KH-11 ケネン

KH -11 KENNEN ^[1]^[2]^[3]^[4]（後にCRYSTAL ^[5]に改名され、その後Evolved Enhanced CRYSTAL System、コードネーム1010 ^[6]^{: 82}およびKey Hole ^[6]^{: 82} ）は、1976年12月にアメリカ国家偵察局（NRO）によって初めて打ち上げられた偵察衛星の一種である。カリフォルニア州サニーベールのロッキード社によって製造されたKH-11は、電気光学デジタル画像を使用し、リアルタイムの光学観測を提供した最初のアメリカのスパイ衛星であった。^[7]

後のKH-11衛星は、外部の観察者からはKH-11BまたはKH-12と呼ばれ、「Advanced KENNEN」、「Improved Crystal」、「Ikon」という名前で呼ばれてきました。公式の予算文書では、最新世代の電気光学衛星をEvolved Enhanced CRYSTAL Systemと呼んでいます。^[8] Key Holeシリーズは、 KH-7 GAMBIT、KH-8 GAMBIT 3、KH-9 HEXAGON 、およびKH-11 KENNEN衛星への公的な言及が繰り返し行われた後、ランダムな番号付け方式を採用して正式に廃止されました。^[9]

KH-11の機能は高度に機密扱いされており、それが生成する画像も同様である。この衛星は、1997年に公開されたソ連と中国の画像の一部^、 1998年の米国大使館爆破事件への対応に関連して1998年に公開された^スーダンとアフガニスタン^の画像、^[10]、そして当時の大統領ドナルド・トランプが提供した2019年のイランのロケット打ち上げ失敗の写真^[11]のソースであったと考えられている。

プログラムの歴史とロジスティクス

フィルム読み出しKH-7 GAMBIT (FROG)は、NROプログラムAの競合機として、NROプログラムBの最初の電気光学画像(EOI)衛星に搭載されました。^[12]コードワードZosterを使用したEOIの前身研究の後、ニクソン大統領は1971年9月23日に、最初のコードワードZamanでEOI衛星の開発を承認しました。^[13] 1971年11月、このコードワードは中英語で「知覚する」という意味のKennenに変更されました。^[14]^[15] ZAMAN/KENNENプログラムグループの最初のディレクターはCharles R. "Charlie" Rothで、1975年10月にRutledge P. (Hap) Hazzardが後任となりました。^[16]

データは通信衛星のネットワーク、衛星データシステム（SDS）を通じて送信される。^[5]^[17]電気光学画像を処理する最初の地上局はエリア58の国家偵察局の秘密施設であり、後にバージニア州フォートベルボアにあることが確認された。^[18]^[19]

1999年、NROはボーイング社をFIA（未来画像アーキテクチャ）プログラムの主契約者に選定した。このプログラムはKH-11衛星を、よりコスト効率の高い小型で高性能な偵察衛星群に置き換えることを目的としていた。2005年にFIAが失敗した後、NROはロッキード社にレガシーハードウェアのKH-11を2機追加発注した。^{[20]この2機のうち最初の} USA-224は、当初の予定より2年早い2011年初めに打ち上げられた。^[21]

デザイン

初期設計仕様

ルー・アレンによると、初期の主要設計要素はエドウィン・H・ランドによって指定された。これには、i) ソリッドステート焦点面アレイ、ii) 複雑なデータ処理用の集積回路、iii) 直径 2.54 m (100 インチ) の f/2 主鏡を備えた大型高速光学系、iv) ギガビット/秒のデータリンク、v) 画像衛星の軌道上での長い運用寿命、および vi) 画像のほぼリアルタイムのダウンリンクを可能にする通信衛星が含まれていた。^[22]

サイズと質量

KH-11は、同様のコンテナで輸送されたため、サイズと形状がハッブル宇宙望遠鏡に似ていると考えられています。長さは19.5メートル、直径は最大3メートル（120インチ）であると考えられています。 ^[5]^[23]NASAのハッブル宇宙望遠鏡の歴史[24]では、3^メートルの主鏡から2.4メートル（94インチ）の設計に変更した理由について、「さらに、2.4メートルの鏡に変更すると、軍事スパイ衛星用に開発された製造技術を使用することで製造コストが削減されます」と述べています。

KH-11はバージョンによって質量が異なります。初期のKH-11はKH-9ヘキサゴンと同等の質量^[25]、つまり約12,000 kg（26,000ポンド）と報告されています。後期のブロックの質量は約17,000 kg（37,000ポンド）^[26]から19,600 kg（43,200ポンド）であると考えられています。^[27]^[5]

推進モジュール

KH-11には軌道調整用のヒドラジン推進システムが搭載されていると報告されている。KH-11の軌道寿命を延ばすために、スペースシャトルのサービス訪問中に推進モジュールに燃料を補給する計画があった。^{[25]この推進モジュールは、ロッキードがKH-9用に開発した}衛星制御セクション（SCS）から派生したロッキードの衛星サポートバス（SSB）に関連していると推測されている。^[28]

光学望遠鏡アセンブリ

CIAの歴史によれば、最初のKH-11の主鏡の長さは2.34メートル（92インチ）であったが、後のバージョンではサイズが大きくなった。^[5] NROはコンピュータ制御の鏡研磨技術の開発を主導し、その後ハッブル宇宙望遠鏡の主鏡の研磨にも使用された。^[29]

その後の衛星にはより大きな鏡が取り付けられ、直径は約2.9～3.1メートル（110～120インチ）になった。^[30] ジェーンズ・ディフェンス・ウィークリー誌によると、カセグレン反射望遠鏡システムの副鏡は移動可能で、衛星としては珍しい角度から画像を撮影できるとのこと。また、衛星は5秒ごとに画像を撮影できるという兆候もある。^[要出典]

イメージセンサーとカメラモード

初期の KH-11 カメラシステムは、フレームモードとストリップモードを提供しました。^[31]焦点面には、輝度値を電気信号に変換する光感度シリコンダイオードのアレイが装備されていました。実装密度は十分に高く (1 インチあたり数百個のダイオード)、CORONA 衛星の地上サンプル距離と一致していました。記録されたデジタル信号は暗号化され、ほぼリアルタイムで地上局に送信され、記録された画像を再現するためにレーザーによってフィルムに書き込まれました。^[32] KH-11 用の最初の電荷結合素子(CCD) 検出器は、1970 年代後半にウェスティングハウスエレクトリックコーポレーションのボルチモア施設で開発されました。 ^{[33] KH-11 ブロック II は}、800 × 800 ピクセルの CCDで画像を撮影できる最初の偵察衛星だった可能性があります。^[34]後のブロック衛星には、信号諜報機能と、より広い光スペクトル(おそらく赤外線まで) に対するより高い感度が含まれる可能性があります。^[35]

コミュニケーション

KH-11衛星への通信およびKH-11衛星からのデータのダウンロードは、高軌道上の通信中継衛星群を経由して行われる。初期の通信中継ペイロードは60GHzの周波数で動作していたと考えられている。この周波数での電波放射は地球の大気によってブロックされ、地上からは検出できないためである。最初の2機の衛星データシステム衛星の打ち上げは1976年6月と8月、すなわち1976年後半のKH-11衛星の最初の打ち上げに先立って行われた。^[36] 軌道上での初期の課題の1つは、画像衛星から中継衛星へ、および中継衛星から地上局へ送信される通信信号を増幅する進行波管の故障であった。電離層を通過する際に、14,000ボルトで動作する管の外側にイオンが蓄積することがあった。その結果、火花が繰り返し発生し、チューブ内に炭素の痕跡が堆積し、最終的にチューブがショートした。この問題は、電離層を横切る際に軌道衛星の向きを変えることで緩和することができ、最終的には後続の衛星でチューブのシールドを強化することで解決された。^[33] KH-11データを受信する地上局は、バージニア州フォートベルボア、コロラド州の旧バックリー空軍州兵基地、ドイツのカパウン航空基地にあると報告されている。^[37]

解像度と地上サンプル距離

可視スペクトル（波長500nm）を観測する完璧な2.4メートル（94インチ）の鏡は、約0.05 秒角の回折限界解像度を持ち、これは軌道高度250km（160マイル）から6cm（2.4インチ）の地上サンプル距離に相当します。大気の乱流の影響により、実際の解像度はさらに悪くなります。^[38]天文学者のクリフォード・ストールは、そのような望遠鏡の解像度は「数インチまで。顔を認識するには十分ではない」と見積もっています。^[39]

KH-11世代

米国の電気光学偵察装置には5世代が特定されている: ^[40]^[41]

ブロックI

ブロック I はオリジナルの KH-11 衛星を指し、そのうち 5 機は 1976 年 12 月 19 日から 1982 年 11 月 17 日の間に打ち上げられました。

ブロック II

ブロックIIの3機の衛星は、公開文献ではKH-11B、いわゆるDRAGONコードネーム、あるいはCRYSTALと呼ばれており、光学観測に加えて赤外線画像の撮影も可能だと考えられている。^[42]最初のブロックII衛星または2番目のブロックII衛星は打ち上げ失敗で失われた。^[41]

ブロックIII

ブロック III 衛星 4 機 (一般に KH-12 または改良型 CRYSTALと呼ばれる) は、1992 年 11 月から 2001 年 10 月の間に打ち上げられました。「改良型 CRYSTAL」という名前は、「改良型 Metric CRYSTAL システム」(IMCS) を指します。Metricとは、マッピングの目的で、画像内の基準点(マーキング) を世界測地系を基準にして固定する機能を表します。 ^[43]^[44]もう 1 つの改良点は、以前のモデルと比較してダウンロード速度が 8 倍に増加し、リアルタイムアクセスが向上し、カバー範囲が拡大したことです。^[45]ブロック III 以降、衛星の一般的な寿命は約 15 年に延びましたが、これはおそらく、離陸質量が大きくなり、大気抵抗に対抗するための燃料備蓄量が増えたことに関係していると思われます。^[46]

ブロックIV

2005 年 10 月、2011 年 1 月、2013 年 8 月に打ち上げられた 3 つの電気光学衛星は、ブロック IV に帰属します。

ブロックV

傾斜した静止軌道に打ち上げられた新世代の秘密通信衛星は、2018年後半（NROL-71）と2021年（NROL-82）に打ち上げが予定されているブロックV電気光学衛星をサポートするものであるとの憶測を呼んでいる。^[47]この2つの衛星はロッキード・マーティン・スペース・システムズ社によって製造され、直径2.4メートルの主鏡を持ち、ロッキード社が製造した以前のブロックの進化型アップグレードである。^[48]

打ち上げ時に公表された危険地域に基づいて、NROL-71の軌道傾斜角は74°と推定されています。これは、NROL-71がタイプIIマルチ太陽同期軌道^[49]を目標としていることを示している可能性があり、これにより衛星はさまざまな時間の影響（影の方向と長さ、日々の活動など）で地面を調査できるようになります。^[50]^[51]

デリバティブ

ミスティ衛星はKH-11から派生したものと考えられているが、レーダーに映らず、視覚的に検出されにくいように改良されている。最初のミスティ衛星であるUSA-53は、 1990年のSTS-36ミッションでスペースシャトルアトランティスによって放出された。1999年5月22日にヴァンデンバーグ空軍基地のタイタンIV Bによって打ち上げられたUSA-144衛星は、2番目のミスティ衛星であった可能性がある^[52]か、拡張画像システム宇宙船であった可能性がある。これらの衛星はKH-12として識別されることもある。

2011年1月、NROはNASAに直径2.4メートル（94インチ）の主鏡を備えた2つの宇宙光学望遠鏡アセンブリを寄贈しました。^[53]^[54]^[55]^[56]ハッブル宇宙望遠鏡とサイズは似ていますが、操縦可能な副鏡と短い焦点距離（より広い視野）を備えています。これらは当初KH-11シリーズの「追加ハードウェア」であると考えられていましたが、後にキャンセルされた未来画像アーキテクチャプログラムに起因するものでした。^{[57]これらの鏡はNASAによって}ローマン宇宙望遠鏡の主鏡および予備として使用される予定です。

妥協

1984年にジェーンズ誌が公開した、キエフ級航空母艦の建造に関するKH-11画像。

1978年、ウィリアム・カンピレスという名の若いCIA職員が、KH-11システムの設計と運用を説明した技術マニュアルをソ連に売ったとして告発された。カンピレスはスパイ活動で有罪となり、当初は懲役40年の刑を宣告された。^[58]^[59]その後、刑期は短縮され、18年の刑期を終えて1996年に釈放された。^[60]^[61]

1984年、海軍情報支援センターの情報分析官サミュエル・ローリング・モリソンは、KH-11が撮影した機密画像3枚をジェーンズ・ディフェンス・ウィークリー誌に提出した。1985年、モリソンは連邦裁判所でスパイ活動2件と政府財産窃盗2件で有罪判決を受け、懲役2年の刑を宣告された。^[62] 2001年にクリントン大統領によって恩赦を受けた。 ^[63]

2019年、ドナルド・トランプはアメリカ大統領として、イランのサフィールロケットの失敗したテスト後の機密画像をツイートしたが、^{[11]これは}USA-224衛星から撮影されたものだと考える者もいる。^[64]^[65]

シーモア・ハーシュの著書『サムソン・オプション：イスラエルの核兵器とアメリカの外交政策』の中で、アリ・ベンメナシェは、イスラエルがソ連にミサイルを向けるためにKH-11から画像を盗んだと述べている。^[66]

KH-11 ミッション

1976年から1990年にかけて、タイタン3Dおよびタイタン34Dロケットで9機のKH-11衛星が打ち上げられたが、1機は打ち上げに失敗した。1992年から2005年にかけてのその後の5機の衛星打ち上げには、タイタンIVロケットが使用された。2011年以降の最近の3回の打ち上げは、デルタIVヘビーロケットで行われた。KH-11は、 1986年に打ち上げ時の爆発で失われたKH-9フィルムリターン衛星などの代わりとなった。

KH-11衛星はすべて、太陽同期軌道の2つの標準面のいずれかにあります。影が地面の特徴を識別するのに役立つため、正午/真夜中の軌道の東側の標準面にある衛星は、現地の午後に地面を観測し、西側の標準面にある衛星は、現地の朝に地面を観測します。^[67]^[68]^[69]したがって、歴史的に、打ち上げは、それぞれ現地の正午（または真夜中）の約2時間前または1時間後に行われるようにタイミングが調整されてきました。^[41]軌道は、地上の軌跡が一定の日数ごとに繰り返されるようになっており、現在は東西の軌道面にある主要な衛星で4日ごとに繰り返されています。^[70]

この衛星群は、2つの主衛星と2つの副衛星（1つの平面に1つの主衛星と1つの副衛星）で構成されている。東面と西面にある2つの主衛星の軌道面は48°から50°離れている。東面にある副衛星の軌道面は主衛星の東20°に位置し、西面にある副衛星の軌道面は主衛星の西10°に位置している。^[70]^[71]

KH-11衛星は、大気抵抗に対抗するため、または監視要件に合わせて地上軌道を調整するために、定期的な再ブーストを必要とする。アマチュア観測者によって収集されたデータに基づいて、アマチュア天文観測者のテッド・モルクザンはOPS 5705の次の軌道特性を計算した。^[103]

2010年9月4日、アマチュア天体写真家ラルフ・ヴァンデバーグは、地上からKH-11（USA-129）衛星の写真を数枚撮影した。写真は口径250mm（10インチ）の望遠鏡で336キロメートル（209マイル）の距離から撮影されたにもかかわらず、皿や太陽電池パネルなどの主要な詳細だけでなく、機能が不明な要素も写っている。^[104]

料金

打ち上げ費用を含めた推定単価は1990年のドル換算で12億5,000万～17億5,000万ドル（インフレ調整後2023年には29億2,000万～40億8,000万ドル）の範囲である。 ^[35]

キット・ボンド米上院議員によると、2005年にロッキード社に発注した旧式KH-11衛星2機の当初予算見積額は、最新のニミッツ級航空母艦（CVN-77）^[20]の2005年5月時点での調達費用63億5,000万ドルよりも高かった^{[105]。 2011年、}USA-224の打ち上げ後、DNROのブルース・カールソンは、衛星の調達費用が当初予算見積額より20億ドル低く、約44億ドル（2023年にはインフレ調整後59億6,000万ドル）になると発表しました。^[21]

2014年4月、NROは残りの2機のKH-11衛星に「 50億ドル以上の価値」を割り当てた。 ^[106]

画像ギャラリー

中国が運用する西安H-6ジェット爆撃機のKH-11ブロック1画像。
1984年にジェーンズに漏洩した、キエフ級航空母艦の建造中のKH-11ブロック1の2枚目の画像。
KH-11ブロック3とされるアル・シーファ製薬工場の米国偵察衛星画像。
アフガニスタンのザワル・キリキャンプの KH-11 ブロック 2 画像。

参照

宇宙から見た地球の最初の画像

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