El KH-11 KENNEN [1] [2] [3] [4] (posteriormente renombrado CRYSTAL , [5] luego Evolved Enhanced CRYSTAL System , y con nombre en código 1010 [6] : 82 y Key Hole [6] : 82 ) es un tipo de satélite de reconocimiento lanzado por primera vez por la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) estadounidense en diciembre de 1976. Fabricado por Lockheed en Sunnyvale, California , el KH-11 fue el primer satélite espía estadounidense en utilizar imágenes digitales electroópticas y, por lo tanto, ofrecer observaciones ópticas en tiempo real. [7]
Los satélites KH-11 posteriores han sido denominados por observadores externos como KH-11B o KH-12, y por los nombres de "Advanced KENNEN", "Improved Crystal" e "Ikon". Los documentos oficiales de presupuesto se refieren a la última generación de satélites electroópticos como Evolved Enhanced CRYSTAL System . [8] La serie Key Hole fue discontinuada oficialmente a favor de un esquema de numeración aleatorio después de repetidas referencias públicas a los satélites KH-7 GAMBIT , KH-8 GAMBIT 3 , KH-9 HEXAGON y KH-11 KENNEN. [9]
Las capacidades del KH-11 son altamente clasificadas, al igual que las imágenes que producen. Se cree que los satélites han sido la fuente de algunas imágenes de la Unión Soviética y China hechas públicas en 1997; [ cita requerida ] imágenes de Sudán y Afganistán hechas públicas en 1998 relacionadas con la respuesta a los bombardeos de la embajada de Estados Unidos de 1998 ; [10] y una foto de 2019, proporcionada por el entonces presidente Donald Trump , [11] de un lanzamiento fallido de un cohete iraní .
Antes de KENNEN, los satélites espía de la Oficina Nacional de Reconocimiento, como el KH-9 HEXAGON, enviaban fotografías en película a la Tierra en cápsulas. Aunque la película es una forma muy eficaz de fotografiar gran parte del territorio con alta resolución, cuando los satélites se quedaban sin película o cápsulas se volvían inútiles. [12] El satélite de lectura de película KH-7 GAMBIT (FROG) sirvió como competidor del Programa A de la NRO al satélite de imágenes electroópticas (EOI) inicial del Programa B de la NRO. [13] Después de un estudio precursor de EOI con la palabra clave Zoster, el presidente Nixon aprobó el 23 de septiembre de 1971 el desarrollo de un satélite EOI bajo la palabra clave inicial Zaman. [14] En noviembre de 1971, esta palabra clave se cambió a Kennen, que en inglés medio significa "percibir". [15] [16] El director inicial del Grupo del Programa ZAMAN/KENNEN fue Charles R. "Charlie" Roth, quien en octubre de 1975 fue sucedido por Rutledge P. (Hap) Hazzard. [17]
Los datos se transmiten a través de una red de satélites de comunicaciones ; el Sistema de Datos Satelital (SDS). [5] [18] La estación terrestre inicial para el procesamiento de las imágenes digitales fue una instalación secreta de la Oficina Nacional de Reconocimiento en el Área 58 , que luego se confirmó que estaba ubicada en Fort Belvoir en Virginia . [19] [20]
En 1999, la NRO seleccionó a Boeing como contratista principal para el programa Future Imagery Architecture (FIA), cuyo objetivo era reemplazar los satélites KH-11 por una constelación más rentable de satélites de reconocimiento más pequeños y también más capaces. Después del fracaso del FIA en 2005, la NRO encargó a Lockheed dos KH-11 adicionales con hardware heredado. [21] El USA-224 , el primero de ellos, se lanzó a principios de 2011, dos años antes de la estimación inicial del cronograma. [22]
Según Lew Allen , los elementos clave del diseño inicial fueron especificados por Edwin H. Land . Incluían i) un conjunto de plano focal de estado sólido, ii) circuitos integrados para el procesamiento complejo de datos, iii) ópticas grandes y rápidas con un espejo primario f/2 de 2,54 m (100 pulgadas) de diámetro, iv) enlace de datos de gigabit/s, v) larga vida útil operativa en órbita para los satélites de imágenes, y vi) satélites de comunicación para facilitar la transmisión de las imágenes casi en tiempo real. [23]
Se cree que los KH-11 se parecen al telescopio espacial Hubble en tamaño y forma, ya que se enviaron en contenedores similares. Se cree que su longitud es de 19,5 metros, con un diámetro de hasta 3 metros (120 pulgadas). [5] [24] Una historia de la NASA sobre el Hubble, [25] al discutir las razones para cambiar de un espejo principal de 3 metros a un diseño de 2,4 metros (94 pulgadas), afirma: "Además, cambiar a un espejo de 2,4 metros reduciría los costos de fabricación al utilizar tecnologías de fabricación desarrolladas para satélites espías militares".
Las distintas versiones del KH-11 varían en masa. Se informó que los primeros KH-11 tenían una masa comparable a la del HEXAGON, [26] es decir, unos 12 000 kg (26 000 lb). Se cree que los bloques posteriores tienen una masa de entre 17 000 kg (37 000 lb) [27] y 19 600 kg (43 200 lb). [28] [5]
Se ha informado de que los KH-11 están equipados con un sistema de propulsión alimentado con hidracina para ajustes orbitales. Con el fin de aumentar la vida útil orbital de los KH-11, existían planes para reabastecer el módulo de propulsión durante las visitas de servicio del transbordador espacial . [26] Se ha especulado que el módulo de propulsión está relacionado con el Bus de Soporte Satelital (SSB) de Lockheed, que se había derivado de la Sección de Control Satelital (SCS) desarrollada por Lockheed para el KH-9. [29]
Un historial de la CIA afirma que el espejo primario de los primeros KH-11 medía 2,34 metros (92 pulgadas), pero los tamaños aumentaron en versiones posteriores. [5] NRO lideró el desarrollo de una técnica de pulido de espejos controlada por computadora, que posteriormente también se utilizó para el pulido del espejo primario del telescopio espacial Hubble. [30]
Los satélites posteriores tenían espejos más grandes, con un diámetro de alrededor de 2,9 a 3,1 metros (110 a 120 pulgadas). [31] Jane's Defence Weekly indica que el espejo secundario del sistema de telescopio reflector Cassegrain podía moverse, lo que permitía tomar imágenes desde ángulos inusuales para un satélite. Además, hay indicios de que el satélite puede tomar imágenes cada cinco segundos. [ cita requerida ]
El sistema de cámara inicial del KH-11 ofrecía modos de cuadro y de tira. [32] El plano focal estaba equipado con una matriz de diodos de silicio sensibles a la luz, que convertían los valores de brillo en señales eléctricas. La densidad de empaquetamiento era lo suficientemente alta (varios cientos de diodos por pulgada) para coincidir con la distancia de muestra terrestre de los satélites CORONA . La señal digital registrada se encriptó y se transmitió a una estación terrestre casi en tiempo real, y se escribió en película por medio de un láser para recrear la imagen grabada. [33] Los primeros detectores de dispositivo acoplado a carga (CCD) para el KH-11 fueron desarrollados por Westinghouse Electric Corporation en sus instalaciones de Baltimore a fines de la década de 1970. [34] El KH-11 Block II podría haber sido el primer satélite de reconocimiento equipado para obtener imágenes con un CCD de 800 × 800 píxeles . [35] Los satélites de bloque posteriores pueden incluir capacidades de inteligencia de señales y mayor sensibilidad en espectros de luz más amplios (probablemente en infrarrojos ). [36]
Las comunicaciones y las descargas de datos desde los satélites KH-11 se enrutan a través de una constelación de satélites de retransmisión de comunicaciones en órbitas más altas. Se cree que la carga útil de retransmisión de comunicaciones inicial funcionó a una frecuencia de 60 GHz, ya que la emisión de radio a esta frecuencia está bloqueada por la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, no es detectable desde el suelo. El lanzamiento de los dos satélites iniciales del Sistema de Datos Satelitales ocurrió en junio y agosto de 1976, es decir, antes del primer lanzamiento de un satélite KH-11 a fines de 1976. [37] Uno de los desafíos iniciales en órbita fueron las fallas de los tubos de ondas viajeras , que amplificaban las señales de comunicaciones enviadas desde el satélite de imágenes a los satélites de retransmisión, y desde los satélites de retransmisión a las estaciones terrestres. Durante los cruces de la ionosfera , los iones podían acumularse en el exterior de los tubos, que funcionaban a 14.000 voltios. Esto resultó en chispas repetidas y el depósito de trazas de carbono dentro de los tubos, lo que finalmente los cortocircuitó. El problema podría solucionarse cambiando la orientación del satélite en órbita durante el cruce de la ionosfera, y finalmente se resolvió con un mejor blindaje de los tubos en los satélites de seguimiento. [34] Se ha informado que las estaciones terrestres para la recepción de datos del KH-11 están ubicadas en Fort Belvoir , Virginia, la antigua base de la Guardia Nacional Aérea Buckley , Colorado, y la estación aérea Kapaun , Alemania. [38]
Un espejo perfecto de 2,4 metros (94 pulgadas) que observe en el espectro visual (es decir, a una longitud de onda de 500 nm) tiene una resolución limitada por difracción de alrededor de 0,05 segundos de arco , que desde una altitud orbital de 250 km (160 mi) corresponde a una distancia de muestra terrestre de 6 cm (2,4 pulgadas). La resolución operativa debería ser peor debido a los efectos de la turbulencia atmosférica . [39] El astrónomo Clifford Stoll estima que un telescopio de este tipo podría resolver hasta "un par de pulgadas. No lo suficientemente bueno para reconocer una cara". [40]
Se han identificado cinco generaciones de reconocimiento electroóptico estadounidense: [41] [42]
El bloque I se refiere al satélite original KH-11, de los cuales cinco fueron lanzados entre el 19 de diciembre de 1976 y el 17 de noviembre de 1982.
Los tres satélites del Bloque II se mencionan en la literatura abierta como KH-11B, el supuesto nombre en código DRAGON , o CRYSTAL , y se cree que son capaces de tomar imágenes infrarrojas además de observaciones ópticas. [43] El primer o segundo satélite del Bloque II se perdió en un fallo de lanzamiento. [42]
Entre noviembre de 1992 y octubre de 2001 se lanzaron cuatro satélites del Bloque III, comúnmente llamados KH-12 o CRYSTAL mejorado. El nombre "CRYSTAL mejorado" hace referencia al "Sistema CRYSTAL Métrico Mejorado" (IMCS, por sus siglas en inglés). El término métrico describe la capacidad de fijar referencias de datos (marcas) en una imagen en relación con el Sistema Geodésico Mundial para fines cartográficos. [44] [45] Otra mejora fue un aumento de ocho veces en la velocidad de descarga en comparación con los modelos anteriores para facilitar un mejor acceso en tiempo real y una mayor cobertura de área. [46] A partir del Bloque III, la vida útil típica de los satélites aumentó a unos 15 años, posiblemente relacionado con una mayor masa de despegue, que facilita mayores reservas de combustible para contrarrestar la resistencia atmosférica. [47]
Tres satélites electroópticos lanzados en octubre de 2005, enero de 2011 y agosto de 2013 se atribuyen al Bloque IV.
Una nueva generación de satélites de comunicaciones clandestinos lanzados a órbitas geoestacionarias inclinadas ha llevado a especulaciones de que estos son en apoyo de los satélites electroópticos del Bloque V programados para su lanzamiento a fines de 2018 (NROL-71) y 2021 (NROL-82). [48] Los dos satélites han sido construidos por Lockheed Martin Space Systems, tienen un espejo primario con un diámetro de 2,4 metros y son actualizaciones evolutivas de los bloques anteriores construidos por Lockheed. [49]
Basándose en las áreas de riesgo publicadas para el lanzamiento, se ha deducido una inclinación orbital de 74° para NROL-71. Esto podría indicar que NROL-71 está destinado a una órbita multisolar sincrónica de tipo II [50] , lo que permitiría al satélite estudiar el terreno en una variedad de efectos de horas locales (dirección y longitud de la sombra, actividades diarias, etc.). [51] [52]
Se cree que el satélite Misty se derivó del KH-11, pero fue modificado para hacerlo invisible al radar y difícil de detectar visualmente. El primer satélite Misty, USA-53 , fue lanzado por el transbordador espacial Atlantis en la misión STS-36 en 1990. El satélite USA-144 , lanzado el 22 de mayo de 1999 por un Titan IV B desde la base aérea de Vandenberg, puede haber sido un segundo satélite Misty [53] o una nave espacial Enhanced Imaging System . Los satélites a veces se identifican como KH-12.
En enero de 2011, la NRO donó a la NASA dos conjuntos de telescopios ópticos espaciales con espejos primarios de 2,4 metros (94 pulgadas) de diámetro, [54] [55] [56] [57] similares en tamaño al telescopio espacial Hubble, pero con espejos secundarios orientables y una longitud focal más corta (lo que da como resultado un campo de visión más amplio). Inicialmente se creyó que estos eran "hardware adicional" de la serie KH-11, pero luego se atribuyeron al programa cancelado Future Imaging Architecture . [58] Los espejos serán utilizados por la NASA como espejos primarios y de repuesto para el telescopio espacial Roman .
En 1978, un joven empleado de la CIA llamado William Kampiles fue acusado de vender a los soviéticos un manual técnico del sistema KH-11 que describía el diseño y el funcionamiento. Kampiles fue declarado culpable de espionaje y condenado inicialmente a 40 años de prisión. [59] [60] Más tarde, esta pena se redujo y, tras cumplir 18 años, Kampiles fue puesto en libertad en 1996. [61] [62]
En 1984, Samuel Loring Morison , un analista de inteligencia del Centro de Apoyo de Inteligencia Naval, envió tres imágenes clasificadas tomadas por el KH-11 a la publicación Jane's Defense Weekly . En 1985, Morison fue condenado en un Tribunal Federal por dos cargos de espionaje y dos cargos de robo de propiedad gubernamental, y fue sentenciado a dos años de prisión. [63] Fue indultado por el presidente Clinton en 2001. [64]
En 2019, Donald Trump , como presidente de los Estados Unidos, tuiteó una imagen clasificada de las consecuencias de una prueba fallida del cohete Safir de Irán , [11] que algunos creen que fue tomada del satélite USA-224 . [65] [66]
En el libro de Seymour Hersh The Samson Option: Israel's Nuclear Arsenal & American Foreign Policy, Ari Ben-Menashe dice que Israel había robado imágenes del KH-11 para apuntar misiles a la Unión Soviética. [67]
Entre 1976 y 1990 se lanzaron nueve satélites KH-11 a bordo de los lanzadores Titan-3D y Titan-34D , con un lanzamiento fallido. Para los cinco lanzamientos de satélites siguientes entre 1992 y 2005, se utilizó un lanzador Titan IV . Los tres lanzamientos más recientes desde 2011 se llevaron a cabo con lanzadores Delta IV Heavy . El KH-11 sustituyó al satélite de retorno de película KH-9 , entre otros, el último de los cuales se perdió en una explosión durante el despegue en 1986.
Todos los satélites KH-11 se encuentran en uno de los dos planos estándar en órbitas heliosincrónicas . Como las sombras ayudan a discernir las características del terreno, los satélites en un plano estándar al este de una órbita de mediodía/medianoche observan el suelo en las horas locales de la tarde, mientras que los satélites en un plano occidental observan el suelo en las horas locales de la mañana. [68] [69] [70] Históricamente, por lo tanto, los lanzamientos se han programado para que ocurran aproximadamente dos horas antes o una hora después del mediodía local (o medianoche), respectivamente. [42] Las órbitas son tales que las trayectorias terrestres se repiten después de un cierto número de días, actualmente cada cuatro días para los satélites primarios en el plano orbital Este y Oeste. [71]
La constelación consta de dos satélites primarios y dos secundarios (uno primario y otro secundario por plano). Los planos orbitales de los dos satélites primarios en el plano Este y Oeste están separados entre 48° y 50°. El plano orbital del satélite secundario en el plano Este se encuentra a 20° al este del satélite primario, mientras que el plano orbital del satélite secundario en el plano Oeste se encuentra a 10° al oeste del satélite primario. [71] [72]
Los satélites KH-11 requieren reimpulsos periódicos para contrarrestar la resistencia atmosférica o para ajustar su trayectoria terrestre a los requisitos de vigilancia. Basándose en datos recopilados por observadores aficionados, el observador del cielo aficionado Ted Molczan calculó las siguientes características orbitales del OPS 5705. [104]
El 4 de septiembre de 2010, el astrofotógrafo aficionado Ralf Vandebergh tomó algunas fotografías del satélite KH-11 (USA-129) desde la Tierra. Las imágenes, a pesar de haber sido tomadas con un telescopio de 250 mm de apertura desde una distancia de 336 kilómetros, muestran detalles importantes como antenas parabólicas y paneles solares, así como algunos elementos cuya función se desconoce. [105]
Los costos unitarios estimados, incluido el lanzamiento y en dólares de 1990, oscilan entre 1.250 y 1.750 millones de dólares (ajustados por inflación: 2.920 a 4.080 millones de dólares en 2023). [36]
Según el senador estadounidense Kit Bond, las estimaciones presupuestarias iniciales para cada uno de los dos satélites KH-11 antiguos encargados a Lockheed en 2005 eran más altas que las del último portaaviones de clase Nimitz (CVN-77) [21], cuyo coste de adquisición se estimaba en 6.350 millones de dólares en mayo de 2005. [106] En 2011, después del lanzamiento del USA-224 , el DNRO Bruce Carlson anunció que el coste de adquisición del satélite había sido 2.000 millones de dólares inferior a la estimación presupuestaria inicial, lo que lo situaría en unos 4.400 millones de dólares ( 5.960 millones de dólares ajustados por inflación en 2023). [22]
En abril de 2014, la NRO asignó un "valor de más de 5 mil millones de dólares" a los dos últimos satélites heredados KH-11. [107]
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Un acto de particular valentía fue el indulto a Samuel Loring Morison, el único funcionario del gobierno condenado por dar información clasificada a la prensa. Como le preocupaba el crecimiento de la Armada Soviética, envió una fotografía satelital de un nuevo barco soviético en construcción a una revista de defensa. Fue un caso repugnante de abuso procesal. El presidente Clinton emitió el indulto a pesar de la oposición instintiva de la CIA, que no pudo encontrar a un verdadero espía, Aldrich Ames, en sus propias filas.
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Medios relacionados con KH-11 KENNEN en Wikimedia Commons
