Военные космические спутники США

Обзор военных зарубежных спутников разведки, наблюдения и рекогносцировки (мониторинга) характеризуются, прежде всего, достигнутым целям стратегического и тактического уровня системы геопространственной разведки, именно системы, а не отдельных компонентов видов ВС, в условиях мирного, а главное конфликтного состояния на различных территориях мирового пространства, и реализации техники и технологии на поле реального боя. Понимания современного боя, нанесения поражения противнику с максимальным сохранением жизни собственных солдат.

ISR (Intelligence, surveillance and reconnaissance – разведка, наблюдение и рекогносцировка) - это скоординированное и интегрированное получение, обработка и предоставление своевременной, точной, актуальной, согласованной и гарантированной информации и разведданных для поддержки действий командира. Разведывательные наземные, морские, воздушные и космические платформы (железо + программное обеспечение (ПО)) играют важную, первостепенную роль в поддержке операций в целом. ISR – источник сырья для большой задачи геопространственной разведки – Geospatial Intelligence (GEOINT), которая сегодня и по задачам, и по затратам является ведущем компонентом мировой разведки.

В настоящем обзоре мы ограничиваемся исключительно спутниковым уровнем состояния и развитием ISR США, стран НАТО (Великобритания, Франция, ФРГ, Италия), КНР, Индии, Израиля, Турции, Японии, Южной Кореи и Люксембурга.

Целевая задача, в этих условиях, и концепция будущей глобальной войны, направляет спутниковую компоненту решать задачу применения высокоточного оружия на основе детальной информации геопространства, её аналитических решений и временного фактора поражения противника, нанесения ему максимального ущерба.

В начале представляем без аналитики выводы по техническим характеристикам спутниковых ISR.

Заявленная позиция по ним, важна, прежде всего, для понимания устремлений мировых учёных и инженеров, разведывательных организаций, указанных стран, и суммарно отражающая степень развития промышленности (сенсорной промышленности прежде всего) по геопространственной разведке в отдельно взятой области – военным спутникам ISR.

Ключевые выводы по трендам технических характеристик военных спутниковых группировок Дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ):  

·               Панхроматический оптический режим позволяет создавать пространственное разрешение 15 см на пиксель (ПЗС-матрица 40 000 х 40 000 пикселей, диаметр зеркала от 2,5 метров).

·               Мультиспектральный режим 50 см на пиксель, включая ближний инфракрасный канал (ИК), а тепловой ИК с разрешением 5-7 метров на пиксель.

·               Радиолокационная (радарная) съёмка 15-25 см на пиксель (X диапазон), расширение возможностей радиолокационных космических аппаратов (КА) в диапазонах: С, L, S, P.

·               Ультрафиолетовые, гиперспектральные и СВЧ сенсоры на борту КА.

·               Гравиметрические исследования, с целью создания опоры до 1 см для ISR.

·               Спектральные эталоны дешифрирования техники, оружия и бойцов противника на поле боя тактического уровня.

·               Мобильное отслеживание военной техники и их геопривязка для высокоточного поражения.

·               Автоматическая обработка на борту спутника и передача разведывательной информации в течение не более 15 минут на боле боя.

·               Комбинация спутниковой, авиационной и БПЛА информации в системе интегрированной обработки, единый домен управления.

·               Передача спутниковой геопространственной информации по закрытым (шифрованным) каналам связи без сжатия геопространственной информации.

·               Высокоточное обнаружение ядерного излучения по окружающей среде (листва, почва, вода, деревья, растения).

·               Программирование каждого пикселя изображения.

Научный спектр военного развития спутников ISR и обеспечения (связь, метео, эксперимент и т.п.) весьма широк и требует отдельного анализа.

Нужно чётко представлять, что военная спутниковая группировка ISR дополняется коммерческими аппаратами (до 70%) и осуществляется технологический обмен, в котором коммерческий, по темпу внедрения, опережает военных.

Военные мировые подходы к выпуску военных КА ISR естественно определяются в первую очередь стоимостью конечной продукции, но в любом случае они затратные и могут возвращаться только за счёт передачи части технологий и изделий в коммерческое использование.

Таким образом, объем мирового рынка C4ISR космического базирования в 2021г оценивался в 2,76 млрд USD. По прогнозам, к 2030г он достигнет 4,12 млрд USD, увеличиваясь на 4,8% в течение прогнозного периода (2022-2030г). Понятно, что эти оценки не учитывают секретные и «черные» программы военных ведомств.

C4ISR - это сокращение от Command, Control, Communications, Computers (C4) и Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance (ISR). Передовые возможности C4ISR позволяют повысить уровень ситуационной осведомлённости, ознакомиться с противником и окружающей средой, а также сократить время между обнаружением и реагированием. Основными факторами, стимулирующими рынок, являются увеличение мировых расходов на оборону, совершенствование технологий радиоэлектронной борьбы и создание новых технологий для улучшения военных возможностей C4ISR.

Одновременно, происходит переход на малые спутники или значительного снижения весовых характеристик КА, даже в направлении стратегических КА ISR разведки (например, с 11 тонн до 1,9 тонн). И это устойчивая тенденция развития микроэлектроники.

Обзор не затрагивает КА ISR для оценки данных по космическим аппаратам на орбите и её «загрязнению», военной разведки планет и дальнего космоса.

Безусловно, но и ракетная составляющая имеет весомая место в программах спутниковой разведки ISR. Здесь свои противоречия и проблемы.

Ключевым потенциалом разведки, позволяющим американским вооружённым силам сохранять своё превосходство, являются средства космической, авиационной и БПЛА разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR). Комитеты по вооружённым силам Палаты представителей и Сената проявляют все больший интерес к возможностям американских вооружённых сил в области ISR по отношению к Китаю и России. Технологическое и оперативное превосходство США постоянно подвергается сомнению из-за смены альянсов и роста возможностей потенциальных противников. Системы ISR бывают разных размеров, качества сенсоров, платформ и ПО, от мобильных устройств до спутников. Системы ISR извлекают информацию из неструктурированных данных и анализируют её. Эти данные используются для обеспечения передачи информации, геопространственной информации в режиме онлайн в современных боевых условиях, чтобы бойцы на поле боя могли принимать более эффективные решения.

«Возможности ISR имеют решающее значение для попыток Министерства обороны (DOD) расположить американские и союзные силы так, чтобы они могли перехитрить, опередить и обойти своих врагов. Для более быстрого обмена данными они намерены подключить датчики ISR из всех областей боевых действий, включая космос, море, воздух, землю и кибер, непосредственно к командованию и системам оружия» - Председатель Комитета Начальников Штабов ВС США, ноябрь 2022г., доклад Комитету по разведке Сената США.

Проблема сегодня в том, что Министерство обороны США перегружено экспоненциальным ростом данных ISR из многочисленных источников, но признает значительную возможность получения полезной разведывательной информации из различных источников данных. Вопрос: что полезного извлечь и как быстро передать?

Министерство обороны США стремится перейти от трудоёмких сил, оптимизированных для операций в благоприятных условиях, к автоматизированным и оснащённым «искусственным интеллектом» (ИИ) подразделениям, способным побеждать равных противников в спорных ситуациях, чтобы соответствовать требованиям нового глобального стратегического контекста.

Разведкой в США занимаются 17 разведслужб, но главную роль играют агентства "большой пятёрки":

·      Центральное разведывательное управление (Central Intelligence Agency, CIA),

·      Агентство национальной безопасности, (National Security Agency, NSA),

·      Разведывательное агентство Министерства обороны (Defense Intelligence Agency, DIA),

·      Национальное агентство геопространственной разведки (National Geospatial-Intelligence Agency, NGA),

·      Управление национальной космической разведки (National Reconnaissance Office, NRO).

На боевом тактическом уровне за ISR отвечает достаточно новое Космическое командование (Космические силы) – U.S. SPACE COMMAND (SPACECOM) (частично закончено формирование в декабре 2021г). Функционально разделение ответственности между NRO и SPACECOM до сих пор не утверждены (по состоянию на ноябрь 2022г).

Управление национальной космической разведки NRO управляет всеми спутниками разведки в интересах правительства, кроме того, сюда поступает вся информация с наземных станций слежения. Его штат составляет 3 тысячи сотрудников, а годовой бюджет является самым большим среди разведывательных ведомств (около 15 млрд. USD) (по состоянию на 2022г).

Материалы ISR обрабатываются Агентством Геопространственной разведки (National Geospatial-Intelligence Agency, NGA). NGA предоставляет геопространственную разведку мирового уровня – глобальный охват любой территории Земного Шара, которая «обеспечивает решающее преимущество для политиков, военных, специалистов разведки и служб быстрого реагирования». NGA – ядро Национальной Системы Геопространственной разведки США.

В Министерстве обороны США подразделяют КА разведки на стратегические и тактические. К стратегическим, прежде всего, относят проверенные, надёжные, дорогие: оптические KH -11 (и их модификация) и радиолокационные Topaz (и их модификация). Главная их цель – выявление ядерных объектов (заводы по производству ядерного оружия, шахты и пусковые установки стратегических ракет, порты ПЛАРБ, НИИ стратегического ядерного и ракетостроения и т.п.) России, Китая, Ирана, Пакистана, Индии, Франции, КНДР и других стран. Дополнительные функции на период локальных войн – дислокация, перемещение вооружённых сил потенциального или недружественного противника, новые разработки наведения высокоточного оружия и противодействия, навигации, установленные на стратегических системах ПВО-ПРО, ПЛАРБ, кораблях океанских акваторий.

История космических систем оптической разведки ведёт своё начало с 1960г. Состояние последних 5–7 лет представляются, по имеющимся данным, следующем образом.

Конструкция разведывательного космического аппарата с цифровым изображением типа KH-11 была засекречена в течение 36 лет.

Оптические спутники на орбите являются последними, теперь уже устаревшими КА, по программе "FIA-Optical" (Future Imagery Architecture – Optical, программа отменена в 2005г). Они были преемниками разведывательных спутников KH-11 Crystal.

Учитывая минимальный срок существования на орбите в 10 лет (на практике КА существуют по 12 лет), они будут гарантированно передавать стратегическую информацию разведки до 2030г.

Некоторые подробности характеристик KH-11.

Для уточнения, NRO старается максимально секретить все данные на эти аппараты, даже не изменяет публичное наименование новых, ещё не запущенных спутников, вносит неопределённость в наименования KH-12, Misty и др. Так например, KH-12-6 и KH-12-7 именуются «EIS (Enhanced Imagery System)», но являются модернизированными KH-11. Спутники KH-11 строились в нескольких блоках, в каждом из которых вносились усовершенствования. Оптическая система осталась, вероятно, в основном неизменной, в то время как датчики и авионика были улучшены. С появлением более мощной ракеты-носителя Titan-4, вероятно, было увеличено количество топлива для увеличения срока службы. Идентификация блоков является предварительной и основана на орбитальном поведении и версиях ракет-носителей. Последние серии, устаревших КА - Блок 5 (KH-11 17,18): возможно, дальнейшая модернизированная версия. Первый из этих спутников был выведен на необычную орбиту 74°, так что это может быть что-то другое, возможно, скрытный вариант Misty 3. Misty может быть производным от конструкции KH-11.

Высокоточная модель разведывательного спутника KH-11 с цифровым изображением в космосе иллюстрирует характеристику KH-11 «Короткий Хаббл» с более короткой трубой телескопа и меньшим фокусным расстоянием, а также с гораздо меньшим отсеком для инструментов в кормовой части, чем полномасштабный Хаббл.  Это соответствует оборудованию, предоставленному НАСА и телескопическим изображениям KH-11 в космосе, полученным из обсерваторий. KH-11 также способны получать спутниковые изображения других космических аппаратов. Как и телескопы NRO, оптика была разработана для наблюдения за объектами на Земле, чтобы обеспечить разрешение до 10 см с расстояния 320 км и наклонную дальность до 480 км.

Хотя часто считается, что спутники — это небольшие устройства, KH-11 на самом деле являются очень большими аппаратами. Они примерно равны космическому телескопу Хаббла, их длина составляет 19,8 м, ширина – 3,05 м, а вес - около 18 тонн. Основная часть конструкции содержит телескоп с зеркалом диаметром 2,4 метра и различные датчики, откалиброванные для наблюдения Земли, а не более тусклых объектов дальнего космоса. Ещё в 90-х телескоп Хаббл был развернут на Землю и проводил съёмку в интересах разведки МО США. Новые КА KH-11 имеют зеркало диаметром 3 метра. Благодаря этому большому зеркалу приборы обладают высокой разрешающей способностью, что позволило определять объекты размером всего 6–10  см в тестовом исполнении. Однако, реальная съёмка, при хорошей видимости, находится в пределах 15-25 см на пиксель, что позволяет анализировать детали новой или перспективной военной техники России, Индии и Китая, установленной на военных средствах или проходящих испытания: наземных и морских, мобильных ракетных системах, ПВО, ПРО, ПЛАРБ, как то, лазерные прицелы, системы наведения и автоматизации, новые принципиальные решения высокоточного оружия и т.п. В последние годы (начиная с ~2018г) оптическая архивная съёмка (гриф ДСП) KH-11 замешивается (накладывается) в изображения коммерческие и распространяется, в том числе, дружественным США странам по заказу.

По состоянию на зиму 2022г на орбите 3 КА KH-11, включая новые компоненты на KH -11 18 и 19.

Запуск NROL 87 несёт ещё не идентифицированную полезную нагрузку для NRO.

Подробности неизвестны. Согласно контрактным требованиям для этого запуска, орбита должна быть 512 км и наклонение 97,4°. Предполагается, что это может быть электрооптический разведывательный спутник ISR нового поколения.

Таким образом, по классике подхода к спутниковой разведке территории России, Ирана, и Китая, проверенной около 40 лет, на орбите в настоящее время находится 4 стратегических оптических КА.

Изображение видео и цифровое фото позволяет в режиме близком к реальному следить за объектами разведки на большом экране в разведывательных центрах с высоким разрешением. Осуществлять оптико-электронную разведку, например территории России в полосе 3600 км двумя КА более 8 часов в сутки, тремя КА более 12 часов в сутки. Формирования изображений используются за счёт CCD-матрицы, которая усовершенствована до 40 000 х 40 000 пикселей в КА 2023г. Завод-изготовитель ITT Exelis в Рочестере, штат Нью-Йорк.

Данные с наиболее чувствительными сенсорами поступают в Агентство Геопространственной разведки (NGA) для дальнейшей обработки. Необходимо использовать как минимум два спутника одновременно, чтобы обеспечить необходимое покрытие и исключить необходимость слишком частого изменения орбиты спутника. KH-11 и его последующие конструкции связаны с космическими кораблями-ретрансляторами системы спутниковых данных (SDS) и их преемниками (включая TDRSS, спутники ретрансляторы НАСА) для передачи на наземные станции NRO в режиме, близком к реальному времени. И через спутники-ретрансляторы Quasar или Satellite Data System (SDS-1, SDS-2, SDS-3, SDS-4, новый Transport Layer), которые работают на орбитах Молнии и геостационарных орбитах.

Замечание по телескопу KH-11 : более короткое фокусное расстояние означает, что телескопы NRO могут отображать с высоким разрешением область, в 100 раз превышающую широкоугольную камеру Хаббла-3, инструмент видимого/инфракрасного диапазона, который стал самым передовым и широко используемым датчиком Хаббла. А за счёт изображения областей в 100 раз больше на одном изображении. В отличие от Хаббла, вторичное зеркало на телескопе NRO можно перемещать либо с земли, либо с помощью бортовых инструментов. Это может быть использовано, чтобы привести изображение в чрезвычайно точную фокусировку. Вторичное зеркало поддерживается 6 стойками, и в нижней части каждой стойки есть серводвигатели. Шесть двигателей могут маневрировать всеми этими стойками, чтобы настроить вторичное зеркало для достижения наилучшей возможной фокусировки. Отсек для инструментов на телескопах NRO всего 152,4 см в высоту, меньше, чем на Хаббле.

Для зеркала диаметром 2,4 м, наблюдающего за длиной волны в 500 нм критерий Рэлея даёт обусловленное дифракцией ограничение разрешения в 0,05 угловых секунд. На высоте в 250 км это превращается в разрешение 6 см на поверхности. Стоит учесть, что этот максимум теоретический, и на практике разрешение будет меньше из-за атмосферных искажений и из-за того, что спутник вряд ли окажется точно над наблюдаемым местом. Для достижения высокого качества изображения применяются оптическая система с высоким контрастом и оптимизированным отношением сигнал/шум, а также технология временной задержки и накопления сигнала (TDI) на многолинейных ПЗС-структурах (6 режимов накопления от 8 до 64 крат).

Помогает NRO и National Aeronautics and Space Administration (NASA). В настоящее время NASA получило от NRO один телескоп c KH-11 (всего на земле ещё остаются 2 телескопа) для инфракрасной миссии WFIRST.

Сейчас идёт работа над новыми стратегическими военными КА в оптическом диапазоне, на смену KH-11, вес таких КА не будет превышать 1,9 тонны (по сравнению со старыми аппаратами -15 тонн). Особенность – обработка изображений на борту и сброс решений по шифрованным каналам связи непосредственно в разведывательные центры на ТВД. Планируется запуск таких 4 новых КА с 2023г. Разработчики новых КА на смену KH-11 старые компании Lockheed Martin и Boeing, но теперь выступающие в тандеме. NRO 4 года убеждало Конгресс о продлении финансирования подобных КА на новых микро – чипах, новой ПЗС матрицы, процессором (изготовитель Boeing) для обработки изображений на борту, лазерным приёмником межспутниковой связи, каналами сброса геопространственной информации на планшетник командира на поле боя (в рамках единой доменной системы разведки – JADC2) и экономичной системой энергообеспечения.  

Тестовые приборы для них уже находятся на орбите в составе KH-11, запущенных в 2019–2022г. За прошедшие годы KH-11 претерпел значительные изменения. Первоначально он запускался с помощью ракеты Titan 3D с 304,6 см обтекателем полезной нагрузки, в настоящее время Delta IV с 487,68 см обтекателем. Но существует ли только один размер обтекателя? Другими словами, меньшие полезные нагрузки могут летать с большим обтекателем, чем необходимо. 

Известно, что почти все военные системы ISR формирования изображений содержат детекторные матрицы (ПЗС), изготовленные с использованием планарных процессов, разработанных для электронных интегральных схем, что приводит к необходимости использования большой и сложной оптики для правильного наведения фокуса на объекты изображения. Недавние достижения промышленности привели к созданию изогнутых датчиков изображения с малой площадью видимого света. В рамках программы Focal arrays for Curved Infrared Imagers (FOCII) планируется использовать достижения промышленности в области видимых (оптических) сенсоров, распространив эти возможности на крупноформатные инфракрасные датчики с криогенным охлаждением (достигнуть ИК разрешения 25–30 см на пиксель) и экстремальной кривизной для значительного улучшения характеристик при уменьшении веса, объёма и стоимости оптики.

Масштабируемые технологии для изгиба существующих широкоформатных высокопроизводительных инфракрасных фокальных плоскостных решёток с малым радиусом кривизны для достижения максимальной производительности, а также продемонстрировать изгиб фокальных плоскостных решёток меньшего формата с экстремальным радиусом кривизны для обеспечения минимально возможных форм-факторов при сохранении высокой производительности. Новые, так называемые, KH-11, по всей видимости, используют эту технологию. 

Примеры съёмки с KH-11:

изображения теперь официально рассекречены, но все они не соответствуют оригинальным изображениям.

Рис. Август 2019 снимок взрыва ракеты на космодроме в Иране. Источник: Twitter Президента США Donald J.Trump (аккаунт @realDonaldTrump)

Рис. город Северодвинск, Россия, 2017г

Рис. 04.07.1984г, город Николаев, УССР

В Министерстве обороны США и Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) существует убеждение, что со временем полностью можно отказаться от оптической космической разведки так, как её всецело можно заменить на радиолокационную (SAR и новые технологии, и физические принципы) т.к. в лабораторных условиях SAR достигали разрешения меньше миллиметра, и хотя реальное разрешение при разглядывании цели с сотни километров будет однозначно меньше, у этой технологии есть потенциал к тому, чтобы вывести наблюдение с орбиты за пределы физических ограничений, существовавших до сих пор. На радиолокационных частотах измеряется как амплитуда, так и фаза. На оптических частотах измеряется интенсивность (амплитуда), но не фаза. Можно обойти это в определённой степени, если определить фазу по сравнению с эталоном, но это не работает, если нельзя контролировать фазу изображения, т.е. свет, который исходит от Земли. Таким образом, оптическая визуализация, например, с синтетической апертурой в принципе не работает. Критерий Рэлея определяет меру разрешения оптической системы, он не определяет, насколько мелкие предметы вы можете видеть. Он определяет, насколько близко объекты могут находиться друг к другу и при этом разрешаться как два отдельных объекта. Учёные США, работающие на разведку ISR, ищут и тестируют другие подходы в оптическом диапазоне.

Достижение квантового уровня чувствительности в компактных ИК-датчиках, работающих при комнатной температуре, изменит системы наблюдения за полем боя, ночного видения, а также наземной и космической визуализации.

Радиолокационная разведка ISR проводится в широком диапазоне при длинах волн от 1 мм до 1 м и соответствующих им частотах от 0,3 до 300 ГГц.

Спутниковая радиолокация в диапазоне L (длина волны 15,0–30,0 см) обеспечивает сильные отражённые сигналы, главным образом от более крупных объектов земной поверхности, частичное проникновение радиоволн сквозь снежный и растительный покровы и, при определённых условиях, через песок и почву. Более короткие волны, используемые в диапазонах C (3,8–7,5  см) и X (2,4–3,8  см), позволяют выявить границы малых объектов местности, кроме того, излучение в этих диапазонах имеет тенденцию более сильно отражаться от растительного и снежного покровов, а также от почвы. Именно разработки космических военных радаров сделали возможным проникновение в землю на расстояние до нескольких десятков метров за счёт использования новых частотных диапазонов (без учета естественных ограничений, таких как, влажность грунта, плотность, и др.).

Военные радиолокационные КА достигли разрешения пятна на поверхности Земли 10 х 10 см и коммерческие КА приближаются к этому значению (ICEYE).

Существующие спутники на орбите Topaz 4, 5 являются радарным компонентом системы FIA-Radar (Future Imagery Architecture - Radar). Они преемники радарных спутников Onyx.

Первый спутник был запущен в 2010г, по крайней мере, на четыре года позже первоначального графика. Второй спутник был запущен в 2012г. Всего было запущено 5 КА. Жизненный цикл на орбите радарных КА меньше чем оптических по причине значительного энергопотребления.

Контракт на разработку программы Future Imagery Architecture радиолокационного (FIA-R) был заключён с компанией Boeing ещё в 1999г. SAR этой серии обычно выводятся на ретроградную орбиту высотой 1 100 км. При сохранении углов обзора 30…60° такая орбита позволяет расширить полосу обзора на 1/3 при энергетическом проигрыше менее 2 дБ благодаря увеличению дальности до земной поверхности. Анализ характеристик ракет-носителей, с помощью которых осуществлялся запуск FIA Radar, показывает, что масса КА с SAR TOPAZ не может превышать 8 т. При этом по техническим характеристикам новое изделие оказалось во многом схожим со старым Lacrosse.

Временной фактор разведки остался на старом уровне, что позволяют с помощью SAR получать изображения земной поверхности с глобальным охватом, а результаты наблюдения передавать по радиоканалам в реальном времени в Центр обработки NGA. Возможна разведка территории России 2-мя КА SAR при полосе 4000 км – более 9, а 3-мя КА SAR – 14 часов в сутки.

Одним из путей достижения высокой производительности и оперативности при ограниченном количестве КА является увеличение высоты орбиты. Высокая орбита позволяет повысить производительность, полосу обзора, периодичность наблюдения и площадь захвата кадра. Основным преимуществом таких КА является строгая повторяемость трассы через двое суток, что обеспечивает высокую оперативность при решении задач интерферометрии и когерентного дешифрирования.

Основные четыре КА располагаются на орбитах с обратным наклонением 123°, пятый КА располагается на солнечно-синхронной орбите с наклонением 106° и дополняет систему для наблюдения широт более 60°.

Таб. Основные орбитальные параметры КА FIA-Radar TOPAZ

Считается, что выбор наклонения 123° необходим для улучшения разрешающей способности SAR. Следует отметить, что орбита с обратным наклонением не даёт существенного выигрыша по скоростям относительного движения и доплеровским частотам. FIA-Radar создан на смену SAR Lacrosse. Выбор наклонения Lacrosse в 57° обусловлен требованием обеспечения высокой периодичности наблюдения в средних широтах. Орбита с обратным наклонением 123° обеспечивает лучшие условия освещённости солнечной батареи КА по сравнению с орбитой 57°. Период прецессии плоскости орбиты относительно плоскости терминатора для наклонения 123° составляет около 95 суток. Для орбиты с наклонением 57° прецессия имеет противоположный знак, плоскость орбиты КА проходит терминатор каждые 46 суток. Находясь на орбите, радары FIA вращаются на 180 градусов относительно плоскости друг друга и совершают близкие проходы друг к другу, когда они вращаются вокруг Земли в направлении с юга на север.

Бортовой радиолокационный комплекс FIA-Radar, имеет параболическую антенну с диаметром 6–8 метров и функционирует в C-диапазоне (длина волны 5,6 см). Полоса захвата в детальном кадровом режиме существенно превышает низкоорбитальные КА и составляет от 15 до 20 км. Средняя периодичность наблюдения в широтном поясе ±60° не превышает двух часов (одного витка). Максимальная периодичность обусловлена в основном наличием центральной слепой зоны SAR для зенитных углов менее 20° и не превышает четырёх – пяти с половиной часов.

Оценка потенциальной периодичности наблюдения приводится на рис.

Рис.Периодичность наблюдения SAR Topaz (FIA-Radar)

Роль КА с радиолокационными изображениями высокого разрешения (с разрешением примерно 30 см) изменилась, и теперь они используются в сочетании с рядом электрооптических космических аппаратов с 7,5 см разрешением. Это обеспечивает девять КА для круглосуточного сплошного охвата зон целевой стратегической задачи.

В результате финансовых, политических и профессиональных интриг программа была остановлена, а потом продолжена по созданию New Radar, на новой цифровой основе, больших антенн и новых физических принципах SAR. Программа пока осталась в компании Boeing, но добавились новые претенденты из коммерческих компаний. По всей видимости, New Radar выйдет на орбиту не ранее 2024г. Наземные испытании проведены успешно. Одновременно идёт тестирование автоматического распознавания целей радарных изображений под New Radar, программа Fiddler.

Американские инженеры считают, что если они смогут решить проблему тепла на орбите, то смогут увеличить и мощность усилителя, и увеличить дальность действия радара. Если программа будет успешной, то дальность действия космического радара увеличится в 2–3  раза.

Одновременно несколько лет идёт программа "Ладар с синтезированной апертурой для тактической визуализации" (SYNTHETIC APERTURE LADAR FOR TACTICAL

IMAGING - SALTI), финансируемая Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), переносит технологии радара с синтезированной апертурой (SAR), проверенные в многочисленных радиочастотных радарах, в область лазерных радаров, обеспечивая беспрецедентное разрешение при значительно улучшенной дальности действия, в том числе и для КА. Программа в 2007–2010г была протестирована на БПЛА Global Hawk и затем перенесена на новый космический лазерный аппарат. Автоматическое ПО SALTI выявляет цель и строит его 3D модель.

Учёные DARPA полагают, что прошедшие испытания SALTI и развитие лазерной технологии позволяют создавать КА ISR на единой сенсорной основе «ЛАДАР», без применения электрооптических и радарных сенсоров так, как результаты по разрешению на местности позволяют получить 6-10 см на пиксель (преодолеть дифракционный предел, ограниченный физическими размерами апертуры), а дальность по наклону дают несравненное преимущество по сравнению с оптикой и искажениями радара. Скорее всего, радар и ЛАДАР – будущее развитие ISR, после 2030г.

Примеры радарной съёмки с КА TOPAZ:

Рис. Разрешение 1 метр

Рис. Разрешение 10 см (4-inch resolution (Spot mode and contiguous Stripmap)

Разработка нового стратегического радара началась уже в 2007г.

В 2005г название Space Based Radar (SBR) было изменено на Space Radar (SR), чтобы представить фундаментальную реструктуризацию совместной программы DoD и разведывательного сообщества (IC). ВВС США реструктурировали программу космического радара на 2006 финансовый год в ответ на серьёзное сокращение бюджета на 2005 финансовый год, проведённое законодателями, обеспокоенными возможной ценой программы. В то время ВВС США планировали создать группировку из девяти космических аппаратов с общей стоимостью эксплуатации в 34 миллиарда USD до 2025г.

Министерство обороны и национальные пользователи согласовали путь к созданию единой общей космической радиолокационной системы, которая по цене отвечает потребностям нации. Партнёры по программе SR взяли на себя обязательство поставить доступную по цене, ориентированную на возможности систему как часть горизонтально интегрированной системы систем, предназначенной для удовлетворения требований национальной разведки и объединённого командования (КНШ) путём обеспечения большого объёма, легко выполнимых задач по формированию изображений с помощью радара с синтезированной апертурой (SAR), индикации поверхностных движущихся целей (SMTI) и информации о местности высокого разрешения (HRTI).

С этого момента, условно, стратегический радар стал называться NEW SPACE RADAR.

В программе есть два больших технологических фактора. Первый - разработка сертифицированной для космоса антенной решётки с электронным управлением, а второй - сопутствующий блок радиолокационной электроники, который является частью полезной нагрузки радиолокационной системы. Это две наиболее сложные подсистемы полезной нагрузки, необходимые для успешной реализации этой программы.

New Space Radar не планируется как отдельная, изолированная программа. Хотя космический радар сам по себе не сможет обеспечить всемирную постоянную ISR или полную горизонтальную интеграцию, он может стать катализатором некоторых революционных идей и новых возможностей в этих областях.

В процессе разработки нового радара встретились неразрешимые технические проблемы, которые потребовалось устранить, чтоб выполнить Техническое задание, поэтому американские военные NRO и NGA довольствовались усовершенствованным TOPAZ.

Пуск New Space Radar запланирован на 2023г.

В целом, образ развития стратегических КА ISR представлен ниже.

Рис. Образ развития стратегических космических аппаратов ISR

Важное замечание, руководителей ВПК и разведки США, по направлению развития КА ISR, в свете СВО РФ на Украине, как некий общий вывод:

«Российская специальная военная операция на территории Украины выдвигает на первый план новые варианты использования ISR, а также преимущества интеграции гибридного подхода — несколько типов спутников ISR для получения более полной картины развивающихся угроз. Широкий спектр возможностей визуализации ISR важен как никогда. На примере нынешнего конфликта на Украине, независимо от того, используется ли ISR для защиты от угроз или для оказания помощи при разрушениях, небольшие спутники дают уникальные преимущества. Когда вы комбинируете [панхроматические] изображения с другими типами изображений, такими как мультиспектральные, гиперспектральные или радиолокационные, вы действительно можете улучшить такие вещи, как спектральное разрешение, идентификацию и обнаружение целей, что позволит в целом улучшить качество изображения. Вместе эти сенсоры помогают нарисовать полную картину боевого пространства и обеспечивают непрерывность наблюдения за бойцом, чтобы он не пропустил своей цели. Совместное использование нескольких типов изображений ISR — это будущее космических миссий ISR» - генеральный директор Millennium Space Systems, подрядчик NRO и Space Forces Command США.

«Обеспечение ISR ведение войны на Украине, показало, что спутниковых данных только с военных КА, не только недостаточно, но и фактически, коммерческие КА ДЗЗ теперь являются КА разведки, тем более для будущей крупномасштабной войны» - Директор Национальной разведки США, декабрь 2022г.

Технологическое развитие новых стратегических ISR КА США идёт достаточно медленно, но решаемая задача, однако, реальная ситуация выявила ракетную проблему – пуск тяжёлых КА на орбиту в период 2023–2027г. Конечно, это отдельная тема, но, суть, мощных ракет у США для запуска КА ISR на низкую и геостационарную орбиту просто не хватает. По разным причинам. Военным США приходиться идти на срочную реализацию тактических задач ISR.

Исторически, ISR не был тем, чем занималось Космическое командование ВВС — или сейчас Космические силы США. В основном это усилия разведывательного сообщества. Но новому командованию надо решать этот вопрос для поддержки поля боя так, как на учениях Project Convergence были получены данные о наведении высокоточного оружия на основе спутниковых изображений в течение 20 секунд. Отрабатывались сценарии SPACE FLAG, управления ведения тактическим полем боя Космического командования, компоненты ISR, на Украине.

Глава Космических сил США хочет, чтобы новая служба взяла на себя новую миссию: предоставление объединённым силам тактических спутниковых снимков. Он не объяснил, означает ли это, что служба попытается построить собственную спутниковую группировку, однако директор Агентства космического развития предположил, что идея может включать создание космических сил и запуск новой группировки спутников для съёмки. Сейчас нет чёткого плана, кто в министерстве США будет создавать эти спутники. Нет даже определённого плана того, как будет выглядеть это общее созвездие. По этому поводу ведётся много внутренних дебатов. Но видение военных остаётся прежним: кто-то должен создать слой, обеспечивающий тактическую ISR, на которую можно положиться во время войны.

Другие достижения, такие как искусственный интеллект, который может мгновенно обрабатывать изображения, и разрабатываемые новые орбитальные ячеистые сети, которые могут ускорить доставку данных со спутников на поле боя, позволяют военным бойцам получать доступ к этим данным за секунды, а не часы или дни.

Кроме того, усилия тактического космического уровня обещают обеспечить наведение на цели боевой авиации за пределами прямой видимости, что значительно расширит поле боя.

В дополнение, Агентство космического развития (SDA), которое присоединилось к Космическим силам в октябре 2022г, создаёт возможности тактической геопространственной разведки (GEOINT) в рамках своей космической архитектуры национальной обороны (NDSA). Основой этой архитектуры является ячеистая сеть на орбите, называемая транспортным уровнем, состоящая из спутников на низкой околоземной орбите, соединённых оптическими межспутниковыми линиями связи. Агентство хочет использовать транспортный уровень для подключения коммерческих спутников изображений к узлу доступа Tactical Intelligence Targeting Access Node, или TITAN, новую масштабируемую портативную наземную станцию, которая в настоящее время находится в разработке, которая может обрабатывать изображения с помощью искусственного интеллекта и распространять эти данные по полю боя. Другими словами, SDA обеспечит сетевой компонент тактического космического уровня армии.

За последние 10 лет военные США (NRO, Air Force Research Laboratory, US Space Force, DARPA, US Air Force, US Navy, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Blue Canyon Technologies, Millennium Space, Astro Digital, SA Photonics, Trident Systems, Blue Canyon Technologies) осуществили значительный большой цикл по запуску малых КА (МКА) тактического назначения (более 20 КА), как экспериментальных, по будущей программе развития ISR, так и по программе Blackjack DARPA (более 25 КА). Системно увязывалась космическая компонента с наземной. На орбите такие МКА существовали не более 3-х лет. Справедливо, что военные США заказывали МКА ещё в 1990г ( Northrop Grumman), а затем запускали десяток экспериментальных МКА, но последние годы создавалось обманчивое впечатление, что они сознательно игнорировали серийную тактическую космическую разведку с МКА, в угоду авиационной составляющей и продвижению стратегических и тактических БПЛА. Частично это подтверждается - рывок европейских коммерческих компаний в радиолокационном диапазоне, как тяжёлых КА (Airbus Defenсe and Space), так и МКА (ICEYE). А Китай, вообще, подавил все страны запусками КА разведки и ДЗЗ (в Китае трудно определить чистую военную спутниковую разведку и гражданское направление ДЗЗ).

Поэтому ожидается, что в период 2023–2025г всплеск пусков военных серийных МКА США с новыми наработанными технологиями ISR и периодом «жизни» на орбите от 7 до 10 лет и выводом на любую орбиту в течение недели (модульный принцип сборки нагрузки), по запросу.

С 2005 по 2020г были запущены экспериментальные, тестовые КА с ISR нагрузкой для проверки точности и быстроты передачи информации о ситуации на поле боя, с коротким временным фактором запуска на орбиту ТВД. По этим аппаратам была некоторая информация, в частности:

КА SeeMe

SeeMe (Space Enabled Effects for Military Engagements) — это прототип небольшого спутника, созданного Raytheon для DARPA для своевременного и постоянного получения спутниковых изображений по запросу для планирования перед миссией.

Программа DARPA SeeMe была направлена на то, чтобы предоставить мобильным бойцам США доступ по запросу к тактической информации из космоса в удалённых условиях и за пределами прямой видимости. В случае успеха SeeMe предоставило бы небольшим отрядам и отдельным командирам возможность получать своевременные изображения в течение 90 минут своего конкретного местоположения за границей непосредственно с небольшого спутника нажатием кнопки на планшете или сотовом телефоне, что было невозможно с военных КА в середине 2000-х годов. DARPA планировала, что SeeMe станет дополнением к технологии беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которая обеспечивает локальное и региональное покрытие с очень высоким разрешением, но не может покрывать обширные территории без частой дозаправки. SeeMe, по задаче, стремилось поддерживать бойцов на зарубежных территориях одновременно без каких-либо затрат на логистику или техническое обслуживание, кроме карманных устройств бойцов.

Созвездие SeeMe могло состоять из нескольких десятков спутников, каждый из которых находится на очень низкой околоземной орбите в течение 60–90 дней, после чего сходит с орбиты и полностью сгорает, не оставляя космического мусора и не создавая опасности повторного входа в атмосферу.

КА SeeMe использовала программу DARPA Airborne Launch Assist Space Access (ALASA), в рамках которой разрабатывается авиационная платформа для запуска спутников с полезными нагрузками порядка 45 кг. ALASA обеспечивает недорогой и быстрый запуск малых спутников на любую требуемую орбиту, что сегодня невозможно со стационарных наземных стартовых площадок.

Первый SeeMe был запущен на борту спутника eXCITe (PTB 1), который первоначально проявился на Falcon-9 v1.2 в 2016г, затем на индийской ракете PSLV. Спутник был запущен многоспутниковой программой SSO-A Spaceflight Industry на ракете Falcon-9 v1.2 (Block 5), но, по-видимому, не отделился от eXCITe.

TacSat -3

TacSat-3 (JWS D2) — небольшая технологическая миссия Исследовательской лаборатории ВВС.

Проект финансируется Управлением трансформации сил Министерства обороны США в качестве фазы II четырехэтапного подхода к разработке модульных платформ для КА. Полученный результат миссии TacSat 3 используется для поддержки полезной нагрузки сенсора Advanced Responsive Tactically Effective Military Imaging Spectrometer (ARTEMIS), также разрабатываемого AFRL. Основной полезной нагрузкой TacSat 3 являлся гиперспектральный датчик, а спутниковая платформа имела стандартизированный пакет авионики, разработкой которого занимается Исследовательская лаборатория ВВС. Спутник достиг наземного разрешения HSI 4 метра, что позволяет ему обнаруживать и идентифицировать тактические цели. Он также был оснащён полезной нагрузкой Navy Secondary Data-X для связи с буями на основе IP. Swales Aerospace спроектировал, построил и испытал оперативно реагирующую космическую модульную шину (ORSMB) для миссии TacSat 3. TacSat 3 был прототипом первым КА программы Operationally Responsive Space (ORS), ORS 1. Tacsat 3 был выведен с орбиты 1 мая 2012 г. после почти трёхлетней успешной миссии. 

Протестируемые параметры этого КА до сих пор считаются самыми высокими, как по разрешению, для гиперспектрометров (4 метра), так и по фильтрации (10 нм).

В настоящее время продолжают функционировать инновационные военные МКА, в том числе с задачами ISR:

Станция Космических сил США (USSF)-12

Станция Космических сил США (USSF)-12 была запущена 14.07.2022 с мыса Канаверал на геосинхронную орбиту (GEO) с широким полем зрения (WFOV). Поле обзора и совместно управляемого кольца USSF-12 является программой космических испытаний SSC, которая продемонстрировала работу инновационного инфракрасного (ИК) сенсора, а также подтвердила возможность размещения нескольких миссий на одной структуре МКА.

Доказана эффективность новых интегрированных технологий космического комплексного зондирования в борьбе с возникающими угрозами со стороны России, Ирана и Китая, и в перспективе Индии. Этот, по сути, испытательный стенд является важнейшим технологическим компонентом ведущей программы МО США - "Предупреждение о ракетном нападении, разведки и обороны ( MW/MT/MD), в рамках которой SSC сотрудничает с Агентством космических разработок и Агентством космических исследований».

EAGLE (ESPA Augmented Geostationary Laboratory Experiment)

EAGLE (ESPA Augmented Geostationary Laboratory Experiment) - экспериментальный спутник, созданный Исследовательской лабораторией ВВС (AFRL) и летающий по программе STP (Space Test Program).

AFRL заказала Eagle-bus у компании Orbital в 2012г. Он состоял из адаптера ESPA, оснащённого двигательным модулем и авионикой Moog Broad Reach, программным обеспечением и GPS-приёмником. На EAGLE было размещено не менее пяти полезных нагрузок. Общая полезная нагрузка весом до 1086 кг. На орбите существовал более одного года. На EAGLE были установлены следующие полезные нагрузки (известно, что три из них были полноценно развёрнуты):

·               HTI-SpX (Hypertemporal Imaging Space Experiment), предоставленный Управлением космических аппаратов Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL/RV), должен был помочь улучшить понимание гипервременной визуализации, которая включает в себя смешивание изображений, полученных от различных точек на Земле в нескольких различных спектральных длинах волн через регулярные интервалы времени.

·               Mycroft – специальный, отделяемый дополнительный КА, который дрейфует на расстояние приблизительно 35 км от EAGLE осторожно продвигаться в течение нескольких месяцев до расстояния, приближающегося к 1 км.

·               CEASE-III-RR - Компактный датчик экологических аномалий. Выявление ядерного излучения.

·               ISAL (Inverse Synthetic Aperture Ladar) для получения изображений высокого разрешения, разрешение которых не ограничено дифракционным пределом телескопа, собирающего данные съёмки. Это делает его идеальным методом для получения изображений космических объектов на геосинхронной орбите Земли (GEO).

·               ARMOR (AFRL-1201 Resilient Spacecraft Bus Development Experiment).

Первый КА EAGLE был запущен в 2018г в качестве вторичной полезной нагрузки в рамках миссии AFSPC 11 на ракете Atlas-5. Вскоре после выхода на орбиту над геостационарным поясом он развернул три субспутника (Mycroft и два неопознанных, USA 286 и USA 287). Второй (по результатам ARMOR) планируется к запуску в 2023г - NTS-3, экспериментальный навигационный спутник, расширит границы современных технологий определения местоположения, навигации и времени (PNT), чтобы проложить путь к более гибкой, надёжной и устойчивой архитектуре спутниковых навигационных технологий. Задача – точное геопозиционирование бойца на поле боя.

КА LM 400

Компания Lockheed Martin представила новую линейку военных тактических спутников разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR), предназначенных для обеспечения боевых сил дальним отслеживанием движущихся целей во враждебном окружении в режиме, близком к реальному времени.

Для достижения этой цели на орбите должна находиться группировка спутников, обеспечивающая основу для всей системы МО США. Последний вклад компании Lockheed в достижение этой цели - новая линейка спутников ISR. Эти космические аппараты размером с холодильник, работающие на солнечных батареях, созданы на базе среднеразмерной спутниковой шины LM 400 и имеют открытую архитектуру, которая позволяет производить их в большом количестве для повышения доступности. Целью является создание созвездия спутников, которые могут задействовать различные средства для более быстрого поиска-исправления-финиша. Этот КА можно перепрограммировать прямо на орбите для выполнения новых задач.

Тактические спутники ISR используют открытую систему миссий (OMS) и универсальный интерфейс командования и управления (UCI), что позволяет им работать с различными платформами и системами управления боем. Это программно-определяемая платформа. Кроме того, он оснащён защищенной системой обработки данных, поддерживающей постановку задач датчикам в воздухе с низкой задержкой, обработку данных на орбите, защищенную связь, прямую передачу данных ситуационной осведомлённости и передачу информации о целеуказании.

Цифровое проектирование и производство ускоряют способность развёртывать надёжные, ориентированные на будущее созвездия с передовыми технологиями для выполнения тактических задач на поле боя.

Тактические спутники ISR на базе LM 400 обладают следующими преимуществами:

·                Совместимость: следуя открытым стандартам, таким как Open Mission System (OMS) и Universal Command and Control Interface (UCI), эти тактические спутники ISR легко подключаются к другим боевым платформам и системам управления боем всех служб.

·                Адаптируемость: программно определяемые спутниковые возможности платформы Lockheed Martin SmartSat ™ предлагают возможность оперативно разрабатывать и развертывать новые возможности миссий на орбите, опережая темпы развития угроз.

·                Мощность: высокомощный LM 400 может также поддерживать полезную нагрузку до 14 киловатт и до 1 500 кг массы, обеспечивая расширенную работу широкого диапазона сенсорных технологий.

·                Автономность, живучесть, готовность к бою: эта тактическая спутниковая линия ISR, работающая на бортовой системе обработки данных и отказоустойчивой связи, обеспечивает возможность оперативного управления сенсорами с малой задержкой, обработку данных миссии на орбите, защищенную и прямую связь по нисходящей линии связи с ситуационной осведомлённостью.

Технология ISR позволит создавать более крупные созвездия спутников, а также быстрое их производство и развёртывание. Новое производственное предприятие Lockheed Martin для производства спутников Gateway Center с высокой производительностью поддерживает ускоренное производство, сборку и испытания космических аппаратов в едином, гибко конфигурируемом пространстве, обеспечивая несколько уровней классификации безопасности. Тактические спутники ISR на базе LM 400 будут играть ключевую роль в Joint All-Domain Command and Control (JADC2), позволяя, например, тактическим истребителям ВВС США лучше использовать возможности космического базирования. Lockheed Martin также разрабатывает и строит 10 космических аппаратов на базе Tyvak Mavericks.

Pony Express 2

В рамках своего проекта SAJE в начале 2023г Lockheed Martin планирует запустить три малых спутника, финансируемых за счёт собственных средств, — два спутника Pony Express 2 и один спутник тактической разведки, наблюдения и разведки (ISR) и связи — чтобы создать первый в истории, космический испытательный стенд JADO. Этот испытательный стенд предоставит множество датчиков, процессоров и каналов связи в космосе для проведения живых демонстраций и экспериментов на орбите.

Время для развёртывания этого нового космического испытательного полигона в 2023г как нельзя лучше, поскольку SAJE будет доступен для участия в учениях командования США в Индо-Тихоокеанском регионе «Северный край». SAJE также будет доступен для демонстраций JADO для продвижения Advanced Battle Management System (ABMS) ВВС США, проекта Overmatch ВМС США и проекта Convergence армии США.

Космос играет все более важную роль в демонстрациях и учениях JADO за последние пять лет, но переназначение уже запущенных спутников для демонстрации в течение нескольких недель сопряжено с трудностями. SAJE предоставит правительству бесплатную альтернативу для продвижения JADO.

Этот испытательный стенд SAJE будет поддерживать эксперименты в:

·               Командование и управление боем в реальном времени (BMC2)

·               Постановка задач ISR

·               Обработка данных миссии на границе (SmartSat)

·               Прямой нисходящий канал.

Испытательный стенд SAJE на орбите — лишь один из примеров того, как Lockheed Martin быстро предоставляет новые возможности своему клиенту. Цифровая двойная испытательная сеть с возможностями мобильного наземного обслуживания позволяет быстро создавать прототипы до того, как аппаратное или программное обеспечение будет введено в эксплуатацию. Благодаря SmartSat спутники могут приспосабливаться к изменяющимся потребностям миссии с помощью простого приложения.

Два малых спутника Pony Express 2 продемонстрировали ячеистую сеть и тактическую связь, а также гибкие технологии распределённых приложений Lockheed Martin SmartSatTM и HiveStarTM. Эта миссия объединяет четыре полезных нагрузки Lockheed Martin на двух небольших КА Terran Orbital высотой 12U, каждый размером с обувную коробку. Pony Express 2 является частью программы Lockheed Martin по-быстрому прототипированию и аттестации новых технологий на орбите. Это продолжение успешной миссии Pony Express 1, запущенной в 2019г.

TacSat

Tactical ISR Sat («TacSat») для размещения первой полезной нагрузки 5G.MIL

+ Третий запускаемый спутник — Tactical Satellite («TacSat») — продемонстрирует возможности обработки на орбите, обнаружения ISR и связи.

+ На TacSat будет размещена проверенная полезная нагрузка датчика ISR Lockheed Martin, позволяющая использовать ранее разработанные технологии в космических приложениях.

+ В ходе миссии также будет размещена первая в истории полезная нагрузка 5G.MIL на орбите.

+ TacSat основан на конструкции транспортного уровня Агентства космического развития (SDA) Tranche 0, что снижает риск для SDA на будущих траншах, обеспечивая при этом гибкость для создания прототипов новых типов полезной нагрузки.

+ Спутник построен на платформе Terran Orbital Zuma размером с мини-холодильник.

Инвестиции Lockheed Martin в группировку SAJE являются частью обязательства компании по продвижению видения Министерства обороны США в отношении JADO. Без каких-либо затрат для правительства или отвлечения каких-либо существующих космических активов SAJE — это инновационный способ максимизировать демонстрационные возможности передачи изображений ISR на истребители ВВС США для атаки целей.

В 2022г NRO/NGA срочно предприняли шаги по реализации планов покупки КА (не дожидаясь ввода в серийное производство новых КА от ВПК США) и изображений ISR у коммерческих компаний. Во многом такому шагу способствовала СВО РФ на Украине и выводы американских военных, представленных КНШ Президенту США в ноябре 2022г. Ранее (2019-2021г) такие планы были уже одобрены Конгрессом США.

Планы NRO по выкупу коммерческих КА в собственное управление

PredaSAR

PredaSAR, дочерняя компания Terran Orbital, планирует создать 48, а позже увеличенную до 96, современную группировку спутников SAR для предоставления изображений SAR высокого разрешения военным. Радары C-band SAR и X-band SAR.

КА PredaSAR использует усовершенствованную запатентованную полезную нагрузку радара для создания 2D-изображений радара с синтезированной апертурой, 3D-реконструкций объектов и поверхности Земли, а также специализированных информационных продуктов. Спутники SAR обеспечивают изображения высокого разрешения в любое время суток и при любых погодных условиях, преодолевая естественные ограничения традиционных оптических спутников.

Tyvak Nano-Satellite Systems Inc., еще одна дочерняя компания Terran Orbital, является поставщиком интеграции запуска в дополнение к производителю МКА.

Эти спутники представляют собой тактические, гибкие микроспутники радара с синтезированной апертурой (SAR). Их полезная нагрузка состоит из большой полосы C-диапазона или мощного пятна и полосовой системы X-диапазона.

В апреле 2022г Terran Orbial удвоила размер созвездия до 96 спутников и планировала часть из них использовать по коммерческому назначению. Позже осенью 2022г они объявили, что программа PredaSAR приостановлена, и только два спутника будут запущены в качестве прототипов, а общий план группировки PredaSAR меняется без указания нового количества спутников или графика. Военные США решают покупать ли всю будущую группировку или расторгнуть, или изменить контракт. Но первый запуск уже запланирован на 2023г.

Осенью 2022г компания Terran Orbital объявила об отказе от планов по созданию группировки из 96 спутников радиолокационной станции с синтезированной апертурой под названием PredaSAR, чтобы сосредоточиться на производстве спутников для американских заказчиков в области обороны и национальной безопасности. Компания также сформировала новое подразделение, которое будет производить электрооптические спутники для формирования изображений.

22.12.2022г Terran Orbital объявила о завершении поставки 10 МКА, заказанных Lockheed Martin, для ячеистой сети Агентства космического развития на низкой околоземной орбите. Компания приняла решение создавать радары, электрооптические и связные (передача геопространственной информации ISR) МКА только для МО США.

Umbra

NRO выбрало компанию Umbra в качестве первого направления - коммерческий радар - в рамках новой инициативы агентства по стратегическим коммерческим развитиям. Сосредоточенная на коммерческих изображениях и данных, эта инициатива специально разработана для NRO, чтобы оценить, использовать и интегрировать новые и развивающиеся коммерческие феноменологии, такие как радар и радиочастотное дистанционное зондирование.

"Поддержка национальной безопасности США всегда была основой миссии Umbra, и мы очень рады, что нас включили в продолжающийся поворот NRO в сторону гибридной подвесной архитектуры. Мы глубоко убеждены, что американские компании в сфере коммерческого ISR внесут очень значимый вклад в процветание США", - сказал Джейсон Малларе, вице-президент по правительственным программам. Umbra выполняет эту миссию, создавая передовые аппаратные и программные продукты для аналитиков NGA, которые решают сложные проблемы безопасности Соединенных Штатов и их союзников. Спутники Umbra оснащены мощным радаром с синтезированной апертурой (SAR), способным видеть ночью и сквозь плотные облака для создания радарных изображений самого высокого разрешения (15 см), когда-либо продававшихся на коммерческом рынке.

Terran Orbital

Корпорация Terran Orbital завершила контракт 09.01.2023г с Lockheed Martin на предоставление коммерческих услуг по передаче изображений, последняя, после обработки, представит свои соображения о покупке КА GEOStare SV2 NRO или Командованием космических сил для тактического использования. Основная полезная нагрузка GEOStare SV2 состоит из двух телескопов MonoTele, разработанных Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса, и представляет собой систему двойного назначения, подходящую как для наблюдения за Землей, так и для наблюдения за космическим пространством (SDA). Цель осведомленности о космической области состоит в том, чтобы отслеживать спутники и мусор в космосе, чтобы избежать столкновений. Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса сотрудничает с Terran Orbital и для частичного удовлетворения растущей потребности в коммерческих спутниковых изображениях МО США. Новые способы создания быстрых и точных спутниковых изображений на основе КА GEOStare.

MonoTele изготавливается из единой монолитной плиты плавленого кварца, оптически сформированной и с отражающими покрытиями на обоих концах. Одна MonoTele имеет узкое поле зрения с высоким разрешением для наблюдения Земли, а другая - среднее поле зрения с высокой чувствительностью для наблюдения за космическим пространством и астрономических приложений. Компактная полезная нагрузка для получения оптических изображений, названная GEOStare2.

Помимо разработки полезной нагрузки для получения изображений и тесного сотрудничества с компанией Terran Orbital по интеграции полезной нагрузки и наноспутника, команда из Ливермора отвечает за анализ изображений, полученных на орбите.

КА ICEYE X4

ICEYE X4 и последующие — это спутники из созвездия микроспутников, оснащенных SAR (Synthetic Aperture Radar) X-диапазона, разработанных финской стартап-компанией ICEYE.

Финский стартап ICEYE объявил, что он предоставит изображения с одного из своих спутников с синтезированной апертурой (SAR) правительству Украины, находящемуся в состоянии войны, по контракту с украинским фондом, поддерживающим вооружённые силы страны в войне с Россией.

«В рамках соглашения ICEYE передаст все возможности одного из своих спутников SAR, уже находящихся на орбите, для использования правительством Украины над регионом», — говорится в сообщении компании от 18.08.2022г. «Спутник SAR будет эксплуатироваться ICEYE. Кроме того, ICEYE предоставит доступ к своей группировке спутников SAR, что позволит Вооружённым силам Украины получать радиолокационные спутниковые снимки критически важных мест с высокой частотой повторных посещений».

Кроме того, американское подразделение фирмы является одной из пяти спутниковых компаний SAR с контрактами на исследования с NRO, действующими до 2024г, а в начале 2023г планирует запустить два КА ICEYE и передать их на управление NRO. Спутники, находящиеся на балансе американского филиала, уже переданы NRO.

ICEYE предназначен для предоставления изображений SAR в режиме, близком к реальному времени. Iceye работает над запуском и эксплуатацией созвездия микроспутников с собственной компактной и эффективной сенсорной технологией SAR. Радиолокационный прибор ICEYE может отображать изображение сквозь облака, заслоняя погоду и темноту.

ICEYE X10, X17 и X24 построены и принадлежат ICEYE US.

Несколько режимов визуализации обеспечивают беспрецедентную видимость и гибкость, позволяя контролировать области площадью до 50 000 км2 на одном изображении и возможность увеличивать интересующие области с очень высоким разрешением до менее метра — днем, ночью и в любое время суток, при любых погодных условиях.

Спутниковые снимки ICEYE обеспечивают надежный доступ к данным почти в реальном времени в любом месте на Земле. Эти данные можно использовать для выявления закономерностей деятельности вдоль пограничных линий и районов, расширения возможностей наблюдения для обеспечения безопасности любой страны. По запросу изображения могут быть доставлены до нескольких раз в день.

Снимки Spot Extended Dwell освещают Землю в течение 25 секунд за один проход спутника. Это позволяет захватывать движение в сцене, которое можно визуализировать по видео.

Новые созвездия будут запускать как набор из четырёх спутников, каждый из которых способен снимать изображения с разрешением менее 0.7–1.0 метр.

ICEYE US, дочерняя компания ICEYE, объявила о получении контракта от Национального разведывательного управления (NRO). Этот контракт позволяет ICEYE US участвовать в оценке NRO коммерческих компаний дистанционного зондирования, эксплуатирующих спутники радара с синтезированной апертурой (SAR) и взять на себя их управление.

BlackSky, Maxar Technologies и Planet

Контракты, недавно заключённые Национальным космическим разведывательным управлением (NRO) с BlackSky, Maxar Technologies и Planet на коммерческие спутниковые снимки, скорее всего, изменят рынок, говорится в новом отчёте исследовательской и консалтинговой фирмы Quilty Analytics.

Контракты Electro-Optical Commercial Layer, или EOCL, «подтвердили позицию Maxar как основного правительственного поставщика изображений очень высокого разрешения, а также показали повышенную важность созвездий малых спутников от Planet и BlackSky.

Контракт Maxar рассчитан на пять лет на базовую сумму в 1,5 миллиарда USD с опционами на дополнительные 1,74 миллиарда USD во второй половине контракта. Контракт BlackSky рассчитан на два года и рассчитан на 72 миллиона USD с опционами на сумму до 1 миллиарда USD. Planet Labs пока не раскрыл стоимость своих контрактов.

Контракт EOCL продолжает использовать устаревший парк Maxar из четырёх спутников для обработки изображений, поэтому он не изменился на уровне 300 миллионов USD в год в течение первых четырёх лет с потенциалом увеличения до 340 миллионов USD в пятый год. Сделка с EOCL была долгожданной, поскольку Maxar ранее был единственным поставщиком коммерческих спутниковых изображений для NRO. В то время как Maxar, возможно, теряет прибыльную монополию, аналитики Уолл-стрит не ожидают, что новая конкуренция нанесёт компании ущерб, поскольку общий адресный рынок спутниковых изображений вырос.

Будущее созвездие Maxar WorldView Legion , по крайней мере изначально, не подпадает под действие контракта EOCL. «Это позволит Maxar монетизировать 100% этой новой мощности с NRO, другими агентствами, иностранными правительствами и коммерческими клиентами».

Базовый контракт BlackSky в целом соответствовал ожиданиям, но потолок контракта компании в размере около 1 миллиарда USD за 10-летний период был значительно выше, чем ожидали аналитики, и «подразумевает потенциал значительного роста по сравнению с базовым контрактом».

Planet Labs - Planet сообщила о первоначальном обязательстве NRO в размере 146 миллионов USD для первого контракта. пять лет работы со спутниковой группировкой SkySat, ежедневные снимки PlanetScope и доступ к архиву снимков Planet. Примерно половина доходов Planet поступает от коммерческих рынков, а половина — от государственных рынков. В государственном бизнесе примерно половина приходится на гражданские агентства, а половина — на военные и разведывательные организации. Planet Labs заявила, что ее контракт предоставит NRO доступ к спутниковым снимкам Planet высокого и среднего разрешения. После выхода на орбиту и в рабочем состоянии пользователи также получат доступ к флоту Pelican нового поколения Planet. Ожидается, что запуск спутников Pelican начнётся в начале 2023г и будет включать в себя следующие характеристики:

·               До 32 новых спутников для выполнения задач, которые пополнят и улучшат возможности существующих 21 спутника SkySat.

·               Увеличение скорости повторного посещения, поскольку ожидается, что клиенты смогут получать изображения одного и того же места до 12 раз в день, а в средних широтах у них будет даже 30 возможностей.

·               Снижение задержек при загрузке данных, что позволит сократить временные циклы между передачей и получением данных по всему миру.

·               Более высокое разрешение снимков с разрешением до 30 см. Контракт также предоставляет доступ к архиву Planet, содержащему более 2000 изображений каждой точки Земли, начиная с 2009г.

Maxar остаётся основным поставщиком изображений для правительства США, но теперь компания должна планировать долгосрочную конкуренцию с BlackSky и Planet, обе из которых планируют флот из спутников с разрешением от 30 до 50 см, что поставит их в более прямую конкуренцию с Maxar через несколько лет.

Quilty Analytics: 10-летние сделки NRO «повышают кредитоспособность и инвестиционную привлекательность всех лауреатов EOCL». Схема EnhancedView теперь заменяется контрактом Electro-Optical Commercial Layer (EOCL), общим для трех поставщиков.

Иностранные операторы, в том числе те, у которых есть дочерние компании в США, такие как Airbus Defenсe and Space, ImageSat, Satellogic и SI Imaging, сейчас были исключены, что подтверждает политику NRO покупать электрооптические изображения только у компаний, принадлежащих, управляемых и зарегистрированных в США. Агентство, однако, заявило, что планирует полагаться на компании, не принадлежащие США, для получения радиолокационных изображений и, возможно, других услуг. И эта политика подтверждается работой этих компаний в рамках НАТО. А со стороны США ведутся переговоры с Satellogic о закупке данные с тепловизоров на территорию Украины, а НАТО рассчитывает на оптическую группировку из 26 спутников с разрешением 70 см, которая до 30 спутников в 2023г, а к 2025г — до более чем 200 с разрешением 30 см.

В рамках EOCL NRO и дальше будет закупать различные продукты изображений, включая традиционные изображения, а также коротковолновые инфракрасные, ночные и гиперспектральные изображения, а также прямую связь с удалёнными наземными терминалами военных США. А в соответствии с этим контрактом NRO также может приобретать услуги «точечного сбора», когда правительство может поручить коммерческому спутнику собирать изображения над определённым местом. Получение изображений неземных объектов в космосе — это новая возможность, которую покупает NRO, которая использует преимущества датчиков космической ситуационной осведомлённости коммерческих спутников.

Ещё в январе 2022г NRO выбрало пять коммерческих поставщиков радиолокационных изображений с синтезированной апертурой для заключения контрактов на исследования — Airbus, Capella Space, ICEYE, PredaSAR и Umbra.

Цель состоит в том, чтобы контракты на исследование информировали NRO о доступных возможностях, ведущих к долгосрочным контрактам.

Сложнее с компаниями, владеющими КА SAR. NRO пока будет работать только с американскими иностранными фирмами. Пять соглашений заключены как минимум на шесть месяцев, но могут быть продлены до 30 месяцев. Он отметил, что два контракта — с Airbus и Iceye — были заключены с американскими дочерними компаниями иностранных компаний, впервые для NRO, которая обычно работает только с местными подрядчиками. В соответствии с контрактами на исследования NRO будет оценивать данные SAR компаний и возможности кибербезопасности. Capella Space управляет группировкой из 6 спутников и является первым коммерческим оператором SAR в США. В 2019го компания подписала соглашение с NRO об изучении интеграции изображений SAR в национальную наземную архитектуру агентства. Предыдущий контракт на исследование был «в основном сосредоточен на интерфейсе архитектуры и действиях, необходимых для интеграции в него коммерческих радарных продуктов», в то время как новые соглашения предназначены для оценки коммерческих возможностей радаров поставщиков.

AirBUS Defence and Space управляет группировкой из трёх спутников SAR.

ICEYE U.S., дочерняя компания финского спутникового оператора SAR, имеет самый большой парк коммерческих спутников SAR: на сегодняшний день запущено 21 спутник.

PredaSAR, стартап, принадлежащий Terran Orbital, от этого стартапа NRO отказалось и полностью переориентировалось на оптический сегмент компании.

На данный момент Umbra развернула 3 микроспутника SAR.

Таким образом на сегодняшний день NRO подписало 10-летние контракты пока с тремя поставщиками коммерческих оптических изображений — BlackSky, Maxar и Planet — но не заключило аналогичные контракты с другими коммерческими поставщиками, особенно по изображениям SAR.

NRO пытается создать гибридную среду из государственных и коммерческих спутников дистанционного зондирования оптического и радиолокационного диапазонов. Следует ожидать, что в 2023г такие контракты по КА SAR будут подписаны, США  не готова обеспечит достаточную военную группировку.

По состоянию на январь 2023г, в мире 23 компании имеют или планируют иметь МКА SAR.

Управление военной космической разведкой (NRO - National Reconnaissance Office) и Агентство национальной геопространственной разведки (NGA - National Geospatial-Intelligence Agency) США последние 15 лет активно развивают военные космические аппараты (КА) и технологии в рамках Национальной системы геопространственной разведки США (National Geospatial System). Ключевым элементом этого развития являются КА, представляющие разведывательную информацию изображений ISR (Intelligence, surveillance and reconnaissance) любой «точки» Земли. 

Подобная информация охватывает стратегические и тактические уровни планируемых операций Вооруженных сил США на Театре военных действий, прежде всего, против России, Ирана и Китая.

По решению 2022г Министерства обороны США управление и развитие тактического уровня разведки с КА берет на себя новое Космическое командование США (United States Space Command).

Ценность космической компоненты разведки особенно проявилась в передаче разведывательной информации и подготовки её использования Вооруженными силами Украины в ходе Специальной военной операции России.

Уроки и недостатки такой помощи были проанализированы в ноябре 2022г на совещании в Объединенной комитете начальников штабов Вооруженных сил США.

Анализ системы, состава, технических характеристик и перспектив развития военной космической компоненты США показал, что по состоянию на 2022 год, ВС США ещё не полностью решили задачи (срок до 2025г) создания единого разведывательного обеспечения ISR, вне зависимости сенсорного вооружения геопространственной разведки в космосе, авиации, БПЛА и в полевых условиях боя, согласно целевой постановки: от изображения цели противника, автоматической её привязки до высокоточного её уничтожения в сжатые временные рамки современной войны.

Решение такой задачи на подходе. Космическая военная орбитальная группировка ISR явно недостаточна и приходиться задействовать коммерческий фактор. Например, космическая информация для Вооруженных сил Украины была получена с 12 военных КА США и НАТО, а коммерческие компании продали такую информацию с 30 своих КА. Показательно, что сегодня NRO скупает до 70% изображений у ведущих мировых коммерческих фирм, многие из которых поправляют свои финансовые дела за счёт американских военных. Фактически многие коммерческие компании стали аффилированным продуктом американских военных. Правда, это вопрос бизнеса. Кроме того, NRO в 2022 года стало брать в аренду управления лучшие КА у коммерческих компаний.

Нужно, чётко понимать, что военные наработки реализуются в гражданской области (геопространственная разведка действительно является двигателем современных цифровых технологий анализа и решений) и финансовые затраты бюджета возвращаются через быстро развивающийся гражданский мировой рынок дистанционного зондирования.

Военные и гражданские геопространственные продукты практически одноименны и по сути: аналитические решения, 3D моделирование, детальные образы, спектральные (гиперспектральные) решения, автоматические процессы, сжатие изображений, передача потребителю в онлайн режиме и др.

В следующих обзорах (2023Q1-Q2) будет представлена аналитика по странам :

o   НАТО (Великобритания, Германия, Франция, Испания, Италия, Турция)

o   Китай

o   Индия

o   Израиль

o   Япония

o   Южная Корея

o   Люксембург