Válka očima družic: Jaké jsou současné možnosti špionážních satelitů?

Dnes tvoří družice základ vojenských doktrín i operací a plynou do nich miliardové částky. Pro představu: Loňský rozpočet NASA činí zhruba 24 miliard dolarů. Americké kosmické síly Space Force mají v tomto roce k dispozici 18 miliard. Nejde přitom o celý „vojenský“ kosmický rozpočet – jsou tu také finance pro Národní průzkumný úřad NRO, americké letectvo, CIA, DARPA a další agentury. Jejich prostředky je ovšem obtížné rozklíčovat a stejně tak jejich „kosmické“ peníze nejdou jen na zpravodajské družice.

Nicméně podle některých analytiků má v USA vojenská kosmonautika, jak se lidově říká misím v zájmu národní bezpečnosti, ve srovnání s tou civilní zhruba dvojnásobný rozpočet. Celá částka samozřejmě neputuje do družicových snímků, ale satelity hrají na vojenském nebi nezastupitelnou roli.

Na druhé koleji

Každopádně v počátcích kosmonautiky družicím nevěřila žádná z hlavních stran, Sovětský svaz ani Spojené státy. V roce 1948 se začala na půdě americké organizace RAND neboli Research and Development, v překladu „výzkum a vývoj“, řešit problematika družic pro potřeby armády. Na stole ležely vcelku pragmatické otázky typu „Jak bude kamera na satelitu fungovat?“, „Co vlastně uvidíme?“ nebo „Jak snímky z vesmíru dostaneme na Zemi?“.

Armádní špičky však zůstávaly vůči družicovému snímkování skeptické, přesně v duchu hesla „generálové se připravují na minulou válku“. Na obzoru se totiž rýsovala lepší letadla, například U-2. Ve Spojených státech uvedli zmíněný stroj do služby v roce 1956 a (hypotetické) družice mu nemohly konkurovat. Nabízel snímky s rozlišením přes jeden metr, zatímco tehdejší družicová technologie slibovala maximálně dvacetimetrové detaily. Navíc byl letoun již k dispozici, zatímco družice se ještě nacházely „ve hvězdách“. Přelety zpravodajských U-2 nad Sovětským svazem se odehrávaly až do května 1960, kdy byl jeden z nich sestřelen.

V SSSR se zopakoval podobný vývoj: Když v roce 1956 oficiálně započal kosmický program, počítalo se s vypuštěním první umělé družice v roce 1958. O šest let později měl přijít na řadu start člověka a teprve někdy po roce 1970 také špionážní satelit. Hovoříme přitom jen o snímkovacích družicích. Představa, že by mohlo být generálům obou supervelmocí nabídnuto i něco jiného než fotografování – jako elektronický odposlech, radarový průzkum či zaměřování cílů – se jevila zcela utopicky.

První úspěchy

Zmiňované sestřelení U-2 a především počátek kosmické éry lidstva přinesly zásadní změnu: Na obou stranách železné opony došlo k urychlení programů družicového průzkumu. Spojené státy rozjely pod kódovým označením WS-117 (později Corona a Discoverer) projekt špionážní družice, jež pořizovala snímky zemského povrchu na filmový pás a v návratových pouzdrech je posílala k Zemi. Vypouštět je začala v únoru 1959, ale prvních dvanáct pouzder selhalo. Teprve třinácté se podařilo v srpnu 1960 zachránit a ještě v tomtéž měsíci další automat úspěch zopakoval: Poskytl záběr 5,7 milionu kilometrů čtverečních, tedy pětiny území SSSR a jeho satelitů. 

Sověti se pokusili poprvé vypustit zpravodajskou družici Zenit-2 v prosinci 1961, ale selhala nosná raketa. Když se napodruhé v dubnu 1962 vrátil automat bezpečně domů, neskrývali zpravodajci nadšení: Fotografie měly rozlišení úžasných sedm metrů!

Ruské zpravodajské zdroje

Mnohem vyšší kvalita snímků byla dána tím, že SSSR využil hermetizované prostředí kabiny. Americká aparatura pracovala v podmínkách vakua, což s sebou neslo řadu komplikací, od teplotní nestability přes odpařování mazadel či gumových prvků až po potíže s radiací. Sovětští konstruktéři měli naproti tomu k dispozici kabinu s kontrolovaným prostředím. Optická aparatura vyžadovala přesně udržovanou teplotu plus minus jeden stupeň, přičemž změna nesměla přesáhnout desetinu stupně za hodinu. Na druhou stranu Sověty tolik nelimitovala hmotnost ani finance – třeba proto, že se optické přístroje v návratové lodi vracely a minimálně zčásti se daly použít opakovaně. Odměnou se každopádně staly snímky omračující kvality. 

Jak ovšem praví přísloví, „první vyhrání z kapsy vyhání“. Kvalitní optická aparatura balancovala na hranici technologických možností, zatímco Amerika měla obrovský prostor pro zlepšování a využila ho. Sověti do značné míry „usnuli na vavřínech“ a svůj systém snímkování na filmový pás používali až do roku 1994 – tedy dvacet let poté, co Spojené státy dostávaly z orbity snímky s decimetrovým rozlišením mnohem pohodlnější elektronickou cestou. (Každopádně je třeba dodat, že USA na družice s filmovým pásem vracející se z oběžné dráhy úplně nezanevřely a využívaly je až do roku 1986.) Sovětský svaz, respektive později Rusko celkem vyrobilo a vypustilo přes 500 zpravodajských družic řady Zenit.

Padesát let poté

Vývoj ruských fotoprůzkumných družic pokračuje několika větvemi. V lednu 1992 vypustila Ruská federace družici Jantar-Terilen (šlo mimochodem o premiérový start po rozpadu SSSR) a snímky se z vesmíru poprvé přenášely v reálném čase pomocí digitálního systému. Jantarů existovalo několik druhů a lišily se třeba způsobem získávání fotografií či rozlišením. Kromě elektronické podoby se totiž zachovala i schopnost posílat snímky z orbity v návratových pouzdrech. Do roku 2015 vypustilo Rusko celkem 179 Jantarů. Ačkoliv nikdy nezaznělo oficiální potvrzení, elektronika netvořila silnou stránku zmíněných zařízení.

Z Jantaru se vyvinuly civilní družice Resurs pro dálkový průzkum Země, přičemž i jejich data lze samozřejmě použít ve vojenských aplikacích. V 90. letech vkládalo Rusko velké naděje do automatů řady Araks, které v tichosti vybavilo západní elektronikou a dalšími prvky. Měly zajistit rozlišení dvoumetrových detailů a snímky předávat elektronicky. Vznikly tři satelity a první dva zamířily do kosmu v letech 1997 a 2002, zatímco třetí se pro nedostatek financí na oběžnou dráhu nikdy nepodíval. Následovaly družice Persona s rozlišením 33centimetrových detailů: První sice po startu v roce 2008 selhala, ale další byly v letech 2013 a 2015 úspěšnější a fungují dodnes, přičemž svoji plánovanou pětiletou životnost překonaly.

Opožděná současnost

Nyní Rusko vyvíjí družice řady Razdan, objednané v roce 2015 s plánovanými starty v letech 2019, 2022 a 2024. Zatím však nebyla vypuštěna ani jedna a termín jejich vyslání do vesmíru zůstává v nedohlednu. Razdany mají každopádně dosáhnout rozlišení několika málo decimetrů a za tímto účelem jsou vybaveny zrcadlem o průměru 2,35 m. Využívají tedy podobnou technologii a rozlišení jako americké KH-11, které však létají už od počátku 70. let…

Ruská doktrína si je své nedostatečné kosmické průzkumné kapacity vědoma, takže z velké části spoléhá na „starou dobrou školu“ – tedy agenty, infiltrace a pozemní průzkum. Bylo to vidět i v prvních dnech invaze na Ukrajinu, kdy se na budovách a cestách objevovaly „tajné“ značky. Vzácným okamžikem, kdy Rusko zveřejnilo své družicové snímky, se stal rok 2015 a konflikt v Sýrii. Publikované záběry ukazovaly v několika lokalitách stovky silničních cisteren, jež měly tajně převážet ropu do Turecka (přestože se záhy ukázalo, že jde o jiné části Sýrie, než Rusko deklarovalo). Zůstává otázkou, zda si Ruská federace nepřála odkrývat karty, nebo se naopak chtěla pochlubit: Fotografie neměly valnou kvalitu a odpovídaly těm americkým ze 70. let.

Americkou klíčovou dírkou

V prosinci 1976 vynesla raketa Titan III z kalifornského kosmodromu Vandenberg na oběžnou dráhu první družici řady KH-11 neboli Key Hole, v překladu „klíčová dírka“. Dosud přitom nebyla zveřejněna její přesná podoba ani technické schopnosti, což je logické, protože automaty dané řady létají dodnes. Od první generace se pochopitelně v mnohém liší, ale základní koncepce zůstává. Navíc se zdá, že právě KH-11 našly v 70. letech onu technologickou hranici rozlišení z oběžné dráhy, kterou nelze překročit: Z orbity není možné vidět detaily menší než pět až sedm centimetrů, a to vlivem difrakce světla v atmosféře – tedy rozptylu za překážkami, protože pro světlo tvoří překážku i molekula vzduchu, stejně jako drobné nečistoty či vodní pára.

Samozřejmě je stále co zlepšovat, třeba přidávat různá spektrální pásma, protože v každém je vidět něco jiného a jejich složením lze dosáhnout překvapivých výsledků. Dá se zvyšovat počet snímků, četnost přeletů, zajišťovat fotografování z různých úhlů… Hlavní zlepšení pak spočívá v práci pozemních středisek – v rychlosti interpretace snímků či jejich skládání nebo porovnání časových řad.

Už pátá generace

Družice KH-11 se podle všeho velmi podobají slavnému Hubbleovu teleskopu, jen jejich zrcadla mají kratší ohniskovou vzdálenost, a tudíž širší zorné pole. Ostatně, KH-11 i Hubble připravovala firma Lockheed, využila stejná pozemní zařízení a často identické technologie z hlediska konstrukce apod. Nedávalo by tedy smysl „znovu objevovat kolo“, když byl osvědčený model k dispozici.

Aktuálně působí na oběžné dráze tři KH-11 čtvrté generace, jež startovaly v letech 2005, 2011 a 2013, a dva automaty páté generace, vypuštěné v roce 2019 a v roce 2021. Všech pět vynesla raketa Delta IV Heavy z kosmodromu Vandenberg. 

A co ostatní státy?

NATO samozřejmě spoléhá na americké satelitní zpravodajské zdroje, které jsou bezkonkurenčně nejlepší na světě. Vlastní zpravodajské družice Severoatlantická aliance nemá, ale její členové jako Německo, Francie či Itálie a další ano. Navíc je tu celá řada družic dálkového průzkumu Země primárně s civilním posláním, jež se ovšem dají využít – a také využívají – k vojenským účelům.

Třeba Francie od roku 1986 vypustila sedm automatů řady SPOT alias Satellite Pour l’Observation de la Terre. Tehdy přitom jako první nabízely snímky z oběžné dráhy na komerčním trhu, i když pochopitelně velmi opatrně, neboť fotografie s rozlišením 10–20metrových detailů představovaly obrovskou vojenskou výhodu pro země bez kosmické techniky. Traduje se ovšem, že o ně prostřednictvím nastrčených zprostředkovatelů projevil zájem i Sovětský svaz. 

Kromě USA, Ruska a bohatých zemí Evropy mají své zpravodajské družice také třeba Indie, Japonsko, Čína, Jižní Korea či Izrael. Vlastníci satelitů dálkového průzkumu Země se pak počítají na desítky.

Úplně nový příběh: komerční

V 90. letech firma Lockheed usoudila, že technicky i ekonomicky nadešla správná doba pro komerční fotografické družice. A začala vyvíjet zařízení IKONOS, vážící 817 kilogramů a vybavené kamerami s rozlišením jeden metr (černobílé) až čtyři metry (barevné). Premiérový IKONOS-1 byl ztracen při havárii rakety Athena v dubnu 1999, a ke slovu se tak v září téhož roku dostal záložní exemplář. Společnost poté uvolnila mnoho snímků a odborná i laická veřejnost byla nadšena: Takové rozlišení fotografií si donedávna nedokázal nikdo představit. Družice získala i prestižní ocenění časopisu Popular Science „Nejlepší z nového“ a deník New York Times o ní psal jako o „jednom z nejdůležitějších mezníků v kosmonautice“.

Na trhu se rychle objevili další hráči: Například společnost EarthWatch Inc. vypustila už v prosinci 1997 družici EarlyBird 1 s rozlišením tři metry, ale nedokázala výsledek veřejnosti tak dobře „prodat“. Nakonec ji pohltila firma GlobalSpace, provozující právě satelit IKONOS, a postupně se stala provozovatelem čtyř komerčních družic WorldView, než ji v roce 2017 pro změnu pohltil Maxar. Název kvarteta WorldView sice může svádět k dojmu, že jde o jednu řadu, satelity však mají různou historii a odlišné technické parametry. Z orbity nicméně nabízejí podobné rozlišení, konkrétně až 30centimetrové detaily. 

Země pod dohledem

Maxar plánoval v loňském roce vypustit šest družic řady WorldView Legion: Nemají sice nabídnout vyšší rozlišení, ale jejich výhoda spočívá právě v počtu. Celkových deset satelitů na nízké oběžné dráze totiž umožní až patnáct přeletů téhož místa na zemském povrchu denně, takže bude možné sledovat měnící se události téměř „v reálném čase“. Po několika odkladech je start WorldView Legion naplánován na 28. únor 2023.

TIP: Raketa Atlas V vynesla na oběžnou dráhu špionážní satelit NROL-101

Firma Maxar se dostala do širšího povědomí v souvislosti s válkou na Ukrajině, protože zveřejňuje obrovské množství kvalitních družicových záběrů. Jejich pomocí lze potom potvrzovat, upřesňovat či vyvracet tvrzení jednotlivých stran konfliktu.