offline
- Swan
- Građanin
- Pridružio: 28 Jul 2007
- Poruke: 99
|
Zanimljiv tekst sa sajta astro.hr . Istorijat i razvoj.
astro.hr/ucionica/ostalo/sateliti/
Tekst je poduži, ali vrlo dobro uvodi u temu.
ŠPIJUNSKI SATELITI I PRISLUŠKIVANJE
Članak preporučamo da snimite na disk i pročitate off-line, jer je poprilično velik.
Sateliti
Moćna interkontinetalna balistička raketa (ICBM) koja je mogla lansirati nuklearnu bojevu glavu na udaljenost od oko 6000 kilometara, s lakoćom je poslala, 4. listopada 1957. godine, s "kosmodroma" u Bajkonuru (današnji Kazahstan) u orbitu prvi umjetni satelit. Službeno ime bilo mu je "Prijateljski Pratitelj Zemlje". Pratitelj, odnosno Sputnjik, se nakon dugih stotinjak minuta po lansiranju, ponovo našao nad istom točkom, a njegov radio signal potvrdio je uspješnost lansiranja. Tek je tada službena sovjetska agencija TASS novost telegrafirala širom svijeta. Svemirsko je doba počelo. Nažalost, sovjetska paranoja razlog je da nisu snimljene fotografije samog povijesnog lansiranja. Sputnjik 1, malena aluminijska sfera tek nešto veća od košarkaške lopte, s antenama koje su stršale poput predimenzioniranih brkova mačka Feliksa, u to vrijeme popularnog lika iz crtanih filmova, bio je premalen da bude vidljiv sa Zemlje. Majušni satelit promjera 58 cm, mase 83.6 kg kružio je oko Zemlje na promjenjivoj visini od 228 do 947 km, s periodom od 98.6 minuta, tada fantastičnom brzinom od 17,000 milja na sat. Bio je dizajniran da emitira radio signale, pomoću kojih su znanstvenici željeli odrediti gustoću gornjeg dijela atmosfere. Iako su ti signali utihnuli već 21. dan po lansiranju, ipak je Sovjetski Savez, zajedno sa svojim saveznicima likovao. Lansiran u svemir u jeku hladnoga rata, Sputnjik 1 bio je prvi zemljin umjetni satelit. Neprekinutim nizom monotonih bip-bip-bip radio signala šokirao je Sjedinjene Američke Države, koje su sebe smatrale tehnološkom supersilom bez premca. Sputnik je u svemiru ostao ukupno 92 dana, te je 4. siječnja 1958. godine sagorio u atmosferi. Idejni otac Sputnjika bio je Sergej Pavlovič Koroljov (1907-1966), sovjetski pandan Wernhera von Brauna. Sputnjik je imao sferni oblik zato što je aerodinamiku sfere bilo lagano predvidjeti, a sitne izmjene u karakteristikama leta mogle su se mijenjati pomicanjem centra gravitacije. Sfera osim toga ima najpovoljniji odnos između volumena i oplošja. Stoga su i naredni sovjetski sateliti imali oblik kugle. Karijera Sergeja Koroljova kulminirala je 12. travnja 1961. kada se u svemirskom brodu, kojeg je također on dizajnirao, Jurij Gagarin, kao prvi čovjek vinuo u svemir. Ipak, Koroljev je široj javnosti bio gotovo nepoznat, nikada nije javno nosio odlikovanja, čak su i njegove fotografije rijetke - sve zbog straha od američkih obavještajaca, odnosno CIA-e. Priznanje je Koroljevu stiglo tek nakon smrti, kada je jedno od moskovskih predgrađa nazvano njegovim imenom.
Sputnik
Demonstrirajući zlokobnu (iako kratkotrajnu) sovjetsku nadmoć u svemirskim istraživanjima, Sputnjik je kod Amerikanaca još više intenzivirao strah od nuklearnog uništenja. Pojavio se naime u vrijeme kada je znanost važnim otkrićima kao što su penicilin, radar, nuklearna bomba itd., pomogla pobjedu nad naci-fašizmom u II. svjetskom ratu. Danas, kada je prošlo više od deset godina kako se Sovjetski Savez istopio, a orbitalna stanica Mir, koja je bila posljednji ostatak sovjetskog svemirskog programa, izgorjela je u atmosferi nakon glavinjanja svemirom između pehova i katastrofa, teško je dočarati atmosferu koju je pedesetih godina u Americi izazvao Sputnjik. Vladala je naime bojazan da bi "crveni znanstvenici" mogli dobiti hladni rat. Fizičar Edward Teller, tvorac termonuklearne bombe, izjavio je kako su USA izgubile bitku važniju od one u Pearl Harboru. Tadašnji senator, kasnije 36. predsjednik USA, Lyndon Johnson je pak rekao da kontrola svemira znači kontrolu svijeta. I. I. Rabi, predsjedavajući Savjeta za znanost tadašnjeg američkog predsjednika Dwighta Eisenhowera, upozorio je da će naglasak na matematici i općenito znanosti u sovjetskom obrazovnom sustavu pružiti neprijatelju stratešku prednost od 10 godina. Izgledalo je dakle da Sputnjik predstavlja sustav superioran kapitalizmu, te se pokazao korisnim u snubljenju država koje još nisu izabrale stranu u hladnome ratu. O tome svjedoče i brojne serije filatelističkih maraka, s motivima Sputnjika, izdane u mnogim državama širom svijeta, pa tako i u tadašnjoj Jugoslaviji. No, Jugoslavija je već tada pokušala biti nesvrstana: kako nije žurila s izdavanjem prigodne serije maraka, proteklo je dovoljno vremena da na marki (apoena 0.30 dinara) budu zajednički prikazani Sputnjik i Explorer - prvi ruski i prvi američki satelit. Ipak, u Jugoslaviji su kao gljive poslije kiše nicala razna društva "ljubitelja kosmosa". Utrka za prevlast u svemiru postala je metafora hladnoga rata, a za Amerikance bilo je to pitanje biti ili ne biti. USA armija bila je bolno svjesna moći sovjetskih interkontinentalnih balističkih raketa (ICBM). Predsjednik Eisenhower, znao je da je u Americi u tijeku nekoliko projekata razvoja raketnih sustava, te nije dijelio zabrinutost javnosti glede lansiranja Sputnjika. No, 3. studenog 1957., u svemir je u Sputnjiku 2 krenuo i prvi svemirski putnik, psić Lajka. Sedam je dana Lajka kružila oko Zemlje u sondi mase 508.3 kg, s periodom od 103.75 minuta, te je stotinjak puta obišla Zemlju. Tada najsuvremeniji aparati javljali su znanstvenicima u zemaljskoj kontroli leta podatke o Lajkinom disanju, krvnom tlaku i otkucajima srca, te o dozi zračenja koju je primalo njeno tijelo. Kako nije bilo uređaja za vraćanje na Zemlju, posljednji obrok Lajkine hrane koju joj je u pravilnim razmacima "servirao" poseban stroj, sadržavao je jaki otrov od kojeg je nesretni psić odmah uginuo.
Amerikanci su pokušali još iste godine lansirati i vlastiti satelit. No, sićušni satelit, promjera tek 15 centimetara skončao je pri neuspješnom lansiranju, 6. prosinca 1957. Plamteći satelit padajući na Zemlju u samrtnom je hropcu još uvijek emitirao radio signale. Novine su zabilježili taj događaj sarkastično nazvavši američki satelit "Flopnik", "Kaputnik" i "Stayputnik." I drugi američki pokušaj, 25. siječnja 1958., rasprsnuo se već 14 sekundi nakon lansiranja. Američki su se dužnosnici tada okrenuli armiji, u kojoj je grupa pionira u bazi Redstone Arsenal (Huntsvill, Alabama) pokušavala naći odgovor na sovjetske interkontinentalne rakete. I zaista, već 31. siječnja 1958., iz Cape Canaverala lansiran je modificiranom Redstone raketom satelit Explorer-1.
No, i Kongres je dalekovidno postupio, prepoznavši stratešku vrijednost obrazovanja. Usprkos proračunskom manjku, izglasovali su zakon da se iz budžeta odvoji tada ogromna suma od milijardu dolara za poboljšanje obrazovnog sustava, nabavku znanstvene opreme te stipendije nadarenim učenicima i studentima. Sputnjik je također inicirao i rasprave o reformi američkog obrazovnog sustava, te rasprave o novim nastavnim planovima. Počele su se primjenjivati i nove nastavne metode glede unapređivanja samog procesa učenja. Naglasak je stavljen na eksperimentalnu nastavu, a ne samo učenje činjenica napamet. U američke se učionice također "ušuljao" i interes za svemirska istraživanja. Glenn Seaborg, kemičar nobelovac, s dugogodišnjim interesom za znanstvenu edukaciju smatra da je još jedna lekcija naučena od malenog satelita: učitelji i profesori moraju i sami biti znanstveno obrazovani.
Pogled s "visine"
Obrazovna reforma kasnije je zastala, dijelom čak skrenula na stranputicu. Posljedica je bila elitizam i smanjena "prirodoznanstvena pismenost" većine stanovništva. Naime oni koje prirodne znanosti nisu zanimale, sustavom biranja obrazovnih kolegija mogli su ih potpuno izbjeći. Ipak, sjeme posijano šezdesetih godina, osamdesetih je obilato rodilo divovima poput Steve Jobsa, Billa Gatesa, Marca Andreessena, te ostalih koji su obilježili kraj XX. stoljeća računalnom i komunikacijskom revolucijom. Glede svemirske trke, Sovjeti su je definitivno izgubili, bezuspješno pokušavajući naći odgovor na Stratešku obrambenu inicijativu, popularno nazvanu Ratovi zvijezda (Star Wars). Radilo se o najsloženijem vojno-istraživačkom projektu u povijesti, a koji je odobrio predsjednik Reagan 1983. godine. Cilj je bio uspostaviti satelitski obrambeni sustav koji bi laserskim oružjem štitio USA od tzv. prvog udara nuklearnim raketama, te od "neprijateljskih" satelita. Bio je to dodatni udar na posustalo, tehnologijski zastarjelo gospodarstvo Sovjetskog Saveza, koje nije moglo izdržati cijenu nametnute utrke u naoružanju. Interesantno je da je taj projekt zamro poslije kolapsa sovjetskog imperija, te je tek 1998. godine Američko ministarstvo obrane odobrilo pokus gađanja satelita laserskom zrakom. Ruske dužnosnike to osobito ne brine, oni danas imaju drugih problema, npr. kako Kazahstanu platiti zaostalu najamninu od 450 milijuna US $ za svemirsku bazu u Bajkonuru. U Rusiji nije niti bilo velike proslave četrdesete obljetnice Sputnjika, osim u samome svemiru. Na ruskoj orbitalnoj stanici Mir, nakon uspješnog spajanja s američkim svemirskim brodom Atlantis, američki astronauti i ruski kozmonauti, 30. rujna zajednički su proslavili četrdesetu obljetnicu lansiranja Sputnjika. Nekadašnja svemirska trka danas se pretvorila u suradnju. Sputnjik je tako napokon postao ono što je zapravo oduvijek i bio: zajedničko naslijeđe svih Zemljana.
Osnovne značajke satelita
Satelit (od latinskog izraza satelles - suputnik, pratioc) je u najširem astronomskom značenju nebesko tijelo, koje se po zakonima nebeske mehanike giba oko drugog tijela znatno veće mase i dimenzija. Na primjer, Mjesec je Zemljin prirodni satelit, a Zemlja je prirodni satelit Sunca. Umjetni satelit je proizvod čovjeka i umjetno uveden u orbitu oko Zemlje.
Put po kojem satelit putuje oko Zemlje zove se orbita. Da bi satelit mogao kružiti oko Zemlje, mora biti ispunjeno nekoliko uvjeta. Tijelo tj. satelit mora imati toliku brzinu da je njegova centrifugalna sila jednaka gravitacijskoj sili Zemlje, tako da ga zemljina gravitacija ne može privući k sebi. Ta brzina je prva kozmička (orbitalna) brzina i ona bi na zemljinoj površini (kad ne bi bilo nikakvog zračnog otpora) iznosila 7,906 km/s. Prva kozmička brzina se smanjuje s udaljenošću od Zemlje. Drugi uvjet za uspješno kruženje satelita oko Zemlje je, da mora ravnina orbite satelita uvijek sječi Zemljino središte. Orbita čija ravnina ne bi sjekla Zemljino središte, nije moguća.
Po obliku orbita može biti kružna, kad je satelit na svakoj točki svojeg puta jednako udaljen od središta Zemlje. Ako je brzina kruženja satelita na dijelu puta veća ili manja od prve orbitalne brzine, posljedica je eliptična orbita, kada je orbita na jednom dijelu bliža središtu Zemlje nego na drugom. Točka, kad je eliptična orbita satelita najbliža Zemljinom središtu zove se perigej, dok je točka najveće udaljenosti apogej. Drugi važni elementi orbite satelita su inklinacija i perioda. Inklinacija (nagnutost) je kut, koji čini orbita satelita prema ekvatorijalnoj ravnini, gledano u smjeru vrtnje Zemlje. Ako satelit kruži oko Zemlje točno iznad ekvatora, ima inklinaciju 0°, i njegova orbita je tada ekvatorijalna. Ako orbita ima inklinaciju 90°, satelit putuje iznad sjevernog i južnog pola, pa se ta vrsta orbite zove polarna. S obzirom da se pri tome i Zemlja vrti oko vlastite osi, satelit u nekoliko dana pokrije cijelu zemljinu površinu, uključujući i polove. Perioda (vrijeme obilaska) je vrijeme za koje satelit jednom obiđe oko Zemlje i vrati se na početnu točku.
S obzirom na visinu orbite razlikujemo: nisku, srednju i geostacionarnu Zemljinu orbitu. Niska Zemljina orbita je na visinama između 100 i 1000 km (neki izvori navode gornju granicu niske orbite na 500 i 800 km visine). Sateliti u niskoj orbiti su bliže Zemlji, te imaju veću orbitalnu brzinu i kraći period (oko 90 minuta). Tu orbitu, između ostalih, upotrebljavaju vojni izvidnički sateliti. Za srednju Zemljinu orbitu se ubrajaju visine od 1000 do 35800 km. Srednju Zemljinu orbitu na visinama između 19000 i 20000 km upotrebljavaju navigacijski sateliti. Geostacionarna (geosinkrona) orbita je na visini 35800 km sa inklinacijom 0° (na ekvatorijalni ravnini), orbitalna brzina na toj visini je jednaka brzini okretanja Zemlje (3 m/s), perioda tako iznosi nešto manje od 24 sata, a satelit je uvijek nad istom točkom zemljine površine. U toj orbiti su komunikacijski sateliti, neki vojni sateliti za rano upozoravanje i za skupljanje signala obavještajnih podataka.
Sateliti sa visokom eliptičnom orbitom za vrijeme kruženja oko Zemlje prelaze na različite visine. Primjeri takvih orbita su neke vrste geosinkrone orbite, geostacionarna transferna orbita (energijski najučinkovitiji način uvođenja satelita u geostacionarnu orbitu), i molnija orbita. Ova posljednja, s perigejem između 500 i 1500 km, apogejem oko 40000 km i inklinacijom oko 64°, omogućava telekomunikacijske veze nad sjevernim geografskim širinama, koje nije moguće pokrivati iz geostacionarne orbite. Ime je dobila po sovjetskim komunikacijskim satelitima Molnija, koji su koristili takvu orbitu.
Orbite možemo dijeliti i s obzirom na neke druge značajke. Sunčano sinkrona orbita (heliosinkrona) je orbita kod koje je orbitalna ravnina satelita uvijek u jednakom kutu s obzirom na smjer Sunca. To zahtijeva polarnu orbitu sa inklinacijom većom od 90°. Takva orbita omogućava promatranje površine Zemlje uvijek u isto lokalno vrijeme i samim tim pod jednakim kutom osvjetljenja od Sunca, pa ju, između ostalih, koriste vojni sateliti za fotografsko izviđanje, jer se iz fotografija na kojima su sjene uvijek jednake, lakše otkriju promjene s obzirom na prijašnje fotografije.
Dijelovi satelita
Satelit je sastavljen iz dva osnovna dijela - to su platforma i teret. Namjena platforme je potpora teretu i osiguranje njegovog normalnog rada. Teret ovisi o izvedbi zadaće za koju je satelit napravljen i potrebna mu je potpora platforme.
Platforma uključuje brojne podsisteme:
Pogonski podsistem tako uključuje električni ili kemijski motor koji satelit postavi na njegovu stalnu poziciju, kao i male pogonske motore pomoću kojih satelit održava svoju putanju po orbiti. Satelite izbacuju iz orbite gravitacijske i magnetske sile, te sunčev vjetar. U tom slučaju uključuju se pogonski motori, koji satelit vraćaju u njegovu pravilnu orbitu.
Podsistem opskrbe sa električnom energijom proizvodi električnu energiju iz solarnih ćelija, koje su na vanjskoj strani satelita, a ona se pohranjuje u akumulatore koji osiguravaju energiju kada sunce ne sije na solarne ćelije. Električna energija je potrebna za rad različitih podsistema i tereta satelita. Nekim satelitima (npr. ruski sateliti za radarski nadzor mora US-A) je opskrbu električnom energijom osiguravao nuklearni reaktor.
Strukturni podsistem služi za ublažavanje mehaničkog stresa kod lansiranja, te djeluje kao čvrsto, stabilno postolje, na koje su pričvršćeni drugi dijelovi satelita.
Podsistem toplinskog nadzora održava aktivne dijelove satelita dovoljno hladnima za pravilan rad. To postiže tako da toplinu, koju satelit proizvodi u radu, preusmjeri u svemir.
Podsistem za nadzor položaja osigurava da je satelit stalno u pravilnoj putanji i pravilno usmjeren. Kad satelit izađe iz pravilnog položaja, podsistem za nadzor položaja uključuje pogonski podsistem, koji satelit vrati u pravilan položaj.
Podsistem za telemetriju i vođenje omogućava komunikaciju sa zemaljskim nadzornim postajama iz kojih se nadzire pravilan rad satelita.
Klasifikacija satelita
Satelite možemo klasificirati po različitim mjerilima: po vrsti orbite, po masi, po namjeni itd.
S obzirom na masu, različiti izvori različito klasificiraju satelite - Evropska svemirska agencija (ESA) satelite dijeli na velike satelite sa masom preko 1000 kg, male satelite s masom između 500 i 1000 kg, minisatelite između 100 i 500 kg, mikrosatelite između 10 i 100 kg i nano i pikosatelite sa masom ispod 10 kg.
S obzirom na primarne korisnike razlikujemo komercijalne satelite i institucionalne satelite, iako i institucionalni korisnici (npr. oružane snage) koriste komercijalne satelite za određene potrebe i obrnuto.
Vojni sateliti se po namjeni većinom razvrstavaju u slijedeće skupine: sateliti za rano upozoravanje i ocjenu napada, izvidnički i nadzorni sateliti, komunikacijski sateliti, navigacijski sateliti, geodetski sateliti i meteorološki sateliti. Tome se mogu pridodati još i bojni sateliti, koji su bili testirani za protusatelitske zadaće. SAD pak danas u okviru programa protubalističke obrane razvija satelit SBL (Space Based Laser). Sporazum o istraživanju i upotrebi vanjskog svemira iz 1967. godine zabranjuje postavljanje nuklearnog i drugog oružja za masovno uništavanje u svemiru.
Sateliti za rano upozoravanje
Činilo mi se da bi bilo moguće odaslati ultrakratkovalne valove na Mjesec i zabilježiti njihovu refleksiju. Ukoliko bi to bilo ostvarivo, lakše bi se moglo istraživati gornje slojeve atmosfere. Nadalje, otvorile bi se i neslućene mogućnosti telekomunikacija.
Bila su to razmišljanja koja je godine 1940. u svoj dnevnik zabilježio astronom amater John DeWitt Jr. Nije trebalo dugo da mladi inženjer prijeđe s riječi na djela. No, prvi pokušaj da detektira reflektirane valove s Mjeseca korištenjem 138-MHz primopredajnika, koji je sam konstruirao dok je radio u WGN-radiju u Chicagu, nije uspio. Već pet godina kasnije, DeWitt je svoju zamisao ostvario, proširivši granice znanosti do nepoznatih dubina svemira. Tim pothvatom zauvijek je ušao u povijest radio i tele komunikacija.
Tijekom II. svjetskog rata pukovnik DeWitt je u Evans Signal Laboratory u Belmaru, država New Jersey, radio na razvijanju radarskih sustava. Pri tome je bio izuzetno uspješan, te se proslavio razvojem specijalnog radara namijenjenog lociranju neprijateljskih minobacača te usmjeravanju artiljerijske paljbe. No, Amerikance su morile i druge brige. Krajem II. svjetskog rata Nijemci su počeli masovnu proizvodnju svog tajnog oružja, nazvanog Vergeltungswaffe 2 (oružje osvete br. 2) ili skraćeno V-2 raketa. Tijekom rata je oko 1000 takvih raketa palo na područje Velike Britanije, od čega čak 660 na London. Ono što je bilo zabrinjavajuće jest da su te strašne rakete dosezale visinu leta i preko 100 km. Prije no što su njemački znanstvenici uspjeli usavršiti V-2 rakete i još im više povećati visinu leta, Njemačka je kapitulirala. Ubrzo potom kapitulirao je i onemoćali Japan. No, već se među dojučerašnjim saveznicima počela nazirati hladnoratovska podjela. Odašiljanje radijskih signala daleko iznad površine Zemlje glede ranog otkrivanja neprijateljskih raketa postao je tako jedan od najvažnijih američkih vojnih prioriteta. Stoga je u rujnu 1945., kada su DeWitt i njegovi suradnici očekivali skoru demobilizaciju, američko Ministarstvo obrane naredilo "Projekt Dijana". Projekt je nazvan po rimskoj boginji lova, samo što su ovoga puta plijenom lijepe boginje umjesto divljih zvijeri imale biti neprijateljske rakete. Cilj projekta bio jest odaslati signale na Mjesec i uhvatiti njihov eho. Ukoliko bi se uspješno detektirali radio-valovi reflektirani s Mjeseca, tehnički bi bilo moguće načiniti i zemaljski sustav ranog upozoravanja na nepoznate objekte iznad američkog neba. Zamisao je bila slična Strateškoj obrambenoj inicijativi, popularno nazvanoj Ratovi zvijezda (Star Wars) koju je tridesetak godina kasnije odobrio predsjednik Reagan. I ovdje je cilj bio uspostaviti obrambeni sustav (ovoga puta satelitski) koji bi štitio USA od tzv. prvog udara nuklearnim raketama i od neprijateljskih satelita.
U eksperimentu odašiljanja signala na Mjesec korištene su dobro znane radarske tehnike, ali s posve drugačijim sistemskim konstantama. Preliminarni proračuni koji su u obzir uzimali snagu odašiljača, koeficijent refleksije mete, (Mjeseca), šum prijamnika itd. pokazali su da je DeWittova zamisao tehnički izvediva. Također, ustanovljeno je da pokus koji je DeWitt načinio još prije rata nije uspio zbog slabe osjetljivosti tada uporabljenog prijamnika. Iz poznate udaljenosti Mjeseca od Zemlje (s=384400 km), te brzine širenja elektromagnetskih valova (c=300000 kmh-1), jednostavnom formulom t=2s/c proračunato je da bi odaslani signal do Mjeseca i natrag putovao oko 2.5 sekundi. Naravno, bilo je to krajnje pojednostavljenje stvarne fizikalne situacije jer u obzir nije uzet Dopplerov efekt i sl. Emitirano je 180 signala u pulsevima od 0.2 sekunde. Svaki signal imao je snagu 3 kW, dok je eho imao snagu tek 10-15 W.
Konačno, 10. siječnja 1946. prijamnik oko kojeg se sakupila uzbuđena ekipa napokon je oživio, uhvativši radarske signale odbijene s mjesečeve površine. Detektirani signali mogli su se čuti, ali su također bili vidljivi na zaslonu radarskog uređaja. Bio je to konačni dokaz da se elektromagnetski valovi mogu probiti kroz zemljinu ionosferu. Nakon što su ove eksperimente potvrdili i nezavisni istraživači, Time magazine je objavio: "Čovjek se konačno vinuo sa svog planeta!". Interesantno da je nekako u isto vrijeme (dakle godine 1945) Britanac Arthur Clarke, jedan od kultnih pisaca znanstvene fantastike, objavio zamisao o komunikacijskim satelitima u geostacionarnoj orbiti. Naime, emisijama s tri satelita na putanji razmaknutoj za 120° može se pokriti cijelo naseljeno područje Zemlje. Na toj putanji, koja se nalazi u ravnini ekvatora Zemlje, sateliti bi se kretali od zapada prema istoku na visini oko 35900 km, pri čemu bi kutna brzina satelita bila jednaka kutnoj brzini točke na ekvatoru ispod satelita. DeWittov uspjeh je koje desetljeće kasnije omogućio i praktičnu provedbu ovih Clarkeovih zamisli.
Nakon što je "Projekt Dijana" uspješno završen, DeWitt se vratio u Nashville, Tennessee, u kojem je osnovao prvi gradski radio. U tim danima popularnost radijskog programa dosegnula je neslućene vrhunce, koje je godine 1986. ovjekovječio i Woody Allen u svom nostalgičnom filmu Radio Days. Šireći mrežu radijskih predajnika DeWitt je pomogao da se razbije monotona svakodnevica u tisućama domova američke provincije. Ubrzo, WSM radio postaje i TV postaja pod imenom WSMV-TV. Ranih šezdesetih postaja WSMV-TV prva u Sjevernoj Americi počinje emitirati, gotovo u realnom vremenu, satelitske snimke vremenskih podataka. Tehničke probleme oko prijama slike s vladinog meteorološkog satelita i ovoga je puta riješio DeWitt.
John De Witt, umro je u 92. godini u ponedjeljak 25, siječnja 1999. u svome domu u rodnome Nashvilleu. Dužno poštovanje odao mu je i CNN koji, zahvaljujući velikim dijelom i DeWittovom naslijeđu, danas svojim vijestima zalazi u sve kutke našeg planeta.
Interkontinentalne balističke rakete trebaju oko 30 minuta (rakete iz podmornica samo oko 10 minuta) da pogode svoj cilj. Zato je od velike važnosti da se raketa otkrije već kod njenog lansiranja. Sateliti za rano upozoravanje još od šezdesetih godina predstavljaju, pored sistema radara za rano upozoravanje, jedinu djelotvornu komponentu protubalističke obrane, temelj su sigurnosti u SAD-u i Rusiji, jer im osiguravaju najvažniji izvor informacija o možebitnom napadu sa balističkim raketama. Prvo su se radili pokusi sa satelitima za rano upozoravanje koji su za otkrivanje koristili radar. Pokazalo se da je za raspoznavanje objekata u svemiru bolje pogodan infracrveni senzor. Sateliti za rano upozoravanje su opremljeni sa infracrvenim optičkim napravama, koje mogu na velikim udaljenostima otkriti lansiranje balističke rakete, na temelju velike količine topline koju proizvodi raketni motor.
MIDAS, DSP, SBIRS
Obje velesile su još početkom šezdesetih godina razvile prve satelite za rano upozoravanje. SAD su 1960. godine lansirale prvi satelit sa infracrvenim senzorom MIDAS (Missile Infrared Defense Alarm System), a do 1966. godine je u nisku polarnu orbitu lansirano još 11 satelita. Sateliti MIDAS su se usavršavali sa svakim lansiranjem novog satelita, ali su nepouzdani infracrveni senzori davali velik broj lažnih alarma. Nedostaci sistema MIDAS vodili su razvoju nove generacije satelita za rano upozoravanje - DSP (Defense Support Program).
SAD imaju od 1970. godine u upotrebi satelite programa potpore obrani DSP. U geostacionarnoj konstelaciji je 5 satelita, od kojih svaki nadzire određeno područje. Temeljem informacija iz tih satelita moguće je utvrditi da li se izvor topline pomiče (tada se radi o raketi) ili je stacionaran (u slučaju požara itd.). Sateliti DSP su namijenjeni za 24-satni nadzor nad lansiranjem raketa i nuklearnim eksplozijama bilo gdje u svijetu. Tri novija satelita nadziru visoko prioritetna područja, dok stariji sateliti nadziru manje važna područja.
U okviru programa DSP je bio lansiran 21 satelit, kojima su bili stalno poboljšavani različiti podsistemi, te se tako postepeno poboljšavala pouzdanost, otpornost i trajnost. Sateliti DSP se u orbitu lansiraju pomoću nosećih raketa Titan III i IV, a satelit DSP-16 je bio ubačen u orbitu iz raketoplana Space Shuttle.
Razvoj satelita DSP je protekao u 5 faza. Prvi sateliti DSP block 1 / phase 1 su bili lansirani u geostacionarnu orbitu između 1970. i 1973. godine, njihova masa je bila 900 kg, imali su životni vijek od 1,25 godina, a potrošili su 400 kW energije. Senzori su bili od olovo-sulfida s 2000 ćelija, od kojih se svakom nadziralo područje od 6 km2. Naredne faze su bile block 2 / phase 2 sa 3 satelita između 1975. i 1977. godine, te block 3 / MOS / PIM (Multi Orbit Satellite Perfomance Improvement Modification) sa 4 satelita između 1979. i 1984. godine. U fazi blok 4 / phase 2 upgrade lansirana su 2 satelita između 1984. i 1987. godine, a u fazi blok 5 / DSP-1 bilo je 1989. godine lansirano 8 satelita.
Sateliti su se u svakoj fazi poboljšavali, tako da posljednje verzije satelita blok 5 / DSP-1 imaju masu 2400 kg, dužinu od 10 m i predviđeni životni vijek 5 godina, dok im je za rad potrebno 1,2 kW energije. Satelit tipa block 5 koristi 3,7 m dugačak, 2,36 tona težak infracrveni teleskop s ogledalom promjera 92 cm, napravljenim iz živa-srebrnog kadmija (telurida) s 6000 ćelija, a svaka nadzire područje 3 km2. Infracrveni senzor razlikuje lansiranje većine raketa i velik broj letjelica s uključenim dodatnim sagorijevanjem u letu. Senzori satelita rade na dvije valne dužine infracrvenog spektra, što omogućuje bolje prepoznavanje različitih izvora topline, a ujedno je smanjena mogućnost potpune zasljepljenosti u slučaju laserskog napada. Godine 1980. je satelit DSP bio zasljepljen zbog velike eksplozije na ruskom plinovodu. Zadnja verzija DSP pak koristi strogo čuvani dodatni IC senzor heritage.
Do 2003. godine će SAD najvjerojatnije lansirati još 2 satelita DSP-1. Sateliti DSP su se iskazali i u Zaljevskom ratu 1991. godine, kada su otkrivali i slijedili iračke taktičke balističke rakete SCUD. Sistemu DSP potrebno je do 2 minute da potvrdi lansiranje rakete i njenu predviđenu trajektoriju. Podaci se šalju prema različitim zemaljskim postajama: na otoku Guam, dvije prekomorske kopnene postaje (OGS) u Australiji i Evropi (EGS), kontinentalnu američku kopnenu postaju (CGS) i na mobilne kopnene terminale (MGT). Iz tih postaja podaci se prosljeđuju u zapovjedništvo NORAD i Svemirsko zapovjedništvo SAD u Koloradu. Svaki satelit ima sposobnost nadziranja gotovo cijele zemljine polutke u svom vidnom polju (trećina cijele zemljine površine) i može otkriti lansiranje rakete iz bilo koje lokacije unutar svojeg područja nadzora. Pomoću sistema JTAGS (Joint Tactical Ground Station) američke snage ili njihovi saveznici od 1997. godine bilo gdje i neposredno dobivaju informacije od satelita DSP. JTAGS je također namijenjen za djelovanje zajedno sa taktičkim protubalističkim sistemima, kojima omogućuje brzo određivanje smjera napada. Programom Talon Shield / ALERT, od 1995. godine je američko svemirsko zapovjedništvo uvelike poboljšalo integraciju i obradu sirovih podataka, dobivenih od cjelokupne konstelacije satelita DSP. Sistemi Shield i ALERT omogućuju znatno poboljšanje u točnosti opisa otkrivenih događaja, kao i brže posredovanje podataka konačnom korisniku. Oba sistema, JTAGS i ALERT, još su u fazi nadogradnje, kako bi kasnije mogli primati informacije preko sistema satelita SBIRS.
SAD su satelite DSP u okviru programa SDI namjeravale nadomjestiti sa sistemom satelita BSTS (Boost Surveillance and Tracking System) i SSTS (Space Surveillance and Tracking System). Prvi bi otkrivao lansiranje raketa i njihovu trajektoriju u početnoj fazi leta, zatim bi praćenje i vođenje borbe preuzeli sateliti SSTS, a raketu bi presreli u svemiru bazirani presretači SBI (Space Base Interceptors). Program satelita BSTS i SSTS bio je ukinut s programom rat zvijezda, iako se, tako kao i ostali projekti SDI nastavio u okviru programa BMD (Ballistic Missile Defense). Koncept satelita BSTS se je nastavio u okviru programa Advanced Warning System i zatim Follow-on Early Warning System. Razvoj satelita SSTS se je nastavio u okviru programa Brilliant Eyes, a po ukidanju tog programa tehnologija je prenesena na program SBIRS low. Mnoge nove tehnologije su u određenoj mjeri bile upotrijebljene kod novijih verzija satelita DSP, ali je potreba za posve novim satelitima, koji bi bili sposobni aktivno sudjelovati kod protubalističke obrane tolika, da su se SAD 1994. godine odlučile da satelite DSP nadomjeste sa satelitima SBIRS (Space Based InfraRed System).
SBIRS će umjesto dosadašnje tehnologije infracrvenog skeniranja područja upotrebljavati dvodimenzionalnu planarnu tehnologiju slikovnog infracrvenog rasporeda, kojom će istovremeno nadzirati cjelu hemisferu. Sateliti nove generacije SBIRS biti će namijenjeni za upozoravanje od ispaljenih raketa, praćenje ciljeva i usmjeravanje oružja protubalističke obrane, sakupljanje tehničkih obavještajnih podataka i povećanje pregleda situacije na bojištima. Sistem satelita SBIRS sastojati će se od dva dijela - SBIRS high i SBIRS low. SBIRS high će činiti četiri satelita, dva u geostacionarnoj Zemljinoj orbiti (GEO) i dva satelita koja će kružiti u visoko-eliptičnoj orbiti (HEO), čime bi se potpuno nadzirala i područja nad polovima, koja su iz geostacionarne orbite slabo vidljiva, a još jedan, peti satelit biti će u pričuvi. Prijemne zemaljske nadzorne postaje biti će sastavljene iz već postojećih zemaljskih nadzornih postaja sistema DSP, a neke će biti nove. Iste zemaljske nadzorne postaje koristiti će svi sateliti programa SBIRS (high i low). Sateliti SBIRS high imati će skenirajući infracrveni senzor za brzi nadzor cijelog područja i fiksni senzor za precizno otkrivanje i praćenje ciljeva. SBIRS high zamijeniti će satelite DSP, koji će biti uklonjeni u orbitu za odslužene satelite, a po planu prvi bi ušli u upotrebu 2004. godine. Vrijednost ugovora za planiranje, izradu i razvoj satelita SBIRS high iznosi 1,8 milijarde USD, a predviđeni troškovi rada do 2020 godine su 10 milijardi USD.
Tehnički daleko zahtjevniji i revolucionarni projekt predstavljaju sateliti SBIRS low, čija namjena će biti praćenje raketa od ispaljenja do ponovnog ulaska u atmosferu, te će sakupljene podatke posredovati sistemima za presretanje, te tim sistemima pomagati pri samom presretanju. Kad bude komponenta SBIRS low potpuno operativna, sastavljati će je između dvadeset i trideset satelita u niskoj Zemljinoj orbiti, te će zajedno sa satelitima SBIRS high osiguravati potpun nadzor nad cijelom zemljinom površinom. Primarna zadaća SBIRS low je osigurati precizno praćenje raketa u njihovoj srednjoj fazi i razlikovanje od ostalih sličnih objekata (bojni mamci). Svaki satelit imati će dva infracrvena senzora - za traženje i za praćenje. Kad senzor za traženje sa širokim vidnim poljem otkrije ispuh raketnog motora pri startu, prenijeti će informaciju senzoru za praćenje, koji ima uže vidno polje i veliku preciznost. Senzor za praćenje slijedit će cilj u njegovoj srednjoj fazi leta do ponovnog ulaska u atmosferu. Za to vrijeme, procesor na satelitu izračunat će konačni put rakete i predviđeni cilj, te podatke će prenijeti baterijama presretača koji će presresti nadolazeću raketu, a svaki satelit imati će mogućnost praćenja više ciljeva. Cijela konstelacija satelita SBIRS low biti će međusobno povezana u mrežu, tako da će svaki satelit moći komunicirati sa svima ostalima u konstelaciji. To će omogućiti da satelit preda praćenje cilja drugom satelitu, ukoliko cilj napusti područje nadzora prvog satelita. Podaci o ciljevima satelita SBIRS low omogućiti će znatno veću učinkovitost, kako taktičkih tako i strateških zemaljskih presretača. SBIRS low premostiti će rupu, koja nastane između početne detekcije ispaljenja i praćenja ciljeva sa radarima zemaljskog sistema presretanja. Razvoj satelita SBIRS low prate mnoge financijske i tehničkim poteškoće te konstrukcijske promjene, te je zbog toga došlo do velikih odstupanja od predviđenog vremena izrade, a operativnost sistema se sada predviđa za drugu polovicu desetljeća.
OKO i PROGNOZ
Sovjetski savez je počeo upotrebljavati satelite za rano upozoravanje u prvoj polovici šezdesetih godina. Po navodima Zapada, dva istraživačka satelita Elektron lansirana 1964. godine, pored zadaća istraživanja vršila su i zadaću ranog upozoravanja. Godinu dana kasnije SSSR je postavila u orbitu komunikacijske satelite Molonija-1, za koje su na Zapadu tvrdili da je njihova sekundarna zadaća rano upozoravanje, ali Rusija nije nikada potvrdila niti opovrgla te tvrdnje. Prvi pravi sovjetski satelit za rano upozoravanje iz programa US-KS Oko, bio je lansiran 1972. godine, pod oznakom Kosmos 520. Masa satelita je oko 1250 kg, visina 1,3 m, a teleskop je dugačak 2 m. Prva serija satelita, lansirana između 1976. i 1983. godine, imala je konstrukcijsku grešku, što je prouzročilo visok stupanj izgubljenih satelita - sateliti su se iz nepoznatih razloga raspali u orbiti. Desetljeće kasnije su ruski znanstvenici priznali da je uzrok problema bio eksplozivni naboj namješten kod optičkog senzora, koji bi uništio satelit u slučaju većih kvarova. Greška na sistemu za nadzor samouništenja je prouzročila prijevremene, nekontrolirane detonacije za vrijeme normalnog rada satelita, a posljednja žrtva te "prijateljske vatre" je satelit Kosmos 1481 (kasniji sateliti Oko su radili bez tog sistema).
Sateliti Oko kruže u visoko-eliptičnoj orbiti s periodom 12 sati. Tako satelit u prvom dnevnom ophodu nadzire zapadnu obalu SAD-a, a u drugom istočnu. Za potpun nadzor zemljine površine program Oko treba 9 satelita u konstelaciji, što bi omogućilo da bi svakih 80 minuta jedan satelit u svakoj orbiti došao u apogej. Od devedesetih godina nadalje, konstelacija satelita Oko djeluje s ograničenim mogućnostima, jer nema sredstava za nadomještanje odsluženih satelita. Godine 2000. radila su još četiri satelita, s kojima je moguće (navodi ruska strana) nadzirati područje SAD-a, ali nemaju nadzor nad preostalim dijelom svijeta ili nad ispaljenjima iz podmornica. Američki poznavaoci proturječe tim navodima i tvrde da Rusija sa četiri satelita može nadzirati SAD samo 12 do 17 sati dnevno. Zbog požara u nadzornom centru za rano upozoravanje u svibnju 2001. godine, ruske su svemirske sile neko vrijeme, do uspostave nadzora iz pričuvnog zapovjedništva, ostale bez nadzora nad satelitima Oko.
U osamdesetim godinama su tri satelita Oko eksperimentalno uvedeni u geostacionarnu orbitu. Na temelju tih pokusa razvijena je druga generacija sovjetskih satelita za rano upozoravanje sistema US-KMO Prognoz. Rusija je prvi satelit Prognoz lansirala 1991. godine i do 1994. godine je bila uspostavljenja konstelacija 4 satelita. Neočekivano zatajenje satelita Prognoz počeo je 1995. godine s kvarom prvog satelita, slijedili su kvarovi na još dva satelita, tako da je do kraja 1996. godine radio još samo jedan satelit. U slijedeće dvije godine Rusija je u orbitu postavila još dva satelita, koja su završila svoj životni vijek već nakon nekoliko mjeseci rada, zadnji Prognoz je izbačen iz upotrebe u svibnju 1999. godine. Uzrok svih tih kvarova još nije pojašnjen, ali najvjerojatnije se radi o nekoliko konstrukcijskih pogrešaka. U kolovozu 2001. godine lansiran je u orbitu novi satelit tipa Prognoz, koji vjerojatno pripada poboljšanoj generaciji tih satelita.
IZVIDNIČKI I NADZORNI SATELITI
Fotografsko i radarsko slikovni izvidnički sateliti
Sateliti za slikovno izviđanje i nadzor, u široj javnosti znani kao "špijunski sateliti", koriste se za dobivanje informacija o vrsti obrambenih i drugih aktivnosti potencijalnih protivnika, a također i saveznika. Teoretski, možemo razlikovati izvidničke od nadzornih satelita. Načelno bi se nadzorni sateliti razlikovali od izvidničkih po tome, da su prvi (nadzorni, u engleskoj terminologiji se nazivaju i sateliti za "brzi pogled", "quick-look") namijenjeni stalnom ili periodičkom nadzoru širih područja, pa zbog toga imaju šire vidno polje, manju rezoluciju, a snimke, koji mogu biti televizijski, fotografski ili radarski, šalju u realnom vremenu zemaljskim nadzornim postajama preko radio veza. Ukoliko bi se pomoću satelita za nadzor otkrila potencijalno zanimljiva aktivnost ili kad su potrebne preciznije informacije, nad ciljno područje usmjerili bi se izvidnički sateliti ili sateliti za "bliži pogled" (eng. "close-look"), koji bi sa svojom jačom fotografskom opremom sa boljom rezolucijom snimili cilj i zatim film u posebnoj kapsuli vratili na Zemlju na analizu i interpretaciju.
U počecima satelitskog izviđanja i nadzora tehnički razvoj nije omogućavao tolike tehničke raznolikosti, pa su i izvidnički i nadzorni sateliti snimke vraćali na Zemlju na filmovima u kapsulama, jedina razlika je bila u površini snimljenog područja, vrsti upotrijebljenih fotoaparata i rezoluciji fotografija. Tek kad je razvoj tehnike u sedamdesetim godinama omogućio kvalitetne elektrooptičke nadzorne naprave i digitalni prijenos fotografija po radio vezama, došli su u upotrebu sateliti (američki KH-11 kennan/crystal), koji su omogućavali trenutni prijenos snimaka iz satelita do kopnenih nadzornih postaja, navodno pomoću relejnih komunikacijskih satelita. Elektrooptičke motrilačke naprave na novoj generaciji satelita bile su dovoljno moćne, da su omogućavale kako nadzor širokih područja tako i usmjereno detaljno izviđanje pojedinačnih ciljeva, tako da je jedan satelit mogao objedinjavati obje funkcije. Rusija u određenoj mjeri još uvijek koristi odvijene izvidničke i nadzorne satelite.
CORONA, GAMBIT, HEXAGON, CRYSTAL I LACROSSE
Počeci američkih izvidničkih satelita sežu u kase 60. godine 20. stoljeća, kad su SAD pod krinkom znanstvenih satelita programa Discoverer (otkrivač) razvile fotografski izvidnički satelit programa Corona. Sateliti programa Corona su bili zasnovani tako, da se je snimljeni fotografski film pohranjivao u posebnu kapsulu za vraćanje filma, koju je satelit po završenoj zadaći odbacio natrag u atmosferu, a kod spuštanja s padobranom prema tlu kapsulu su presreli sa posebno pripremljenim zrakoplovima. Kamere satelita programa Corona imale su oznake KH-1 do KH-4 (KH = keyhole, rupa kroz ključanicu) i sa kraticom KH i rednim brojem se u javnosti još uvijek naziva američke fotografske izvidničke satelite. Od prve uspješne zadaće u kolovozu 1960. pa do posljednje u maju 1972. godine u ukupno 145 lansiranja, od toga 102 uspješna, su se sateliti programa Corona pokazali kao neprocjenjivi pri osiguravanju obavještajnih podataka o sovjetskim vojnim i drugim obrambenim mogućnostima. Satelite programa Corona naslijedili su sateliti programa KH-5 Argon, KH-6 Lanyard, KH-7 i KH-8 Gambit, KH-9A i KH-9B Hexagon (nazvan također "big bird"), koji su svi održali način vračanja snimaka na Zemlju pomoću filmskih kapsula, s time da su sateliti KH-7 i KH-8 imali dvije kapsule, a KH-9 četiri. Veći broj kapsula je značio da satelit može u orbiti djelovati više vremena i u intervalima na Zemlju slati kapsule sa snimkama. Naravno, također se i poboljšala fotografska oprema na satelitima, što je značilo bolju rezoluciju (rezolucija znači koliko veliki predmeti se lako razlikuju na snimci; npr. sateliti sa rezolucijom 1 metar razlikuju objekte te veličine od drugih objekata, ali ne vide dovoljno detalja za prepoznavanje tih objekata - prepoznati je moguće objekte koji su 2 do 3 puta veći). Rezolucija se je iz 2 do 3 metra pri KH-4 poboljšala na 15 do 60 cm pri KH-9.
Godine 1976 je lansiran prvi satelit vrste KH-11 (ti sateliti su imali kodno ime Kennan i Crystal), koji za razliku od svojih prethodnika nije imao kapsulu za vraćanje filma, već je snimke u obliku elektromagnetskih signala pošiljao na Zemlju u gotovo realnom vremenu preko relejnih satelita (SDS-1, SDS-2, TDRSS i drugih) u višim orbitama. U zemaljskoj nadzornoj postaji signale su snimili na traku i zatim ih konvertirali u fotografije. Rezolucija snimaka satelita KH-11 je ocjenjena na 10 do 15 cm, a mogao je napraviti 8 do 10 snimaka u minuti. KH-11 su letjeli u približno polarnoj, sunčano sinkronoj orbiti s inklinacijom 98° na visinama oko 300 - 1000 km, što je omogućavalo da satelit dnevno obiđe Zemlju nešto manje od 15 puta. S obzirom da su u orbiti bila samo dva satelita, njihove putanje su bile usklađene tako, da je jedan satelit preletio određeno područje ujutro, a drugi popodne, tako da je svako područje bilo pod nadzorom dva puta dnevno. Životni vijek satelita KH-11 je bio 3 godine, a zadnji je lansiran u studenom 1988. godine. Po obliku i veličini svemirski teleskop Hubble vrlo je sličan satelitima KH-11.
Jedini "Hubble" okrenut prema zvijezdama
Godine 1990. bio je lansiran prvi "nadopunjeni KH-11", kojega u javnosti označavaju kao KH-12 i sa imenima Improved Crystal i Ikon. Nadopunjeni KH-11 je sa svojim 16300 kg puno teži od prethodnika (oko 10 tona zajedno sa gorivom), a veliki dio povećanja mase ide na račun 6350 kg pogonskog goriva, kojeg satelit nosi u potpornom modulu na svojem zadnjem dijelu. Velika količina goriva mu omogućava dugi životni vijek, jer može više puta popravljati svoju gotovo polarnu sunčano sinkronu orbitu na visini oko 300 x 1000 km. Pored poboljšanih senzora, koji rade u vidnom i bližem IC dijelu spektra, satelit ima još termovizijski senzor pomoću kojeg korisnik može odrediti, npr. da li je zgrada koju motri u upotrebi ili ne. Poboljšana elektronika za obradu fotografija omogućuje oštrije slike, satelit ih može napraviti do 12 u minuti, rezolucija satelita je ocijenjena na 10 cm za kvadratne ili okrugle površine, a sposoban je razaznati linearne strukture veličine veličine 5-8 cm. Takve mogućnosti u vidljivom spektru omogućavaju razlikovanje uniformiranih osoba od civila ili praćenje manjih skupina ljudi, za što su korišteni sateliti nad Kosovom. Mehanizam optičkog sistema omogućava satelitu da fotografira objekte na površini pod velikim kutom, više od 100 km u stranu od svoje putanje. Sada su u upotrebi tri nadopunjena satelita KH-11/KH-12, najnoviji (USA 161) je bio lansiran u studenom 2001. godine. Njihovo djelovanje je koordinirano s tri manja izvidnička satelita o kojima nema gotovo nikakvih informacija, te sa još tri radarska izvidnička satelita tipa Lacrosse/Onyx. Cijena jednog satelita KH-12 je približno 1 milijarda USD, a još 300 milijuna dolara stoji noseća raketa Titan IVB, koja satelit ponese u orbitu.
Loše vrijeme, poradi slojeva oblaka, često onemogućava uspješno djelovanje fotografskih izvidničkih satelita. Pri upotrebi radara vremenske prilike ne predstavljaju prepreku, te su zato SAD u 70-tim godinama počele razvijati radarski slikovni izvidnički satelit, godine 1982. su postavili u orbitu prototip takvog satelita sa imenom Indigo, a u prosincu 1998 je raketoplan Space Shuttle ponio u orbitu prvi operativni radarsko-slikovni izvidnički satelit Lacrosse (program označavaju i imenima Vega i Onix). Satelit koristi radar za sintetičko sastavljanje slike (Synthetic Aperture Radar, SAR) - to je tehnika djelovanja radara, gdje se sastavljanjem reflektirane radarske energije od ciljnog područja iz različitih točki svojeg puta omogućava oblikovanje vrlo detaljne radarske slike cilja. Rezolucija satelita Lacrosse je najvjerojatnije oko 1 metra i time slabija nego kod satelita KH-12, ali zato omogućava nadziranje ciljeva po noći i u svim vremenskim situacijama, moguće je slijediti vozila u pokretu i otkrivati skloništa do 3 metra dubine pod zemljom, te podmornice za vrijeme plovidbe na periskopskoj dubini (10-15 m). Radar satelita Lacosste ima vjerojatno više mogućih načina djelovanja i pored preciznog praćenja određenog cilja, istovremeno vrši nadzor većih područja, naravno s manjom rezolucijom snimaka. Sateliti Lacrosse lete u orbiti na visini oko 680 km sa inklinacijom 57° i 68°. Od četiri lansirana satelita sada su operativna tri (dva u 68-stupanjskoj orbiti, jedan u 57-stupanjskoj), najnoviji (USA 152) je bio pomoću noseće rakete Titan IVB lansiran u kolovozu 2000. godine.
ZENIT, JANTAR, ARKON I ORLEC
Sovjetske oružane snage su 1956. godine postavile zahtjev za izvidnički satelit. Zbog nesuglasica u tadašnjem SSSR-u, da li prednost imaju svemirski letovi s ljudskom posadom ili vojni izvidnički program, napravljen je kompromis, da će oba programa koristiti jednaki svemirski brod, koji će se temeljiti na svemirskom brodu Vostok. Izvidnički program je dobio oznaku Zenit. Prvi u potpunosti uspješni let je napravio satelit tipa Zenit-2 sa oznakom Kosmos-12 u prosincu 1962. godine. Sovjetski izvidnički sateliti prve generacije tipa Zenit-2 imali su predviđenu rezoluciju 10-15 metara, fotografska oprema i film bili su namješteni u kuglastoj kapsuli, koja se je po završenom letu (trajao je 8 dana) cijela vratila na Zemlju, tako da se fotografska oprema mogla ponovno upotrijebiti. Od samog početka sateliti tipa Zenit-2 bili su opremljeni i sa opremom za elektroničko izviđanje Kust-12M. Kasnije verzije satelita Zenit-2 bile su opremljene još sa televizijskom kamerom, iako se, slično kao kod američkih projekata Samos, iskazalo da tadašnja tehnologija još nije ispunjavala očekivanja. Zenitu-2 su slijedili poboljšani sateliti druge generacije Zenit-2M sa životnim vijekom od 12 dana, visoko-rezolucijski Zenit-4 sa sposobnošću manevriranja u orbiti i sateliti treće generacije Zenit-4M, MK, MKM, MKT, MT i Zenit-6.
Prvi predstavnik četvrte generacije sovjetskih izvidničkih satelita je bio Jantar-2K (kodno ime Feniks), koji je ušao u redovnu primjenu u svibnju 1978. godine. Sateliti Jantar-2K bili su opremljeni sa dvjema manjim povratnim kapsulama za vraćanje snimljenih filmova za vrijeme obavljanja zadaće u orbiti, a po završetku životnog vijeka u svemiru (30 dana) na Zemlju se je vratio još i donji dio satelita u kojem je bila fotografska oprema i preostali film. Svi sateliti tipa Jantar imali su sposobnost izvođenja manevara u orbiti, što znači da satelit može u određenoj mjeri promijeniti orbitu i popraviti svoj smjer, čime mu se poveća životni vijek. S obzirom da Feniks nije ispunio očekivanja, razvijena je poboljšana verzija satelita Jantar-4K1 Oktant, koja je ušla u operativnu upotrebu 1982. godine. Sateliti Oktant imali su životni vijek 45 do 60 dana (kasnije verzije), dvije manje povratne kapsule i poboljšanu visoko-rezolucijsku fotografsku opremu u glavnoj povratnoj kapsuli. Sa njima su nadomjestili visoko-rezolucijske satelite tipa Zenit. Satelite Oktant pak je uskoro zamijenio poboljšani Jantar-4K2 Kobalt, kojeg ruske oružane snage još uvijek koriste za izvidničke zadaće. Sateliti Kobalt lete na niskoj orbiti, na visini između 165 i 400 km, sa inklinacijom između 52 i 70°, te periodom oko 90 minuta.
Mjesto u Kazahstanu sa kojega se lansira večina Ruskih raketa.
Razvoj elektrooptičkih izvidničkih satelita sa digitalnim prijenosom slike je u SSSR-u počeo relativno kasno, godine 1977, kada su Amerikanci već upotrebljavali satelite tipa KH-11. Za razvoj svojih satelita sa digitalnim prijenosom slike, koji bi trebali imati iste sposobnosti kao američki sateliti KH-11, Rusi su upotrijebili već razvijeno plovilo tipa Jantar. Međutim, spori razvoj elektronske opreme i veličina plovila Jantar nisu omogućili da bi mogućnosti nove vrste satelita mogli uspoređivati sa američkim. Usprkos tome, nastao je izvidnički satelit sa vizualnim i (bližim) IC fotografskim sistemom s digitalnim prijenosom slike Jantar-4KS1 Terilen. Sateliti Terilen su snimke prijemnim postajama pošiljali preko relejnog komunikacijskog satelitskog sistema Tok-Svjetlo. Satelite Terilen, koji su bili u upotrebi od 1982. do 1990. godine, nadomjestili su moćniji sateliti Neman (vjerojatna oznaka Jantar-4KS2), koje Rusija još uvijek povremeno lansira u orbitu. Sateliti Neman imaju životni vijek godinu dana, lete u orbiti 240 x 300 km sa inklinacijom 64,7° i periodom od 90 minuta. Zadnji satelit Neman (Kosmos 2370) bio je lansiran u svibnju 2000. i djelovao je do svibnja 2001. godine.
Nakon dugotrajnog razvoja, kojega je još dodatno otežao raspad bivšeg SSSR-a, ruskim je konstruktorima uspjelo napraviti elektrooptički izvidnički satelit, usporediv sa američkim KH-11. U lipnju 1997. godine je na najsnažnijoj ruskoj nosećoj raketi Proton u orbitu poletio satelit Kosmos 2344. Orbita novog satelita (visina u apogeju 2479 km, perigeju 1516 km, inklinacija 63,4°, perioda 130 minuta) je na Zapadu izazvala sumnju o namjeni tog satelita. Prva ocjena je bila da je orbita previsoka za fotografsko ili radarsko izviđanje i preniska za satelite za rano upozoravanje, pa bi to mogao biti satelit za elektroničko izviđanje. Međutim, dodatne informacije su pokazale da je to elektrooptički izvidnički satelit Arkon-1. Zbog visine satelita rezolucija bi mogla biti 2 do 5 metra, a s nagibanjem satelita do 20° lijevo i desno može fotografirati područja na zemljinoj površini do 1000 km u stranu od svojeg trenutnog puta. Treba napomenuti da i SAD razvijaju (moguće već i upotrebljavaju) izvidničke satelite koji bi letjeli u višim eliptičnim orbitama (5000 x 500 km). Prednost takvih orbita je u tome, da se satelit može više vremena zadržati nad određenim područjem za vrijeme povećavanja visine do apogeja, ali nedostatak je manja rezolucija slika snimljenih sa veće udaljenosti. Informacija o tome koliki je životni vijek Arkona-1 nije moguće saznati, isto kao ni informacije o novim lansiranjima u takvu orbitu.
Pored satelita sa digitalnim prijenosom slike Rusija još upotrebljava novu generaciju satelita s velikim brojem povratnih kapsula. Orlec-1 Don je imao 10 do 12 povratnih kapsula, koje je vraćao na Zemlju u intervalima od 7 do 10 dana. Prvi Don je poletio godine 1989., a ukupno je bilo 6 lansiranja toga satelita. Slijedeći je bio poboljšani Orlec-2 Jenisej, opremljen sa 22 povratne kapsule. Prvi operativni satelit tipa Jenisej (Kosmos 2290) bio je lansiran u kolovozu 1994. godine i orbiti je ostao 221 dan, drugi operativni Jenisej (Kosmos 2372) je u svemir poletio u rujnu 2000. i orbiti je ostao 207 dana.
Zadnje lansiranje ruskog fotografskog izvidničkog satelita bilo je izvedeno 29. svibnja 2001. godine, kada je na svoju zadaću poletio Kosmos 2377, satelit tipa Jantar-4K2 Kobalt. S obzirom na njegov očekivani životni vijek do 120 dana, Rusija od kraja rujna 2001. do sada (siječanj 2002.) ponovno nema više niti jednog fotografskog izvidničkog satelita u orbiti. Najdulje razdoblje bez ruskih fotografskih izvidničkih satelita u orbiti, sve od početka sovjetskih satelitskih izvidničkih programa godine 1962, je bilo od 28. rujna 1996. do 15. svibnja 1997. godine, kada sedam i pol mjeseci ruske oružane snage nisu imale nijednoga fotografskoga izvidničkog satelita u orbiti.
Ruske rakete nosači
Soyuz
Svakako najpoznatija Ruska raketa, te ujedno i najsigurnija raketa na svijetu, koja lansira kosmonaute u svemir još od davne 1964-te godine. Sama činjenica da raketa postoji već 40 godina i da se gotovo ništa na njoj nije mjenjalo govori dovoljno o njezinoj kvaliteti. Soyuz se sastoji od dva stupnja te četri "boostera" koji se odbace u letu. Visoka je oko 50 metara i teška 310 tona pri lansiranju, a u stanju je ponjeti koristan teret od 5.5 tona. Soyuz je ujedno i najčešće korištena raketa nosač sa 20 lansiranja godišnje. Do sada ih je uspješno lansirano preko 1600 komada. Ovu raketu moguće je lansirati iz: Tyuratuma (Baikonur), Kazakhstana ili iz Plesetska (Rusia).
Zenit
Prvi puta lansiran 1986-te godine, predstavlja jednu od najnovijih Ruskih raketa. Posjeduje dosta sličnosti sa boosterom od Energie (Energia je nosač koji nosi Ruski "Space Shuttle" - najjači raketni nosač ikad napravljen). Zapravo prvi stupanj Zenita i boostera Energie su konstruirani paralelno, pa tako Zenit posjeduje potisak od 7 259 kN i sastoji se od ukupno dva stupnja koji mogu ponjeti 14 tona korisnog tereta. Zenit se je pokazao uspješan u 82% slučajeva, no statistika će se vrlo vjerovatno poboljšati jer se radi o relativno novoj raketi, gdje su početni problemi normalna stvar svakog raketnog programa. Ovu raketu moguće je komercijalno nabaviti preko Američke tvrtke Lockheed-Martin.
Proton
Trenutačno najjača Ruska raketa nosač. To je ujedno i prva raketa koja nije dizajnirana kao interkontinentali balistički projektil. Prvi puta je poletjela 1967 godine i do sada je obavljeno ukupno preko 200 lasniranja od kojih 96% uspješno. Proton je u stanju ponjeti 21 tonu korisnog tereta. Proton se proizvodi u tvornici Khruničev u Moskvi, a zatim se za lansiranje transportira u Kazahstan. Američka tvrtka Locheed-Martin prodaje ove rakete na zapadu kompanijama za potrebe lansiranja komunikacijskih ili opservacijskih satelita.
Drugi nacionalni, međunarodni i komercijalni sistemi
Francuska je sa civilnim satelitom za promatranje Zemljine površine SPOT dobila veliko iskustvo pri izradi i upotrebi satelita. Na temelju tih iskustava, počela je razvijati vojni fotografski izvidnički satelit Helios-1. Programu su se pridružile Italija i Španjolska. Prvi satelit, Helios-1A, bio je lansiran u srpnju 1995. godine pomoću rakete Ariane-4, iz Kourou u Francuskoj Gvajani. U prosincu 1999. slijedilo je lansiranje još jednog satelita - Helios-1B. Multispektralni optički sistem satelita Helios-1 ima rezoluciju do 1 metra, snimke satelit pohranjuje u digitalnom zapisu, a za vrijeme preleta iznad kopnene nadzorne postaje pošalje ih prijemnom centru. Helios-1 koristi sunčevu sinkronu orbitu na visini 680 km s inklinacijom 98°. U razvoju je nova generacija satelita, Helios-2, koja će imati rezoluciju poboljšanu na pola metra. Satelite Helios-2, koji su predviđeni za upotrebu do 2004. godine, dopunjavati će mali njemački sateliti SAR-Lupe sa radarom za sintetičko sastavljanje slike (Synthetic Aperture Radar - SAR). Sa kombiniranim djelovanjem satelita Helios-2 i SAR-Lupe, Evropa bi bitno poboljšala svoje mogućnosti potpore vojnim operacijama iz svemira.
Kina je svoj prvi fotografsko-izvidnički satelit lansirala 1975. godine, a do 1999. godine je izvršila 17 lansiranja takvih satelita. Najnovije dostignuće kineskog programa izvidničkih satelita je satelit Zijuan-2 (Ziyuan, ZY-2), koji se predstavlja kao civilni satelit za promatranje površine, ali njegova sekundarna (primarna) zadaća je fotografsko izviđanje. Elektrooptički sistem ima rezoluciju oko 1 metar, što je znatno poboljšanje u usporedbi sa prijašnjim kineskim satelitima s rezolucijom 10 do 15 metara. Satelit upotrebljava digitalni prijenos slike do kopnene prijemne postaje. Lansiran je u rujnu 2000. godine, a njegov predviđeni životni vijek je 2 godine.
Izrael je u razdoblju 1988-1995 uspješno lansirao 3 satelita tipa Ofek (Ofeq), četvrti pokušaj leta 1998. godine je bio neuspješan, a u prosincu 2000. godine je ruska noseća raketa Start-1 uspješno uvela u orbitu izraelski fotografsko-izvidnički satelit EROS-A 1 sa rezolucijom oko 1 metar. Snimke iz tog satelita, osim izraelskim oružanim snagama, na raspolaganju su i komercijalnim korisnicima.
Indija također razvija svoj program promatračkih satelita. Satelit TES (tehnološki eksperimentalni satelit), lansiran u listopadu 2001. godine, je civilni promatrački i vojni izvidnički satelit sa rezolucijom od 1 metra.
Japan također razmišlja o razvoju svemirske izvidničke komponente svojih obrambenih snaga, pogotovo nakon sjevernokorejskih testiranja balističkih raketa.
Kod izvidničkih satelita treba još spomenuti komercijalne ponuđače satelitskih fotografija - jedan od takvih je američka tvrtka Space Imaging, koja prodaje snimke sa rezolucijom 1 metar, napravljene svojim satelitom Ikonos. Iako je djelovanje te tvrtke u određenoj mjeri regulirano sa američkim zakonima, upravo su fotografije iz satelita Ikonos široj javnosti omogućile hrpu snimaka, koje su prije toga bile rezervirane samo za rijetke izabranike u obavještajnim i obrambenim organizacijama - npr. snimka tajne američke "baze, koja ne postoji" Groom Lake, ili poznatija kao Area 51, zatim fotografija američkog zrakoplova za elektroničko izviđanje EP-3E na kineskom aerodromu, nakon sudara sa kineskim lovcem i također pogled iz svemira na područje Svjetskog trgovinskog centra u New Yorku i oštećeni Pentagon u Washingtonu 11. rujna 2001. godine. Za vrijeme napada na Afganistan, Pentagon je od tvrtke Space Imaging jednostavno kupio (za nešto manje od 2 milijuna dolara mjesečno) ekskluzivno pravo do svih satelitskih snimaka područja operacije "Trajna sloboda" i tako onemogućio da bi komercijalni satelitski snimci došli u pogrešne ruke. To znači, da se države sa ozbiljnim potrebama za takvim satelitskim snimcima ne mogu oslanjati na komercijalne izvore, pogotovo ne u vrijeme krize.
Skupljanje obavještajnih podataka sa analizom signala (sigint)
Posebna vrsta izvidničkih i nadzornih satelita su sateliti za elektroničko izviđanje, tj. skupljanje obavještajnih podataka sa analizom signala (engl. SIGnals INTelligence - SIGNT). Ti sateliti namijenjeni su hvatanju (presretanju) radio, mikrovalnih i drugih komunikacijskih sistema (engl. COMmunications INTelligence - COMINT), elektronskih sistema, npr. radara (engl. ELectronic INTelligence - ELINT) i drugih instrumentacijskih signala, kao što su telemetrijski sistemi, video-podatkovne veze (engl. Foregin Instrumentation Signals INTelligence - FISINT), itd. Presretanjem takvih signala može se otkriti vrsta i lokacija vrlo slabih predajnika, kao što su ručne radio-postaje.
Satelite za skupljanje signala sa obavještajnim podacima, prema dostupnim podacima, koriste SAD i Ruska federacija. Kina je lansirala nekoliko takvih satelita, ali navodno, sa vrlo ograničenim mogućnostima. Francuska takav satelitski sistem, pod imenom Essaim (Roj), još uvijek razvija i predviđa se da bi se počeo upotrebljavati u razdoblju 2003. do 2005. godine. Godine 1995. i 1999. je Francuska lansirala dva satelita (Cerise i Clementine), koja su bila namijenjena katalogiziranju zemaljskih elektromagnetskih signala na različitim valnim dužinama.
Američki špijunski sateliti
Program američkih špijunskih satelita pokrenut je još šezdesetih godina zbog potrebe da se sovjetski teritorij nadzire bez gubitaka i incidenata, kakav se npr. dogodio u svibnju 1960. godine kada je blizu Sverdlovska (Jekaterinburga) srušen američki špijunski zrakoplov U2 s pilotom Gary Powersom. Vojni KH 11 satelit u vrijeme černobilske katastrofe bio je najsuvremenija i najsofisticiranija manifestacija tog programa. Fotografije snimljene tim čudom suvremene tehnike imale su fantastičnu rezoluciju od svega desetak centimetara. No, nebom su već tada krstarili i neki civilni sateliti. Primjerice, američki satelit Landsat koji je mogao snimiti fotografije rezolucije 20 m posebice se koristio za kartografska snimanja terena. Snimke požara u černobilskom reaktoru, koje su potom objavljene u tiskovnim i elektroničkim medijima, snimio je pak francuski satelit Spot s rezolucijom od 10 m. Geografi, meteorolozi i zaštitari okoliša su među prvima uvidjeli izuzetne mogućnosti koje pružaju orbitalne kamere. Ipak, godinama su sateliti programa Landsat (koji je ostvarila NASA za kompaniju Eosat) i satelit Spot bili jedini izvori iz kojih su se legalno mogle nabaviti komercijalne satelitske fotografije. Za interpretaciju tih slika bili su potrebni vrsni stručnjaci i sofisticirani softver. Osim toga, kakvoća slika ovisila je o mnogim čimbenicima, kao što su meteorološki uvjeti, vrijeme dana, itd. No, po završetku hladnog rata i nakon raspada Sovjetskog Saveza, godine 1994., došlo je do prave revolucije: SAD su dopustile da se tehnologija razvijena za špijunske satelite može komercijalno koristiti. Naime, SAD su na razvoj satelitske tehnologije utrošile preko 100 milijardi dolara, te još oko 30 milijardi na program Strateške obrambene inicijative (SDI), popularno nazvane Ratovima zvijezda (Star Wars). Radilo se o najsloženijem vojno-istraživačkom projektu u povijesti, koji je 1983. godine odobrio predsjednik Reagan. Cilj je bio uspostaviti satelitski obrambeni sustav koji bi laserskim oružjem štitio SAD od tzv. prvog udara nuklearnim raketama i od neprijateljskih satelita. Bio je to dodatni udar na posustalo, tehnologijski zastarjelo gospodarstvo Sovjetskog Saveza, koje nije moglo izdržati cijenu nametnute utrke u naoružanju. Suma od ukupno 130 milijardi dolara preogromna je, a da se ne bi komercijalno iskoristila.
Špijunski zrakoplovi fotografske namijene danas su prava rijetkost
Pače, došlo je i do suradnje s još donedavnim neprijateljima. Tako su američka tvrtka Aerial Images, i Ruska svemirska agencija (Sovinformsputnik), osnovavši zajedničku kompaniju SPIN-2, objedinili svoje fotografije urbanih područja, snimljenih iz zrakoplova i satelita, u jedinstvenu bazu podataka. Veličina te baze je fantastičnih 3.5 terbajtova (3.5×1012 bajtova) nekomprimiranih podataka, odnosno u komprimiranom obliku 1 terabajt (1 TB). Ostatak fotografija dobiven je od američke agencije za geološka istraživanja (USGS). Prezentaciju tih fotografija preuzeo je softverski div Microsoft.
Puštanjem u rad svog Internet poslužitelja TerraServer Microsoft je 23. lipnja 1998. godine World Wide Webu i doslovce pružio Svijet. Naime Microsoft je brojnim korisnicima svoga novog Web poslužitelja omogućio pogled na Zemlju iz svemira. Prema riječima Jima Ewela, menadžera za SQL Server, ovim se projektom željelo pokazati da je uz pomoć Microsoftovih proizvoda moguće servisirati ovako zahtjevan poslužitelj 24 sata, sedam dana u tjednu. TerraServer radi na Win NT 4.0 Enterprise Edition te na SQL Serveru 7.0 Enterprise Edition. Kako se radi o najvećoj bazi podataka na Internetu, ne treba čuditi što TerraServer zaprema osam velikih kabineta: jedan za Digital Alpha 8400 procesore firme Compaq i sedam preostalih za 324 disk jedinice s oko 3 TB memorije. Za usporedbu, 1 TB odgovara oko milijardu stranica teksta ili 4 milijuna knjiga.
Zemljina površina iznosi 5.1 ×1014 m2, od čega je 75% pod morima oceanima i jezerima, a 20% je iznad ili ispod 70° zemljopisne širine (ledene kape na polovima i polarne ravnice). Od preostatka, većinu zemljišta zapremaju pustinje, planine ili poljoprivredna dobra. Procjenjuje se da je urbanizirano oko 4% kopna. Fotografije dostupne preko TerraServera prvenstveno su fotografije urbanih površina. Rezolucija dostupnih fotografija je 1 metar, što znači da svaki piksel može predstavljati sliku veličine 1 m. Dakle, u Microsoftovom sjedištu, mogu se razabrati pojedine zgrade, ali ne i sam Bill Gates. Za usporedbu, obavještajni eksperti procjenjuju da rezolucija fotografija snimljenih najsofisticiranijim vojnim satelitima današnjice iznosi čudesnih 15 cm! Do slike pojedinog područja može se doći rabeći zemljopisnu kartu ili koristeći tražilicu (Search Engine) za "navigaciju" kroz bazu podataka zemljopisnih imena. Učitavanje satelitskih fotografija zahtijeva priličnu strpljivost jer se u surfanje kroz poslužitelj kreće iz globalne perspektive, da bi se kadrovi iz svemira postepeno sve više smanjivali, sve dok se ne dođe do pojedinih željenih područja na našoj planeti. Uz to prilično je i zagušenje poslužitelja. Uostalom, Microsoftov poslužitelj microsoft.com/, naravno uz CNN-ov, prema nekim statistikama spada u 10 najposjećenijih na Internetu. Tako je TerraServer u ponedjeljak 29. lipnja, četiri dana nakon što je službeno otvoren, imao 4 milijuna posjetitelja, da bi već sutradan taj broj porastao na 8 milijuna. Glasnogovornik Microsofta pak kaže da će se primjenom dodatne tehnike ti problemi ubrzo otkloniti. Srećom, pristup iz Hrvatske čini se zadovoljavajuće brzim.
TerraServer je bio aktivan još i prije 26. lipnja, te je već tada izazvao burne reakcije, posebice među obavještajcima. Naime, među 180 milijuna fotografija koje stoje na raspolaganju korisnicima tog poslužitelja, nalaze se i prave obavještajne poslastice. To su primjerice snimci iz zraka Pentagonovog bunkera u Raven Rocku (blizu čuvenog mjesta Camp David), koji je predviđen kao jedno od boravišta predsjednika SAD u slučaju neke krize. Tu su također i slike podzemnog kompleksa Mount Weather, predviđenog kao utočište visokih vladinih dužnosnika, te slike centra za obuku CIA-e Camp Perry. No, interesantno je da nedostaju fotografije tzv. Area 51 u Nevadi, koju urbane legende omiljene
|
,ali negde između 21 i 24 kako koji dan - potraži u tablicama
