировать «Космос-557» как орбитальную станцию типа ДОС «Салют».
С появлением первых спутников запустившие их страны, как правило, указывали их орбитальные параметры и частоты бортовых радиостанций. До сих пор подавляющее большинство спутников попадает в доступный широкой общественности каталог TLE (формат представления параметров орбиты). Но не все.
В 1984 году США перестали публиковать орбитальные параметры некоторых военных спутников и сообщать информацию о цели аппарата при регистрации его в ООН (принятая с 1976 года практика). И именно в этому году начался период расцвета любительского спутникового наблюдения.
В результате оказалось, что самый обычный человек, без доступа к сверхдорогому оборудованию и секретной информации, способен находить то, что сверхдержава стремится утаить от общественности. Все, о чем будет сказано ниже, найдено в открытых источниках в сети или собрано на основе наблюдений астрономов-любителей.
На заре космической эры стыковка считалась очень сложной задачей. Но развитие математики и космической техники показало, что это вполне реализуемо. Главное, изначально запустить аппарат на орбиту, близкую к цели. Потому что перелеты в стиле фильма «Гравитация» в реальности невозможны.
Кроме высшей (апоцентра) и низшей (перицентра) точек орбиты очень важным параметром является наклонение — положение плоскости орбиты. И если на изменение высоты орбиты уходит допустимое количество топлива, то смена наклонения на 45 градусов потребует большего изменения скорости, чем требуется для вывода спутника на орбиту.
А если учесть, что полезная нагрузка не превышает 5 процентов от начальной массы ракеты, то становится понятно, почему маневры на орбите очень ограничены.
Например, корабли, отправляющиеся к МКС, должны стартовать в момент, рассчитанный до секунды, когда плоскость орбиты станции будет проходить над космодромом и наклонение корабля и станции окажется одинаковым.
Впрочем, есть одно исключение — геостационарная орбита. Там орбиты у спутников практически совпадают, и небольшое изменение скорости позволяет перемещаться между точками их стояния. Но это происходит медленно, в течение месяцев.
Когда выяснилось, что сближение и стыковка на орбите — вполне реализуемые операции, военные по обе стороны океана выдвинули идею пилотируемых кораблей — инспекторов, способных подлетать к спутникам потенциального противника, осматривать их и, при необходимости, уничтожать.
В СССР изучали проекты военных модификаций «Союза» — «ВИ» («военный исследователь»), «Р» («разведчик»), «П» и «ППК» («перехватчики»). В качестве вариантов вооружения рассматривались авиационная пушка или управляемые ракеты.
В США разрабатывали модификацию «Аполлона» — Apollo Covert Space Denial, «оружием» которого должен был стать дистанционно управляемый манипулятор. Но создание боевых пилотируемых кораблей не продвинулось дальше проектов. Одной из главных проблем оставалось то, что подобные корабли могли бы стартовать лишь к одной конкретной цели, так как у пилотируемых аппаратов нет в запасе месяцев для работы на геостационарной орбите.
Когда проектировался Space Shuttle, военные требовали снабдить его возможностью большого горизонтального маневра, чтобы он мог запустить спутник с технологиями «стелс» уже на первом витке и сразу совершить посадку. В таком случае советские системы контроля космического пространства не успевали бы зафиксировать параметры орбиты шаттла, и область поисков запущенного военного спутника оказалась бы слишком большой для его быстрого обнаружения.
Впрочем, для проекта шаттла эта идея так и не была реализована, но выбранная компоновка сделала конструкцию корабля сложнее и дороже.
Идея беспилотных спутников-инспекторов была предложена в США еще в 1960-х годах в рамках программы SAINT. Спутник должен был нести оптические и инфракрасные камеры, чтобы сфотографировать советский аппарат (для ночной стороны орбиты предусматривались фары), детекторы радиации (а вдруг на советском спутнике ядерная бомба?), гравиметрические детекторы для определения массы и даже набор ложных целей на случай обстрела с инспектируемого спутника.
Первый запуск планировался на 1962 год, но министр обороны Роберт Макнамара закрыл проект.
Сегодня миссии инспекторов уже не стараются окружать сверхвысокой секретностью. Так, в 2006 году были запущены два американских спутника MiTEX с 30-см телескопом и 2,4 мегапиксельной камерой, которые сначала наблюдали друг за другом и разгонным блоком, но потом сблизились со сломавшимся американским спутником предупреждения о ракетном нападении DSP-23.
В 2009 году на геостационарной орбите начал работать USA-207, также известный как PAN. Предположительно, это спутник радиоэлектронной разведки — он уже неоднократно менял свое местоположение на орбите, оказывался недалеко от других аппаратов и мог их подслушивать.
В 2010 году по программе SBSS стартовал технологический демонстратор спутника-инспектора. На его базе затем произвели и запустили уже четыре спутника GSSAP (два в 2014-м и еще два в 2016 году), которые с тех пор работают на геостационарной орбите. Поскольку фотографирование чужих спутников не нарушает никаких законов, Пентагон уже не скрываясь рассказывает, что аппараты будут использоваться для наблюдения за возможными угрозами американским аппаратам на геостационарной орбите.
Регулярные полеты на орбиту совершает космоплан X-37 с секретной полезной нагрузкой, которая может включать в себя оборудование для наблюдения за другими спутниками.
Российские спутники-инспекторы появились позже американских, но среди любителей наделали немало шума. За ними было проще наблюдать, потому что они сразу попадали в публично доступный каталог от Командования воздушно-космической обороны Северной Америки (NORAD), а по публикуемым элементам орбиты можно было легко определить, что делал аппарат.
Любой желающий может зайти на сайт Space-track.org и скачать там орбитальные параметры в формате TLE, например:
1 39765U 14028E 14143.85155363 .00000010 00000-0 00000+0 0 18
2 39765 082.4519 349.4209 0018110 317.1560 042.8029 12.42900902 33
Сначала набор цифр может показаться пугающим, но на самом деле там все просто, небольшого знакомства с табличными процессорами (MS Excel, LibreOffice Calc) достаточно, чтобы рассчитывать орбитальные параметры спутников по TLE.
Так, в 2013 году начал менять свою орбиту объект, классифицированный как космический мусор. Затем в российской ноте о запущенных спутниках для ООН появилось обозначение «Космос-2491».
Российский радиолюбитель Дмитрий Пашков обнаружил мешающий ему сигнал, исходящий из непонятного источника. Расследование показало, что это, скорее всего, однотипный ему «Космос-2499». За прошедшие годы спутник активно маневрировал и несколько раз сближался с разгонным блоком «Бриз-КМ», который вывел его и еще три спутника на орбиту.
В 2015 году в полет отправился еще один, предположительно такой же спутник под номером «Космос-2504». В СМИ появлялись статьи про запуски «убийц спутников», но тогдашний руководитель Роскосмоса Олег Остапенко отрицал размещение вооружений в космосе.
Впрочем, даже по своему поведению эти аппараты выглядели как обычные экспериментальные спутники-инспекторы. Они сближались со своими разгонными блоками, а в 2017 году «Космос-2504» прошел около обломка китайского спутника, разрушенного в 2007-м во время испытаний китайского противоспутникового оружия.
В 2017 году на орбиту отправился «Космос-2519», предположительно отличающийся по конструкции от предшественников (его выводила другая ракета-носитель с другими спутниками). От него вскоре отделился инспектор «Космос-2521». А от аппарата с номером 2521 вскоре отделился «Космос-2523» — для, как официально объявлено, наблюдения за его техническим состоянием.
В том же году интерес СМИ вызвал военный спутник «Луч», который, перемещаясь по орбите, прошел вблизи от французского военного связного аппарата ATHENA-FIDUS.
«Вблизи», по расчетам астронома-любителя Джонатана Макдауэлла, составило примерно 85 километров. Этого достаточно, чтобы подслушивать радиообмен, но слишком далеко для столкновения, так что можно предположить, что «Луч» занимается тем же, чем и американские PAN или GSSAP. Российский спутник сменил уже более полутора десятков мест на орбите.
В 2019 году была опубликована презентация ПАО «Сатурн», производящего аккумуляторные батареи. Из нее стали известны предположительные названия инспекторов — «Нивелир» и «Буревестник». Также в открытых источниках можно найти информацию о проекте «Нумизмат», для которого, возможно, разрабатывается спутник с радаром, маскирующим свое излучение как шум.
Следующий российский инспектор может отправиться на орбиту в конце 2019 года.
Другие игроки тоже стараются не отставать. Так, китайские спутники Chuang Xin 3 (CX-3), Shiyan 7 (SY-7) и Shijian 15 (SJ-15), официально запущенные для исследования перспектив борьбы с космическим мусором, сближались друг с другом, что может означать эксперименты с возможностью использовать их в качестве инспекторов.
Другое издение КНР, Shijian-17, официально названное экспериментальным спутником, перемещается по геостационарной орбите, сближаясь на расстояние до сотни километров с другими аппаратами. Это заставляет предположить, что перед нами китайский аналог американского PAN или российского «Луча».
Спутники-инспекторы часто подозревают в том, что с их помощью можно уничтожать аппараты других стран. Но эти опасения сильно преувеличены. Главное, что им мешает превратиться в спутников-убийц, — орбитальная механика.
Медленное перемещение по геостационарной орбите позволяет в этом месяце посмотреть на один спутник и подслушать, с какими станциями он общается (расшифровать современные коды крайне трудно, а вот то, когда и с какими наземными абонентами шла связь — полезная информация), а потом неспешно двинуться к другому — в надежде добраться до него в следующем месяце, а то и позже.
Между тем для уничтожения вражеских аппаратов необходимо куда более короткое время реакции. В случае чего гораздо удобнее сбить произвольный спутник ракетой или, еще лучше, вывести из строя наземным лазером или микроволновым излучателем.
На низких же орбитах инспектор крайне ограничен в маневрах и может посетить только очень близкие по орбитальным параметрам аппараты (подобно тому, как «Космосы» сближались со своими разгонными блоками). А вот разведывательные задачи для инспекторов подходят идеально — долгоживущий аппарат на геостационарной орбите может годами посещать различные спутники и наблюдать за их работой.
Тем не менее, задачи уничтожения спутников и наблюдения за ними регулярно смешивают. Так, аналитическая компания CNA в своем недавнем отчете опубликовала известные данные об инспекторах в главе «Противоспутниковые возможности».
Впрочем, технологии, обкатанные на инспекторах, со временем могут пригодиться и в мирных целях — для запуска аппаратов, способных заправлять или чинить другие спутники.
Филипп Терехов