Как спутник-шпион подслушивает другой спутник?

Извините, что отвечаю на мой собственный вопрос, но я, наконец, получил некоторые идеи по теме.

1) Где я могу найти эти «выпущенные документы»?

Согласно отличному обзору Марко Лангбрука (тот же любительский спутниковый трекер, который сделал снимок в ОП) по теме :

6 сентября 2016 года The Intercept опубликовал ряд новых документов из файлов Сноудена в контексте расследования «целенаправленных убийств» (ударов беспилотников), а также роли и функций в них Менвит Хилл, крупного американо-британского База SIGINT в Йоркшире, Великобритания

Фактический документ, в котором упоминается прослушивание Mentor-4 на Thuraya-2, можно найти здесь: https://assets.documentcloud.org/documents/3089495/MHS-collection-assets.pdf

Контекст этого конкретного выпуска рассматривается в этой публикации The Intercept .

2) Какое минимальное расстояние (или среднее расстояние) было между Mentor-4 и Thuraya-2 во время подслушивания?

Согласно любительским наблюдениям, Ментор-4 приблизился к Турайе-2 так же, как Ментор-2 удалился из этого региона. Просочившиеся документы и эти наблюдения показали, что подслушивание Ментор-4 было продолжением деятельности другого спутника (который, как мы теперь знаем, был Ментор-2) на Турайе-2, но главное отличие, замеченное наблюдателями-любителями, заключалось в том, что Ментор- 4 был очень близок к Thuraya-2 (очевидно, намного больше, чем его предшественник).

Итак, я собираюсь рассчитать расстояние между обоими объектами, используя TLE примерно на дату этой фотографии.

Который был сделан в мае 2016 года, судя по всему. Я могу получить TLE для Thuraya-2 с сайта space-track.org за 15 мая 2016 года, но не могу сделать это для Mentor-4 (неудивительно, поскольку эта база данных контролируется правительством США, а операции со спутниками до сих пор засекречено). За ТЛЭ Ментор-4 обращаюсь к наблюдателям-любителям. Майк МакКант проделал отличную работу, и есть TLE для Mentor-4, доступный также на 15 мая 2016 года. Используя оба в HeavenSat , я могу определить их расстояния от определенного места на Земле и их координаты, чтобы рассчитать их фактическое расстояние.

В 19:14:37 по Гринвичу Mentor-4 и Thuraya-2 имели угловое расстояние всего 3,35 угловых секунды, что (используя значения расстояний, доступные из TLE) соответствует всего 31 км между обоими объектами !.

Учитывая тот факт, что Mentor-4, как полагают, имеет 100-метровую параболическую антенну, это означает, что в то время она находилась так близко, что наблюдатель с Thuraya-2 мог видеть антенну Mentor-4 размером ~37% размера антенны . полная Луна (конечно, этого достаточно, чтобы увидеть детали другого спутника невооруженным глазом). Я думаю, что расстояние между ними могло быть довольно постоянным, но, возможно, после стольких лет погони друг за другом есть еще более близкие ценности.

3) Как спутник подслушивает другой и почему для этого он должен находиться рядом с ним?

Здесь я бы принял в качестве правдоподобного объяснения объяснение пользователя 3528438. Радиосвязь между Thuraya-2 и наземными станциями не может быть экономически целесообразной при использовании всенаправленных антенн и должна быть направлена ​​на цель на геостационарной орбите. Это означает, что существует относительно узкий луч, по которому распространяется информация. Я предполагаю, что приближение к центру луча означает получение более высокой амплитуды этого сигнала. Я предполагаю, что на расстоянии 30 км от центра луча со 100-метровой параболической антенной достаточно, чтобы поймать сигнал, поэтому луч не может быть так коллимирован, как лазер.

Если общая используемая полоса пропускания составляет, скажем, 1 ГГц, то для эффективной температуры приемника 300 Кельвинов эквивалентная шумовая мощность антенны наземной станции будет примерно$k_B T \times \Delta f$где$k_B$- постоянная Больцмана (1,381×10 ^-23 Дж/К) или около 4×10 ^-12 Вт. Если бы спутник передал в общей сложности 100 ватт на частоте 1 ГГц и на площади 10 ⁷ км ² на Земле, это было бы 10 ^-11 ватт на квадратный метр, поэтому тарелка площадью даже в несколько квадратных метров вполне годилась бы для приема. его сигнал. ( 1 , 2 , 3 , 4 )

Тарелка с площадью в 3000 раз больше, которая была в 1000 раз ближе к лучу , имела бы сигнал в 3×10 ⁹ раз сильнее, но, может быть, мы по какой-то причине не хотим попасть прямо в луч.

Таким образом, если бы мощность слабого, случайно рассеянного луча снизилась на 95 дБ по сравнению с пиком, у нас все равно был бы сигнал намного выше шума и той же силы, что и наземная станция.

95 дБ - огромная разница! Небольшой утечки из рупорного облучателя или рассеяния даже от крошечного конструктивного элемента антенны или несовершенства поверхности может быть достаточно, чтобы рассеивать миллиардную часть мощности в каком-то другом направлении.