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Timestamp: 2017-09-25 00:56:17+00:00

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Itzalpean: noviembre 2013
Constelación KeyHole: Telescopios espaciales espiando la tierra
En la anterior entrada comentaba la caza por parte de aficionados que hicieron horas después del lanzamiento de la última pieza de esta constelación. Hoy intentaré explicar qué son y para qué se usan los satélites espía KeyHole, concretamente la ultima serie de estos, los KH-11 o 12.
Un KeyHole es un tipo de satélite espía óptico (un telescopio mirando a la tierra) que opera la NRO (Oficina Nacional de Reconocimiento) de los Estados Unidos que tanto se menciona hoy en tema de espionajes a personas y gobiernos, y que en realidad no sorprende con todo el arsenal militar que tienen ahí arriba (quizás el impacto ha venido porque se pensaba que Estados Unidos era el bueno de la película y sólo espía a "terroristas"). Incluyen un sistema óptico, un telescopio enorme con espejos de varios metros con cámaras que apuntan a un lugar de la tierra por donde pasa a una elevación mínima de 50º. Todos los modelos anteriores a esta última versión tenían capacidad de fotografiar enormes campos de cientos de kilómetros cuadrados con una precisión variable, y muchos de los modelos superaban con creces la resolución de las fotos de Google Earth y otros servicios.
Los KH-11, también llamados a veces KH-12 tienen sus antecesores, series anteriores que han sido mejoradas hasta llegar a este último "modelo":
Los CORONA, también llamados por sus mejoras KH-1, KH-2, KH-3, KH-4, KH-4A y KH-4B, eran la versión 1.0 del satélite óptico espía, y en total se lanzaron 8 ejemplares, cada uno con ligeras mejoras respecto al anterior. Se orbitaron 8 ejemplares en misiones ocultadas por el programa Discoverer, y fueron lanzados entre 1959 y 1963.
Un aeropuerto militar de la URSS con varios bombarderos y el monumento de Washington fotografiados por satélites CORONA. (NRO).
Los KH-5 ARGON fueron sin duda el mayor fracaso de este programa. De 12 ejemplares que se fabricaron 3 de ellos se perdieron durante el lanzamiento. El resto sufrió varios problemas de regreso de las cápsulas que portaban los negativos de las fotos. A eso había que sumarle su muy baja resolución, de unos 140 metros. Finalmente 5 de ellas fueron totalmente exitosas. En al menos 2 misiones se desplegaron sub-satélites ELINT, según las estaciones rusas de seguimiento de satélites. Fueron lanzados entre 1961 y 1964.
Los KH-6 LANYARD fueron también un intento fallido, pero menos costoso. De 3 misiones, una falló durante el lanzamiento, la siguiente no portaba ninguna película para fotografiar (se entiende que era un módulo de prueba) y se puede llegar a entender que la tercera y última misión acabó correctamente. Funcionaban con baterías en vez de módulos fotovoltáicos, y su vida era de 8 a 12 días, antes de reentrar en la atmósfera. Fueron lanzados en 1963.
La siguiente serie, GAMBIT, tenía una resolución máxima de unos 61 cm como máximo en su primera versión y de 10 centímetros en su última versión (KH-8 versión 3). En su primera versión, KH-7, se lanzaron 38 unidades, y en su segunda versión, KH-8 nada mas y nada menos que 54 (!) ejemplares, todos ellos con el cohete ATLAS-AGENA. Al igual que los CORONA, operaban en una altitud extremadamente baja. No duraban mas de 10 días en órbita por culpa del rozamiento con la atmósfera, por lo que al igual que los anteriores ejemplares (y futuros), se les asignaba un objetivo concreto antes de partir al espacio. Fueron lanzados entre 1963 y 1984.
Los HEXAGON (KH-9), era una versión avanzada del GAMBIT, y fue diseñado para ser lanzado en el transbordador. De hecho el transbordador tuvo que ser modificado sobre el papel para que albergara a semejante bicho, aunque tras la explosión del Challenger se decidió no llevar mas satélites militares en la bodega de carga, y menos con una masa tan grande como la de un GAMBIT. Con nada mas y nada menos que 20 unidades, este modelo volaba en órbitas ligeramente excéntricas para aminorar el roce con la atmósfera. Volaron entre los años 1971 y 1984 a bordo del Titan 3-D y el Titan 34-D (versión mejorada).
Una de las imágenes desclasificadas más famosas de esta serie es la del cohete lunar soviético N1 que fotografió, de 105 metros de alto, pese a que la serie GAMBIT también fue capaz de fotografiarlo y con una resolución mayor. Fueron lanzados desde 1971 al 1986.
Croquis de cómo podría ser un HEXAGON antes de que se desclasificaran los documentos. A la derecha una foto del aspecto real. No andaban desencaminados en Globalsecurity.
Al menos 6 de estos satélites tenían en su interior un satélite mas pequeño con tecnología SIGINT, que sirven para interceptar comunicaciones gracias a las antenas de alta ganancia que portan. Estos al separarse viajaban autónomamente a órbitas más altas para impedir que reentraran en la atmósfera días después. Hasta donde se sabe hoy en día, los aficionados siguen regularmente uno de estos, y otros dos se cree que siguen en órbita pese a que se han perdido de vista hace ya unos años, pero deberían haber dejado de funcionar hace tiempo.
Los KH-10, mas conocidos como DORIAN, eran un híbrido entre ópticos y SIGINT, que parece ser que les gustaron a los militares en su anterior versión. Con una sola pieza lanzada en 1966, el DORIAN-1 era habitable, en teoría. Una pequeña estación espacial militar. Tenían una resolución máxima de entre 15 y 45 centímetros y fue cancelado después de a primera misión tras haberse gastado 1,4 billones de euros en el proyecto. Afortunadamente no fue habitada nunca. Existen muy pocos datos sobre este proyecto.
Pero vamos a lo que nos ocupa, ya hablaremos de estos modelos más a fondo en otra ocasión. Una vez sabido del pasado de los KeyHole (sin haber mencionado todos), pasamos a los actuales KH-11.
Hemos visto fotos de anteriores versiones hechas públicas, pero estos aparatos al seguir en funcionamiento son un auténtico secreto. Los anteriores datos (y muchísimos más) han sido extraídos de casi 50 documentos antiguos (escritos a máquina de escribir) que ha desclasificado la NRO (Oficina Nacional de Reconocimiento). Ahora partimos desde la desventaja de no saber absolutamente nada sobre ellos, y por lo tanto los siguientes datos se basan en datos obtenidos por aficionados (observadores, ingenieros, etc), filtraciones (como las de Snowden) y de pruebas físicas de que dichos datos son ciertos, o al menos la gran mayoría de estos. (Si hay algún fallo estoy seguro de que será mio).
El KH actual
Los KH-11, también conocidos como CRYSTAL son una versión ligeramente más pequeña que sus antecesores, los HEXAGON, ya que los KH-10 tenían un propósito diferente. Los aficionados han calculado su masa en unas 15 toneladas, basándose en la superficie del HST (Hubble Space Telescope), de similar tamaño y dimensiones) y la decadencia de altitud que tiene este comparándolo con los KH. Increíblemente estos datos pueden llegar a ser muy precisos, aunque en este caso desgraciadamente no lo sean por culpa de diferentes rozamientos al estar en órbitas distintas.
Posible aspecto de un KH-11. En realidad es una foto del HST editada añadiéndole las características de un KeyHole. (Daniel Marín).
Familia KeyHole (Daniel Marín/Giuseppe De Chiara)
La familia KH-11-12 se divide en 4 bloques:
BLOCK 1 (KH-11 KENNEN): Lanzados 5 unidades entre 1976 y 1982 a bordo del Titan 3D
BLOCK 2 (DRAGON-CRYSTAL): Lanzadas 3 unidades entre 1984 y 1988 a bordo del Titan 34-D
BLOCK 3 (IMPROVED CRYSTAL): Lanzadas 4 unidades entre 1992 y 2005 a bordo del Titan-IV
BLOCK 4 (IMPROVED CRYSTAL): Lanzadas 3 unidades entre 2005 y 2013 a bordo del Delta-4 Heavy. No se planea ningún otro lanzamiento más de esta serie, siendo reemplazada en el futuro por NGEO (Next-Generation Electro Optical Satellites), según las filtraciones de Snowden sobre KeyHoles que se pueden leer aquí y aquí. Se desconoce si se seguirán llamando KeyHoles o otro nombre diferente.
De los que vamos a hablar son del block 3 y 4, que son los que todavía están en servicio. Se desconoce su nombre oficial, y son llamados (sobre todo el block 4) KH-12, IMPROVED CRYSTAL, IKON o KH-11B.
Aparte de muy caros (1300 millones de dólares cada uno), los KH-11 son así:
Los sensores (cámaras) son similares a la que se hace llamar la familia KH-11, utilizando cámaras casi iguales, capaces de ver en el infrarrojo cercano (infrarrojo de alta frecuencia), ya que el infrarrojo natural sufre tremendas atenuaciones por culpa del vapor de agua, y ve también en espectro visible. La cámara se compone de estos elementos:
Su resolución ronda los 10 o 15 cm contando con que es capaz de sacar fotos en exposiciones muy pequeñas para evitar que la foto salga movida. Esta resolución es mucho mayor que cualquier imagen por satélite que pueda tener cualquier civil, mediante medios privados o públicos, como Google Earth.
Para ello, emplean un espejo similar al del Hubble Space Telescope, de 2,4 metros y una abertura similar a los HEXAGON para que entre la luz:
Los módulos fotovoltáicos se han dibujado curvados para que cuando estén plegados contra el satélite ocupen menos espacio. Se especula que son así porque sino el diámetro que necesitaría superaría al de la cofia del cohete Titan o Delta 4 Heavy. Sólo se pueden mover en el eje horizontal del satélite.
Los módulos de propulsión son de 403x266 cm, con tanques y todo. Se le denomina Bus-1:
El Bus 1A se le denomina a la parte del satélite que porta las telecomunicaciones y el sistema para el control de actitud y direccionamiento de antenas a satélites en órbitas superiores:
Este bus se encarga de girar también el satélite y colocarlo en posición para fotografiar el objetivo. Porta una antena GPS en frecuencia militar. Utiliza ese método ya que al ser frecuencias más altas los datos que porta la señal GPS caben en un número de ondas menor y por consecuencia en menor tiempo, aumentando 10 veces la precisión respecto al sistema de uso civil. El sensor de Sol sirve para orientar los paneles solares al lugar correcto para aprovechar el Kilowatio (1KW -1000 vatios) que son capaces de producir en condiciones ideales. El sensor de estrellas es para obtener un control de actitud perfecto gracias al sensor y al software que sería capaz de identificar las estrellas y por lo tanto saber exactamente hacia qué lugar de la tierra apunta.
Sus datos son transmitidos con la antena que vemos arriba, que tiene cierto parecido a las antenas SAR utilizadas por los Lacrosse, con el único fin de ahorrar peso y volumen. Su uso es totalmente diferente. Los datos se transmiten a órbita geoestacionaria a unos satélites denominados Milstar o mas probablemente usando los SDS (Satellite Data System) en órbita Molniya clásica con el perigeo en el sur, donde se transmiten en tiempo real las imágenes a las estaciones de seguimiento y los datos se almacenan en los servidores del gobierno estadounidense. Por supuesto estos datos están cifrados con complejos algoritmos hasta que llegan a tierra.
Leemos también que los módulos de propulsión (2) pesan cerca de 200 kilos cada uno.
Las únicas fotos que se tienen de un KH-11o KH-12 son las imágenes que los aficinados consiguen sacar con grandes telescopios y delicadas cámaras:
Thierry Legault. Más fotos sobre satélites clasificados en órbita aquí.
En total (los considerados KH-11 y KH-12) son 10 unidades, sin contar el BLOCK 1:
NOMBRE DESIG.INT Nº SAT DUR.P VIDA PLANO REEMPLAZA A...
USA 6 1984-122A 15423 3.93 9.94 OESTE
USA 27 1987-090A 18441 4.63 4.63 ESTE
USA 33 1988-099A 19625 7.52 7.52 OESTE USA 6
USA 86 1992-083A 22251 3.02 7.52 OESTE USA 27
USA 116 1995-066A 23728 5.84 7.33 ESTE USA 86
USA 129 1996-072A 24680 6.28 ---- OESTE USA 33
USA 161 2001-044A 26934 1.49 ---- ESTE USA 116
USA 186 2005-042A 28888 ???? ---- OESTE USA 129
USA 224 2011-002A 37348 ???? ---- ESTE ???????
USA 245 2013-043A 39232 ???? ---- OESTE USA 186
DESIG.INT= Designación intenacional (identificación de satélite)
Nº SAT= Número de satélite NORAD
DUR.P= Duración de satélite planeada
VIDA= Tiempo (en años) que el satélite ha estado en órbita. USA 129, 161, 186, 224 y 245 no viene el dato ya que siguen en órbita.
Pero en estos momentos hay 5 KH-11-12 en órbita. Uno a uno son:
USA 129: lanzado el 20 de diciembre 1996 a las 18:04 UTC a bordo de un (ya jubilado) Titan-4. Con números de catalogo #24680 y 1996-072A, es el abuelo de la constelación.
Al principio, excepto por un puñado de mortales nadie sabía qué era lo que el Titan lanzaba ese día. Estaba claro que era una carga secreta militar, pero cual? Se especuló que pudo ser una nueva versión de NOSS, pero se descartó porque en la ventana de lanzamiento no existía forma alguna de meter a las piezas en un plano operativo con los otros tríos (por aquel entonces) de satélites. También se especuló que podía ser un Lacrosse, y de hecho uno de los dos planos Lacrosse cruzaba el lugar de lanzamiento, Vandenberg, dentro de la ventana de lanzamiento. Algunos medios llegaron a afirmar -erróneamente- que era un nuevo Lacrosse. Pero no fue así. La órbita fue polar y con armónicos, señalando claramente que era un satélite de reconocimiento óptico. La primera órbita calculada por aficionados se realizó el 29 de diciembre, 9 días después del lanzamiento. Una órbita realmente poco precisa, pero que representaba perfectamente el plano que ocupaba:
USA 129          15.0  3.0  0.0  3.0 v
1 99999U 99999  A 96361.53908565  .02800000  00000-0  95384-3 0    01
2 99999  97.9100  61.6000 0575000 152.0000 168.4000 15.05000000    01
Ground track de las primeras órbitas.
Varias revoluciones de USA 129 (Satflare.com)
Una órbita de USA 129 (JastTrack)
Lo que vemos a la derecha del nombre del satélite (Línea 0 del TLE) son las características ópticas aproximadas.
Estaba extremadamente cerca del plano oeste que ocupaban las anteriores versiones KeyHole. Pronto se supo que estaba vivo, ya que si se miran las revoluciones/día del aparato y las observaciones de amateurs se llega a la conclusión que maniobró ligeramente el 26 de diciembre de 1996.
Ha estado operando hasta hace poco, y se desconoce si lo sigue haciendo. Un análisis y casi una hora de depurar órbitas desvelan que ha realizado numerosas maniobras:
Archivos históricos de órbita de USA-129 hasta 2009, por Jonathan McDowell, Mike McCants y todos los observadores. Las maniobras grandes se notan en el apogeo (linea de arriba), el punto mas alejado de la órbita.
La zona en la que no hay puntos se debe a que los aficionados perdieron de vista el objeto durante largos periodos de tiempo debido a maniobras grandes o malos patrones de observación.
Vemos maniobras regulares anuales antes de que se perdiera para mantener los armónicos y un mismo ground track que sus futuros compañeros, que volvieron locos al principio a los aficionados encargados de calcular su órbita. Más tarde se pudo predecir cuando eran las fechas mas propensas para maniobrar. Se cree que ha dejado de funcionar o al menos no le queda combustible suficiente como para maniobrar en algun año en el que los aficionados lo perdieron de vista, entre octubre de 2001 y octubre de 2005. En todo caso parece que no está fuera de control o al menos no gira descontroladamente sobre él mismo, señal de que sigue vivo, y además como suele ser de costumbre en estos aparatos, suelen ser deorbitados a propósito en el océano pacífico cuando su vida útil ya es pequeña. En estos momentos lo sustituye USA 186, lanzado en 2005 casi en el mismo plano.
Es el KeyHole más viejo que ha existido jamás en órbita, a falta de menos de un mes de que haga 17 años desde que fue lanzado.
USA 161 fue lanzado el 5 de octubre del 2001 a bordo de un Titan 4B, el cohete más pesado jamás lanzado desde Vandenberg. En este caso se sabía perfectamente qué tipo de satélite portaba el Titan.
Fue observado los días después del despegue, pero se perdió y no se supo nada de el hasta marzo del 2005, cuando apareció como un satélite no identificado muy brillante.
Está colocado en el plano este de la constelación KH, favoreciéndose de las sombras propias del atardecer para sacar fotos en otra perspectiva. Que tuviera el perigeo (punto mas cercano de la órbita) cerca de ecuador lo beneficiaba para hacer cualquier maniobra orbital, ya que la velocidad es mayor y por lo tanto el delta-v requerido es algo menor. Podía cambiar incluso de inclinación, y de hecho lo hizo, ya que al estar en armónicos, la gravedad terrestre desvió con el paso del tiempo su inclinación en mas de 0,23º (!).
En estos momentos la órbita es prácticamente circular, de 394x402 Km, por culpa del roce con la atmósfera en el perigeo, reduciendo su velocidad y por lo tanto reduciendo la altitud del apogeo (punto mas alto de la órbita).
Gráfica de altitud de USA 161.
Gráfica de inclinación.
Como explico arriba, aparte de las observaciones (no válidas) de los primeros días no se pudo volver a encontrar hasta marzo de 2005. A partir de ahí, por culpa de los patrones de observación de este plano en concreto y la imposibilidad de observar piezas en órbita síncrona en el hemisferio norte por culpa de la sombra de la tierra. Podemos ver también cómo por culpa del roce con la atmósfera superior se ha acabado por convertir una órbita circular.
Se le acabó el combustible (propergoles) en algún día entre octubre de 2009 y enero del 2011. Se cree que sigue funcionando también, pese a no tener suficiente combustible como para maniobrar y mantener su órbita original de 400x1000 Km aproximadamente.
La gráfica de inclinación demuestra cómo fue cambiando de inclinación involuntariamente por culpa de los armónicos y una gravedad terrestre no uniforme.
USA 186 se lanzó el 19 de octubre del 2005, a las 18:04 UTC. Los NOTAM parecían indicar que el último Titan-4 de la historia iba a poner al satélite en cuestión en el plano oeste de la constelación KeyHole. Tampoco había duda esta vez de que iba a ser un satélite electro-óptico. Lo que no estaba claro era la forma de este, ya que era la la primera pieza de otras 3 que portaban ligera mejoras respecto a los que había en la época. Se trataba del Block 4, con varias mejoras que no se sabían cuales eran exactamente.
La órbita de búsqueda hecha por Ted Molczan indicaba una trayectoria de 97.87º y 175 X 1029Km de altitud. Pasados un par de días, el satélite debería de subir su perigeo extremadamente bajo (175 Km) en casi 100 Km.
USA 186                                                 175 X 1029 km
1 72001U          05292.79844637  .00807205  00000-0  10000-2 0    04
2 72001  97.8760 354.5813 0611200 101.3444 265.7048 14.87728598    06
Primeras tres órbitas de USA 186. El satélite se encuentra en el lugar en donde debería soltarlo el Titan-4 tras el despegue.
Pero había una anomalía. El Titan-4 portaba una cofia inusualmente pequeña, de unos 14,6 metros de alto, cuando normalmente para satélites de tipo KH se usaba desde 2001 una cofia de unos 18,8 metros. Qué ocurría?
Al principio se pensaba que era otro satélite con tecnología stealth (capacidad para no ser visto), más conocidos como Misty (Niebla en inglés), de los que me he ahorrado la descripción para hablar de ellos en el futuro, ya que tienen una bonita historia con los aficionados al rastreo de satélites. Pero no parecía ser así.
La culpa la tenía una pieza extra, un adaptador que adaptaba la segunda etapa al satélite en cuestión. La retirada de esta pieza era una mejora respecto a la anterior versión (Block 3) que significaba más carga útil a órbita. Este adaptador estaba atado permanentemente a la 2º etapa, haciéndola 4,2 metros mas larga. Esto solucionaba el misterio que había años antes, cuando se comenzó a lanzar el Block 3, en donde se observaba que las 2º etapas del Titan-4 que quedaban en órbita eran mucho mas brillantes.
Volviendo al satélite, una vez visto por primera vez, a finales del año 2005 estaba en una órbita habitual de 1056x268Km.
Altitud (apogeo arriba y perigeo abajo) de USA 186.
Inclinación de USA 186. Misma escala de tiempo que gráficas de altitud.
La falta de datos de la mitad se debe a que no existen almacenadas públicamente las órbitas de este satélite desde 2009 hacia adelante. Los datos más recientes han sido cogidos uno a uno, al igual que el resto de gráficas de mi base de datos personal.
Se pueden ver 2 maniobras de subir el apogeo, como suele ocurrir con todos los KH. En realidad, para mantener esa altitud durante el tiempo en el que no se tienen datos es necesaria otra maniobra para que las altitudes encajen.
En estos mismo momentos momentos USA 186 tiene todavía suficiente combustible como para realizar otra gran maniobra.
Una de estas ocurrió en verano del 2013, como podemos ver en las gráficas. De un día para otro desapareció de las predicciones y fue encontrado unos días después en una órbita de diferente inclinación y mayor altitud. Por suerte, Simone Corbellini, experto en flares de satélites fue capaz de cazarlo y fotografiarlo:
Flare de USA 186, por Simone Corbellini/greaa.ch. Pudo determinarse de nuevo su órbita usando la anterior órbita (antes de la maniobra) y con este corto vídeo:
Flash de USA 186. Satflare.com/Simone Corbellini/greaa.ch
Thierry Legault también fué capaz de grabar el satélite con su enorme telescopio en donde se puede ver la forma del satélite. Los módulos fotovoltaicos de la derecha los tapa el mismo tubo principal, impidiendo que se iluminen:
Se ve el tubo principal, a la izquierda. A mitad del vídeo se puede ver como flarea. Suele hacerlo una vez por paso.
USA 224 fue lanzado el 20 de enero del 2011, y iba a sustituir al ya anticuado USA 161, que se había quedado sin combustible. Se iba a poner en el plano este de la constelación. Había dudas sobre el argumento de perigeo que iba a tener, ya que el Delta-4 heavy debutaba con esta constelación. El Titan-4 los solía dejar con un perigeo muy pequeño y obligaba al satélite propio a maniobrar para ponerse en órbita operativa. Sin embargo, las capacidades de este lanzador (que no la capacidad de poner peso en orbita) lo hacían algo mejor que el Titan-4 para estos casos. Teniendo en cuente el argumento de perigeo (ángulo que hay desde el ecuador hasta la latitud en donde se encuentra el perigeo orbital) que tenía USA 161 debería de ser un valor cercano a 12º. Pero Había otro dato que revelaba algo: La etapa elevadora Centaur iba a ser deorbitada cerca del ecuador en longitud 152W (oeste). La maniobra para de-orbitar se suele hacer en el apogeo. Sabiendo cual es el apogeo, el perigeo debería estar justo en la otra punta de la órbita. Esto conllevaba un argumento de perigeo de 135º aproximadamente. Este valor es muy importante porque en estas órbitas excéntricas no es lo mismo que el perigeo esté en el hemisferio sur de la tierra que en el norte, ya que no se obtiene la misma resolución si una foto se saca a 1200 Km de distancia o a 300 Km.
La órbita de búsqueda y las primeras 3 revoluciones eran estas:
USA 224                                                 272 X 1038 km
1 72001U          11020.91666667  .00000000  00000-0  00000-0 0    04
2 72001  97.9000 135.1374 0545000 140.9173 179.6287 14.71000000    03
Primeras tres órbitas de USA 224. El objeto está en el lugar aproximado en donde el Delta-4 lo suelta.
USA 245 fué lanzado el 28 de agosto del 2013. Comenté cómo fue cazado y otros detalles en mi anterior entrada. Fue lanzado también por un Delta-4 Heavy. Se tienen pruebas de que es el último satélite de la serie KH-12.
Mencionandolos uno a uno no vemos bien el potencial de esta constelación. Vamos a ver cómo funcionan todos juntos:
En el anterior post ponía simulaciones reales (aunque sean antónimos, pero se entiende) del ground track y el modo 3D.
Simulación 3D usando VSFT3D (satflare.com)
Simulación 3D usando JsatTrack.
Ground Track usando JsatTrack. Por un error de Java el USA 245 no se muestra (?).
En modo 3D podemos discernir cual es el plano oeste (izquierda) y cual el este (derecha). Pero podemos llegar a la misma conclusión: Todos los KeyHoles hacen la misma trayectoria. esto es favorable para poder sacar fotos con la misma perspectiva a diferentes horas del día. El plano oeste saca fotos por la mañana (antes del mediodía) y el plano este sirve para sacar fotos a la tarde. esto es gracias a la órbita especial que están puestos, pasando por el mismo lugar de la tierra cada ciertas revoluciones, normalmente repitiéndose cada día o dos, dependiendo del satélite.
Vamos a ir un poco mas allá. Veremos sobre qué hora pasan en un día determinado por un lugar determinado. esto sirve de referencia (más o menos, y dependiendo del huso horario) para todos los lugares del planeta.
Generando unas predicciones de pasos a cualquier hora del día y sin aplicar ningún filtro obtenemos esto:
*El programa está en Euskara porque un día me aburría y lo traduje. Mucho mejor así.
Están cargados en la base de datos los 5 KHs. A continuación vienen las coordenadas de donde calcularemos los pasos (COSPAR 6242). El siguiente dato es el huso horario (UTC+1 para invierno).
Generando sin filtros todos los pasos de satélites KH en 24 horas obtenemos esa tabla. De esas predicciones el último de todos no vale porque ya es de noche, y estos trastos no traen flash. Pues bien, el plano oeste pasa desde las 9:26 a las 11:22. Inmediatamente después de esos pasos, que comienzan por el este y acaban por el oeste, comienza a verse por el este el plano este (valga la redundancia), acabando de pasar antes del anochecer (16:29). Si vemos las elevaciones máximas que alcanzan, apenas hay 2 pasos en la que se tiene oportunidad de fotografiar el objetivo, en este caso nosotros. Hay uno de USA 186 (plano oeste) que alcanza 69º de elevación, que nos sacaría la foto a unos 1026 Km de distancia, ya que el satélite está cerca del apogeo. Con 7 minutos de retraso llega USA 245, que consigue fotografiarnos a una distancia de unos 889 Km.
El resto de pasos no llegan a alcanzar la elevación necesaria como para poder fotografiar.
Se puede considerar un día malo. Pero los días buenos no es que sean mucho mejores. Como mucho, esta constelación es capaz de fotografiar un lugar 3 veces al día (si la meteorología lo permite, claro). He aquí un ejemplo de un día (28 de noviembre) en el que los pasos superan la elevación mínima de 50º para fotografiar el objetivo:
La misma explicación que en la anterior. Tenemos 2 pasos con elevaciones mayores a 80º (89 y 83º respectivamente), y uno que está por encima del mínimo, de 58º.
Es por algo por lo que se les suele llamar "la joya de la corona" de la NRO. Son capaces de sacar Gbytes en fotografías en cuestión de un día y transmitirlas en tiempo real para analizarlas. Se cree que son capaces de fotografiar áreas de mas de 100 Km cuadrados de una sola foto.
Si tenemos en cuenta que cada satélite cuesta algo mas de un billon de euros, podemos decir que esta constelación tal y como está ahora cuesta cerca de 6 billones de euros, siendo conservadores.
Sólamente con estos 5 satélites pueden fotografiarnos 2 o 3 veces al día. A esto hay que sumarles otros satélites que pueden hacerlo:
-Lacrosse (SAR), 2 unidades en servicio (EEUU).
-FIA Radar (SAR), 2 unidades en servicio (EEUU).
-SAR Lupe (SAR), 5 unidades en servicio (Alemania).
-Pleiades (optico), 2 unidades en servicio (Francia).
-Ofeq (optico), 2 unidades en servicio (Israel).
-IGS (optico y SAR), 12 (?) unidades en servicio (Japón).
-Helios (optico), 2 (?) unidades en servicio (Bégica, Francia, España y Grecia)
-Yaogan (SAR y óptico), 19 unidades, tapadera de un programa civil. (? en servicio), (China).
-Saphir (Rusia)
Y eso sólo los satélites militares. A esos hay que sumarles los satélites de observación de la tierra y los comerciales, que no son pocos.
A la caza del último satélite KeyHole (NROL-65)
28 de agosto del 2013. Después de haberse retrasado unos minutos en la ventana de lanzamiento, el que se supone que es el último satélite KeyHole despegó de Vandenberg a las 18:03 UTC (20:03 horario local -estábamos en horario de verano-) y sobre 8 minutos después el Delta-4 Heavy criogénico alcanzó la órbita.
Como es habitual, Estados Unidos no iba a proporcionar la posición ni la órbita del aparato, como hace con todos sus satélites militares.
Lo que nadie sabía, es que se tardaría tan poco en que los aficionados lo cazaran y calculasen su órbita.
Representación artística de un KH-11 a partir de una imagen del telescopio espacial Hubble, que está basado en estos satélites. Daniel Marín.
En estos momentos, los satélites Key Hole o CRYSTALL que hay en órbita son: USA 224 (#37348), USA 186 (#28888), USA 129 (#24680), USA 161 (#26934) y USA 245 (#39232):
Constelación KH. Satflare.com
Es importante entrar en este detalle para entender cómo fue calculada la órbita de búsqueda.
Con esta simulación no podemos ver nada, pero ¿que pasa si metemos los datos en un software un poco mas vistoso?
Ground Track de tódos los KH a la vez. JsatTrack
Planos de todos los KHs con las trayectorias representadas. JsatTrack
Podemos ver en el modo 3D cómo están repartidos en diferentes planos. También vemos la diferencia de visión o área de visibilidad (círculos de colores) que tienen en el apogeo y en perigeo. Pero lo más importante, vemos el por qué de órbitas diferentes en el Ground Track. Pasan todos por prácticamente el mismo sitio de la tierra, pudiendo sacar fotos a diferentes horas del día de un mismo lugar pero desde diferentes perspectivas.
Única foto pública que existe sacada por un KH-11. Se ve el portaaviones Kuznechof. Fue filtrado por un posible agente doble de la CIA llamado William Kampiles. Años mas tarde, fue condenado a 40 años de prisión por vender un manual a la URSS que incluía esta imagen.
Una vez entendido esto, podemos volver a la historia.
La ventana de lanzamiento de USA 245 se abría a las 17:52, sospechosamente cuando Vandemberg pasaba por el plano de USA 186. Las características del lanzamiento indicaban (NOTAM y otros), aparte de que la órbita iba a ser polar, que el apogeo iba a estar, al igual que USA 186, cerca del polo norte. Así que, como es de costumbre, el día anterior al lanzamiento, Ted Molczan puso una órbita de búsqueda, que como ya se ha demostrado innumerables veces, es muy precisa:
NROL-65                                                  261 X 986 km
1 79500U          13240.75208333  .00019000  00000-0  18973-3 0    06
2 79500  97.9398 301.8126 0518000 211.8761 320.0000 14.81000000    08
Primeras 3 órbitas del KH, calculadas en caso de que el lanzamiento hubiera sido en la apertura de la ventana de lanzamiento.
Pero no fue así. El lanzamiento se retrasó unos 11 minutos, produciendo esa pequeña variación de órbitas que vemos en la simulación 3D respecto a USA 129 (trayectoria blanca y trayectoria verde). Esto se produce porque en esos escasos minutos la tierra gira y lo que antes estaba en el plano exacto minutos mas tarde no lo está.
Nada mas producirse el despegue, Ted re-calculó los parámetros orbitales que varían en estos casos: Ascensión Recta del Nodo Ascendente (RAAN para abreviar) y la Epoca (Epoch). El problema era que no se sabía si el cohete iba a corregir esa pequeña variación de RAAN y dejar el satélite en la misma órbita que USA 129 o si iba a dejar al satélite cómo si ese fuera su plano original. Ante esta duda, se plantearon dos órbitas diferentes, de nuevo por Ted Molczan:
Asumiendo una correción:
1 79501U          13240.75972222  .00019000  00000-0  18973-3 0    02
2 79501  97.9398 301.8201 0518000 211.8761 320.0000 14.81000000    03
Sin corrección:
1 79502U          13240.75972222  .00019000  00000-0  18973-3 0    03
2 79502  97.9398 304.5701 0518000 211.8761 320.0000 14.81000000    09
Como se puede ver en la simulación 3D de arriba, no hubo ninguna corrección del cohete y se colocó en un plano ligeramente diferente.
Con esos datos se acabó la conversación, pero no por mucho tiempo.
Cees Bassa tenía el cielo claro aquel día, y montó su setup fotográfico para captar satélites en órbita baja. A las 19:20 UTC pasaron dos objetos por su cielo muy juntos el uno del otro, ambos muy brillantes y en trayectoria paralela. Encajaban totalmente con el lanzamiento que se había producido minutos antes en el otro lado del charco. Parece ser que la etapa elevadora Centaur, que estaba programada para re-entrar en la atmósfera automáticamente después de dejar al KH en su sitio, todavía no había maniobrado para separarse del satélite:
USA 245 partiendo desde Vandemberg. Menos de una órbita después, Cees lo observa. Perdonad la flecha cutre del paint, pero me llevo mal con el photoshop.
Cees envió un correo privado a Ted Molczan para que re-calculara su órbita rápidamente. Habían unos 97 minutos de descanso para volver a cazarlo.
Iba casi 2 minutos pronto respecto a la órbita de búsqueda.
Y ahí estaba yo. Cuando Cees lo vio todavía era de día aquí, así que tuve que esperar a la siguiente órbita (ver línea del medio en el Ground Track anterior). Habían algunas nubes, pero aún así me desplacé y monté todo el setup. Cuando estaba todo montado, se me ocurrió mirar el email. Ser el segundo en observarlo todavía era posible. De repente, recibí un mensaje privado de Cees advirtiéndome de que una órbita mas ajustada había sido calculada. La metí en los softwares para volver a calcular la trayectoria.
Llegó el momento, y no parecía ver nada. Normal, me había equivocado por un poco al apuntar. Un minuto después lo comencé a ver a medio camino entre Pegasus y Cassiopea. Nada mas comenzar a ver ese tenue punto comenzó a brillar más y más hasta magnitud de -4 (brillo de Venus). Se puede ver representado el flare en la página satflare.com aquí y aquí en 3D.
Iba casi en la misma trayectoria y un poco fuera de tiempo, pero aun así la órbita estaba calculada extremadamente bien teniendo en cuenta que solo se tenían 3 observaciones bastante juntas de Cees (ver foto anterior).
Al igual que Cees, pude memorizar 3 lugares del cielo (la memoria ya no me daba para mas):
79502 13 740A 6242 P 20130828205809105 17 15 0001433+611202 S
79502 13 740A 6242 P 20130828205805665 18 15 2356465+603809 S
79502 13 740A 6242 P 20130828205653167 17 15 2245508+373523 S
Está algo fuera de trayectoria y de tiempo, pero es válida. Probablemente el error de posición respecto a la observación sea una excentricidad y un argumento de perigeo mal ajustados, ya que son muy difíciles de determinar y más con un solo arco.
Esperando un segundo paso para volver a observarlo se me echaron definitivamente las nubes encima así que me fui a casa.
Ya allí leí que un tal Alexander Repnoy (no muy habitual en la lista de Seesat) vió a las 19:49 UTC (en la primera órbita) ambos objetos (Centaur+USA 245), un poco más tarde que Cees Bassa, y observó como el objeto mas brillante de los dos, que iba primero, estaba en ignición produciendo un efecto de cometa en la dirección de propagación inversa. En resumen, vió a la etapa elevadora Centaur maniobrando para ser de-orbitada. Minutos más tarde, Marco Langbroek de Holanda, puso un mensaje, observaciones y un vídeo. Lo había visto al mismo tiempo que yo:
A simple vista parece ser que las 3 estrellas más brillantes que se ven en el vídeo son la cola de la constelación del Aguila. La mas brillante se llama Altair y la de arriba Tarazed.
2 horas después del despegue, 4 observadores ya habían visto al nuevo KH:
Horas más tarde, cuando en América se hizo de noche, Derek Breit, Ted Molczan, Kevin Fetter, Björn Gimle y Mike McCants consiguieron observarlo, re-calculando su órbita de nuevo y quedando una extremadamente precisa:
"I derived the following TLE from timed positions reported by Cees Bassa, Derek Breit, Russell Eberst, Kevin Fetter,
Björn Gimle, Marco Langbroek, Mike McCants, Jon Mikel, and myself:
USA 245                                                  252 X 996 km
1 39232U 13043A   13242.08017267  .00022014  00000-0  18320-3 0    02
2 39232  97.8761 305.5523 0531144 188.9468 170.1988 14.80720761    04
Arc 20130828.81-0830.09 WRMS resid 0.029 totl 0.009 xtrk
Ted Molczan"
http://www.satobs.org/seesat/Aug-2013/0237.html
Ya estaba lista para ser agregada al catálogo de satélites clasificados.
Para finalizar, me gustaría mencionar que en esta ocasión también parece ser que revelaba algo el parche de la misión:
Que la cola de la serpiente hiciera una W no parece casualidad, ya que en el alfabeto griego la letra Omega (ω) es la última, siendo también el último lanzamiento de un KeyHole.
Sólamente en una ocasión hubo una cacería mas grande a un satélite clasificado por parte de aficionados, y fue en el lanzamiento del Lacrosse 5, que pasó por encima de Norteamérica nada mas despegar.
Ya hablaré de eso en otra ocasión.
Agradecimientos a todos los observadores que participaron.
El proyecto MOONWATCH
Corría el año 1956, y Estados Unidos planeaba desde años atrás lanzar su primer satélite en el año geodésico internacional. Al mismo tiempo, la URSS también anunció la marcha del proyecto de lanzar un satélite artificial en el año geodésico, aunque sus "amigos" del oeste se lo tomaron como propaganda. La llegada de la era espacial era inminente.
Mientras tanto, el Observatorio Smitsoniano de Astrofísica (SAO) planeaba iniciar una red mundial de seguidores de satélites. Estos seguidores, aficionados coordinados deberían seguir los satélites y ayudar a los profesionales a calcular sus órbitas. Y lo consiguieron.
El proyecto MOONWATCH tenía como objetivo seguir los primeros satélites artificiales de la historia sin perderlos de vista demasiado tiempo. También ayudaron a recabar miles de datos para poder hacer un modelo de la atmósfera superior mucho mas precisa del que existía, utilizando el desgaste que produce a los satélites.
Adolescentes, madres y padres, estudiantes, jubilados... Todo tipo de personas, miles, se apuntaron al proyecto. En total, se le sumaron otros 46 países a la iniciativa.
Distribución de las estaciones de seguimiento sólo en EEUU.
De esos miles, solo unos cuantos cientos fueron seleccionados por su habilidad o conocimientos, quedando descartada la gente menos formada o con menos aguante en el monocular. En su mejor momento el proyecto contó con más de 200 grupos.
La distribución de observadores era algo piramidal: Se separaba a la gente por grupos de la misma zona, en donde una de ellas (la persona mas experimentada) era la que coordinaba y la que recibía las observaciones de todos los miembros de su grupo. Más tarde, el "líder" enviaba las observaciones al SAO, donde se utilizaban sencillos "computadores" para calcular la órbita con una precisión increíble, contando con los medios que disponían.
El método para observar era complejo pero eficiente: varias personas pondrían su monocular mirando hacia el ecuador, apuntando a un mástil. Al estar a diferentes distancias del mástil, se cubrían areas diferentes del cielo, de unos 8º (2º por persona):
Observando continuamente la misma zona alt-azimutal. El total de los 4 monoculares conseguiría esto:
Como todos los satélites deben de pasar 2 veces por el ecuador por órbita, era inevitable que tarde o temprano pasara por el, siendo detectado y observado. Sólo los mejores eran seleccionados para esta tarea ya que requería un esfuerzo conjunto y horas y horas de mirar al mismo trozo de cielo.
Una vez que alguien observaba un satélite, tenía que dibujar la trayectoria que hacia respecto al fondo de estrellas que veía en su monocular.
Para eso, a cada observador se le daba un mapa del cielo igual o mayor del que cubría su monocular hasta el mástil, con el objetivo de poder identificar rápidamente el lugar y la trayectoria por donde pasaba:
Ejemplo de mapa del cielo que se les proporcionaba a cada observador.
Pero para hacer una observación también es obligatorio anotar la hora exacta que ha pasado el satélite por cierta estrella por la que pasaba cerca. Esto se solucionó con un ingenioso sistema electrónico parecido a un sismógrafo que tenía un bolígrafo atado que avanzaba 60 milímetros por minuto (1 mm por segundo), y un simple circuito electrónico con un altavoz de salida que emitía un tono puro (una única frecuencia sin armónicos) cada minuto:
Circuito electrónico del reloj "pitido". El altavoz está conectado a un transformador re-alimentado por la baja impedancia que tiene, evitando que el delicado circuito "primario" compuesto por diodos, relojes de cuarzo, condensadores y demás se quemara.
Quedando registrado en el papel cuando alguien pulsaba un pulsador. El reloj era sincronizado por la señal de la WWV estadounidense o WWVH (solo para el estado de Hawaii), una onda de frecuencia corta. No importaba la atenuación de señal siempre que fuera reconocible, ya que solamente eran pulsos. Con todo esto se conseguía una precisión de 0,1 segundos (!).
Aparte de observaciones visuales, también se pudo fotografiar los elementos mas brillantes, como el Explorer 1 (primer satélite americano en órbita) o el cohete del Sputnik (PS-1), cuyo tamaño descomunal y unos reflectores en la mitad del cilindro hizo que fuera el satélite mas grande y brillante en muchos años:
Movimiento de las estrellas (horizontal) por largas exposiciones y el Explorer-1 cruzando el cielo, con cambios regulares de brillo. Abril de 1958
Vanguard-1 cruzando el cielo en marzo de 1958.
Sputnik 3 flareando. El tiempo marca las 03:07:29:189 UTC, en mayo de 1958.
Explorer-3. 1958 también.
Junto a MOONWATCHERS existía cierta organización militar estadounidense (CAP) y seguidores de satélite por radio (utilizando el efecto doppler) que también colaboraron (aunque en mucha menor medida) a calcular las órbitas de los primeros objetos puestos por el hombre en órbita.
El tiempo pasó, y en 1975 se canceló el programa. Pero algunos de estos observadores siguieron colaborando con agencias como la NASA o tiempo mas tarde sólo los observadores de EEUU al ayudar al departamento de defensa a calcular las órbitas de los satélites soviéticos. Con el tiempo, los observadores aficionados dejaron de ser útiles, sobre todo con la invención del seguimiento por Radar, mucho más preciso, eficiente, con capacidad de observar piezas mucho mas pequeñas y bajo cualquier condición meteorológica. Aunque existe un grupo de aficionados hoy en día que sigue observando con binoculares, telescopios y monturas electrónicas los satélites clasificados de EEUU y sus aliados, cuyos datos orbitales no se hacen público.
Agradecimientos: Greg Roberts, MOONWATCHER en Sudáfrica y observador en activo, que se ha tomado la molestia de escanear los 9 boletines oficiales de moonwatchers y pasármelos por email. La mayoría de los datos y todas las fotos han sido sacadas de sus escaneos.
Otra fuente: aquí.
Reentrada de GOCE
Hace unos días que el sistema de propulsión eléctrica -ionica- del satélite europeo GOCE falló, tras 4 años largos de vida. GOCE era un satélite colocado en una órbita extremadamente baja (261x267 Km) que sirvió para medir las irregularidades del campo gravitatorio terrestre, usando unos acelerómetros extremadamente sensibles.
Simulación artística de GOCE
Ya en julio, el motor de propulsión iónica que mantenía al satélite en una órbita estable sin bajar de altitud redujo su propulsión por un tiempo para reducir la órbita y tener una mejor resolución de datos de los experimentos a bordo. El motor falló definitivamente sobre el 20 de octubre, y a partir de ahí comenzó a precipitarse extremadamente rápido. El 22 de octubre se hizo una predicción aproximada que llegó a los medios de que reentraría sobre el 9 de noviembre +-3 días.
La línea de arriba es el apogeo (punto mas alto de la órbita) y el de abajo el perigeo (punto mas bajo). Se
hace ver una variación regular de altitudes normal en órbitas bajas. Podemos ver también como cuando falla el motor GOCE comienza a caer muy rápido por culpa del roce con la atmósfera.
Cuanto mas nos acercamos a la reentrada, mas datos tenemos sobre como se comporta el satélite con cada vez mas drag, y además los cálculos son mas exactos por motivos obvios. La órbita de GOCE ha sido re-calculada 85 veces desde que falló el motor hasta el día de hoy, por lo que tenemos datos bastante precisos de la posición del objeto en todo momento.
Las órbitas que distribuye la USPACECOM no tienen los parámetros orbitales justos para representar la órbita, sino que se incluyen otros mucho datos, incluidos uns valores (Ndot^) que vienen a ser la diferencia de altitud (o roce) que ha tenido el objeto desde la anterior órbita distribuida. Este dato es el que sirve para hacer predicciones de cuando reentrará, y se sirven de el varias páginas web, como pueden ser Calsky o aerospace, y softwares como advance o satevo. Me he valido de este último, y de una configuración propia (que permite variar manualmente con las habilidades de cada uno) para hacer mi propia predicción. Estas predicciones son bastante exactas cuando la reentrada será en las próximas horas, cosa que no está mal, pero no podemos pretender acertar el lugar donde reentrará, ya que la precisión es de una o varias órbitas.
Metiendo los datos orbitales que podemos encontrar (por ejemplo) en Celestrak, y aprovechando que guardo todas las órbitas de todos los satélites una vez al día para situaciones como estas, llegamos a la siguiente conclusión:
Cálculos de reentrada utilizando diferentes órbitas usando satevo.
El valor que vemos a la izquierda de la fecha de reentrada es la fecha de reentrada en formato TLE. Vemos que es muy irregular, y eso no ayuda en absoluto en hacer una predicción precisa. Tomaremos el último valor (13314.658529) ya que le corresponde a la última órbita proporcionada y por lo tanto la que mas precisión nos va a dar. Sacando la calculadora y un folio traducimos esos números a una fecha: 2013/11/10 a las 21h 48min. UTC (22h 48min en horario central europeo). Esto corresponde a dentro de escasas horas. Este software permite también la extracción de órbitas partiendo de esta y utilizando el modelo que le metas (también tiene una por defecto), así que podemos ver cuales serán sus últimas órbitas con un rango mayor de precisión:
Ground track: Orbita de predicción, y la anterior y posterior a esta. Orbitron.
Por lo que desgraciadamente, solo podemos hacer una aproximación. Una vez reentrado se sabrá el lugar (+- 1º) y la hora (+- 1min) donde habra re-entrado.
ACTUALIZACIÓN: Con nuevos datos la re-entrada de GOCE se estima entre las 22:30 UTC de hoy y las 00:30 UTC de mañana, por lo que el ground track correcto sería este y el de la anterior imagen:
Esta entrada está escrita a todo correr, así que puede que hayan pequeños cambios hasta que me quede a gusto con ella.

References: resolución 
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