kosmo.cz - Aktuality - Články

výstrahy DSP

Volný překlad článku: Secret satellites: Three decades of DSP in orbit od D.A. Day, jehož originál byl publikován na internetové adrese http://www.flatoday.com/space/explore/stories/2000a/dsphistory.htm.

V průběhu šedesátých let začal Sovětský Svaz vyvíjet novou kosmickou zbraň, tzv "globální raketu". Tato "globální raketa", nazývaná FOBS (Fractional Orbital Bombardement System) byla schopná vynést na oběžnou dráhu kolem Země nukleární hlavici, která mohla dopadnout na území USA z libovolného směru a nikoliv ze severu, což je nejkratší dráha letu sovětských mezikontinentálních raket při letu na území USA.

Aby bylo možné zjistit, že taková raketa startuje, určit její dráhu a směr případného útoku a tak získat včasné varování o útoku, rozhodla se americká strana vytvořit družicový systém s infračervenými teleskopy, schopný detekovat start mezikontinentálních raket dříve, než pozemní radarový systém. To je tedy princip družic včasné výstrahy, nazývaný v současné době krycím názvem DSP (Defense Support System). Ovšem v šedesátých letech už USAF zkoušela vyvíjet družicový systém MIDAS, schopný registrovat stopy horkých výtokových plynů startujících sovětských mezikontinentálních raket. Družice měly být na nízké oběžné dráze tak, aby vždy jedna či více družic viděly na území SSSR. Realizace projektu MIDAS však narazila na technické a finanční problémy, neboť udržovat na dráze systém 12 nebo více družic bylo jednak nákladné, jednak technicky obtížně realizovatelné. Program MIDAS byl nakonec redukován na zkušební program a později zrušen.

V roce 1965 začalo USAF vyvíjet technologii nového systému včasné výstrahy, operujícího z geostacionární dráhy. Takový systém by potřeboval místo 12 družic pouze 2 - 3, vybavené mohutným teleskopem, skanujícím povrch Země. Program nesl prozatímní kódový název "Program 266". Ze tří návrhů byl nakonec v roce 1966 vybrán projekt firmy Aerojet/TRW, která tak získala kontrakt ve výši 104,5 mil. USD na výrobu dvou operačních a jednoho náhradního exempláře družice včasné výstrahy. Program byl znovu přeznačen na "Program 949". Družice měly být vypouštěny raketami Titan 3C z mysu Canaveral. V té době byly vybudovány pozemní stanice pro příjem dat těchto družic. Pro příjem dat z družice umístěné nad Indickým oceánem byla vybudovaná přijímací stanice v Nurrungar v Austrálii. Data z družice nad Tichým oceánem zachycovala nově vybudovaná pozemní stanice nedaleko Denveru v Koloradu. Existence těchto stanic byla utajovaná řadu let.

V červnu 1969 byl program z důvodů utajení přejmenován na "Program 647", ale současně mu bylo dáno neutajované, ale celkem nic neříkající jméno "Podpůrný obranný program" DSP. Družice sama měla hmotnost kolem 1000 kg, délky 6,9 m a průměru 0,3 m. Nesla 3,6 m dlouhý Schmidtův infračervený teleskop, v jehož ohnisku bylo umístěno 2048 PbS detektorů v lineárním uspořádání, schopných registrovat energii infračerveného záření. Družice byla stabilizována rotací s 6 ot/min. Osa teleskopu byla lehce odkloněna od osy rotace a tak jak družice rotovala, teleskop skanoval určitou část zemského povrchu. Čidla tak byla schopná registrovat horké výtokové plyny rakety proti zemskému pozadí. Analýzou teploty, lokalizací zdroje a jeho dráhy družice mohla dát informaci o typu rakety a o jejím cíli. Kromě toho nesla družice i detektory pro registraci nukleárních explozí v atmosféře. První družice typu DSP, letový model F-1, byla vypuštěna 6. 11. 1970 raketou Titan 3C. I když cíl mise byl tajný, na Floridě bylo všeobecně známo, že tento Titan nese průzkumnou družici. I když start proběhl dobře, horní stupeň rakety Transtage při druhém zážehu nepracoval nominálně. Družice se tak dostala pouze na eliptickou dráhu a na geostacionární dráhu se již nedostala. Družice bylo alespoň použito ke zkouškám jejích infračervených čidel na oběžné dráze. USAF naplánovala zkušební start rakety Minuteman z Cape Canaveral na okamžik, když se DSP F-1 nacházela nad místem startu. DSP skutečně start Minutemanu zaregistrovala.

6. 5. 1971 odstartovala DSP F-2 a byla umístěná nad 65° v.d. nad Indickým oceánem, odkud mohla monitorovat starty sovětských a čínských balistických raket.

DSP F-3 startovala 1. 3. 1972 a byla zavěšená nad 80° z.d. nad Ekvádorem. DSP F-4, poslední z družic tzv. Fáze I, úspěšně odstartovala 12. 6. 1973 a byla umístěna nad Tichým oceánem nad 105° z.d. Družice DSP F-2 a F-3 pokrývaly celý Atlantský oceán, území Číny a SSSR a většinu východního Tichého oceánu. Družice DSP F-4 pokrývala i západní Pacifik, odkud hrozilo nebezpečí startu mezikontinentálních raket ze sovětských ponorek, operujících v této části Tichého oceánu.

Koncem roku 1971 byly zahájeny práce na výrobě série dalších čtyř družic DSP tzv. Fáze II. Družice se od Fáze I sice lišily v určitých vylepšeních, týkajících se zejména hlavního infračerveného čidla tak, aby jeho skanování pokrývalo celé zorné pole. Předchozí družice totiž neviděly kruhovou výseč povrchu Země se středem v ose rotace družice. Hmotnost družic se zvýšila a jejich životnost z původních plánovaných 18 měsíců na tři roky. Nakonec se však ukázalo, že životnost všech družic DSP překročila svou plánovanou životnost 5 - 6 krát.

Družice F-5 až F-9 byly tedy jen málo vylepšené. Ovšem série F-10 až F-12 měly již některá podstanější zdokonalení, označovaná obecně jako PIM (Performance Improvement Modifications). Kromě toho byly konstruované tak, aby mohly pracovat nejen na geostacionární dráze, ale i na protáhlé eliptické dráze HEO (highly elliptical orbit) podobné dráze družice Molnija. Z této dráhy by družice DSP mohly sledovat i oblasti arktického moře a starty raket z ponorek, operujících v této oblasti. Z geostacionární dráhy vidí družice DSP pouze k 81° s.š. zatím však na takovou dráhu nebyla žádná DSP družice vypuštěna. Přesto byly tyto modely ještě označovány jako MOS (Multi-Orbit Satellite).

Jak jsme již zmínili na začátku tohoto příspěvku, hlavním důvodem vývoje systému včasného varování DSP byla hrozba v podobě "globální rakety" FOBS. Ale doba ukázala, že FOBS nebyla tou hlavní hrozbou. Do konce roku 1970 SSSR měl v pohotovosti jen 18 raket SS-9 FOBS. Větší hrozbou se ukázaly jak mezikontinentální rakety tak později taktické balistické rakety. Do roku 1973 čtyři DSP na oběžné dráze zaregistrovaly na 1014 startů raket. Studie, prováděné v letech 1974 - 75 ukázaly, že DSP mohou registrovat starty i menších taktických raket. Nadto družice DSP přinesly řadu informací o nově vyvíjených sovětských mezikontinentálních raketách. Mimo tyto informace ovšem družice přinášely i záznamy infračerveného odrazu slunečního záření od jiných družic na oběžných drahách, případně záblesky meteoritů, hořících v atmosféře.

V roce 1980 zavedlo sovětské námořnictvo do operační činnosti křižníky typu Kirov a ponorky třídy Oskar. Obě tato plavidla byla vyzbrojena novou raketou SS-N-19 Shipwreck, určenou k ničení amerických letadlových lodí. Rakety SS-N-19 jsou poháněny proudovým motorem a letí rychlostí 2,5 M. Při startu jsou urychlovány dvojicí raketových motorů na TPL. I když tyto urychlovací motory pracují krátkou dobu, jejich činnost mohla zaznamenat zdokonalená čidla na modelech 5R a 6R. (Družice č. 5 a 6 zůstaly dlouho skladovány, i když další modely již startovaly. Poté byla jejich infračervená čidla zdokonalena a k jejich označení bylo přidáno písmeno R (refit)). V roce 1983 speciální tým US Navy po prostudování řady dat získaných DSP navrhl systém přijmu varovných dat přímo z družic DSP na velitelské lodi. Předtím bylo varování vysíláno hlasově prostřednictvím sítě NORAD. Ovšem v roce 1983 se objevila další aktuální hrozba: SSSR začal rozmisťovat v západní části svého území rakety SS-20 Sabre, které bylo možné odpalovat z dopravních transportérů. Každá raketa nesla 3 nukleární hlavice a mohla dosáhnout libovolného místa v Evropě. Proto se v březnu 1984 Pentagon rozhodl přemístit družici DSP nad Atlantským oceánem blíže k Evropě, aby bylo možné sledovat potenciální oblasti startů SS-20.

Dne 22. 12. 1984 byla vypuštěna družice DSP F-12. Ve skutečnosti však šlo o 6. vyrobený exemplář DSP skladovaný asi 10 let, ale před letem značně modifikovaný. Její původní infračervené čidlo bylo doplněno detektory na bázi telluridu HgCdTe2, schopné detekovat infračervené záření ještě v další spektrální oblasti. Této schopnosti se začalo říkat jako rozlišení "druhé barvy", přirozeně v infračervené oblasti. To dovolilo družici registrovat cíle nad horizontem, zejména zážehy druhých stupňů mezikontinentálních raket nad severním pólem. DSP F-12 byla umístěná nad Indickým oceánem, odkud mohla sledovat mezikontinentální balistické rakety směřující na území USA. Ovšem rozšířené kapacity modelu F-12 si vyžádaly rozsáhlého testování na oběžné dráze. První z družic DSP byly operační již po 2 týdnech na oběžné dráze. Model F-12 však byl prohlášen za operační až po pěti měsících zkoušek na orbitu. V průběhu zkoušek F-12 dosloužily dva starší exempláře DSP. Také infračervená čidla na modelu F-10 již překonala svou plánovanou životnost a proto bylo rozhodnuto posílit flotilu družic DSP o exemplář 5R, s jehož startem se počítalo v září 1985. Ovšem tou dobou začala šňůra problémů s americkými raketovými nosiči. V srpnu 1985, po startu ze základny Vandenberg, explodovala nad Pacifikem raketa Titan 34D s optickou průzkumnou družicí KH-11. V lednu 1986 to byla katastrofa raketoplánu Challenger. V dubnu 1986 opět po startu z Vandenbergu explodovala další raketa Titan 34D s poslední družicí KH-9. Jelikož družice typu DSP mohly vynášet buď raketoplány nebo rakety Titan 3, start DSP 5R se opozdil až do listopadu 1987, kdy byla družice vynesena z Cape Canaveral. Družice se tedy dostala na oběžnou dráhu po 14 letech od doby, kdy byla dodána USAF. Pod označením DSP F-13 se stala družice operační v březnu 1988 z místa nad Atlantským oceánem.

V roce 1989 se blížil konec operační životnosti dalších dvou družic a tak se US Space Command rozhodlo vypustit 14. družici DSP, první model nové generace těchto družic. Dne 14. 6. 1989 odstartovala družice DSP-1/Block 14 (F-14) pomocí prvního exempláře nové rakety Titan 4/IUS. Družice, vyrobená firmou TRW, má hmotnost kolem 2600 kg a délku asi 10 m. Čtyři panely slunečních baterií o rozpětí 4,2 m dodávají příkon 1290 W. V ohnisku teleskopu o průměru 305 mm je na 6000 čidel pro detekci infračerveného záření. Družice je též zesílena tak, aby vydržela elektromagnetický puls vznikající při nukleární explozi. Zkoušky družice na oběžné dráze se však z určitých technických důvodů protáhly až do roku 1990, kdy byla družice definitivně umístěna nad Tichým oceánem. V listopadu 1990 pak byla vypuštěna další družice tohoto typu a právě probíhaly její zkoušky na oběžné dráze, když si válka v Perském zálivu vyžádala využití tohoto typu družic při bojových operacích. Jak známo, Irák nasadil při svých operacích i rakety krátkého doletu Scud. Rakety typu Scud nejsou cílem, pro který byly družice DSP navrhovány, neboť jejich výtokové plyny jsou chladnější než u mezikontinentálních balistických raket a též doba jejich hoření je kratší. Ukázalo se však, že družice DSP jsou značně adaptivní, stejně jako analytici USAF. Podařilo se maximálně využít citlivosti infračervených čidel družic DSP tak, aby bylo možné detekovat starty raket Scud, které vysílal Irák proti Saudské Arábii a proti Izraeli. Z počátku přinášelo využívání maximální citlivosti čidel družic i klamné poplachy, ale s rostoucí zkušeností se ke konci války tyto klamné poplachy podařilo eliminovat. Zkušenosti z tohoto operačního nasazení se ukázaly být cenné pro včasné varování i před taktickými raketami krátkého dosahu a pro určování jejich cílů. Např. jednou, když čekala izraelská letadla v pohotovosti na startovní dráze, byl ohlášen start jedné rakety Scud. Družice DSP však určila, že tato raketa míří na Saudskou Arábii a tak nebylo nutné, aby izraelská letadla preventivně opustila letiště. V roce 1991 byla vypuštěna jediná družice DSP z nákladového prostoru raketoplánu Atlantis při letu STS-44. Posádka raketoplánu dala družici přezdívku "DSP Liberty", ale po opuštění nákladového prostoru byla družice označena jako DSP F-16.

V následujících letech byly vypouštěny další družice DSP. V dubnu 1999 startovala družice DSP F-19, ale v důsledku problému s oddělováním motorů stupně IUS se dostal tento exemplář družice na nepoužitelnou dráhu.

Zatím poslední družice DSP F-20 úspěšně odstartovala 8. 5. 2000 na raketě Titan 4B/IUS z Cape Canaveral. Po ní budou následovat ještě tři další družice tohoto typu a USAF plánuje provoz sítě družic DSP asi dalších 10 let. Během té doby budou nahrazeny systémem výkonnějších družic tzv Kosmického Infračerveného Systému SBIRS (Space Based Infrared System).

Poznámka: Ještě podrobnější informace o programu DSP lze nalézt v obšírném a zajímavém článku ing. P. Knapa, který vyšel v L+K 74 (1998) v číslech 10, 11, 12 a 13.

Tabulka: Přehled vypuštěných družic včasné výstrahy DSP

Družice	Datum startu	Poznámka
DSP F-1	06.11.1970	zůstala na eliptické dráze
DSP F-2	06.05.1971	bod zavěšení: 65° v. d.
DSP F-3	01.03.1972	bod zavěšení: 80° z. d.
DSP F-4	12.06.1973	bod zavěšení: 105° z. d.
DSP F-5	14.12.1975
DSP F-6	26.06.1976
DSP F-7	08.02.1977
DSP F-8	10.06.1978
DSP F-9	16.03.1981
DSP F-10	06.03.1982
DSP F-11	14.04.1984
DSP F-12	22.12.1984	6R, bod zavěšení nad Indickým oceánem
DSP F-13	29.11.1987	5R, bod zavěšení nad Atlantským oceánem
DSP F-14	14.06.1989	Block 14
DSP F-15	13.11.1990
DSP F-16	24.11.1991	bod zavěšení nad Indickým oceánem
DSP F-17	22.12.1994
DSP F-18	24.02.1997
DSP F-19	09.04.1999	zůstala na eliptické dráze
DSP F-20	08.05.2000

P. Lála: Přehled kosmonautiky v roce 1970, 1971, 1972, 1973, 1975 (Dokumentační přehled ČTK).
P. Lála, A. Vítek: Přehled kosmonautiky v roce 1976 (Dokumentační přehled ČTK).
P. Lála: Přehled kosmonautiky v roce 1977, 1979, 1981, 1982, 1984, 1987 (Dokumentační přehled ČTK).
A. Vítek: Přehled kosmonautiky v roce 1989, 1990 (Dokumentační přehled ČTK).
M. Grün: Přehled kosmonautiky v roce 1991, 1994 (Hvězdárna a planetárium, Praha).

Aktualizováno: 04.08.2000

[ Obsah | Novinky v kosmonautice | Články ]

Pokud není uvedeno jinak, jsou použité fotografie z NASA (viz. Using NASA Imagery) a dalších volně přístupných zdrojů.

(originál je na https://mek.kosmo.cz/novinky/clanky/dsp.htm)