I satelliti militari

Un satellite militare è un satellite artificiale utilizzato per scopi militari. Definizione abbastanza ovvia, direi. Ma esattamente, cosa si intende per scopi militari? Ovvero, le forze armate dei vari Paesi usano delle tipologie particolari di satelliti artificiali, oppure non ci sono differenze rispetto a quelli civili?

Beh, si. I militari hanno delle esigenze particolari, che richiedono dei satelliti specifici. Il più delle volte, queste esigenze possono essere le stesse del mercato civile, ma in alcuni casi si può trattare di missioni “tipiche” del mondo militare.

In questo articolo vi racconterò, nel modo più semplice possibile, quali sono queste missioni.

Il concetto di dual use

Cosa si intende per dual use? Beh, molto in breve, si tratta di tecnologie che possono essere impiegate sia in campo civile, sia militare. In campo satellitare, che è quello che interessa a noi, sono tecnologie molto diffuse. Per farla breve, la stragrande maggioranza dei servizi spaziali (e le relative tecnologie) che utilizziamo sono nati per impieghi militari, o comunque sotto la spinta del mondo della Difesa.

Un esempio su tutti è il GPS americano, che fa funzionare sia i nostri navigatori satellitari, sia i missili. Vi sono poi delle aziende private che, oltre a “fare business” con altri privati, hanno dei contratti “blindati” con le forze armate per la fornitura di servizi satellitari (ad esempio, per l’osservazione della Terra).

Insomma, come si sarà capito, in certi casi stabilire se un satellite sia militare o no è abbastanza complesso, anche perché dipende da chi lo gestisce e dal tipo di utilizzo.

Oggi è molto difficile stabilire quanti siano i satelliti militari, sia per il discorso del dual use, sia per l’ovvia segretezza che avvolge questi sistemi.

Tipologie di satelliti militari

Quali sono le tipologie di satelliti militari? O meglio, quali sono le missioni tipiche di un satellite militare? Ecco un elenco:

• ricognizione militare (soprattutto osservazione della Terra, spionaggio elettronico ed early warning);
• navigazione satellitare;
• comunicazioni militari;
• satelliti armati;
• calibrazione radar;
• satelliti sperimentali.

Nei prossimi paragrafi vi spiegherò meglio di cosa si tratta.

Definizioni

Cos’è un satellite

Quando parliamo di Spazio, un satellite è un corpo che orbita (o gira, se preferite) intorno a qualcosa, quasi sempre pianeti o corpi celesti vari. Può essere naturale (tipo la Luna che è un satellite della Terra) o artificiale, se è stato costruito dall’uomo.

Un satellite artificiale si differenzia da una sonda perché questa viene lanciata per “andarsene in giro” nello Spazio, senza orbitare intorno ad un corpo celeste. Le Voyager, ad esempio, sono sonde.

I satelliti artificiali possono essere sia abitati, sia disabitati. Le varie stazioni spaziali messe in orbita nel corso degli anni, ad esempio, (la ISS, la Mir o lo Skylab) possono essere considerate satelliti, dato che giravano (e nel caso della ISS gira ancora oggi) intorno alla Terra.

Le orbite satellitari

Sulle orbite ci si possono scrivere libri interi. Io semplificherò al massimo. A noi interessano esclusivamente le orbite cosiddette geocentriche, ovvero che riguardano gli oggetti orbitanti intorno al pianeta Terra.

Prima di tutto, rapida distinzione in base all’inclinazione. Le orbite possono essere equatoriali (passano sull’equatore), inclinate (rispetto all’equatore) o polari (passano per i poli).

In base alla forma, possono essere circolari o ellittiche.

Vediamole ora in base alla quota (distanza media dagli oceani terrestri).

• LEO – Orbita bassa: orbite che vanno fino ai 2.000 km di quota dalla superficie terrestre. La maggior parte dei satelliti artificiali sono lì.
• MEO – Orbita media: tra i 2.000 ed i 35.786 km di quota. Solitamente riservata alle costellazioni di satelliti per la navigazione satellitare.
• GEO – Orbita geostazionaria: orbita circolare equatoriale e geosincrona a 35.786 km di quota. Molto interessante dato che un satellite in quel punto è tendenzialmente fermo rispetto ad un altro punto sulla superficie terrestre (va detto che la Terra non è perfettamente sferica, e quindi servono manovre continue. Se lasciato libero il satellite farebbe un giro completo in circa tre secoli e mezzo). In queste orbite vi troviamo satelliti per comunicazione ed osservazione.
• HEO – Orbita alta: orbite sopra quella geostazionaria. Usata pochissimo.

A queste si possono aggiungere altre quattro orbite un po’ particolari.

• Orbita eliosincrona: impostata in modo tale che un satellite sorvoli lo stesso punto della Terra sempre alla stessa ora solare locale.
• Orbita cimitero: si trova a circa 300 km sopra la GEO, e serve ad accogliere i satelliti geostazionari al termine della vita operativa, in modo da fare posto ai nuovi (l’orbita GEO è molto richiesta).
• Molniya: orbita inclinata (63,4°) ed ellittica, che serve a coprire le aree del pianeta con una latitudine elevata (i geostazionari, per la loro orbita equatoriale, sono inutili sopra il 70° parallelo nord e sotto il 70° parallelo sud). Utilizzata da satelliti per comunicazione, osservazione, meteo… Prende il nome dai satelliti Molniya sovietici, i primi in assoluto ad usarla.
• Tundra: altra orbita molto inclinata, siile alla Molniya ma con i satelliti che riescono a coprire le aree interessate per più tempo. Il giapponese QZSS (che vedremo dopo) utilizza un’orbita molto simile.

Osservazione della Terra, i satelliti spia

L’osservazione della Terra, o meglio la ricognizione, è stato il primo impiego militare dei satelliti. Praticamente, gli Stati Uniti non appena misero in orbita un satellite iniziarono a studiare il modo di montarci una macchina fotografica sopra. Per la cronaca, i sovietici fecero lo stesso. Si tratta dei cosiddetti satelliti spia, ovvero i satelliti militari per eccellenza (almeno nell’immaginario collettivo). In generale, comunque, può essere considerato un satellite spia qualunque sistema satellitare progettato per “farsi gli affari degli altri”. Di solito, si trovano in orbita bassa, dato che devono essere il più possibile vicini alla superficie, ma sono possibili delle eccezioni.

Ce ne sono vari tipi. Vediamoli meglio.

Satelliti da ricognizione fotografica

Nemmeno a dirlo, i primi costruiti. Inizialmente, questi satelliti avevano una macchina fotografica a pellicola, che doveva essere recuperata: o lanciandola tramite apposite capsule appese ad un paracadute, oppure facendo rientrare l’intero satellite. Certo, c’era il problema che bisognava recuperare il rullino, e le cose non sempre andavano bene. inoltre, almeno all’inizio, la qualità delle foto era piuttosto bassa. Ad esempio, gli Stati Uniti misero su un intero (e costoso) programma di ricognizione strategica perché le foto satellitari non erano all’altezza (ve ne ho parlato qui).

Successivamente, si è riusciti a trasmettere direttamente i dati dal satellite alle stazioni di terra, senza utilizzare pellicole.

Un’interessante variazione sul tema fu il programma sovietico Almaz, con tre missioni Salyut (2, 3 e 5). Queste erano altrettante stazioni, abitate da personale militare e pensate per la ricognizione fotografica. Alla fine, il programma fu sospeso perché i normali satelliti spia furono ritenuti per lo scopo più efficaci ed (e soprattutto economici).

Oggi i satelliti spia riescono a scattare foto con una definizione incredibile, con uno sbalorditivo livello di dettaglio (le reali prestazioni sono un segreto militare ben custodito).

Cosa importante: la ricognizione fotografica si può fare anche con satelliti “civili” gestiti da aziende private, che poi forniscono le immagini ai militari.

Satelliti da ricognizione radar

I satelliti da ricognizione radar sono un po’ una variazione sul tema della ricognizione fotografica. Praticamente, servono più o meno alla stessa cosa, solo che invece di un potente strumento fotografico imbarcano un potente radar ad apertura sintetica (SAR). Questo, insieme ad altri strumenti, riesce a fornire una mappatura precisa della superficie. Il vantaggio? Non dipendere dal meteo.

Anche le migliori macchine fotografiche montate su un satellite nulla possono contro una spessa coltre di nubi. I radar, invece, riescono comunque a ricavare dei dati.

Cosa importante: i satelliti da ricognizione radar hanno moltissime applicazioni in campo civile. Ad esempio, la combinazione di strumenti a bordo permette di misurare la topografia degli oceani con una precisione nell’ordine dei centimetri, rilevare i cambiamenti dei ghiacciai, le variazioni della superficie terrestre, le mutazioni altimetriche dei rilievi, il comportamento dei venti su sala globale… Insomma, le applicazioni civili dei sistemi SAR sono numerosissime, tanto che per questi satelliti l’impiego dual use è praticamente scontato.

Uno dei migliori sistemi di questo tipo in circolazione è italiano: si tratta della costellazione COSMO-SkyMed.

Un satellite da osservazione radar ve l’ho raccontato qui sul blog: il Kosmos 954, quello atomico che rientrò sulla Terra con tutto il reattore (per la gioia dei canadesi).

Satelliti da spionaggio elettronico (SIGINT)

Una particolare categoria di stelliti militari da ricognizione sono quelli SIGINT, acronimo di SIGnals INTelligence (spionaggio di segnali elettromagnetici). Di che si tratta? Molto in breve, è l’attività di raccolta di informazioni mediante l’intercettazione e analisi di segnali tramite strumenti prettamente tecnologici. In generale, dato che la materia è molto ampia, la SIGINT si divide in:

• COMINT, ovvero intercettazione di comunicazioni tra persone (messaggi di testo ed a voce);
• ELINT, ovvero la cosiddetta “intelligence elettronica”, in cui le intercettazioni riguardano i vari segnali elettronici.

Chiariamo, si tratta di attività che possono essere svolte con vari mezzi, ed i satelliti sono tra questi. Sono attività prettamente militari, o comunque di interesse governativo: in altri termini, un privato che si mette a fare spionaggio elettronico satellitare non si è mai sentito.

I primi satelliti di questo tipo risalgono al 1960, con il programma GRAB americano. I sovietici seguirono poco dopo.

Satelliti per il controllo delle esplosioni nucleari

Sapere se un Paese effettua test nucleari può essere molto interessante per i militari, e non solo per loro. Soprattutto se esiste un trattato che limita parecchio questo tipo di test ed un Paese vuole essere sicuro che gli altri firmatari lo rispettino.

Il trattato in questione è quello sulla messa al bando parziale degli esperimenti nucleari (PTBT) del 1963, che in pratica consente solo quelli sotterranei. All’epoca il problema riguardava soprattutto Stati Uniti ed Unione Sovietica, che possedevano (e possiedono ancora oggi) i più grandi arsenali atomici del pianeta.

Nota interessante: un trattato vincola i firmatari, e non gli antri Paesi. Per dire, il PTBT vincola Stati Uniti e Russia, ma non Cina e Francia, dato che non l’hanno mai firmato…

Tornando alla parte tecnica, ci sono parecchi sistemi per individuare il luogo e la natura di un’esplosione nucleare: idroacustici, sismici, aerei… E satellitari.

I satelliti più famosi sono quelli del sistema Vela (tra l’altro uno dei pochi esempi di satelliti in orbita HEO), utilizzati dagli Stati Uniti fino agli anni settanta. Successivamente, queste capacità furono implementate nei satelliti di early warning (che vedremo nel prossimo paragrafo).

Satelliti da allerta precoce (early warning)

Si tratta di satelliti molto particolari, che in sostanza servono ad una cosa essenziale: individuare i lanci dei missili balistici. Di solito, sono satelliti equipaggiati con apparecchiature specifiche, tra cui (praticamente immancabili) dei sofisticatissimi sistemi all’infrarosso, che permettono di individuare un missile non solo in volo, ma sin dalla fase di partenza.

I più famosi sono quelli del Defense Support System (DSP) statunitense (1970-2007), oggi sostituito dallo Space-Based Infrared System, o il sistema Oko russo-sovietico, soppiantato dal 2015 dall’EKS Kupol.

Altri Paesi stanno sperimentando sistemi di questo tipo.

Sistemi, va detto, che non sono proprio infallibili. Il 26 settembre 1983, un satellite del sistema Oko ebbe un malfunzionamento: in pratica, scambiò un riflesso del sole sulle nubi per dei missili balistici americani diretti sul suolo sovietico. Fu solo il sangue freddo del tenente colonnello Stanislav Petrov, di turno alla stazione radar, a salvare la situazione (ed il mondo, è il caso di dirlo). Questi infatti capì che si trattava di un guasto, ed impedì un lancio di rappresaglia nucleare da parte dell’URSS. La storia completa la trovate qui.

Satelliti per la navigazione

La navigazione satellitare è il classico esempio di tecnologia dual use: sviluppata per individuare sul campo le truppe (amiche e nemiche) e per puntare i missili con la massima precisione possibile, viene oggi largamente usata da tutti noi per una miriade di compiti. Chi tra noi, ad esempio, non ha mai utilizzato il navigatore sul proprio smartphone per trovare una località o individuare un percorso?

Il primo sistema in assoluto fu il Transit americano, composto da cinque satelliti e lanciato a partire dagli anni sessanta. Il Transit nasceva da un requisito della US Navy, a cui serviva sapere la posizione dei sottomarini nucleari lanciamissili balistici armati di missili Polaris. Successivamente venne usato anche per le navi di superficie e poi allargato all’utilizzo civile.

In seguito, anche altri Paesi hanno messo in servizio sistemi di questo tipo.

Veniamo ora alla parte più tecnica. In generale, è possibile distinguere due tipi di sistemi di navigazione satellitare: globali e regionali.

Vediamoli meglio.

Sistemi di navigazione satellitari globali

Sono composti da costellazioni numerose, di solito comprese tra i 18 ed i 30 satelliti sistemati in orbite MEO. Forniscono una copertura totale della superficie terrestre, e nascono per scopi militari. Oggi esistono ben quattro sistemi di questo tipo, con altrettante costellazioni, e tre sono gestite dalle forze armate. Praticamente tutti questi sistemi forniscono due tipi di servizi: uno civile, aperto a tutti, ed un altro militare, molto più preciso e criptato.

• GPS (Global Positioning System): Stati Uniti, 32 satelliti su sei piani orbitali a 20.180 km. Sistema più vecchio (esiste dal 1978) e più usato in assoluto. Gestito dalle US Space Forces, ma aperto da tempo all’utilizzo civile.
• GLONASS: equivalente russo del GPS. Il primo satellite fu lanciato nel 1982, ma tra guasti, ritardi e problemi vari la costellazione di 24 satelliti a 19.100 km fu completata solo nel 1995. Comunque, solo dal 2011 ha iniziato a funzionare in modo regolare, anche se non è chiaro quanto sia realmente efficace (sui velivoli russi abbattuti in Ucraina pare siano stati ritrovati dei dispositivi GPS civili accanto alla normale strumentazione). GLONASS è gestito dalle Kosmicheskie Voyska, le forze spaziali russe, anche se nel 2007 è stato aperto all’utilizzo da parte dei civili.
• BeiDou: sarebbe il GPS cinese. Il primo satellite fu lanciato nel 2000, e ad oggi ce ne sono in orbita 42 (di cui 30 appartenenti all’ultima versione) a 21.500 di quota. Anche questo è disponibile per i civili.
• Galileo: sistema di navigazione satellitare dell’Unione Europea, l’unico dei quattro gestito da un ente civile, l’Agenzia Spaziale Europea. Il primo satellite fu lanciato nel 2010, ed oggi la costellazione comprende 30 satelliti (24 operativi e 6 di riserva) su tre piani orbitali a 23.222 km. Nonostante sia un sistema civile, è aperto all’utilizzo governativo, ed in quest’ultimo caso è ovviamente molto più preciso e criptato.

Sistemi di navigazione satellitari regionali

In alcuni casi, un Paese potrebbe essere interessato a realizzare non tanto un sistema globale, ma uno “locale” e tarato sulle sue necessità. Ad oggi ne sono stati realizzati due.

• NavIC: NavIC or NAVigation with Indian Constellation è un sistema autonomo interamente realizzato dall’India con tecnologie proprie. Copre il subcontinente indiano e tutto quello che c’è intorno fino ad un massimo di 6.000 km. Gestito dall’ISRO (l’agenzia spaziale locale), è composto da 8 satelliti, 3 in orbita GEO e gli altri in orbita eliosincrona inclinata. Anche in questo caso, abbiamo un servizio standard aperto ai civili ed uno “ristretto” riservato agli enti autorizzati (governativi e militari).
• QZSS: Quasi-Zenit Satellite System, il sistema regionale giapponese. Si tratta di quattro satelliti che hanno un’orbita tipo Tundra, e sono fortemente integrati con il GPS americano ed il Galileo europeo. In pratica, servono a migliorare il segnale del GPS permettendo una migliore accuratezza sul Giappone. Qui infatti esiste un problema, quello dei cosiddetti “canyon urbani”: in altre parole, le città giapponesi sono piene di grattacieli, e questo provoca problemi di ricezione satellitari. Grazie a questo sistema, la situazione è molto migliorata. Si tratta di un sistema civile gestito dalla JAXA, l’agenzia spaziale giapponese.

Satelliti per comunicazioni militari

I satelliti sono molto usati per le comunicazioni militari. Solitamente, vengono usate delle bande specifiche, con bassa latenza, poco influenzabili dal meteo, elevate velocità, ecc. Insomma, tutto quello che può servire ai militari.

I satelliti per comunicazioni militari, di solito, sono in orbita GEO. Tre singoli satelliti posizionati strategicamente in questa orbita, infatti, possono coprire tutto il pianeta, sempre rimanendo tra il 70° parallelo nord ed il 70° sud.

Il sistema americano, composto da 5 satelliti in GEO; si chiama Milstar, ed è gestito direttamente dai militari. Il sistema inglese invece è decisamente diverso: Skynet (così si chiama), con i suoi 4 satelliti (in GEO pure loro) sono gestiti dall’azienda privata Astrium, con la quale il Ministero della Difesa britannico ha un contratto di fornitura.

L’orbita GEO comunque non è esclusiva. Per le zone polari, ad esempio, sono molto usate le orbite Molniya, oppure sistemi in orbita LEO. L’Unione Sovietica, ad esempio, è stata una grande utilizzatrice dei satelliti LEO, in particolare gli Strela. Questi, una volta ricevuto un messaggio, lo immagazzinavano e poi lo trasmettevano non appena in vista di un’antenna in grado di riceverlo (in altri termini, non permettevano comunicazioni in tempo reale).

Comunque, se i militari devono comunicare, possono tranquillamente rivolgersi ad enti civili che forniscono servizi satellitari di fonia, oppure internet (tipo Starlink).

Per la cronaca, l’Italia ha un suo sistema di comunicazioni militari satellitari in orbita GEO chiamato SICRAL.

Satelliti armati

Classico esempio di applicazione esclusivamente militare. A cosa dovrebbe servire mettere un’arma su un satellite? Beh, le applicazioni sarebbero tre.

• Distruggere altri satelliti (ASAT). I sovietici realizzarono un sistema del genere chiamato IS, che ho raccontato qui. Ad oggi è stato l’unico sistema di questo tipo. Gli stessi sovietici, in via sperimentale, montarono un cannone sulla stazione orbitale Salyut 3 e spararono qualche colpo. Fu un esperimento e la cosa non ebbe seguito. Oggi per distruggere un satellite si preferisce usare dei normali missili antiaerei con secondarie capacità ASAT, oppure dei laser.
• intercettare le testate dei missili balistici intercontinentali nella fase di volo. Gli Stati Uniti inizialmente puntarono a qualcosa del genere. Il problema è che lo volevano fare con un’esplosione nucleare in orbita. L’intero programma fu cancellato quando ci si rese conto che era impossibile proteggere i satelliti “amici” dall’esplosione. Oltretutto, nel 1963 il già citato PTBT proibì tutti i test atomici esclusi quelli sotterranei.
• Effettuare un bombardamento atomico orbitale. In teoria la cosa è vietata dal trattato sullo Spazio Esterno, che proibisce le armi di distruzione di massa nello Spazio. In pratica i sovietici cercarono di fare qualcosa del genere con il FOBS, aggirando il trattato grazie all’escamotage di non far completare l’orbita alle testate. Ne ho parlato qui.

Oggi, a quanto se ne sa, non esistono satelliti armati.

Satelliti per calibrazione radar

Si tratta di satelliti che servono alla calibrazione dei radar di terra. Che cosa hanno di militare? Beh, molto, specie se quei radar servono al tracciamento dei missili oppure fanno parte di un sistema di early warning… Possono essere di due tipi: attivi e passivi.

• I sistemi attivi hanno dei trasponders all’interno, o comunque della strumentazione capace di emettere segnali. Come funzionano? Molto in breve, il radar di terra traccia il satellite e contemporaneamente il satellite grazie ai suoi strumenti calcola la sua posizione. A seconda di quanto coincidono i due risultati, si misura l’accuratezza del radar. Un esempio tipico è il SURCAL degli anni sessanta, o il più recente (è rimasto in servizio fino al 2013) e sofisticato RADCAL, entrambi americani.
• I sistemi passivi, invece, sono dei semplici oggetti di massa ed orbita conosciuti, senza strumentazione a bordo. Il più famoso è sicuramente il Lincoln Calibration Sphere 1, o LCS-1: una sfera di alluminio di 1,2 metri di diametro e pesante 34 kg, che orbita ininterrottamente intorno al nostro pianeta dal 6 maggio 1965. Non ha strumenti a bordo ed è usata ancora oggi per la calibrazione dei radar: di fatto, è il più vecchio satellite ancora in uso!

Vi sono poi dei satelliti sovietici abbastanza particolari, i Taifun (e loro derivati). Questi trasportavano alcune decine (massimo 36, a seconda dele versioni) di piccoli subsatelliti chiamati Romb. I Romb erano sfere passive con un diametro di 30 cm, pesanti ognuna tra i 600 g e 1,2 kg. I Taifun rilasciavano questi subsatelliti a gruppi, e servivano alla calibrazione dei radar della difesa aerea ed antimissile, oltre che a simulare attacchi di testate nucleari multiple.

Satelliti sperimentali

Qui si può potenzialmente trovare di tutto. Di solito, si tratta di satelliti che servono a sperimentare delle tecnologie per impiego militare, e che poi infuturo avranno (forse) anche un impiego civile. Il più delle volte, le varie forze armate che ricorrono a satelliti del genere sono piuttosto “abbottonate” sulla natura dei vari esperimenti, e ben poco arriva al pubblico.

Qualche esempio. Alcuni Kosmos russi lanciati nel 2017 sono stati “pizzicati” a fare delle manovre orbitali strane vicino a satelliti altrui (leggi: americani). I russi come loro solito non hanno comunicato niente, fonti non ufficiali parlavano del test di un sistema propulsivo mentre per gli Stati Uniti si tratterebbe di prototipi di “satelliti da ispezione” o addirittura di un sistema ASAT. Altro esempio, il piccolo Kosmos 2548, che servirebbe a testare un nuovo sistema di navigazione.

I russi non sono i soli a sperimentare. Gli Stati Uniti hanno l’X-37B, uno spazioplano senza equipaggio capace di volare ed atterrare in maniera autonoma che svolge lunghe missioni nello Spazio per test ed esperimenti imprecisati. Questo spacecraft (definirlo satellite è riduttivo, dato che a vederlo è una specie di Space Shuttle in miniatura) sarebbe anche in grado di effettuare riparazioni di satelliti ed avrebbe anche una “baia” interna per metterli in orbita, senza ricorrere a lanci.

Ne sono stati costruiti due, che hanno effettuato in totale sei lanci.

Fonti

• Vympel – vimpel.ru
• Taifun-2 (11F634) – space.skyrocket.de
• Military satellite – wikipedia.org
• Communications satellite – wikipedia.org
• Satellite navigation – wikipedia.org
• Reconnaissance satellite – wikipedia.org

(immagine di copertina derivata da Wikimedia Commons. Credits: USAF. US Public Domain)