Гонки космических шпионов, происходящие над нашими головами

Любопытная история разыгрывается сейчас на околоземной орбите: российский спутник-инспектор подбирается к американскому спутнику-шпиону, тот пытается своими маневрами затруднить сближение, а астрономы-любители наблюдают за происходящим и рассказывают нам.


Вид на телескоп "Хаббл" с шаттла. Примерно так может выглядеть конструктивно близкий USA 245 с “Космоса-2542”. Фото NASA

Эта история началась, когда 25 ноября 2019 с космодрома Плесецк стартовала ракета-носитель “Союз-2.1в”. Уже 26 числа Министерство обороны объявило, что на орбиту выведен спутник-инспектор. Эти аппараты предназначены для сближения с другими космическими объектами, как правило, в разведывательных целях (более подробно можно почитать тут). В прошлом бывало разное – спутники сближались с собственными разгонными блоками или запускали инспекторы с материнских аппаратов (так, в 2017 году от “Космоса-2519” отделились “Космос-2521” и “Космос-2523”).

Сначала могло показаться, что все идет как и раньше – 6 декабря от “Космоса-2542” отделился аппарат, который, предположительно, получит номер “-2543”. Но не тут-то было. 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).

Немного о наших героях

USA-245, предположительно, шестнадцатый спутник серии KH-11, возможно, относящийся 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.


Расположение спутников KH-11 по орбитам на сентябрь 2013 по расчетам Марко Лангборека (Marco Langbroek)

KH-11 – первая серия американских спутников оптической разведки, способная снимать поверхность Земли на цифровую камеру и передавать данные практически в реальном времени (предыдущая модель, как и аппараты до нее, снимали на пленку и отправляли ее на землю в специальных кассетах). Первый KH-11 отправился на орбиту в 1976 и, в модернизированных версиях, запускается до сих пор. По внешнему виду аппараты похожи на телескоп “Хаббл”. Новейшие версии с низкой орбиты, предположительно, могут обеспечить разрешение до 10 сантиметров на пиксель.


Спутник USA-129, сфотографированный с земли астрономом-любителем Ральфом Вандербергом

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. “Вахту” слежения за спутниками принимают на себя энтузиасты в южном полушарии, в 2013 году это был всего один человек. Поэтому весной часто приходится искать спутник, изменивший за это время свою орбиту. Увлекательные поиски могут занять несколько дней.

А вот про “Космос-2542” известно меньше. Обозначения 14Ф150 “Напряжение” и проект 14К167 “Нивелир”, приписываемые ему, скорее 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 можно найти упоминание платформы “Карат-200”, которая может использоваться как носитель спутников-инспекторов, но неясно, имеет ли она отношение к “Космосу-2542”.


Иллюстрация из статьи в журнале

Исчезновение сомнений

Стоит отметить, что оба аппарата работают на солнечно-синхронной орбите, которая 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 это могло быть и просто совпадением. Только наблюдение за поведением аппаратов могло пролить свет на их назначение. И следующий ход сделали американцы.


USA 245 вскоре после запуска, источник

9 или 10 декабря USA 245 выполнил маневр, и астрономы-любители его потеряли. В отличие от российских спутников, перемещения которых легко видны в общедоступных каталогах, публикуемых NORAD, американские аппараты приходится искать при помощи наблюдений в оптическом и радиодиапазоне, определять их орбитальные параметры самостоятельно, и после маневра спутник совместными усилиями энтузиастов находят, но не сразу.

Также начал поднимать свою орбиту “Космос-2543”. Выглядело, 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 Нико Янссен (Nico Janssen), аппарат оказался на орбите 286x999 км, и орбитальные плоскости с “Космосом-2542” различались всего на 0,26°. Но это все еще ничего не означало – параметры орбиты USA 245 не выходили за пределы обычных для спутника оптической разведки KH-11, регулярно спускающегося до ~250-300 км для фото более высокого разрешения и уходящего на ~1000 для общих снимков, а его маневр мог быть рутинным и запланированным заранее. Но все выяснилось уже в конце января.

Астроном-любитель Майкл Томпсон (Michael Thompson), опираясь на вычисленные другими энтузиастами параметры орбит, заметил, что произведя несколько маневров 20-23 января “Космос-2542” оказался на орбите 369x915 км (наклонения орбиты у них всех близки к 98° и далее специально не обозначаются), подняв ее с 368x857, что было очень похоже на 283x1002 км USA 245, причем, синхронизировал орбитальный период так, что американский спутник был постоянно в области видимости, а расстояние между двумя аппаратами менялось примерно в диапазоне 150-500 км. В то же время “Космос-2543” летал по заметно отличающейся орбите 588 x 861 км, очевидно, занимаясь своими делами.


4 маневра, синхронизирующих орбитальный период “Космоса-2542” (черный) с USA 245 (зеленый). Источник

По оси ординат на графике средний орбитальный период в секундах. Его увеличение означает, что “Космос-2542” поднял свою орбиту, увеличив высоту перицентра (как и говорят цифры выше). А совпадение зеленой и черной линии означает, что орбитальный период у двух спутников совпадает, и они находятся на очень близкой орбите.

И здесь, по словам Майкла Томпсона, о случайности уже стало сложно говорить – маневр был произведен в момент наибольшего сближения двух спутников, плоскости орбит совпадали, итоговые расстояния колебались от 150 до 300 км, и параметры орбиты были подобраны так, что при выходе из тени Земли “Космос-2542” был с одной стороны USA 245, а уходя в тень – с другой: фотографируй американский аппарат с разных ракурсов, сколько хочешь. И, похоже, USA 245 примерно в это же время выполнил еще один маневр, пытаясь усложнить задачу российскому аппарату, потому что проекция текущих орбитальных параметров на февраль говорит, что минимальное расстояние сближения резко выросло, и аппараты в феврале должны будут расходиться.


График расстояния между спутниками по расчетам Майкла Томпсона на конец января, источник

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 в районе 24 февраля, но логично ожидать новых маневров.


Самый свежий график от Майкла Томпсона, 6 февраля, источник

Вполне возможно продолжение игры в догонялки, когда российский аппарат будет выходить на орбиты недалеко от американского, а последний, в свою очередь, будет пытаться усложнить сближение “коллеге”. Но бесконечно это продолжаться не может – каждый маневр требует топлива, запасы которого крайне ограничены. Возможность изменить свою орбиту считается в метрах в секунду delta-V, так удобно сравнивать спутники разной массы и с разными двигательными установками. Аппарат, который первым исчерпает delta-V и останется без топлива, проиграет – к нему можно будет приблизиться (или от него можно будет сбежать) совершенно беспрепятственно.

Так что можно запасаться попкорном и наблюдать, как спутники выполняют все новые маневры. С точки зрения закона в нейтральном космосе летать рядом запретить нельзя, чем и пользуются спутники-инспекторы разных стран, подслушивая и подсматривая за другими аппаратами.

Закономерно возникает вопрос: “зачем “Космос-2542” гоняется за USA-245”? Естественно, наибольший хайп получает версия атаки на американский аппарат или подготовки к такой атаке. 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. Ему сложно будет перехватывать данные, передаваемые с USA-245 на Землю (для этого нужно будет пройти ниже него, попав в диаграмму направленности передающей антенны), и неизвестно, насколько широки диаграммы направленности наземных антенн, чтобы иметь возможность прослушивать управляющие команды, передаваемые с Земли. И все это не учитывая то, что трафик наверняка зашифрован. Вполне возможно фотографировать USA-245. У России есть станции слежения за спутниками, которые явно превосходят возможности Ральфа Вандерберга, сфотографировавшего USA-129 с отличным качеством, но при сближении качество фотографий будет выше, чем в наземную оптику. Хотя, например, Майкл Томпсон не считает такие наблюдения особо полезными. Ну и не стоит забывать политический фактор “у нас есть спутники-инспекторы”. Четыре американских GSSAP уже несколько лет наблюдают за аппаратами других стран на геостационарной орбите, почему бы не дать американцам попробовать аналогичное блюдо?

6 февраля ситуацию прокомментировал генерал НАТО Андре Ланата, назвав "Космос-2542" угрозой для союзников и пожаловавшись, что "до сих пор космос всеми считался безопасным местом". А 10 февраля генерал Космических сил США Джон Рэймонд подтвердил, что российский спутник сближался до 160 км c американским и назвал это "необычным, вызывающим беспокойство и потенциально могущим создать опасную ситуацию в космосе". Эти жалобы вызывают усмешку своей готтентотской моралью на фоне уже упоминавшихся американских спутников-инспекторов. А по самым последним новостям USA 245 передает что-то в S-диапазоне, что может означать, что он скоро выполнит еще один маневр.