La Red de Vigilancia Espacial de los Estados Unidos (SSN) detecta, rastrea, cataloga e identifica objetos artificiales que orbitan alrededor de la Tierra , por ejemplo, satélites activos/inactivos , cuerpos de cohetes gastados o desechos de fragmentación . El sistema es responsabilidad del Comando Espacial de los Estados Unidos y operado por la Fuerza Espacial de los Estados Unidos y sus funciones son:
La Red de Vigilancia Espacial incluye sensores de radar y de radiofrecuencia (RF) pasivos, electroópticos, colaterales y dedicados. Proporciona catalogación e identificación de objetos espaciales, advertencia de ataques de satélites, notificación oportuna a las fuerzas estadounidenses sobre sobrevuelos de satélites, seguimiento de tratados espaciales y recopilación de inteligencia científica y técnica . El aumento continuo de las poblaciones de desechos orbitales y de satélites, así como la creciente diversidad en las trayectorias de lanzamiento, las órbitas no estándar y las altitudes geosincrónicas, requiere una modernización continua del SSN para cumplir con los requisitos actuales y futuros y garantizar su sustentabilidad rentable. [1]
SPACETRACK también desarrolló las interfaces de sistemas necesarias para el comando y control, selección de objetivos y evaluación de daños de un potencial futuro sistema de armas antisatélite (ASAT) de EE. UU. Hay un centro de procesamiento de información de imágenes y una instalación de supercomputación en la estación óptica de Maui de la Fuerza Aérea (AMOS).
El primer esfuerzo formalizado por parte del gobierno de EE. UU. para catalogar satélites se produjo en el Proyecto Space Track, más tarde [ ¿cuándo? ] conocido como el Centro Nacional de Control de Vigilancia Espacial (NSSCC), ubicado en Hanscom Field en Bedford, Massachusetts . Los procedimientos utilizados en el NSSCC fueron informados por primera vez en 1959 y 1960 por Wahl, [2] quien era el director técnico del NSSCC. En 1960, en el marco del Proyecto Space Track, Fitzpatrick y Findley desarrollaron documentación detallada de los procedimientos utilizados en el NSSCC. [3] Project Space Track comenzó su historia de seguimiento de satélites entre 1957 y 1961.
Las primeras observaciones de satélites de Space Track se recopilaron en más de 150 sitios individuales, incluidas estaciones de radar, cámaras Baker-Nunn , telescopios, receptores de radio y por ciudadanos que participaban en el programa Operación Moonwatch . Las personas en estos sitios Moonwatch registraron observaciones de satélites por medios visuales, pero había numerosos tipos y fuentes de observación, algunas automatizadas, otras sólo semiautomáticas. Las observaciones fueron trasladadas al NSSCC mediante teletipo, teléfono, correo y mensajería personal. Allí, un analista de servicio redujo los datos y determinó las correcciones [ aclaración necesaria ] que deberían hacerse a los elementos orbitales [ aclaración necesaria ] antes de que se utilizaran para futuras predicciones. Después de este análisis, las correcciones se introdujeron en una computadora IBM 709 que calculó los datos orbitales actualizados. Los datos orbitales actualizados se utilizaron luego en otra fase del mismo programa informático para producir las efemérides geocéntricas . A partir de las efemérides geocéntricas, se calcularon tres productos diferentes y se enviaron de vuelta a las estaciones de observación para su planificación de futuras oportunidades de observación. [3]
El lanzamiento del Sputnik 1 por parte de la Unión Soviética llevó al gobierno de EE. UU. a percibir la necesidad de rastrear mejor los objetos en el espacio utilizando el Sistema de Seguimiento Espacial. El primer sistema estadounidense, Minitrack , ya existía en el momento del lanzamiento del Sputnik, pero Estados Unidos descubrió rápidamente que Minitrack no podía detectar ni rastrear satélites de manera confiable. La Marina de los EE. UU. diseñó Minitrack para rastrear el satélite Vanguard y, siempre que los satélites siguieran el acuerdo internacional sobre frecuencias de transmisión por satélite, Minitrack podría rastrear cualquier satélite. Sin embargo, los soviéticos optaron por no utilizar las frecuencias de los satélites internacionales. Así, se hizo visible una limitación importante de este sistema. Minitrack no pudo detectar ni rastrear un satélite pasivo o que no cooperaba. [4]
Simultáneamente [ cita necesaria ] con Minitrack fue el uso de las cámaras de seguimiento por satélite Baker-Nunn . Estos sistemas utilizaban telescopios Schmidt modificados de gran resolución para fotografiar e identificar objetos en el espacio. Las cámaras empezaron a funcionar por primera vez en 1958 y finalmente operaron en sitios de todo el mundo. En su apogeo, la Fuerza Aérea administraba cinco sitios, la Real Fuerza Aérea Canadiense administraba dos y el Observatorio de Astrofísica del Instituto Smithsonian operaba ocho sitios más. El sistema Baker-Nunn, al igual que Minitrack, proporcionó pocos datos en tiempo real y, además, se limitó a operaciones nocturnas con tiempo despejado. [4]
Más allá de los problemas para adquirir datos sobre satélites, se hizo evidente que la red de seguimiento estadounidense pronto se vería abrumada por la enorme cantidad de satélites que seguían al Sputnik y al Vanguard. La cantidad de datos de seguimiento satelital acumulados requirió la creación o expansión de organizaciones y equipos para examinar y catalogar los objetos. La necesidad de información de detección y seguimiento en tiempo real para hacer frente a los lanzamientos de satélites soviéticos llevó el 19 de diciembre de 1958 a la implementación por parte de ARPA de la Orden Ejecutiva 50-59 para establecer una red de seguimiento espacial. Esta red de pistas espaciales, Proyecto Shepherd, comenzó con el Centro de Filtros de Pistas Espaciales en Bedford, Massachusetts , y una red operativa de defensa espacial (es decir, una red de alerta de misiles). ARDC emprendió la misión de seguimiento espacial a finales de 1959 y en abril de 1960 estableció el Centro Nacional Interino de Control de Vigilancia Espacial en Hanscom Field , Massachusetts , para coordinar las observaciones y mantener los datos satelitales. Al mismo tiempo, el DOD designó al Comando de Defensa Aeroespacial (ADCOM), anteriormente Comando de Defensa Aérea, como el principal usuario de los datos de seguimiento espacial. ADCOM formuló los primeros planes estadounidenses para la vigilancia espacial. [4]
Durante los años en que los misiles balísticos intercontinentales se estaban desarrollando como sistemas de armas de primera línea, se experimentaron y desplegaron numerosos sensores de detección y advertencia de misiles como sensores operativos y la mayoría de ellos contribuyeron con datos de observación satelital en un momento u otro. Muchas han sido pasadas por alto en las historias actuales y se amerita investigación adicional. Entre ellos se encontraban dos radares de detección y seguimiento de Trinidad; Laredo, Texas ; y Moorestown, Nueva Jersey . Sensores adicionales que realizaron o contribuyeron al seguimiento espacial pero que aún no están incluidos en esta página incluyen radares de seguimiento mecánico en las islas de Kaena Point , Antigua , Isla Ascensión , Estación Naval San Miguel y Atolón Kwajalein ; los tres sitios BMEWS ; los sitios de Pave Paws ; los emplazamientos de radar de alerta de misiles AN/FSS-7; los sitios de matriz pasiva escaneados electrónicamente ; Cavalier, Dakota del Norte ; Eglin, Florida ; Sistema de Vigilancia Espacial de Maui ; Globo II ; Estación Aérea de San Vito dei Normanni ; TOS/CRUZ; y el Laboratorio Lincoln del MIT . [ cita necesaria ]
El Sistema de Vigilancia Espacial de la Fuerza Aérea (AFSSS), también conocido como "cerca espacial", era una red de radar de muy alta frecuencia ubicada en sitios en todo el sur de los Estados Unidos (desde California hasta Georgia ) con un sitio de procesamiento de datos centralizado en la Red Naval. y el Comando de Operaciones Espaciales en Dahlgren, Virginia . AFSSS comenzó como el sistema de Vigilancia Espacial de la Armada (SPASUR) en 1961 (posteriormente rebautizado como NAVSPASUR). Fue transferido a la Fuerza Aérea en 2004 y rebautizado como AFSSS. La "valla" fue operada por la Fuerza Aérea de los EE. UU. ( Destacamento 1 del 20º Escuadrón de Control Espacial ).
La Defensa de Reconocimiento y Detección de Satélites (la antigua designación del NSSS) alcanzó su capacidad operativa inicial en 1961. El papel de la "valla" creció. El sistema detectó objetos espaciales a partir de nuevos lanzamientos, maniobras de objetos existentes, desintegraciones de objetos existentes y proporcionó datos a los usuarios de su catálogo de objetos espaciales. En este catálogo se mantuvieron los parámetros orbitales de más de 10.000 objetos, que ahora han sido utilizados por la NASA, agencias meteorológicas y agencias extranjeras amigas. La información es esencial para calcular la información para evitar colisiones y eliminar los conflictos de ventanas de lanzamiento con objetos espaciales en órbita conocidos.
La 21.ª Ala Espacial cerró el Sistema de Vigilancia Espacial de la Fuerza Aérea el 1 de octubre de 2013 citando limitaciones de recursos causadas por el secuestro . [5] Se está construyendo una nueva valla espacial de banda S en el atolón de Kwajalein . [6] [7]
El Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD) ha mantenido una base de datos de estados satélite desde el lanzamiento del primer Sputnik en 1957, conocida como Catálogo de Objetos Espaciales, o simplemente Catálogo Espacial. Estos estados de los satélites se actualizan periódicamente con observaciones de la Red de Vigilancia Espacial, una red distribuida globalmente de interferómetros, radares y sistemas de seguimiento óptico. En el año 2001, el número de objetos catalogados era de casi 20.000. [8] [9] [10]
Se utilizan diferentes teorías de la astrodinámica para mantener estos catálogos. La teoría de las Perturbaciones Generales (GP) proporciona una solución analítica general de las ecuaciones de movimiento de los satélites. Los elementos orbitales y sus derivadas parciales asociadas se expresan como expansiones en serie en términos de las condiciones iniciales de estas ecuaciones diferenciales . Las teorías GP funcionaron eficientemente en las primeras máquinas informáticas electrónicas y, por lo tanto, fueron adoptadas como la teoría principal para la determinación de la órbita del Catálogo Espacial. Se deben hacer suposiciones para simplificar estas teorías analíticas, como el truncamiento del potencial gravitacional de la Tierra a unos pocos términos armónicos zonales . La atmósfera suele modelarse como un campo de densidad esférico y estático que decae exponencialmente . Las influencias del tercer cuerpo y los efectos de resonancia están parcialmente modelados. Una mayor precisión de la teoría de GP suele requerir importantes esfuerzos de desarrollo. [8]
La NASA mantiene bases de datos civiles de elementos orbitales GP, también conocidos como elementos de dos líneas de la NASA o NORAD . Los conjuntos de elementos GP son conjuntos de elementos "medios" a los que se les eliminan características periódicas específicas para mejorar el rendimiento de la predicción a largo plazo y requieren un software especial para reconstruir la trayectoria comprimida . [8]
Los radares AN/FPS-17 y AN/FPS-80 se colocaron en la isla Shemya en las Islas Aleutianas frente a la costa de Alaska en la década de 1960 para rastrear las pruebas de misiles soviéticos y apoyar el Sistema de seguimiento espacial de la Fuerza Aérea. En julio de 1973, Raytheon ganó un contrato para construir un sistema llamado " Cobra Dane " en Shemya. Designado como AN/FPS-108, Cobra Dane reemplazó a los radares AN/FPS-17 y AN/FPS-80. Cobra Dane, que entró en funcionamiento en 1977, también tenía la misión principal de monitorear las pruebas soviéticas de misiles lanzados desde el suroeste de Rusia dirigidos a la península siberiana de Kamchatka. Este gran radar de matriz en fase, de una sola cara, fue el más potente jamás construido.
El FPS-80 era un radar de seguimiento y el FPS-17 era un radar de detección de misiles soviéticos. Ambos formaban parte del Sistema de Alerta Temprana de Misiles Balísticos ( BMEWS ). El gran radar de detección (AN/FPS-17) entró en funcionamiento en 1960. En 1961, se construyó cerca el radar de seguimiento AN/FPS-80. Estos radares se cerraron en los años 1970.
El sitio del radar de recopilación de inteligencia de la estación aérea de Diyarbakır constaba en última instancia de un radar de detección (FPS-17) y un radar de seguimiento mecánico (FPS-79). Los radares Pirinclik fueron operados por el 19º Escuadrón de Vigilancia . El radar FPS-17 llegó al COI el 1 de junio de 1955 y el FPS-79 en 1964. Ambos radares operaban en una frecuencia UHF (432 MHz). Aunque limitados por su tecnología mecánica, los dos radares de Pirinclik ofrecían la ventaja de rastrear dos objetos simultáneamente en tiempo real. Su ubicación cerca del sur de la antigua Unión Soviética lo convirtió en el único sensor terrestre capaz de rastrear desorbitaciones reales de objetos espaciales rusos. Además, el radar Pirinclik era el único sensor del espacio profundo del hemisferio oriental que funcionaba las 24 horas del día. Las operaciones de radar en Pirinclik finalizaron en marzo de 1997.
Mientras la Unión Soviética aparentemente avanzaba rápidamente en su programa de cohetes, en 1954 Estados Unidos inició un programa para desarrollar un radar de vigilancia de largo alcance. La División de Electrónica Militar Pesada de General Electric (HMED) en Syracuse, Nueva York, fue el contratista principal y el Laboratorio Lincoln fue el subcontratista. Este radar de detección, el AN/FPS-17 , fue concebido, diseñado, construido e instalado para su funcionamiento en nueve meses. [11] [12] [13] La primera instalación, designada AN/FPS-17(XW-1), estaba en Diyarbakir ( Pirinclik ), Turquía, para detectar lanzamientos soviéticos. Un segundo sistema, designado AN/FPS-17(XW-2), se instaló en Laredo AFS (aproximadamente 7 millas (11 km) al noreste de Laredo AFB ) en Texas, para rastrear cohetes lanzados desde White Sands, Nuevo México , y servir como banco de pruebas de radar. Un tercer sistema, denominado AN/FPS-17(XW-3), se instaló en la isla Shemya , Alaska, para detectar lanzamientos soviéticos. El Diyarbakir FPS-17 entró en funcionamiento en junio de 1955, la instalación de Laredo en febrero de 1956 y Shemya en mayo de 1960. [11] [12] [13] [14] Las dos primeras instalaciones cerraron sin reemplazos; la instalación Shemya fue reemplazada por el radar Cobra Dane (AN/FPS-108). [15]
La antena FPS-17 presentaba un reflector de sección toroidal parabólica fija que normalmente tenía 175 pies (53 m) de alto y 110 pies (34 m) de ancho y estaba iluminado por una serie de bocinas de alimentación de radar colocadas frente a ella. Los transmisores operaban en la banda VHF , enviando pulsos en frecuencias entre aproximadamente 180 y 220 MHz. [16] El FPS-17 era único en el sentido de que, a diferencia de la mayoría de los tipos de radar, la versión de cada sitio difería de los demás. Las diferencias incluyeron el equipo transmisor, el tamaño y número de reflectores, y el número y disposición de las bocinas de alimentación. Además, el FPS-17 fue el primer sistema de radar operativo que empleó técnicas de compresión de pulsos. [17] Había dos antenas AN/FPS-17 en Diyarbakir , Turquía, una antena en Laredo y tres en Shemya en las Aleutianas . [11] [16]
La antena FPS-79 original en Diyarbakir tenía una característica única que mejoraba su utilidad Spacetrack. Una bocina de alimentación de enfoque variable proporcionó un haz amplio para la detección y un ancho de haz estrecho para el seguimiento. Esa antena fue reemplazada por una nueva antena y pedestal en 1975. Se utilizó compresión de pulsos para mejorar tanto la ganancia como la resolución de la antena parabólica de 35 pies (11 m). La dirección era mecánica; el FPS-79 tenía un alcance de 24.000 millas (39.000 km). El sitio del radar cerró en 1997.
Después de orbitar la Tierra en un estado aparentemente inactivo durante 9 meses, el 13 de noviembre de 1986 la tercera etapa del SPOT 1 Ariane se separó violentamente en unos 465 fragmentos detectables: la ruptura de satélite más grave registrada hasta ahora antes de 2007.
Aunque la nube de escombros no pasó sobre los Estados Unidos continentales hasta más de 8 horas después, el personal del Centro de Vigilancia Espacial (SSC) en el Complejo de Montaña Cheyenne en Colorado Springs, Colorado, informó que el radar estadounidense FPS-79 en Pirinclik, Turquía , notó los escombros a los pocos minutos de la fragmentación. [18]
Blue Nine se refiere a un proyecto que produjo el conjunto de radar de seguimiento AN/FPS-79 construido por General Electric, utilizado con el sistema de inteligencia electromagnética (ELINT) 466L; Fuerza Aérea de EE. UU. Blue Fox se refiere a una modificación del radar de seguimiento AN/FPS-80 a la configuración AN/FPS-80(M). Shemya, AK, 1964. Ambos sistemas incorporaron computadoras GE M236.
Un radar de seguimiento mecánico parabólico de 60 pies construido por General Electric. Implementado en la isla Shemya, Alaska, como radar UHF y actualizado a banda L en 1964. Se utiliza como radar de seguimiento para mediciones de la red Spacetrack una vez que se detecta el objetivo. Se utiliza principalmente con fines de inteligencia para rastrear misiles rusos. El avanzado radar de matriz en fase FPS-108 Cobra Dane reemplazó a los radares FPS-17 y FPS-80 en 1977.
El comando lleva a cabo estas tareas a través de su Red de Vigilancia Espacial (SSN) operada por el Ejército, la Armada y la Fuerza Espacial de los EE. UU., más de 30 radares terrestres y telescopios ópticos en todo el mundo, además de 6 satélites en órbita. [19]
Al 23 de junio de 2019 [update], el catálogo elaborado con datos del SSN enumeraba 44.336 objetos, incluidos 8.558 satélites lanzados a órbita desde 1957. [20] 17.480 de ellos fueron rastreados activamente, mientras que 1.335 se perdieron. [21] El resto volvió a entrar en la turbulenta atmósfera de la Tierra y se desintegró, o sobrevivió al reingreso e impactó la Tierra. El SSN normalmente rastrea objetos espaciales que tienen 10 centímetros de diámetro (tamaño de una pelota de béisbol) o más. [22]
La Red de Vigilancia Espacial cuenta con numerosos sensores que proporcionan datos. Se dividen en tres categorías: sensores dedicados, sensores colaterales y sensores auxiliares. Tanto los sensores dedicados como los colaterales son operados por USSPACECOM , pero mientras los primeros tienen el objetivo principal de adquirir datos del SSN, los segundos obtienen datos del SSN como objetivo secundario. Los sensores auxiliares no son operados por USSPACECOM y generalmente realizan vigilancia espacial de forma colateral. Además, los sensores se clasifican en seguimiento de la Tierra Cercana (NE): satélites de observación, desechos espaciales y otros objetos en órbitas inferiores, o Espacio Profundo (DS), generalmente para asteroides y cometas .
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La Vigilancia Electroóptica del Espacio Profundo basada en Tierra , o GEODSS , es un sistema óptico que utiliza telescopios , cámaras de televisión con poca luz y computadoras. Reemplazó un sistema más antiguo de seis cámaras Baker-Nunn de 20 pulgadas (medio metro) que utilizaban película fotográfica .
Hay tres sitios operativos GEODSS que dependen del 20.º Escuadrón de Control Espacial :
Un sitio en Choe Jong San, Corea del Sur, se cerró en 1993 debido al smog cercano de la ciudad, el clima y las preocupaciones sobre los costos. Originalmente, se planeó operar el quinto GEODSS desde un sitio en Portugal , pero nunca se construyó.
Moron Optical Space Surveillance (MOSS), un telescopio transportable de 22 pulgadas de apertura que contribuyó al sistema GEODSS, estaba operativo en la Base Aérea de Morón, España 37°10′12″N 5°36′32″W / 37.170°N 5.609 °O / 37.170; -5.609 de 1997 a 2012.
GEODSS rastrea objetos en el espacio profundo , o desde aproximadamente 3.000 millas (4.800 km) hasta más allá de altitudes geosincrónicas . GEODSS requiere seguimiento nocturno y del tiempo claro debido a las limitaciones inherentes de un sistema óptico. Cada sitio tiene tres telescopios. Los telescopios tienen una apertura de 40 pulgadas (1,02 m) y un campo de visión de dos grados. Los telescopios son capaces de "ver" objetos 10.000 veces más oscuros de lo que el ojo humano puede detectar. Esta sensibilidad, y el fondo del cielo durante el día que enmascara la luz reflejada de los satélites, dicta que el sistema funcione durante la noche. Como ocurre con cualquier sistema óptico terrestre, la nubosidad y las condiciones climáticas locales influyen directamente en su eficacia. El sistema GEODSS puede rastrear objetos tan pequeños como una pelota de baloncesto a más de 30.000 km (20.000 millas) en el espacio o una silla a 56.000 km (35.000 millas), y es una parte vital de la Red de Vigilancia Espacial de USSPACECOM. Cada sitio GEODSS rastrea aproximadamente 3000 objetos por noche de los 9900 objetos que se rastrean y contabilizan periódicamente. Los objetos que crucen la órbita de la Estación Espacial Internacional (ISS) dentro de un radio de 32 km (20 millas) harán que la ISS ajuste su órbita para evitar colisiones. El objeto más antiguo rastreado es el Objeto #4 ( Vanguard 1 ) lanzado en 1958. [ cita necesaria ]
El SSN incluía un sensor espacial, el sensor visible basado en el espacio (SBV), llevado a órbita a bordo del satélite Midcourse Space Experiment ( MSX ) lanzado por la Organización de Defensa de Misiles Balísticos en 1996. Fue retirado del servicio el 2 de junio de 2008. [23]
El satélite Pathfinder de vigilancia espacial basada en el espacio ( SBSS ) realiza ahora la misión que anteriormente realizaba el MSX SBV.
El satélite militar canadiense Sapphire , lanzado en 2013, también aporta datos al SSN. [24]
El USSPACECOM se interesa principalmente por los satélites activos, pero también rastrea la basura espacial . A medida que crecía el número de desechos espaciales y el valor de los satélites en el espacio, se ha vuelto importante proteger la actividad económica civil y ayudar a los operadores de satélites a evitar colisiones con desechos. En 2010, USSTRATCOM recibió autoridad para proporcionar servicios SSA (Space Situational Awareness) a actores comerciales y extranjeros. [19] A partir de 2019, se proporcionan los siguientes servicios: datos de posición de todos los objetos rastreados, evaluación de conjunciones, eliminación/soporte al final de su vida útil y más a través del sitio web space-track.org. [25]
10 centímetros de diámetro o "tamaño de pelota de softball" es el tamaño mínimo típico de objeto que los sensores actuales pueden rastrear y
18 SPCS
mantiene en el catálogo.
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