jueves, 31 de octubre de 2013

Prowler, el satélite que espiaba a otros satélites (versión extendida)

15 de noviembre de 1990. El transbordador Atlantis iba a realizar su séptimo vuelo, esta vez en una misión clasificada de alto secreto.
Días después del despegue el pentágono se vio obligado a admitir que la carga útil que llevaba el Atlantis era un SDS, concretamente el SDS-B2.
El SDS-B2 es un satélite GEO de comunicaciones para satélites en órbitas mas bajas (Low Earth Orbit y quizás Medium Earth Orbit). Un satélite rutinario, por decirlo de alguna manera.




Este post está basado en el blog Eureka de Daniel Marín, quien escribió un artículo muy interesante sobre Prowler. Aquí intentaré profundizar todo lo que pueda en la historia de cómo fue descubierto e intentaré también explicar cómo se descubrió que este era el aparato. Para evitar que tengáis que volver a leer el artículo de Dani (los que no lo habéis leído os lo recomiendo) aquí resumo mas o menos todo el post.

El lanzamiento de la STS-38 transcurrió sin problemas y el Atlantis se colocó en la órbita correcta:


Ground track y datos orbitales del STS-38. Fuente de órbitas históricas: Celestrak.com

Siete horas después del despegue los aficionados vieron que efectivamente, había un brillante aparato volando en formación con el shuttle y ya estaba ligeramente separado. 
Ese objeto, maniobró y se perdió de vista. Días mas tarde se encontró en GEO un brillante satélite y la USSPACECOM catalogó 2 trozos de cohete, sugiriendo que ya había llegado, aunque no se entendía el porqué de dos cohetes en GTO (Geo Transfer Orbit).

8 años más tarde, Ed Cannon de Austin, Texas, descubrió un satélite flasheante brillante no identificado (no venía en el catálogo general ni en el catálogo de satélites clasificados). Mike Mccants, también lo confirmó, determinando que flasheaba cada 46 segundos a magnitud +3 reduciendo su brillo gradualmente hasta la magnitud +9. Algo muy extraño. También observó flashes dobles de magnitud +5 a +10. Se catalogó como un satélite por estos cambios de brillo, y se determinó una órbita que permitió a Ed poder observarlo los siguientes meses:



Pero se fue. No pudo ser observado en todo el año 1999, cuando Ed de nuevo vio otro satélite no identificado con el mismo periodo de flashes. Que otro satélite tenga exactamente el mismo periodo que este era improbable, así que se supuso que era el mismo objeto visto un año antes.
Cuando se tuvieron las suficientes observaciones, se pudo calcular una órbita. Pero las órbitas necesitan tener varias identificaciones, concretamente 2: Número NORAD y Designación Internacional (Int.Des.).
Este objeto fue designado 90007 como NORAD y 2000-653A como Designación Internacional.

¿Pero, por que?
Muy sencillo:
Se desconocen las identificaciones oficiales porque Estados Unidos no revela ni revelaba su órbita (ni siquiera sabía nadie que existía), así que los aficionados le colocan un número NORAD alto, superior al 90000, para asegurarse que en el futuro ese número no sea ocupado por otro satélite. Para hacernos una idea, desde el 1957 todavía no hemos llegado al número 40000. Con la Designación Internacional ocurre lo mismo. Se le pone al principio 2000 porque es el numero del año que fue descubierto. Los siguientes números deberían ser el número del lanzamiento de ese año (por ejemplo: el primer lanzamiento del año 2013 debería de designarse: 2013-01); y la pieza A porque se supone que al ser una carga útil es la pieza principal de la misión. En este caso, el trozo del cohete debería de designarse 2000-653B, porque es un objeto en órbita secundario. La basura espacial debe clasificarse por su tamaño, en donde el trozo mas grande debería ocupar el mismo número del satélite.
Todo esto ocurre porque cuando Estados Unidos dejaron de proporcionar las órbitas de los satélites clasificados, los aficionados intentaron seguirlos para no perderlos de vista. El problema era que al principio solo se centraban en satélites en órbita baja, así que cuando se comenzaron a usar telescopios con cámaras se pudieron empezar a seguir a los objetos en órbita alta, pero ya era imposible identificar qué era qué. La mayoría de los objetos con un número superior al 90000 concuerdan con satélites y trozos de cohete en órbita Molniya o en GTO. También, como este caso, podía haber algun que otro GEO que no se pudo identificar a través del ISON (no el cometa, sino el Russian International Scientific Observation Network) y la Clasificación Anual de Satélites Geoestacionarios de la ESA.

La lista de satélites no identificados es esta:

------NOMBRE------    -NORAD-      ---REV/DIA---       ---INCL--     EXCENT*. ORBITA
Unknown 990907 (#90004), 2.01438023, 64.1909, 7063925 MOL
Unknown 000405 (#90006), 2.00637146, 63.8294, 6848066 MOL
Prowler        (#90007), 1.00212714, 14.4910, 0047997 GEO
Unknown 040208 (#90020), 2.00563862, 63.3196, 7391716 MOL
Unknown 050702 (#90040), 2.63757379, 27.6478, 6993269 GTO
Unknown 051230 (#90046), 2.00622506, 63.5754, 7070415 MOL
Unknown 060625 (#90057), 2.38054082, 26.4550, 7147973 GTO? 
Unknown 060624 (#90059), 2.29718602, 28.2107, 7232871 GTO
Unknown 060616 (#90061), 2.90764288, 27.5651, 6796709 GTO
Unknown 070914 (#90077), 2.39644145, 28.7821, 7206212 GTO
Unknown 080507 (#90081), 2.00602445, 63.0429, 6923949 MOL
Unknown 080818 (#90082), 2.00633445, 63.8281, 6836937 MOL
Unknown 090126 (#90083), 2.00618566, 64.0880, 6674082 MOL
Unknown 9O0DC57(#90084), 0.44280335, 28.4336, 7753285 HEO
Unknown 091017 (#90085), 2.88000000, 25.0956, 6832167 GTO?
Unknown 110619 (#90086), 2.82643054, 26.2773, 6856664 GTO
Unknown 110623 (#90087), 2.00940335, 27.3508, 7288742 ---
Unknown 120723 (#90089), 2.66527571, 25.9301, 7003462 GTO
Unknown 120530 (#90090),13.41316554, 63.3239, 0696582 LEO-NOSS
Unknown 050612 (#96031), 1.01902051, 5.98060, 0224221 GEO+
Unknown 100202 (#96041), 1.00341163, 14.2957, 0040460 GEO+
Unknown 090720 (#96044), 1.00295404, 14.5576, 0039721 GEO+
Unknown 050403 (#96058), 0.94329504, 17.2985, 0026032 GEO+
Ekran 5 (deb G)(#96137), 1.00402614, 14.1490, 0014514 GEO+
DSP F15 Cover  (#96143), 0.99285540, 14.1584, 0086528 GEO+
96668A         (#96168), 1.00146513, 13.9207, 0148461 GEO+
Unknown 130929 (#99069), 2.00613332, 64.0365, 6626658 MOL
Unknown 131001 (#99070), 1.00270000, 5.37240, 0004464 GEO
Unknown 131010 (#99074), 1.00270000, 12.5988, 0010000 GEO
Unknown 131021 (#99075), 1.00270000,  2.9784, 0002683 GEO
Object 10062X  (#99207),14.77168548, 71.8550, 0033686 LEO
Unknown 130404 (#99208), 4.69064107, 20.2300, 5667349 ---
Unknown 130704 (#99210),13.58019342, 63.2969, 0403425 LEO-NOSS
Unknown 130725 (#99212), 2.34206830, 27.9100, 7184104 GTO
*Para la excentricidad hay que añadirle un 0, al principio, ya que es un número entre el 0 y el 1.

MOL=  Molniya
GEO=  Orbita Geoestacionaria
GEO+=Orbita "cementerio" GEO
LEO= Orbita baja
LEO NOSS= Orbita baja tipo NOSS
GTO= Geo Transfer Orbit (Orbita de Transferencia Geoestacionaria)
---= Otras

Los nombres tienen como comienzo Unknown y siguen con la fecha en la que fueron descubiertos.

El tiempo pasó y este objeto fue identificado como su designación no-oficial, hasta que la historia de que un misterioso satélite llamado -no oficialmente- Prowler surgió a la luz. Estos rumores no tienen una fuente concreta, pero con seguridad se sabe que los Estados Unidos no habían dado oficialmente ningún dato. Ni siquiera ha salido a la luz a día de hoy, tras numerosas filtraciones por parte de páginas como Wikileaks, o las filtraciones de Snowden.

También se rumoreaba que su función era espiar los satélites rusos de cerca durante los años 60.

Su órbita era ligeramente excéntrica (0,0047747), siendo una órbita de 35.998x35.593 Km, evitando que cuando finalmente quedara fuera de servicio a mediados de los 90 colisionara con otro objeto geoestacionario. Sólo el 1% de los satélites geoestacionarios conocidos compartían una órbita similar. Estaba inclinado 9.89º y se sabe que no estuvo en el mismo lugar durante toda su vida útil.
Pudo deambular entre 73ºW y 136ºW. Estas longitudes fueron elegidas por los conocimientos que EEUU tenía de la presencia de estaciones de seguimiento militares rusas.

Hoy en día la orbita es esta:

Orbita de Prowler hoy en día. La inclinación varía por la actuación de la gravedad lunar y solar.

Las órbitas de estos objetos siguen siendo calculadas por los mismos aficionados.


Evitando posibles detecciones

Un día y una hora después del despegue, el shuttle soltó a Prowler con su etapa elevadora de la bahía de carga ayudado por los 5 astronautas que participaban en la misión y el brazo robótico Canadarm-1. Casi 20 minutos después Atlantis maniobró cerca de 2,2 m/s para alejarse de Prowler. 10 horas después, un observador vio al Atlantis, pero no vio a Prowler. Supuestamente habría maniobrado hasta dos veces 1 hora y 10 minutos después de la separación con Atlantis. 
Pero lógicamente, los aficionados no eran los únicos que podían identificar a Prowler.

La misión fue diseñada para que cuando Prowler se separara, evitara las estaciones de seguimiento ópticas-radar rusas. Este sistema tenía  un total de 21 estaciones en 14 lugares diferentes: 5 en Rusia, 4 en Ucrania , 1 en Alemania, 1 en Georgia, 1 en Kazajistan, 1 en Tajikistan y 1 en Turkmenistan. También tenía otras estaciones adicionales en Bolivia, Chile, Ecuador y Egipto.

Los análisis indican que poco tiempo después de soltar a Prowler, este pasó por 2 estaciones en una elevación máxima de 9 grados, suficiente como para observarlo ópticamente bajo condiciones favorables. Obviamente, nunca sabremos si lo detectó o no.
Mientras Prowler y su etapa elevadora estaban en GTO (Geo Tranfer Orbit) también pudo haber sido detectado por varias de las estaciones ópticamente. 
En cuanto por radar, sería mas difícil detectarlo. 

Riesgos de detección en LEO. Crédito: Ted Molczan.

Pero una vez en GEO y en órbita operativa, existía un riesgo muy grande de ser detectado por sistemas SIGINT, que básicamente son un sistema que detecta las ondas que emite el satélite para comunicarse con la tierra y calcula su posición. Existía una estación en Cuba que probablemente fue el que mejor pudo detectar a Prowler en GEO o incluso cuando todavía estaba en GTO mediante este SIGINT. Esto se podía evitar si Prowler emitía a satélites en el mismo anillo GEO en vez de a tierra, haciendo que la señal no llegue directamente del satélite a tierra, cosa que se desconoce.

Posibles riesgos de detección en GTO y GEO. Crédito: Ted Molczan.


Características opticas

Cuando fue descubierto como una pieza no identificada, se pudo catalogar como un satélite de tamaño medio, y no como un trozo de cohete o basura, por sus repentinos cambios de brillo que podian llegar a ser muy brillantes. La basura puede hacer cambios de brillo importantes, pero no tan grandes como los hacía esta peculiar pieza. El brillo "promedio", era de magnitud de +4.4 a 1000 Km de distancia, iluminado al 50%. Lógicamente, al estar en GEO no podía verse a distancias de 1000 km. Esto se dice así porque es la manera nominal de describir el brillo de un satélite (brillo promedio a 1000 km de distancia y 50% del satélite iluminado). Encajaba con una pieza cilíndrica de unos 6 metros de diametro. Una fuente anónima afirma que el satélite estaba diseñado con el bus 376. El Bus HS-376 es una estructura cilíndrica de 6,6x2.16 que posee una rotación sobre su propio eje de 55Rpm, encajando con las características ópticas del aparato. Este bus ha sido utilizado un total de 58 satélites diferentes, incluyendo objetos famosos como, Thor 2, 3 o ASTRA 3A o 2D,. Este último observado el otro día por Fernando Cabreizo en el que escribí un artículo hace unas semanas aquí.

Un Screenshot del post de Fernando. El último satélite de la derecha es ASTRA 2D.

BUS HS-376

El que rotara a 55Rpm quería decir que brillaría mas cada un segundo aproximadamente, pero al tener dos elementos (modulos fotovoltaicos y antena) brillaba cada cerca de medio segundo.
                                                     Prowler visto por Marco Langbroek. El cielo se ha inmovilizado con una montura y hace parecer que el que realmente se mueve en el cielo es el satélite.

Comparación de brillo de Prowler con otros satélites con el mismo Bus. Encaja bastante bien pese a la diferencia de distancia de los puntos ya que la escala es pequeña. Crédito: Ted Molczan.


Así que hoy en día se puede confirmar con bastante seguridad que este satélite es Prowler.


Como curiosidad, el parche de la misión sugería una doble misión encubierta (representado por un shuttle al revés en escala de grises). He aquí el parche oficial frente al que se supone que es el secreto:


Este no es un caso singular, en otras muchísimas misiones clasificadas los parches de la misión han indicado pistas o datos del qué podría ser la carga o incluso datos orbitales. Por ejemplo, en el caso del lanzamiento del Lacrosse-4, el parche de la misión revelaba la inclinación orbital de los 4 satélites Lacrosse, y también se daba a entender que el Lacrosse-1 había sido de-orbitado:
Parche del lacrosse-4 a la derecha

Se ve como los 4 satélites siguen 2 órbitas inclinadas diferentes, por lo que se pudo sacar en claro que el Lacrosse-4 iba a estar en la misma inclinación que el 1.
Los ojos de águila, (animal muy utilizado en los parches de misiones) sugerían que era un satélite de reconocimiento, ya que el águila es el ave que mas alto puede volar y uno de los animales con mejor visión.
Que los ojos estuvieran rodeados por una especie de malla tampoco es casualidad, ya que la constelación Lacrosse-Onyx-Vega (llamadlo como queraís) utiliza antenas SAR con enormes mallas metálicas para aligerar peso:

                                        El Lacrosse-2 fotografiado por el AOLTs ruso. La bola es la enorme antena.

Pero esa ya es otra historia.



Fuentes y referencias:
Ted Molczan: aquíaquí y aquí.
Marco Langbroek: Prowler, SattrackcamLeiden, Obs
Mike Mccants: Aquí y aquí
Derek C Breit
fas.org
ISON
Otros medios:
Aquí, aquíaquíaquíaquíaquíaquíaquí y aquí.

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