Проєкт Parcae став революцією в сфері електронного прослуховування
На початку 1970-х років холодна війна увійшла в особливо гостру фазу, і перед американськими військовими й розвідниками постала непроста проблема. Радянський військово-морський флот ставав глобальною морською загрозою, а Сполучені Штати не мали можливостей глобального моніторингу океану. Ще більшої тривоги додала поява нового класу атомних крейсерів “Кіров” із керованими крилатими ракетами, які стали найбільшими радянськими кораблями на той час. Для Сполучених Штатів ця ситуація означала, що хитка рівновага від факту взаємного гарантованого знищення (концепція mutual assured destruction або MAD), яка досі стримувала обидві сторони від нанесення ядерного удару, може схилитися в негативний бік.
Саме надсекретна супутникова програма під назвою Parcae (з англ. – Мойри, що в давньогрецькій міфології були богинями долі й призначення людей та богів) мала допомогти утримати холодну війну від раптового переходу в гарячу фазу. Інженери, які працювали над Parcae, мали створити найпотужнішу орбітальну систему електронної розвідки в історії.
“Ставало очевидним, які постають виклики”, – каже Лі М. Хаммарстром, інженер-електрик, який протягом 40 років, починаючи з 1960-х років, працював зі структурами, що займалися розробкою секретних технологій у часи холодної війни. Він займався створенням супутникових розвідувальних систем, які мали заповнити прогалини в системі спостереження. Розширення військово-морської присутності Радянського Союзу в 1970-х роках відбувалося паралельно зі зростанням його можливостей у сфері ППО і ПРО, зауважує експерт. “У цей час ми жили в умовах дії концепції MAD, тож якщо б Радянський Союз міг звести нанівець наші удари, його керівництво могло б вирішити завдати удару першими”.
Засіб для надійного, постійного і глобального спостереження за океаном став одним із найважливіших завдань для США. Наявна супутникова програма ELINT (скорочення від “електронна розвідка”) під кодовою назвою Poppy була здатна виявляти і геолокувати радіолокаційні випромінювання радянських кораблів і наземних систем, але до останніх етапів програми на осмислення її даних могло піти кілька тижнів або й більше. Як пише Дуейн Дей, фахівець з історії космічних технологій Національної академії наук США, у 1971 році Сполучені Штати провели грандіозні військово-морські навчання, під час яких американські кораблі транслювали сигнали, а кілька типів супутників ELINT намагалися їх виявити. Випробування виявили серйозні недоліки супутникових систем збору розвідувальної інформації.
Саме тут на сцену виходить проєкт Parcae.
Навіть сам факт існування супутників, які будуть побудовані групою досвідчених інженерів у Військово-морській дослідницькій лабораторії США (NRL) у Вашингтоні, округ Колумбія, офіційно триматиметься в таємниці до липня 2023 року. Саме тоді Національне розвідувальне управління розсекретило повідомлення розміром в одну сторінку про Parcae. З моменту свого заснування в 1961 році NRO керує і контролює національні шпигунські супутникові програми, у тому числі програми фоторозвідки, перехоплення зв’язку, радіорозвідки й радіолокаційної розвідки. Після такого обмеженого розсекречення програму Parcae стало можливо принаймні згадати під справжньою назвою і розкрити її загальну місію. Це й сталося під час святкування столітнього ювілею NRL у тому ж році.
Аспекти програми Parcae неофіційно висвітлювалися протягом багатьох років кількома сміливими журналістами в таких виданнях, як Aviation Week & Space Technology і The Space Review, істориками, такими як Дей, і навіть російським військовим радником в одному з журналів міністерства оборони. Ця стаття ґрунтується на цих джерелах, а також на додаткових інтерв’ю і письмових матеріалах інженерів ВМС, які розробляли, будували, експлуатували й керували Parcae і попередніми супутниковими системами. Вони підтверджують загальноприйняте, але, втім дуже цінне уявлення про Сполучені Штати тієї епохи. Якщо говорити просто, то ніщо так не підштовхувало інженерів, як параноя і високі ставки холодної війни, що стимулювало творчий запал і дало змогу швидко створити видатні технології у сфері національної безпеки, до таких якраз і належать системи спостереження, такі як Parcae.
Супутник-шпигун із космічним прикриттям
Хоча NRO дала дозвіл на створення Parcae і заплатила за розробку проєкту, основна відповідальність за його створення лягла на інженерів NRL, які мали досвід холодної війни, і їхніх партнерів-підрядників, таких як Systems Engineering Laboratories і HRB Singer, фірм з аналізу й обробки сигналів у Стейт-Коледжі, штат Пенсильванія.
Parcae став третім супутником ВМС у програмі ELINT, яка фінансувалась NRO. Першим став супутник під назвою GRAB, який був завбільшки з футбольний м’яч. Абревіатура GRAB означала Galactic Radiation and Background experiment (з англ. – Експеримент з галактичним та фоновим випромінюванням), а фактично це було прикриття для секретного корисного навантаження супутника. Насправді у самій оболонці супутника розмістили й справжнє корисне навантаження для вивчення сонячної активності. 22 червня 1960 року GRAB вийшов на орбіту і став першим у світі супутником-шпигуном, хоча розповісти про це досягнення звісно було нікому. Існування засекреченої місії GRAB офіційно залишалося таємницею до 1998 року.
Другий супутник GRAB запустили в 1961 році. Разом вони стежили за радянськими радіолокаційними системами в інтересах Агентства національної безпеки (АНБ) і Стратегічного повітряного командування (SAC). АНБ зі штаб-квартирою у Форт-Міді, штат Меріленд, відповідає за багато аспектів американської радіорозвідки, зокрема, займається перехопленням і розшифровкою конфіденційних повідомлень по всьому світу, а також розробкою машин і алгоритмів, які захищають системи офіційного зв’язку США. До 1992 року SAC відповідало за стратегічні бомбардувальники й міжконтинентальні балістичні ракети країни.
У 1962 році програму GRAB модернізували, спираючись на більш досконалі супутники, і перейменували на Poppy. Вона діяла до 1977 року і була частково розсекречена в 2004 році. З кількома супутниками на орбіті програма Poppy могла визначити географічне розташування джерел випромінювання, бодай приблизно.
Під кінець програми Poppy команда супутників NRL продемонструвала, що в принципі можна передавати цю інформацію кінцевим користувачам протягом кількох годин або навіть швидше, пересилаючи її напряму на наземні станції, не записуючи попередньо дані на носії. Ці перші спроби швидкого надходження розвідувальної інформації розпалили уяву й підігріли очікування керманичів у сфері національної безпеки США і дали змогу зрозуміти, які можливості спостереження за океаном очікують отримати від супутників Parcae.
Вплив проєкта Parcae на розвиток радіорозвідки
Першу з 12 місій Parcae запустили в 1976 році, а останню – 20 років потому. За довгий час роботи програма отримувала й інші секретні назви, серед яких White Cloud (з англ. – Біла хмара) і Classic Wizard (з англ. – Звичайний чаклун). Згідно з розсекреченою службовою запискою NRO, використання супутників Parcae припинили у травні 2008 року.
Спочатку для запуску Parcae використовували ракету Atlas F, яка виводила три супутники на потрібні орбіти, що підходили для виконання функцій геолокації і стеження. Пізніше для запусків використовували більшу ракету Titan IV-A. Можливість запускати відразу три супутники стала можливою завдяки розробці супутникового диспенсера, створеного командою NRL під керівництвом Пітера Вільгельма. Як головний інженер NRL протягом 60 років, до свого виходу на пенсію у 2015 році, Вільгельм керував розробкою понад 100 супутників, а дані про деякі з них досі залишаються засекреченими.
Одним із багатьох технічних досягнень супутників Parcae була стріла гравітаційної стабілізації, тобто довгий висувний кронштейн із вантажем на кінці. Переміщення вантажу змінювало центр маси супутника, що давало змогу операторам на поверхні землі тримати антени супутника до джерела випромінювання.
Супутники зазвичай працювали в групах по три (згадаємо, що мойр у римській міфології теж було три). Кожен у групі виявляв радарне та радіовипромінювання радянських кораблів. Щоб точно визначити місцезнаходження корабля, супутники оснащувалися високоточними, синхронізованими годинниками. Незначні відмінності в часі, коли кожен супутник отримував сигнали радарів, що працювали на кораблях, використовувалися для тріангуляції місцезнаходження корабля. Розрахована точка оновлювалася щоразу, коли супутники пролітали повз джерело випромінювання.
Супутники збирали величезні обсяги даних, які потім передавали на наземні станції по всьому світу. Цими станціями керувало командування Військово-морської групи безпеки, яке займалося шифруванням і захистом даних для ВМС. Потім дані через супутники зв’язку надходили на об’єкти ВМС по всьому світу, де їх співставляли й перетворювали на розвідувальну інформацію. Ці розвідувальні дані у вигляді звітів про розташування випромінювачів кораблів (радарів і подібного) надходили до офіцерів і командирів на борту кораблів у морі й інших користувачів. Звіт міг містити інформацію про щойно виявлений радіолокаційний сигнал (наприклад, тип радара, його частоти, імпульс, швидкість сканування і місцезнаходження).
Одночасне виявлення сигналів від різних типів випромінювачів з одного місця дає змогу ідентифікувати клас судна, що випромінює сигнал, і навіть визначити конкретний корабель. Створити систему такої точної морської розвідки вдалося в 1960-х роках, коли NRL розробила систему спостереження за кораблями, що отримала назву HULTEC, скорочено від Hull-to-Emitter Correlation (з англ. – “кореляція між корпусом судна й випромінювачем”).
Перші мінікомп’ютери виявляли підозрілі сигнали
Щоб шукати цікаві сигнали у величезних потоках необроблених даних ELINT, програма Parcae передбачала застосування розвідувально-аналітичної системи обробки даних, побудованої на основі тогочасних високопродуктивних комп’ютерів. Ці комп’ютери, ймовірно, вироблялися компанією Systems Engineering Laboratories у Форт-Лодердейлі, штат Флорида. SEL виготовляла мінікомп’ютери SEL-810 і SEL-86, які використовувалися в програмі Poppy.
Ці машини були оснащені функцією “переривання в реальному часі”, яка давала змогу комп’ютерам зупиняти обробку даних, щоб отримати й зберегти нові дані, а потім відновити обробку з того місця, де вона зупинилася. Ця функція була корисною для таких систем, як Parcae, які безперервно збирали дані. Вирішальне значення для виявлення важливих сигналів також мало програмне забезпечення для обробки даних, яке надавали постачальники, які досі залишаються засекреченими.
Ця система аналізу могла автоматично просіювати мільйони сигналів і визначати ті, на які варто звернути увагу. Таке автоматизоване просіювання даних ELINT із часом стало набагато досконалішим.
Найсміливішою вимогою до системи Parcae став запит щодо інтервалу “від перехоплення до звіту”, тобто часу від моменту, коли супутник виявив сигнал, що становить інтерес, до формування звіту. Замовники хотіли отримати результати в межах хвилин, а не годин чи днів, як це робили найкращі на той час системи. Зрештою, за словами капітана ВМС у відставці Артура Коллієра з позивним “Арт”, звіти мали генеруватися досить швидко, щоб їх можна було використовувати для щоденного і навіть щогодинного оперативного управління військами. Протягом шести років Колльєр був керівником програми NRO в проєкті Parcae. Він зазначає, що в часи існування концепції взаємного гарантованого знищення, якщо затримка між перехопленням і повідомленням була довшою за час, необхідний для приготування яєчні, керівники у сфері національної безпеки вважали це вразливістю, можливо, навіть екзистенціального масштабу.
З часом звіти про місцезнаходження кораблів із випромінювачами пройшли шлях від сирих роздруківок із телетайпа, отриманих на основі необроблених даних перехоплення, до більш зручних форм (наприклад, з’явилися карти, що автоматично відображають ситуацію). Звіти містили розвідувальну, безпекову або військову інформацію про перехоплення у форматах, які командування ВМС та інші кінцеві користувачі на суші й в повітрі могли швидко зрозуміти й застосувати.
Технології Parcae й попередження за 2 хвилини
Збір і точне визначення сигнатур радарів, хоч і був непростим завданням, виявилося не найскладнішим технічним викликом. Значно більше труднощів було пов’язано з іншою вимогою командування. Супутник Parcae мав передавати розвідувальну інформацію “від сенсора до кінцевого користувача”, тобто командиру корабля або на станцію управління озброєнням, за лічені хвилини.
За словами капітана ВМС Джеймса Стівенсона з позивним “Мел”, який був першим директором Офісу оперативної підтримки NRO, для досягнення цієї мети потрібен був прогрес у всьому технологічному ланцюжку. Потрібно було вдосконалити супутники, комп’ютерне обладнання, алгоритми обробки даних, протоколи зв’язку і шифрування, канали мовлення і кінцеві користувацькі термінали.
Ключовим фахівцем, який брав участь у розробці цих користувацьких терміналів, був Ед Машман, інженер, який був підрядником у проєкті Parcae. Термінали мали адаптуватися відповідно до місця використання і категорії користувачів. Одну з ранніх серій назвали Prototype Analysis Display Systems (з англ. – “Прототип системи для відображення результатів аналізу”), хоча ці “прототипи” зрештою стали реально експлуатувати у військах.
Машман в інтерв’ю для IEEE Spectrum пригадав час, коли ці системи візуалізації ще не з’явилися: “Значна частина даних, які надходили із системи Classic Wizard, просто йшли в смітник, тому що ми не могли проаналізувати такі великі обсяги”. Аналітики в розвідці все ще покладалися на складний процес визначення важливості інформації, що містилася у звітах. На основі отриманої інформації вони визначали, чи є вона достатньо тривожною для того, щоб вжити якихось заходів (наприклад, змінити позицію кораблів ВМС США, які були достатньо близько до радянського судна для початку атаки).
Щоб зробити таку оцінку, аналітикам доводилося переглядати величезну кількість повідомлень із телетайпів, що надходили зі супутників, вручну накладаючи дані на карту, щоб відрізнити ту інформацію, яка могла вказувати на пріоритетну загрозу, від тієї, що, можливо, була незначною. Коли з’явилися “прототипи” систем відображення результатів, згадує Машман, аналітики могли “несподівано для себе спостерігати, як дані автоматично наносяться на карту, що було дуже корисно в їх роботі… Коли з Classic Wizard надходила якась дійсно важлива інформація, вона з’являлася в чергового офіцера й повідомляла місце й тип цілі”.
Надмірна кількість даних ставала ще більшою проблемою на борту корабля або в польових умовах, тому інженери NRL розробили програмне забезпечення для передачі даних безпосередньо на комп’ютери на борту кораблів і на польові командні пункти. Програма автоматично наносила дані на географічні дисплеї у формі, яку чергові офіцери могли швидко зрозуміти й проаналізувати.
Розробка цих технічних рішень відбувалась під час спільних робочих нарад між кінцевими користувачами й такими інженерами, як Машман. Ці наради стали поштовхом до розвитку ітеративного процесу, в результаті чого система ELINT змогла передавати і пакувати дані у зручний для користувача спосіб і з оперативністю, яка могла вплинути на ситуацію на тактичному рівні.
Така модель швидкого розповсюдження інформації отримала широке розповсюдження і після завершення проєкту, і досі залишається одним з найважливіших надбань Parcae. Наприклад, для оперативної передачі розвідувальних даних по всьому світу інженерні команди Parcae створили захищений канал зв’язку, який базувався на складному поєднанні протоколів, алгоритмів обробки даних і спеціальних форм сигналу передачі, а також інших технічних рішень.
Комунікаційна мережа, що об’єднує ці елементи, отримала назву Tactical Receive Equipment and Related Applications Broadcast (з англ. – “Обладнання прийому й по’язані програми трансляції для тактичного рівня”). Вона вже використовувалась під час операції “Буря в пустелі”. Стівенсон розповідає, що “під час “Бурі в пустелі” ми доповнили… трансляцію зображеннями, що дало змогу передавати їх військам одразу після отримання”.
Хаммарстром розповідає, що комунікаційні проблеми Parcae довелося вирішувати паралельно з основним завданням – управлінням величезними масивами необроблених даних і перетворенням їх на корисну розвідувальну інформацію. Обробляти цей потік даних почали вже на рівні самих супутників. Деякі учасники називали їх “орбітальними периферійними пристроями”.
Цей термін підкреслював той факт, що збір необроблених електронних сигналів був лише початком складної роботи цілої мережі різноманітних систем. Навіть наприкінці 1960-х років, коли працював Poppy, система, що передувала Parcae, команда NRL та її підрядники змогли повністю переналаштувати супутники, систему збору даних, наземні станції, комп’ютери та інші елементи системи для виконання поставлених завдань.
Проблема “щільності даних” стала очевидною ще з GRAB 1 у 1960 році. Ті, хто аналізував перші масиви даних, були вражені масштабами радіолокаційної інфраструктури, яку створив Радянський Союз. Пошук способів обробки даних став головним завданням для Хаммарстрема і нової плеяди інженерів, які працювали над електронікою, обробкою даних і комп’ютерною технікою у цих надзвичайно засекречених програмах.
Колльєр зауважує, що крім підтримки військових операцій, Parcae “можна було використовувати для моніторингу морського простору з метою відстеження торгівлі наркотиками, зброєю і людьми, а також для загального комерційного судноплавства”.
Ті, хто будував і експлуатував Parcae, і фахівці, які використовували отримані результати в цілях національної безпеки, підкреслюють, що ще багато чого в цій історії залишається засекреченим і нерозказаним. В інтерв’ю, які поки що не можна повністю опублікувати, інженери, які створили цю шпигунську супутникову систему, згадували, що ніколи в житті не були в такому професійному і творчому запалі ні до, ні після програми Parcae. Проєкт Parcae, хоч і був частиною парадигми взаємного гарантованого знищення часів холодної війни, виявився технологічною пригодою, яка дала змогу цим інженерам реалізувати свої ідеї.
Про роль особистості в історії або від кварцових детекторів до супутників для підслуховування
Витоки технології для всієї історії супутникової розвідки ВМС США за програмою ELINT сягають часів Другої світової війни, коли Військово-морська науково-дослідна лабораторія (ВМНЛ) стала провідним розробником у новій на той час галузі радіоелектронної боротьби і засобів протидії. Вони займалися моніторингом сигналів радіоуправління противника, обманом його електронних розвідувальних зондів та обходом його систем радіолокаційного виявлення.
Шлях NRL до супутникової радіорозвідки розпочався з детектора радіохвиль на основі кварцових кристалів, розробленого інженером NRL Рідом Мейо, який він часом особисто встановлював на перископи американських підводних човнів. Цей пристрій допомагав командирам зберегти підводні човни та життя членів екіпажу, вказуючи час і напрямок, з якого ворожі радари зондували судна.
Наприкінці 1950-х років, коли починалася космічна ера, Мейо і його керівник Говард Лоренцен (який згодом візьме на роботу Лі М. Хаммарстрома), мабуть, першими усвідомили, що ця ж технологія зможе “бачити” набагато ширші ландшафти ворожої радіолокаційної активності, якщо детектори розмістити на орбіті. Лоренцен був впливовим візіонером у сфері технологій, якого часто називають батьком радіоелектронної боротьби. У 2008 році Сполучені Штати назвали на його честь ракетний корабель дальнього спостереження, який супроводжує і відстежує запуски ракет.
Інженерна концепція Лоренцена і Мейо “підняття перископа” з метою збору розвідувальної інформації була реалізована на першому супутнику GRAB. Супутник мав секретне корисне навантаження, яке працювало в парі з офіційно оголошеним науковим корисним навантаженням Solrad, що збирало перші дані про ультрафіолетове та рентгенівське випромінювання Сонця.
Ці дані могли допомогти в моделюванні і прогнозуванні поведінки іоносфери планети, що впливає на обширну систему радіозв’язку, яка є важливою для військово-морського флоту. Сполучені Штати не могли похизуватися успіхом місії GRAB навіть тоді, коли Радянський Союз виривався вперед у космічних перегонах, але це був перший у світі успішний запуск шпигунського обладнання на орбіту, який на кілька місяців випередив перший вдалий запуск апарату Corona, що належав до першої програми ЦРУ в галузі космічної фоторозвідки.