Mezi starty raket Falcon 9, které povětšinou vynáší družice Starlink či nákladní a pilotované kosmické lodě k ISS, zaujal pozornost většiny fanoušků s dostatečným předstihem start, ke kterému došlo 18. června ráno našeho času. Už před startem se totiž na základě několika nepřímých náznaků spekulovalo o tom, že by na palubě mohl být i náklad, který z nějakého důvodu nebyl veřejně oznámen. V průběhu startu samotného tuto teorii podpořily další důkazy a definitivní potvrzení nakonec přinesli takzvaní lovci družic. V současné době zatím stále není znám účel vyneseného nákladu. Tento článek si neklade za cíl přinést definitivní odpověď na otázku, co Falcon nesl. Jeho úkolem je zrekapitulovat, co zatím víme o asi nejpodivnějším startu firmy SpaceX za poslední dobu. V závěru článku také najdete nejčastěji zmiňované možnosti určení utajeného nákladu včetně rozboru jejich pravděpodobnosti).

O tom, že by mělo k tomuto startu dojít, se veřejnost dozvěděla teprve až v dubnu, což je vzhledem ke startu v polovině června nezvykle krátká doba. To, že SpaceX připravuje tento start, vyšlo najevo ze žádosti, kterou firma před každým startem posílá Federální komunikační komisi FCC. Úkolem tohoto úřadu je posvětit pro daný start používání konkrétních frekvenčních rozsahů využívaných ke komunikaci startující rakety s pozemním střediskem. V rámci této komunikace se především posílají na Zemi telemetrická data z nosiče. Když však zájemci z řad veřejnosti porovnali údaje z této žádosti se seznamem chystaných startů, vyšlo jim, že uvedené parametry neodpovídají žádnému z nich. Velmi pravděpodobně tedy šlo o start, který do té doby nebyl oznámen.

Vizualizace družice Globalstar druhé generace.
Zdroj: https://www.elonx.cz/

To samo o sobě není výjimečné a už k tomu u SpaceX v minulých letech došlo. Vždy se ale jednalo o starty s více či méně utajeným nákladem. Poprvé byl tento postup s oznámením krátce před startem využit v roce 2017 (mise OTV-5), poté v roce 2018 (mise Zuma) a zatím naposledy v roce 2020 (NROL-108). V prvním případě šlo o misi armádního miniraketoplánu, ve druhém případě o misi, ke které se nehlásila žádná vládní agentura a ve třetím pak o misi pro Národní úřad vojenského kosmického zpravodajství. Ve všech případech se tedy nákladu týká určitá forma utajení.

Když se později podařilo zjistit, že Falcon 9 při této misi ponese záložní exemplář komunikační družice Globalstar 2 (výrobní číslo 15), spekulace tím rozhodně neustaly – spíše naopak. Tyto družice byly v letech 2010 – 2013 vypouštěny po šesti a dnes pracují na dráze ve výšce okolo 1400 kilometrů. To, že je potřeba vypustit náhradní kus, který byl tomuto účelu připraven, samo o sobě překvapivé není. Družice měly vydržet 15 let, což časově zhruba odpovídá – po roce 2025 budu kompletně nahrazeny třetí generací systému Globalstar. Překvapivé však bylo, že první stupeň Falconu 9 měl při této misi přistávat na mořské plošině. Družice Globalstar druhé generace váží přibližně 700 kg, což pro Falcon 9 není žádný problém – zvlášť když má pracovat na nízké oběžné dráze. U takového startu by první stupeň neměl mít problém vrátit se na pevninu, což je pro SpaceX v mnoha ohledech výhodnější a jednodušší. Skutečnost, že má stupeň přistávat na mořské plošině, tedy rozvířila spekulace, že na palubě bude kromě Globalstaru 2 ještě něco.

Sama společnost Globalstar se tímto startem příliš nechlubila. Pouze ve své výroční zprávě uvedla, že záložní družice bude vypuštěna někdy v příštím roce a ani zde nebyla konkretizována použitá nosná raketa. SpaceX ani Globalstar navíc neuvedly, zda se v tomto případě jedná o vyhrazený, či sdílený start. To sice můžeme označit za neobvyklé, ale jako důkaz nám to posloužit nemůže. Zajímavější z tohoto pohledu byla informace, kterou SpaceX zveřejnila před startem. Horní stupeň Falconu 9 měl před uvolněním Globalstaru 2 provést tři zážehy. To není příliš obvyklé, ale budiž.

V průběhu startu samotného jsme se v prvních desítkách minut nedočkali žádného pohledu do nákladového prostoru. Režie nám po oddělení prvního a druhého stupně nabídla pohledy na první stupeň a když se tato scéna podle očekávání ponořila do tmy, přestřihla režie na vizualizaci dráhy obou stupňů. Praxe, kdy se v přenosu neobjevují pohledy do nákladového prostoru je opět běžná u misí s utajeným nákladem. Co se tomuto pohledu naopak značně vymykalo, byla skutečnost, že nám režie v přenosu nabízela údaje o rychlosti prvního i druhého stupně. U startů s utajeným nákladem bývá pravidlem, že se letové parametry horního stupně neuvádí, aby nebyla prozrazena cílová oběžná dráha. Nezvyklé bylo i to, že přenos nebyl ukončen po přistání prvního stupně, ale pokračoval i dál.

Vlevo záběr z mise s družicí Globalstar 2, vpravo z mise Transporter-2. Šipky ukazují na podobně vypadající adaptér. U mise Transporter 2 nesl tři družice Starlink.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Zhruba 67 minut po startu, krátce po provedení druhého zážehu horního stupně, nám režie nabídla první pohled do nákladového prostoru. Na záběru byla vidět stále připojená družice Globalstar 2, ale mnohem větší pozornost upoutala lesklá (pravděpodobně kovová) konstrukce připojená k adaptéru nákladu. Ta rozhodně není běžnou součástí misí raket Falcon. Podobně vypadající konstrukce byla zatím k vidění při sdílené misi Transporter 2, kdy k ní byly připojeny tři družice Starlink. Ty jsou však zcela běžně vypouštěny po desítkách a nikdy se kolem nich nedělají žádné tajnosti. Samotná družice Globalstar 2 se od horního stupně oddělila po necelých dvou hodinách, když byl dokončen i třetí plánovaný zážeh.

Výroba družice Globalstar 2. generace.
Zdroj: https://www.elonx.cz/

Zdálo se tedy, že utajený náklad byl uvolněn na dráze, které horní stupeň dosáhl po svém prvním zážehu. Na základě údajů, které SpaceX ukazovala v přímém přenosu, byla dráha v této fázi téměř kruhová ve výšce okolo 535 kilometrů. Druhý zážeh z této dráhy udělal elipsu s nejvyšším bodem ve výšce kolem 1120 kilometrů a třetí zážeh dráhu v této výšce zakulatil. Další informace měli přinést takzvaní lovci družic. Jde o astronomy, kteří ve svém volném čase pomocí velmi kvalitních teleskopů pozorují noční oblohu a hledají na ní družice. Pozorují vlastně sluneční světlo, které se od povrchu družice odrazí směrem k Zemi. Opakovanými přesnými pozorováními jsou schopni postupně určit parametry oběžné dráhy těchto objektů. Je jasné, že v komunitě lovců družic se utajené objekty nachází v pomyslném žebříčku atraktivity hodně vysoko. Dalo se proto očekávat, že se experti v tomto oboru zaměří na hledání objektů, které mohl Falcon vynést.

Už 20. června publikoval Jonathan McDowell, odborník na monitorování objektů na oběžné dráze, zprávu, ve které oznámil, že pozemní pozorování potvrdila přítomnost čtyř utajených nákladů ze startu Falconu 9 s družicí Globalstar. Tyto náklady dostaly označení USA 328 až USA 331 a katalogová čísla 52889 – 52892, přičemž jejich orbitální parametry zatím nebyly k dispozici. McDowell dále doplnil, že společně s těmito čtyřmi objekty byl pozorován i objekt pátý, který však zřejmě není aktivní. Sám expert vyjádřil domněnku, že by se mohlo jednat o díl, který svým určením připomíná tyč používanou při vypouštění družic Starlink, která se vždy uvolní od horního stupně, aby mohly být družice vypuštěny.

Space-Track confirms the presence of four secret payloads on the Globalstar Falcon 9 launch – USA 328 to USA 331, catalog 52889 to 52892, orbital data not available. One piece of debris, probably a Starlink-style tension rod? pic.twitter.com/vmsRehFLKT

— Jonathan McDowell (@planet4589) June 20, 2022

Vzhledem k této zmínce, ale i kvůli přítomnosti adaptéru, který se používal na sdílených misích SpaceX, se na internetu začalo hojně spekulovat o jedné možnosti. V roce 2020 si americká firma vybrala firmy SpaceX a L3Harris Technologies, které měly postavit dohromady osm družic včasné výstrahy. Družice tohoto typu mají za úkol sledovat, zda se k území Spojených států (či jejich spojenců) neblíží nepřátelská vojenská raketa. Spekuluje se o tom, že SpaceX svou část zakázky postavila na platformě, která vznikla pro potřeby družic Starlink. Tím by se vysvětlovala přítomnost adaptéru, který dříve nesl právě Starlinky, ale i tyče, která slouží k jejich uvolnění. Pokud by si navíc SpaceX a L3Harris Technologies rozdělily zakázku na zmíněných 8 družic rovnoměrně, sedělo by to na 4 pozorované objekty přímo vzorně. A odpovídá i načasování. Před dvěma lety se říkalo, že by k dodání a vypuštění těchto družic mělo dojít před koncem roku 2022. Je jasné, že nikdo nepotvrdí, zda tomu tak doopravdy je. Družice včasné výstrahy spadají pod americkou armádu, konkrétně pak pod její Kosmické síly.

Cees Bassa dokázal vyfotit všechny 4 utajené objekty ze startu Falconu 9.
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Všechno to do sebe zapadá až moc hezky. Je tu však jedna věc, která tento scénář tak trochu hatí. Už od dob Studené války, kdy si Spojené státy a Sovětský svaz navzájem hrozily balistickými raketami, platilo, že nejkratší spojnice mezi oběma rivaly vede přes okolí severního pólu. Raketa určená k zasažení území protivníka by tedy nejspíše letěla právě tudy. Proto se obě strany zaměřovaly na monitorování tohoto prostoru, odkud by útok nejpravděpodobněji přišel. Doba se v některých ohledech změnila, geografie nikoliv. Kromě Ruska se objevili i další potenciální nepřátelé – třeba Severní Korea. I v tomto případě by střela s úkolem zasáhnout pevninské Spojené státy mířila přes okolí polárních oblastí. Právě proto se družice včasné výstrahy usazují na oběžné dráhy, které jim nabízí optimální výhled na okolí severního pólu.

Například americké družice SBIRS (Space Based Infra Red Sensor) pracují buďto na geostacionární oběžné dráze, nebo ještě lépe na protáhlé dráze s apogeem (nejvzdálenějším bodem oběžné dráhy) nad severní polokoulí. Taková družice díky zákonům nebeské mechaniky vidí perfektně na severní polární oblast. V okolí apogea se pohybuje nejmenší rychlostí a tak tu tráví většinu času svého oběhu. Nejnižším bodem dráhy naopak proletí velmi rychle a už zase míří k apogeu, odkud má dobrý výhled na okolí severního pólu. Eliptická dráha těchto družic je vůči rovníku skloněna o více než 60°.

Architektura systému SBIRS – senzory na geostacionární ráze doplňují ty na protáhlé dráze Molnija (HEO)
Zdroj: http://spaceflight101.com

Dráha čtyř pozorovaných objektů byla později upřesněna na kruhovou ve výšce 530 km a se sklonem 52°58′ vůči rovníku. Družice včasné výstrahy mohou fungovat i na nízké oběžné dráze (viz projekt SBIRS Low, který předpokládal 24 družic na nízké oběžné dráze), ale hlavní překážkou je v tomto případě sklon dráhy vůči rovníku. Na kruhové dráze v této výšce a při tomto sklonu družice nemůže pozorovat oblast severního pólu. Teoreticky je možné, že družice ještě svou oběžnou dráhu změní – Starlinky jsou vybaveny iontovým pohonem na krypton. V praxi je to ale spíše nepravděpodobné, jelikož změna oběžné dráhy ze současných parametrů na dráhu, která by byla využitelná pro včasnou výstrahu, by byla velmi náročná. Vyloučit ovšem nemůžeme ani další možnosti. Možná se opravdu jedná o družice včasné výstrahy a jejich oběžná dráha, byť k tomuto účelu nezvyklá, může být záměrná. Možná tyto družice nemají hlídat polární oblasti.

Diagram znázorňující orientaci sun-synchronní dráhy (zeleně) ve čtyřech bodech roku. Pro srovnání je znázorněna také dráha, která není sun-synchronní dráha (purpurová). Bíle jsou znázorněna data ve formátu den/měsíc.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Stejně tak se v současné době nedá vyloučit možnost jiného uplatnění těchto družic, než je zmíněná včasná výstraha. Když se řekne „utajená družice“, mnoho lidí si představí družici, která snímkuje zemský povrch. K tomu se ale mnohem lépe hodí dráha sun-sychnronní. Jedná se o téměř polární oběžná dráha kolem Země, na které družice prochází nad daným bodem povrchu planety ve stejném místním středním slunečním čase.

To však tato dráha nesplňuje – i v tomto případě by změna dráhy ze současných parametrů na dráhu sun-synchronní vyžadovala značnou (prakticky nereálnou) změnu sklonu dráhy. Snímkovací družice ale také mohou být na velmi nízké oběžné dráze. Čím blíže jsou k povrchu, tím podrobnější detaily zachytí. V takovém případě by aktuální sklon dráhy nevadil, ale zase nesedí výška, která by měla být alespoň o 200 kilometrů níže.

Oběžné dráhy různých družic systému NOSS
Zdroj: http://photos1.blogger.com/

Utajené družice ale mají mnoho dalších možností uplatnění. Družice pro elektromagnetický průzkum (ELINT) se většinou vyznačují anténou, kterou po vypuštění rozvinou. Na nízké oběžné dráze samozřejmě nemusí být tak velká jako v případě družic ELINT na vyšších drahách, přesto by se na snímcích lovců družic mohla projevit zjasněním objektu. Armáda využívá některých družic k zaměřování pozic lodí v oceánech. Systém NOSS (Naval Ocean Surveillance System) dříve využíval trojice družic ve formaci a později přešel na dvojice družic. Ze zpoždění přijímaných signálů pak bylo možné určit pozici zdroje. Možná tedy bude aktuální čtveřice družic rozdělena na dva páry, které budou sloužit tomuto účelu. I když i v tomto případě by se dal očekávat spíše větší sklon dráhy vůči rovníku, jak ukazuje přiložený obrázek.

Vizualizace podoby družic Starlink
Zdroj: https://www.elonx.cz/

Armáda také používá komunikační družice, které jsou vyhrazené pro přenos jejích dat, přičemž běžné je velmi spolehlivé kódování. Vyloučit se tedy nedá ani možnost, že jde o armádní komunikační družice – v takovém případě by mohl jít o lehce upravené družice Starlink. Poslední možností, která připadá v úvahu je, že jde o družice testovací, tedy technologické demonstrátory. Na jejich palubě mohou být prototypy nových průzkumných přístrojů či inovativní čidla. Další možností, která spadá pod technologické demonstrace, by mohly být zkoušky pohybu družic v úzké formaci blízko sebe, kdy se družice vůči sobě pohybují a jde o to, aby do sebe nenarazily. Postupem času, až bude k dispozici více dat z pozemních pozorování, bude možné některé varianty vyškrtnout. Třeba se vypuštěné objekty rozdělí do skupin, možná začnou provádět manévry za účelem změny své oběžné dráhy. A kdo ví, třeba se objeví nějaké bližší informace o jejich účelu.

Zdroje informací:
https://www.elonx.cz/
https://www.theverge.com/
https://www.sda.mil/
https://twitter.com/
https://twitter.com/
https://en.wikipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
https://twitter.com/

Zdroje obrázků:
https://www.elonx.cz/wp-content/uploads/2022/06/Launches_Desktop.jpg
https://www.elonx.cz/…Photo-courtesy-of-Thales-Alenia-Space.jpg
https://pbs.twimg.com/media/FVl6-Z1WIAAO7Ps?format=jpg&name=4096×4096
https://pbs.twimg.com/media/FVl8-RMXoAIVezV?format=jpg&name=small
https://www.elonx.cz/wp-content/uploads/2022/06/218685_Thales.jpg
https://twitter.com/cgbassa/status/1539044005564100609
http://spaceflight101.com/…/uploads/2017/09/SBIRS-Architecture.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/1024px-Heliosynchronous_orbit.svg.png
https://photos1.blogger.com/blogger/3124/1395/1600/NOSS.jpg
https://www.elonx.cz/wp-content/uploads/2019/05/satellite__ANTENNA.jpg