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미래영상체제

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1. 개요

미래영상체제(FIA)는 1999년 미국에서 시작된 정찰 위성 개발 프로그램이다. 당초 KH-11 광학 정찰 위성과 SAR 레이더 정찰 위성을 대체할 신형 위성 개발을 목표로 했으나, 예산 초과와 기술적 난관으로 인해 축소 또는 중단되었다. 광학 정찰 위성 개발은 록히드 마틴으로 계약이 변경되었고, 레이더 위성 개발은 보잉이 지속했다. FIA는 여러 기술적 문제에 직면했으며, 막대한 예산이 투입되었음에도 불구하고, 2005년 IMINT FIA 계약이 종료되었다. FIA의 후속 프로그램으로는 차세대 전자 광학(NGEO) 프로그램이 계획되었다.

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미래영상체제
일반 정보
운영 기관미국 국가 정찰국(NRO)
COSPAR ID2010-046A
SATCAT37162
위성 본체
위성 본체 종류토파즈 (Topaz)
주요 계약자록히드 마틴
발사 정보
발사일2010년 9월 21일
발사 로켓아틀라스 V 501 AV-025
발사 장소반덴버그 공군 기지 SLC-3E
발사 계약자유나이티드 론치 얼라이언스
NROL-41과 함께 아틀라스 V 501 발사
FIA 프로그램에서 최초로 사용된 레이더 이미지 위성(토파즈 위성)인 USA-215 발사
궤도 정보
궤도 기준 시점2015년 1월 23일, 06:05:42 UTC
궤도 종류지구 궤도
궤도 영역저궤도(LEO)
근지점1105 km
원지점1116 km
궤도 경사122.99°
공전 주기107.35 분

2. 역사

당초 계획은 개량형 KH-11 광학 정찰 위성과 라크로스 SAR 레이더 정찰 위성을 대체할 신형 위성 개발을 목표로 했다. 두 시리즈는 2010년대에 사용이 종료될 예정이었으며, 이 개발 계획을 통해 탄생할 새로운 정찰 위성이 임무를 계승할 예정이었다. 이러한 신형 위성은 2013년부터 총 12기가 발사될 예정이었다. 당초에는 광학 정찰 장치와 레이더 정찰 장치를 하나의 위성에 탑재하는 양용형 정찰 위성 개발이 계획되었지만, 비용이 너무 높아질 경우 대형 반사 망원경을 탑재하지 않고 SAR 레이더만으로 끝내거나, 적외선 영상 위성만으로 하거나, 혹은 공군이 개발 중인 우주 레이더 위성과 통합될 가능성도 있었다.

개발 계약은 1999년 말 미국 보잉사 연합과 체결되었으며, 약 250억 미국 달러에 달하는 예산이 20년에 걸쳐 지급될 예정이었다. 그러나 광학 정찰 위성 개발 프로그램에 대해서는 예산 초과와 완성 지연을 이유로 2005년 9월 계약이 미국 록히드사로 변경되었다.[10]

록히드 사는 기존 KH-11형 (또는 KH-12형)에 개량을 가한 광학 정찰 위성의 생산을 재개하도록 요청받았으며, 2011년 1월 20일 1호 위성 USA-224가 발사되었다.

레이더 위성 개발 계획에 대한 보잉사와의 계약은 파기되지 않고 남겨졌다.

이 계획 전체의 정확한 범위와 목적은 극비에 부쳐졌지만, 2001년 국가정찰국장이 말한 바에 따르면 이 프로젝트는 기존 위성과 동일한 성능을 가지면서도 더 가벼운 것을 제작하는 데 주안점을 두고 있었다.

일부 기술 전문가들은 이 프로젝트의 진정한 목적이 위성을 더 높은 궤도에 배치하여 적의 공격을 받기 어렵게 하는 것이라고 생각하고 있다. 또 다른 기술 전문가들은 규모 면에서 1940년대의 맨해튼 계획을 예로 들 정도로 이 계획은 막대한 예산과 많은 종사자를 투입했다고 말한다.

2012년에 NRO는 최신 기술로 제작되었지만 사용되지 않은 2기의 우주 망원경 (전언 정보에 따르면, FIA용이라고 한다)을 천문학적 용도로 NASA에 기증했다.[11]

2. 1. 계약자 선정 및 개발

1999년 5월, 레이시온은 미래영상체제(FIA)의 지상 인프라 부분인 임무 통합 및 개발(MIND) 프로그램 구축 및 통합 계약을 수주했다.[2] 같은 해 9월, FIA의 개발, 발사 통합 및 운영 계약은 보잉에 주어졌으며, 하청업체로는 휴즈 우주통신사, 레이시온, 코닥, 해리스가 선정되었다.[2][3] 초기 개발 예산은 5년 동안 50억 달러였고, 전체 생애 예산은 100억 달러였다. 국가정찰국(NRO) 평가팀은 록히드 마틴의 경쟁 제안이 보잉의 제안보다 구현하는 데 약 10억 달러 더 필요할 것으로 추정했다. 보잉은 상용 기성품 하드웨어 및 소프트웨어 활용을 통해 비용 절감을 약속했다.[4]
USA-215 발사

2. 2. 기술적 난관 및 문제점

FIA 프로젝트는 여러 기술적 난관에 직면했다. 레이더 이미징에 필수적인 진행파관 개발은 난항을 겪으며 상당한 일정 지연을 야기했다.[6] 진행파관 문제는 밴 앨런대를 통과할 때 전하 축적으로 인한 전기 스파크 발생 및 탄소 트랙 생성으로 인한 단락이었다.[6]

광학 사양 또한 원래 목표를 충족하지 못해 재설계가 불가피했다. 작동식 부경 위치 결정 시스템은 안정화 문제로 추가 지지대와 발사 잠금 장치가 필요했다. 2003년, 보잉은 결함 있는 검증 절차 및 제조 공정 문제로 배터리 부서를 폐쇄했고, 전력 전자 제조 시설도 폐쇄했다. NRO는 보잉에게 다른 배터리 제조업체를 프로젝트에 참여시키도록 지시했다.[1][6] Honeywell이 공급한 내방사선 HX-3000 ASIC은 저전력 소비와 고속으로 여러 기능을 수행하도록 선택되었으나, 재설계, 수율 문제, 제조 오류 해결을 위한 개입이 필요했다.[7] 2003년 10월에는 제어 모멘트 자이로 문제로 위성 버스 진행이 지연되었다. 2004년 4월 20일 NRO 프레젠테이션에서는 부품 제조 및 품질에 많은 문제가 보고되었고, 새로운 IMINT 기준선이 제시되었다.[1]

2. 3. IMINT FIA의 종료

2005년까지 미국 정부는 FIA에 약 100억 달러를 지출했으며, 여기에는 보잉의 누적 비용 초과분 40억~50억 달러가 포함되었고,[8] 향후 20년 동안 누적 비용은 250억 달러로 추산되었다.[9]

2005년 5월 6일, 하원 정보 특별 위원회의 요청에 따라, NRO는 전체 FIA 프로그램, IMINT FIA, FIA를 새로운 조달 프로그램으로 재조정하는 것에 대한 예상 종료 비용을 제공했다.[7] 2005년 9월 DNI 존 네그로폰테는 비용 초과 및 납기 지연으로 인해 보잉과의 FIA IMINT 계약을 종료했다.[10] 대신 록히드 마틴은 새로운 업그레이드를 통해 두 개의 기존 KH-11 Kennen 위성 시스템의 생산을 재개하는 계약을 받았다.[1]

2012년 NRO는 FIA를 위해 제작된 것으로 알려진 두 대의 정교하지만 불필요한 우주 망원경을 천문학에 사용하기 위해 NASA에 기증했다.[11] FIA의 광학 영상 위성 부분의 취소로 인해 미국의 광학 영상 정찰 위성 시스템 유지에 구멍이 생길 우려가 생기자, NRO는 기존의 KH-11(KH-12)형 위성 시스템 2기를 록히드 마틴사에 발주했다. 2011년 1월 20일에 발사된 USA-224와 2013년 8월 28일에 발사된 USA-245가 이 2기의 위성에 해당한다고 생각된다[40][41]

FIA 프로그램은 차세대 전자 광학 (NGEO) 프로그램으로 계승될 예정이다. NGEO 프로그램은 위성의 수명에 걸쳐 개선을 가능하게 하는, 저위험의 모듈러 타입 시스템을 목표로 하고 있다[42]

2. 4. 레이더 위성 개발 지속

보잉사는 영상 레이더 위성 계약을 유지했다.[1][12] 2010년 9월, 국립정찰국(NRO) 국장 브루스 칼슨은 대부분의 NRO "프로그램이 일정대로, 예산 내에서 운영되고" 있지만, 한 프로그램은 "일정이 700%, 예산이 300% 초과"되었다고 말했다.[13]

최초의 토파즈 위성으로 여겨지는 USA-215가 카시오페이아자리를 통과 중


FIA 프로그램의 최초 실용 레이더 이미징 위성(토파즈 위성)으로 여겨지는 USA-215 또는 별칭 NROL-41[34]는 2010년 9월 21일에 발사되었다. 이 위성은 근지점 고도 1100km, 원지점 고도 1105km, 궤도 경사각 123°의 역행 궤도를 돈다.[35] 이 궤도 요소는 이 위성이 합성 개구 레이더(SAR) 위성임을 나타낸다[34] 2012년 4월 3일에는 이 시리즈의 2번째 위성인 USA-234 또는 별칭 NROL-25가 비슷한 궤도로 발사되었다.

FIA 레이더 프로그램의 초기 위성인 USA-193은 2006년 12월 14일에 발사되었으며, FIA 레이더 프로그램의 시험·개발을 위한 기술 시연 위성이었던 것으로 여겨진다[36] 하지만 이 위성은 예정된 궤도에 진입했지만, 직후 기기 장애로 통신이 두절되어 복구되지 못했고, 그 후 궤도 저하로 지상에 추락할 위험이 있었기 때문에, 2008년 2월 20일에 미 해군의 이지스함 레이크 이리에서 발사된 스탠다드 미사일 3에 의해 궤도상에서 파괴되었다(Operation Burnt Frost).

3. 기술 혁신

3. 1. 전자 광학 이미징

광학 시스템은 이미지 안정화를 통해 높은 각도 해상도를 제공하고 넓은 시야각(FOV) 기능을 제공하도록 설계되었다. NASA로 이전된 광학 망원경 자산은 다음과 같은 사양과 혁신을 특징으로 한다.[14]

  • f/8 망원경, 20% 미만의 가려진 조리개, 1.6도의 카세그레인 시야
  • 표면 품질이 60nm rms보다 우수한 2.4m 직경 f/1.2 경량 초저팽창 주 거울
  • 낮은 열팽창 계수 복합재 및 인바 구조
  • 망원경과 외부 배럴의 결합된 질량 1700kg


FIA의 또 다른 핵심 구성 요소는 이전 EOI(Electro-Optical Imaging) 위성군보다 2.5배 더 높은 관측 기회를 제공할 10개 이상의 위성을 발사하고 궤도에 올리는 것이었다.[15]

3. 2. 레이더 이미징

레이더 영상 시스템은 매우 강력한 레이더 신호를 사용하여 이전 시스템보다 더 나은 영상 품질을 제공하도록 설계되었다. 아마추어 천문학자가 촬영한 영상은 대략 12m의 안테나 직경을 암시한다.[16]

FIA 프로그램의 최초 실용 레이더 이미징 위성(토파즈 위성)으로 여겨지는 USA-215 또는 별칭 NROL-41[34]는 2010년 9월 21일에 발사되었다. 이 위성은 근지점 고도 1100km, 원지점 고도 1105km, 궤도 경사각 123°의 역행 궤도를 돈다.[35] 이 궤도 요소는 이 위성이 합성 개구 레이더(SAR) 위성임을 나타낸다.[34] 2012년 4월 3일에는 이 시리즈의 2번째 위성인 USA-234 또는 별칭 NROL-25가 비슷한 궤도로 발사되었다.

FIA 레이더 프로그램의 초기 위성인 USA-193은 2006년 12월 14일에 발사되었으며, FIA 레이더 프로그램의 시험·개발을 위한 기술 시연 위성이었던 것으로 여겨진다[36] 하지만 이 위성은 예정된 궤도에 진입했지만, 직후 기기 장애로 통신이 두절되어 복구되지 못했고, 그 후 궤도 저하로 지상에 추락할 위험이 있었기 때문에, 2008년 2월 20일에 미 해군의 이지스함 레이크 이리에서 발사된 스탠다드 미사일 3에 의해 궤도상에서 파괴되었다(Operation Burnt Frost).

4. 발사

2010년 9월 21일, 최초의 실용 FIA 레이더 위성인 USA-215(NROL-41)가 발사되었다.[17] 이 위성은 1100km x 1105km의 역행 궤도에 123도 기울어져 있으며,[18] 이는 SAR 위성임을 나타내는 궤도 구성이다.[17] 2012년 4월 3일에는 두 번째 위성인 USA-234(NROL-25)가 유사한 궤도로 발사되었다.[19][20]

2006년에 발사된 이전 USA-193 위성은 FIA 레이더 프로그램의 시스템을 테스트하고 개발하기 위한 기술 시연 위성이었던 것으로 추정된다.[21] 그러나 발사 직후 고장났고, 이후 미사일에 의해 파괴되었다.

FIA 프로그램의 최초 실용 레이더 이미징 위성(토파즈 위성)으로 여겨지는 USA-215 또는 별칭 NROL-41[34]는 2010년 9월 21일에 발사되었다. 이 위성은 근지점 고도 1100km, 원지점 고도 1105km, 궤도 경사각 123°의 역행 궤도를 돈다.[35] 이 궤도 요소는 이 위성이 합성 개구 레이더(SAR) 위성임을 나타낸다[34] 2012년 4월 3일에는 이 시리즈의 2번째 위성인 USA-234 또는 별칭 NROL-25가 비슷한 궤도로 발사되었다.

FIA 레이더 프로그램의 초기 위성인 USA-193은 2006년 12월 14일에 발사되었으며, FIA 레이더 프로그램의 시험·개발을 위한 기술 시연 위성이었던 것으로 여겨진다[36] 하지만 이 위성은 예정된 궤도에 진입했지만, 직후 기기 장애로 통신이 두절되어 복구되지 못했고, 그 후 궤도 저하로 지상에 추락할 위험이 있었기 때문에, 2008년 2월 20일에 미 해군의 이지스함 레이크 이리에서 발사된 스탠다드 미사일 3에 의해 궤도상에서 파괴되었다(작전: 불탄 서리).

4. 1. 위성 목록

SATCAT No.발사일
(UTC)발사체발사 장소발사 지정궤도감퇴 날짜비고USA-2152010-046A
371622010년 9월 21일
04:03:30아틀라스 V 501반덴버그 공군 기지 SLC-3ENROL-411102 km x 1105 km x 123°궤도상USA-2342012-014A
381092012년 4월 3일
23:12:57델타 IV M+(5,2)반덴버그 공군 기지 SLC-6NROL-25약 1100 km x 1100 km x 123°궤도상USA-2472013-072A
394622013년 12월 6일
07:14:30아틀라스 V 501반덴버그 공군 기지 SLC-3ENROL-391108 km x 1113 km x 123°[22]궤도상USA-2672016-010A
413342016년 2월 10일
11:40:32델타 IV M+(5,2)반덴버그 공군 기지 SLC-6NROL-451077 km x 1086 km x 123.0°[23]궤도상USA-2812018-005A
431452018년 1월 12일
22:10델타 IV M+(5,2)반덴버그 공군 기지 SLC-6NROL-471048 km x 1057 km x 106°[24]궤도상


5. 후속 프로그램

차세대 전자 광학(NGEO) 프로그램은 실패한 FIA 프로그램을 대체하기 위해 계획되었다. NGEO는 위험 부담이 적은 모듈식 시스템으로, 수명 기간 동안 점진적으로 수정될 수 있도록 설계되었다.[26]

FIA의 광학 영상 위성 부분 취소로 인해 미국의 광학 영상 정찰 위성 시스템 유지에 구멍이 생길 우려가 제기되자, NRO는 기존의 KH-11(KH-12)형 위성 시스템 2기를 록히드 마틴사에 발주했다.[40] 2011년 1월 20일에 발사된 USA-224와 2013년 8월 28일에 발사된 USA-245가 이 2기의 위성에 해당한다고 추정된다.[40][41]

FIA 프로그램은 차세대 전자 광학(NGEO) 프로그램으로 계승될 예정이다. NGEO 프로그램은 위성의 수명에 걸쳐 개선을 가능하게 하는, 저위험의 모듈러 타입 시스템을 목표로 하고 있다.[42]

참조

[1] 뉴스 In Death of Spy Satellite Program, Lofty Plans and Unrealistic Bids https://www.nytimes.[...] The New York Times 2007-11-11
[2] 웹사이트 NRO Announces FIA Contract Winner https://www.nro.gov/[...] NRO 1999-09-03
[3] 웹사이트 Boeing Team Wins Future Imagery Architecture http://www.boeing.co[...] 2007-05-20
[4] 웹사이트 Future Imagery Architecture [FIA] - Phase C http://www.globalsec[...] Global Security
[5] 뉴스 A peek into secrets most jealously guarded https://www.baltimor[...] Baltimore Sun 2001-09-08
[6] 웹사이트 Oral Histories: Robert Kohler https://www.aip.org/[...] American Institute of Physics 2004-07
[7] 웹사이트 IMINT Responses to Congressional Questions from the FIA 11 Jul Review https://www.nro.gov/[...] NRO 2003-07-11
[8] 웹사이트 Future Imagery Architecture [FIA] - 2005 Restructuring http://www.globalsec[...] Global Security
[9] 뉴스 Massive Spy-Satellite Program to Cost Billions http://cartome.org/n[...] Los Angeles Times 2001-03-18
[10] 웹사이트 Future Imagery Architecture http://www.globalsec[...] globalsecurity.org
[11] 웹사이트 Donated Space Telescopes are Remnants of Failed NRO Program http://www.spacenews[...] 2012-06-08
[12] 웹사이트 The NRO at 50 years: A brief History https://www.nro.gov/[...] NRO 2011-09-01
[13] 웹사이트 National Reconnaissance Office Update http://www.afa.org/e[...] Air & Space Conference and Technology Exposition 2010 2010-09-13
[14] 웹사이트 NRO-NASA Hardware Communications Plan https://www.nro.gov/[...] 2023-02-09
[15] 뉴스 Big Brother Is Tracking You. Without a Warrant. https://www.nytimes.[...] The New York Times 2003-05-18
[16] 웹사이트 Caught on camera: Satellite tracker photographs secret spacecraft https://www.space.co[...] 2024-09-23
[17] 웹사이트 SeeSat-L Sep-10 : Updated elements http://www.satobs.or[...] 2010-09-24
[18] 웹사이트 SeeSat-L Oct-10 : Updated elements http://www.satobs.or[...] 2016-02-16
[19] 웹사이트 Delta 4 rocket successfully lofts surveillance satellite http://www.spaceflig[...] Spaceflight Now 2012-04-04
[20] 웹사이트 NROL-25: search TLE update http://satobs.org/se[...] Seesat 2012-04-06
[21] 웹사이트 FIA - RADSAT Spacecraft Family http://www.globalsec[...] 2016-02-16
[22] 웹사이트 USA 247 - Orbit http://www.heavens-a[...] Heavens-Above 2015-01-22
[23] 웹사이트 USA 267 - Orbit http://heavens-above[...] Heavens-Above 2016-02-12
[24] 웹사이트 TOPAZ/FIA Radar 5, the NROL-47 payload https://sattrackcam.[...] SatTrackCam Leiden 2018-01-22
[25] 웹사이트 10 Who Made a Difference in Space: Bruce Carlson, NRO Director https://spacenews.co[...] 2011-08-29
[26] 웹사이트 The National Reconnaissance Office At 50 Years: A Brief History http://www.nro.gov/h[...] Center for the Study of National Reconnaissance 2011-09
[27] 웹사이트 USA 215 - Orbit http://www.heavens-a[...] Heavens-Above 2015-01-23
[28] 뉴스 In Death of Spy Satellite Program, Lofty Plans and Unrealistic Bids http://www.nytimes.c[...] The New York Times 2010-05-03
[29] 간행물 21世紀の米空軍“次世代航空宇宙戦力”Vol.2 2020年の宇宙戦争に勝つ軍事衛星&宇宙兵器 軍事研究 2007-04
[30] 뉴스 Massive Spy-Satellite Program to Cost Billions http://cartome.org/n[...] LA Times 2001-03-18
[31] 웹사이트 Future Imagery Architecture [FIA] - 2005 Restructuring http://www.globalsec[...] Global Security 2020-01-21
[32] 뉴스 A peek into secrets most jealously guarded http://articles.balt[...] Baltimore Sun 2001-09-08
[33] 웹사이트 Donated Space Telescopes are Remnants of Failed NRO Program http://www.spacenews[...] 2012-06-08
[34] 웹사이트 SeeSat-L Sep-10 : Updated elements http://www.satobs.or[...] 2010-09-24
[35] 웹사이트 SeeSat-L Oct-10 : Updated elements http://www.satobs.or[...] 2016-02-16
[36] 웹사이트 FIA - RADSAT Spacecraft Family http://www.globalsec[...] 2016-02-16
[37] 웹사이트 USA 247 - Orbit http://www.heavens-a[...] Heavens-Above 2015-01-25
[38] 웹사이트 USA 267 - Orbit http://heavens-above[...] Heavens-Above 2016-02-13
[39] 웹사이트 TOPAZ/FIA Radar 5, the NROL-47 payload https://sattrackcam.[...] SatTrackCam Leiden 2018-01-27
[40] 웹사이트 Spy- sat rescue: Obama's proposal to prevent a gap in coverage sparks debate, optimism http://www.defensene[...] Defense News 2009-06-02
[41] 웹사이트 Navy CVN-21 Aircraft Carrier Program: Background and Issues for Congress https://web.archive.[...] Naval Historical Center 2005-05-25
[42] 웹사이트 The National Reconnaissance Office At 50 Years: A Brief History http://www.nro.gov/h[...] Center for the Study of National Reconnaissance 2011-09-01



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