Government Accountability Office, czyli amerykański odpowiednik polskiej Najwyższej Izby Kontroli, opublikowało 44-stronicowy raport podsumowujący obecny stan Sieci Kontroli Satelitarnej (Satellite Control Network, SCN), odpowiedzialnej za łączność i kontrolę nad satelitami należącymi do agencji rządowych USA. Ocena wskazuje na rosnące problemy z zapewnieniem należytej komunikacji, spowodowane ograniczeniami istniejącej infrastruktury. Obecnie SCN podlega pod US Space Force jako część „dywizjonu” Space Delta 6.
Największym problemem zdiagnozowanym przez audytorów jest dostępność anten satelitarnych. W ciągu ostatnich dziesięciu lat średni wskaźnik wykorzystania SCN oscylował powyżej 70%, w niektórych latach zbliżał się do 80%. Jedynym rokiem, w którym wykorzystanie sieci kontroli satelitarnej było wyraźnie niższe, był 2021. Wynikało to w głównej mierze z ograniczeń, jakie wprowadzono w planowaniu wykorzystania infrastruktury. Taka kreatywna księgowość spowodowała, że od stycznia 2021 do czerwca 2022 roku anulowano lub zmieniono termin blisko 16 tysięcy transmisji na rzecz zadań o wyższym priorytecie.
Raport wskazał, że na rynku komercyjnym takie obciążenie infrastruktury daje uzasadnienie do zwiększenia przepustowości, jednak w tym wypadku w omawianym okresie nie poczyniono żadnych inwestycji, które poprawiłyby sytuację.
W sytuacji przeciążenia infrastruktury istnieje poważne ryzyko, że dostęp do niektórych systemów na żądanie może być niemożliwy. Ponadto na dalszy plan schodzą misje związane z pracami konserwacyjnymi satelitów czy naziemnych elementów infrastruktury. Odraczanie bieżących prac serwisowych zwiększa ryzyko poważnych awarii, a to może jeszcze bardziej ograniczyć dostęp do komunikacji z aparaturą na orbicie. W jednym z opisywanych przypadków spowodowało antena była wyłączona z użytku na półtora roku.
Baza sił kosmicznych New Boston w stanie New Hampshire.
(US Space Force / Airman 1st Class Kaitlin Castillo)
Obawy dotyczące dostępu do SCN wyraża między innymi Narodowe Biuro Rozpoznania (NRO), odpowiedzialne za rozpoznanie strategiczne w oparciu między innymi o zwiad satelitarny. Zaniepokojenie zgłasza też 10. Eskadra Operacji Kosmicznych (wchodząca w skład Delty 8), obsługująca satelity komunikacyjne. Choć obie organizacje mają własne środki do komunikacji z satelitami na orbicie, ze względu na ograniczenia część obsługi odbywa się za pośrednictwem SCN.
Przed już obciążonym systemem stawiane są rosnące wymagania. Od 2012 do 2022 roku liczba startów obsługiwanych przez SCN wzrosła trzykrotnie, a w przyszłości należy się spodziewać dalszego wzrostu. Oprócz większej liczby samych misji orbitalnych stale zwiększa się także liczba orbiterów jednorazowo umieszczanych w kosmosie. Według prognoz sporządzonych cztery lata temu przez US Space Force do 2027 roku liczba obiektów na orbicie, które będą wymagały obsługi, może się podwoić. Samo NRO deklaruje, że w latach 2022–2024 wykona 20–30 misji orbitalnych. Przedstawiciele SCN, z którymi rozmawiali kontrolerzy, deklarowali, że aby obsłużyć takie zapotrzebowanie, konieczne byłoby zaangażowanie szesnastu dodatkowych anten, co niemal podwoiłoby ich obecną liczbę.
Nie tylko problemy infrastrukturalne trapią Sieć Kontroli Satelitarnej. Raport wskazuje także na braki w dokumentacji, głównie zaniedbania w aktualizacji długoterminowej strategii konserwacji, które została zawarta w SCN Life Cycle Sustainment Plan wydanym w 2017 roku. Od tego czasu, pomimo zmian strukturalnych, nie zaktualizowano dokumentacji, a dodatkowo zignorowano instrukcje Departamentu Obrony, które wymagają, aby tego typu plany aktualizować co pięć lat. Według SCN trwają prace nad wdrożeniem nowego LCSP, ale nie wiadomo, kiedy nowy dokument zostanie wdrożony w życie.
Kłopotem są też pieniądze. Obecna infrastruktura SCN opiera się w znacznej mierze na konstrukcjach z czasów zimnej wojny. W związku z tym konieczne są prace modernizacyjne, na te jednak brakuje pieniędzy. Koszty obsługi i konserwacji w latach 2015–2021 wzrosły o ponad 30%.
Antena sieci SCN w bazie Schriever.
(US Space Force)
Na szczęście w raporcie znajdują się nie tylko złe informacje. Oprócz analizy stanu bieżącego przyjrzano się też działaniom mającym poprawić sytuację, a także zestawiono plany na kolejne lata. Jak wskazał raport we wcześniejszych fragmentach, główną bolączką SCN jest kurcząca się dostępność transmisji, przez co mimo większej liczby obiektów na orbicie nie ma możliwości nadążenia z ich obsługą. Trwa przeciągająca się w czasie modernizacja naziemnych stacji kontrolnych; w ramach prac wymieniana jest elektronika, która pozwala na automatyzację procesu śledzenia, telemetrii i dowodzenia satelitą. Czas niezbędny na wdrożenie takich modyfikacji to od osiemnastu do dwudziestu czterech miesięcy; w tym okresie antena jest wyłączana z użytku. Ze względu na konieczność stałego utrzymania w pracy minimum trzynastu anten do tej pory zmodernizowano jedynie siedem stacji.
Oprócz modernizacji trwają prace nad możliwością zwiększenia liczby dostępnych anten. Jedną z badanych możliwości jest wykorzystanie istniejącej infrastruktury zarządzanej przez inne agencje. W tym celu zawarto już porozumienie z Narodową Administracją do spraw Oceanów i Atmosfery (NOAA), która ma udostępnić na potrzeby SCN sześć anten. Po przeprowadzeniu niezbędnych modyfikacji i modernizacji nowe zdolności powinny pojawić się do końca października 2024 roku.
Szacunkowo, przy wykorzystaniu wszystkich nowych możliwości, przepustowość sieci wzrośnie o 17–30%. Takie rozwiązanie niesie jednak ze sobą dwukrotnie większy koszt za minutę transmisji. Koszt minuty połączenia z obiektem na orbicie to obecnie 8 dolarów i 75 centów. Korzystając z zewnętrznych anten NOAA, trzeba będzie płacić niemal 17 dolarów za minutę.
Pozyskanie zewnętrznej infrastruktury bada się także na rynku komercyjnym. US Space Force wskazało trzech prywatnych operatorów, którzy potencjalnie mogą być kooperantem bez konieczności ponoszenia nakładów na dostosowanie infrastruktury na potrzeby SCN. Obecnie nadal trwają badania rynku, a pierwszy komercyjny kontrakt ma zostać zawarty w 2024 roku.
Instalacja nowej anteny sieci SCN w stacji Kaena Point na Hawajach.
(US Space Force / Scott Prater)
Wreszcie ostatnia, ale najbardziej obiecująca droga to budowa nowych stacji naziemnych wyposażonych w nowe anteny. Docelowym rozwiązaniem mają stać się anteny ze skanowaniem fazowym, co pozwoliłoby na kilkunastokrotne zwiększenie przepustowości. Obecne anteny paraboliczne pozwalają na równoczesne połączenie z tylko jednym satelitą.
Opracowywane w ramach programu Satellite Communication Augmentation Resource rozwiązanie ma umożliwić jednoczesną komunikację z nawet dwudziestoma orbiterami. Ciągle trwają prace rozwojowe, a pierwszy prototyp ma być gotowy w 2025 roku. Na podstawie oceny pierwszej konstrukcji mają zostać zlecone dalsze dostawy anten w ramach dwóch kontraktów, które mają łącznie zapewnić dwanaście nowych stacji. Całość dostaw ma być zakończona do 2030 roku i kosztować 1,4 miliarda dolarów.
Oprócz wzmocnienia infrastruktury trwa szereg programów mających poprawić zarządzanie całym systemem. Jednym z głównych zadań jest automatyzacja procesu planowania połączeń, który obecnie jest w pełni ręczny i wsparty jedynie wymianą informacji w chmurze.
Raport kończy się lakonicznymi wnioskami, które główny nacisk kładą na brak aktualnego Life Cycle Sustainment Plan, przez co wszelkie prace modernizacyjne prowadzone w SCN nie mają realnego planu. Ponadto wskazano, że nie można przewidzieć wymagań dotyczących przyszłych potrzeb w zakresie utrzymania i konserwacji sieci. Szybko rosnące zapotrzebowanie i starzejąca się infrastruktura stawiają przed US Space Force konieczność szybkich i zdecydowanych działań, aby podtrzymać krytycznie ważne systemy i zdolności Departamentu Obrony.
Działająca od 1959 roku Satellite Control Network jest głównym elementem odpowiedzialnym za kontrolę satelitów Departamentu Obrony. Opiera się na sieci dziewiętnastu anten satelitarnych rozmieszczonych w siedmiu ośrodkach komunikacyjnych na całym świecie. Cały system zarządzany jest z bazy wojsk kosmicznych Schriever niedaleko Colorado Springs. Od 2019 roku SCN stanowi część najmłodszego rodzaju amerykańskich sił zbrojnych – US Space Force.
Zobacz też: Amerykanie rozwijają łączność za pomocą światła
