Trump ukázal sílu amerických satelitů. Lepší rozlišení nikdo nemůže mít

O americkém špionážním programu se toho ví celkem dost. Americká CIA například každý rok otevírá své trezory a uvolňuje 40 nebo 50 let staré dokumenty označené jako TOP SECRET. Další informace vynesou zaměstnanci jako třeba Edward Snowden, špion a whistleblower, díky kterému víme o masovém sběru dat. A sem tam něco poodhalí i sám americký prezident. Jako třeba John F. Kennedy, když ukázal veřejnosti špionážní snímky sovětských raket na komunistické Kubě. Do této rozmanité společnosti se nyní zařadil i Donald Trump.

Od začátku. Irán usiluje od roku 2003 o rozvoj vlastního vesmírného programu, a v roce 2009 dostala íránská raketa Safir na oběžnou dráhu první íránskou družici Omid. V poslední době se ale íránským raketám nedařilo. Už dva starty začátkem roku (15. ledna a 5. února) skončily neúspěchem. A když se objevila neoficiální zpráva, že i srpnový start do kosmu se Iránu nepovedl, vypadalo to celkem podezřele. I na Irán, jehož vesmírný program má při startech úspěšnost pod 50 % (světově je to přitom kolem 95 %), je to dost nehod za sebou.

Satelitní fotografie iránského kosmodromu vyfocená iPhonem

Dalo by se spekulovat, že za tím může být třeba americká kybersabotáž (podobně, jako tomu bylo v případě íránských uranových centrifug a viru Stuxnet v roce 2010). A právě aby takovým spekulacím předešel (nebo je naopak podpořil?), zveřejnil prezident USA o den později tweet: „Spojené státy neměly nic společného s katastrofální nehodou během poslední fáze příprav startu Safir SLV (...) v Iránu. Přeji Iránu hodně úspěchu při zjišťování toho, co se na kosmodromu stalo,“ napsal na svůj Twitter Donald Trump 30. srpna.

Už samotný text prezidentova vyjádření by mohl být předmětem spekulací a analýz. Jenže Trump navíc přiložil snímek, který rozpoutal velký ohlas.

Na fotografii vidíme (zřejmě iPhonem, jak ukazuje odraz blesku) vyfocený a profesionálně popsaný snímek, který je pořízený evidentně z výšky a ve vysokém rozlišení. Oproti snímkům z komerčních satelitů jsou detaily mnohem zřetelnější, a to navzdory tomu, že vidíme evidentně fotografii fotografie.

Zveřejnění takto podrobné fotografie okamžitě vyvolalo celkem předvídatelnou diskuzi. Trump ostatně svůj Twitter využívá často k tomu, aby provokoval. Není zřejmé, zda je to i tento případ a do jaké míry konzultoval zveřejnění fotografie se svými poradci pro bezpečnost.

Měl prezident právo fotografii zveřejnit?

„Takhle dobrou fotografii bychom vůbec neměli vidět,“ myslí si třeba Melissa Hanhamová z Open Nuclear Network. „Popravdě jsem nikdy neviděla tak ostrou satelitní fotku.“ Tak dobré rozlišení, že snímek podle ní připomínal spíše fotografii pořízenou z letadla nebo dronu.

„Bylo to naprosto neuvážené,“ postěžoval si další odborník, Joshua Pollack z Nonproliferation Review. „Může to mít mezinárodní dohru.“ 

Ankit Panda z Federace amerických vědců se rovněž pozastavil nad vysokým rozlišením: „Je to fantastické rozlišení, určitě pod 20 cm, mnohem lepší, než co jsem zatím viděl. Ukazuje to na úžasné parametry (amerického systému), o kterých veřejnost dosud jednoduše nevěděla.“

Na druhou stranu to není poprvé, kdy americký prezident použil přísně tajné snímky na veřejnosti. V minulosti to udělal třeba již zmíněný JFK během Kubánské krize nebo George W. Bush mladší, když prezentoval podklady k později vyvrácenému tvrzení o výrobě zbraní hromadného ničení v Iráku.

„Měli jsme fotografii a já jsem ji zveřejnil. Na to mám absolutní oprávnění. Uvidíme, co se stane,“ uvedl později Trump během svého typického „předvrtulníkového“ rozhovoru v reakci na dotaz, zda tím nezveřejnil utajovanou skutečnost. A odkud se fotografie vzala? „Na to budete muset přijít sami,“ doplnil Trump na přímou otázku, zda šlo o fotku vyfocenou z přísně tajných materiálů, které jako prezident dostává na stůl každý den během bezpečnostních hlášení.

Zveřejnit takovou demonstraci toho, jak podrobné rozlišovací schopnosti americká vláda má, je podle některých odborníků nezodpovědné. Jak ale upozornil deník New York Times, nemůžeme nyní dost dobře vědět, zda jde ze strany prezidenta o promyšlený tah, nebo jednorázový tweet. A pokud jde o promyšlený tah, zda jde o snahu provokovat Irán, o tendenci podpořit nebo naopak podkopat další jednání, nebo o něco úplně jiného. Trump má rozhodně pravdu v tom, že jako prezident má právo odtajnit utajované informace.

Trump každopádně fotku zveřejnil a ta je nyní součástí veřejné a odborné debaty o schopnostech amerických satelitů. Pojďme se tedy podívat, co jsme se o nich dozvěděli nového. A začneme u toho, co už víme z minulosti.

Neuvěřitelná technická výzva jménem satelitní špionáž

Touha podívat se na svět z výšky, a tento pohled využít k získání informací o nepřátelských pozicích a úmyslech, není pro armádu nová. Už více než před sto lety americká armáda používala fotoaparáty na balónech a dracích k zaznamenání a analýze nepřátelských pozic.

Během druhé světové války byla letecká fotografie naprosto běžnou součástí plánování na všech stranách. První „vesmírná“ fotografie však byla pořízena až po druhé světové válce, ale využila k tomu jejích plodů. První snímek zemského povrchu z vesmíru totiž Američané pořídili pomocí předělané německé rakety V-2.

A o 14 let později měli Američané i satelitní fotografie. Vůbec první byla opravdu rozmazaná fotka Mexického zálivu a pořídila ji družice Explorer VI. Televizní kamera pak přenesla z výšky 27 tisíc kilometrů snímek o dost čitelnější, ale stále naprosto nepoužitelný pro cokoli, co by připomínalo špionáž. U meteorologického satelitu to samozřejmě nevadilo.

Fotografovat z vesmíru detailní snímky s vysokým rozlišením rozhodně nebylo jen tak. Problém byl nejen se zachycením fotografie, ale také s jejím odesláním. Zatímco dnes využívají satelity ke komunikaci se Zemí digitálního přenosu po rádiových vlnách, v 60. letech se americká vláda rozhodovala mezi dvěma variantami: televizním přenosem (program námořnictva přezdívaný SAMOS) a záznamem na fyzický nosič, konkrétně na film (program CIA s krycím jménem CORONA).

CIA prozradila, jak fotila Sověty z vesmíru a chytala kilometry filmu

Televizní přenos měl zpočátku nespornou výhodu, byl rychlejší a levnější. Jenže rozlišení bylo malé, a nedařilo se jej zlepšit. Špionážní fotografie potřebovaly co nejvyšší rozlišení, a tak nakonec v přísně tajné soutěži zvítězila CIA se svým na první pohled šíleným nápadem: fotografování na dlouhý filmový pás a následné shazování tohoto filmu po padáku na zem. A aby to nebylo moc jednoduché, nikdo se nesmí ke shozenému filmu dostat, pokud o něm předem neví. Je tedy nutné zachytit kapsli s filmem ještě před dopadem na zem.

Jak USA fotily z vesmíru a chytaly film letadlem (reportáž Technet.cz):

Prvních dvanáct amerických pokusů v roce 1960 skončilo neúspěchem. Třináctá mise zaznamenala jen částečný úspěch: nezafungovalo vesmírné focení ani zachycení kapsle, ale i samotný návrat kapsle z vesmíru znamenala pro tým povzbuzení.

Teprve mise Discoverer 14 přinesla reálné výsledky: „Kazetu s filmy zachytilo letadlo 19. srpna 1960. Podařilo se získat snímky sovětského území o ploše 5,6 milionu čtverečních kilometrů,“ připomíná publicista Karel Pacner, který se na vesmírný program specializuje. „Analytici na nich rozeznali objekty o velikosti 10 metrů: vojenská letiště, baterie protiletadlových raket nebo atomové továrny.

Program Corona běžel od roku 1960 až do konce sedmdesátých let. Postupně se zvyšoval počet kapslí v satelitech, délka filmu i technická dokonalost pořízených snímků. Satelity se střídaly prakticky nepřetržitě, zatímco pod nimi vznikla celá „továrna“, ve které armáda analytiků stříhala, třídila, luštila a popisovala snímky celého světa pořízené z vesmíru.

Jak vypadaly tehdejší satelitní snímky, to už dnes víme. Americká Národní pozorovací agentura odtajnila celou sérii, a další jsou dostupné v různých odtajněných materiálech a publikacích.

Ukázky satelitních snímků amerických družic 24 fotografií

V osmdesátých letech nastoupila nová generace satelitů, které již nepotřebovaly shazovat fyzický film na zem. Elektronická čidla CCD, známá z digitálních fotoaparátů, byla již dostatečně citlivá na to, aby dokázala nahradit film a předávat špionážní fotografie na zem. A do této „smečky“ (konstelace) satelitů patří zřejmě i satelit, jehož snímek sdílel Trump.

Astronomická analýza tweetované satelitní fotky

„Na to budete muset přijít sami,“ řekl novinářům Trump v odpovědi na to, odkud jím sdílený snímek pocházel. Výzvy se chopili nadšenci z celého světa. Dráhy amerických satelitů nejsou veřejně známé, ale díky nadšení a vytrvalosti amatérských astronomů jsou oběžné dráhy bedlivě monitorované.

Na základě analýzy sdílené fotografie a známé dráhy amerického špionážního satelitu „USA 224" vytvořil nizozemský astronom Marco Langbroek simulaci, která ukazuje, jak by vypadala fotografie íránského kosmodromu tímto satelitem pořízená.

Ke stejnému závěru došli i další, kteří se do analýzy pustili.

Nejde pochopitelně o 100% důkaz, nicméně podobnost je přesvědčivá. Můžeme tedy s vysokou mírou pravděpodobnosti pracovat s hypotézou, že satelit „USA 224" skutečně pořídil příslušný snímek.

Co o tomto satelitu víme? Do vesmíru jej vypustila Národní pozorovací agentura v roce 2011 a jde o pokračovatele již zmíněného sledovacího programu KH-11. Jeho přesná cena je tajná, nicméně zřejmě přišel USA (včetně vývoje a dopravení na nízkou oběžnou dráhu) na miliardy dolarů, protože šéf NRO se pochlubil tím, že stál „o dvě miliardy dolarů méně, než byl původní plán“. Co za tyto peníze americká vláda má?

To nikdo pořádně nevěděl, i když indicií bylo hodně. Satelit je svou konstrukcí v podstatě podobný Hubblovu teleskopu. „Ale místo aby se díval na hvězdy, dívá se na zemský povrch,“ vysvětluje Langbroek.

Jaké je maximální rozlišení snímku z oběžné dráhy?

Satelit ke zvětšení obrazu využívá obrovského zrcadla, které má 2,4 metru v průměru. Větší zrcadla lze na oběžnou dráhu dostat jen stěží, a to je tedy první část fyzikálního limitu, na který maximální rozlišení naráží.

Dalším limitem je vlnová délka viditelného světla (500 nanometrů). Z této délky vyplývají tzv. difrakční limity, tedy nejnižší úhlová vzdálenost, kterou je možné rozlišit. Ostrost snímku je daná clonou, kterou světlo prochází (označení satelitů KH zkracuje kye hole, tedy dírka, kterou prochází světlo). Při průchodu příliš malou dírkou dojde k difrakčnímu efektu, paprsek se „rozlije“ do stran a tím se ztrácí ostrost obrazu. Snaha o získání ostřejšího obrazu tak paradoxně vede k jeho rozostření, protože paprsek se nevykreslí jako jeden bod, ale jako kolečko zabírající více bodů.

Současné špionážní satelity obíhají ve výšce 250 až 300 km nad zemským povrchem. Dosazením do vzorce dostaneme maximální teoretické rozlišení kolem 10 cm. To přibližně odpovídá rozlišení, ke kterému dojdeme analýzou prezidentova tweetu.

Pro představu, americké komerční satelity byly do roku 2014 zákonem limitovány na 50cm rozlišení, nyní je omezení „až 31 cm“.

Právě k deseticentimetrovému rozlišení se zřejmě blíží satelity americké vlády, včetně toho, jehož snímek Trump pravděpodobně světu ukázal. Další limity jsou způsobeny chvěním a optickým zkreslením atmosféry. Zdá se tedy, že ani větší zrcadlo by nutně nepomohlo ke zvýšení rozlišení.

Ne že by to bylo rozlišení špatné. Podle některých propočtů je 10cm rozlišení dostatečné k tomu, aby z něj vojenský analytik rozpoznal například jednotlivé antény na radarech, vyhodnotil, jaký typ přenosného protiletadlového systému zachycený voják drží, určil jednotlivé kabely na systému pro odpalování raket nebo dokonce odlišil jednotlivé stěrače u auta.

Co se od 70. let změnilo?

Lze tedy spekulovat, že maximální rozlišení současných satelitů se příliš neliší od těch v roce 1970. Zvýšila se však rychlost, se kterou jsou satelity schopny snímky vysílat k pozemské analýze. Zatímco dříve musely stovky lidí pracovat ve dne v noci, aby měl americký prezident aktuální fotky na stole sotva s týdenním zpožděním, dnes se díky digitálnímu zpracování objevují na obrazovce analytiků s maximálně několikahodinovým zpožděním.

Šlo by rozlišení nějakým trikem přeci jen zvýšit? Zřejmě ano, ale už by nešlo o fotografii v pravém slova smyslu, ale spíše o dopočítaný obraz. Například z více fotografií stejného místa (s malým časovým odstupem) lze dopočítat fotku s vyšším rozlišením.

Stejně tak lze k poučenému odhadu použít strojové učení. Takové obrázky budou mít vyšší rozlišení a budou vypadat lépe, postrádají ale vypovídající hodnotu fotografie. Nelze se totiž spolehnout na to, že detaily skutečně odpovídají realitě a nejsou jen dopočítané. Protože na základě těchto snímků se v minulosti dělala významná politická rozhodnutí, doufejme, že jsou při dopočítávání „subpixelů“ analytici opatrní.

Pro získání lepšího rozlišení – takového, na kterém by byli poznat jednotliví lidé nebo kde by šla přečíst značka auta – tak vláda musí na místo poslat špionážní letadlo, dron, hacknout nějaké lokální kamery či vypravit do oblasti starého dobrého špióna.

Oprava: V článku jsme opravili jednotky u vzdálenosti satelitu Explorer IV, za chybu se omlouváme.