1. 개요
Key Hole.열쇠구멍으로 훔쳐 본다는 의미다. 미국의 광학정찰 위성의 코드네임. 보통 약자로 KH라고 한다. KH-1부터 KH-11까지 있다. KH-12 및 KH-13은 프로젝트 이름만 존재하며 실질적으로는 KH-11을 현재까지 개수해 가면서 쓰고 있다. Block III가 KH-12이고 마지막인 Block IV가 KH-13인 셈. 대부분 록히드에서 생산했다.
2. 상세
정찰 위성은 자체 이동 능력(마뉴버)을 가진다. 당연히 목표에 가까울 수록 화질이 좋아지기 때문에 정찰위성의 고도는 낮을수록 좋다. 허나 공기저항 등 여러 요인에 따라 궤도 수정을 위한 연료 소비가 불가피하다. 또한 한 군데에 고정되어 있으면 적성국이 궤도를 파악해서 정찰위성의 촬영을 회피할 수도 있고 혹은 유사시에 파괴할 수도 있다. 따라서 궤도 수정 능력이 필수인데 이는 위성의 수명 단축으로 이어진다. 수명이 짧은 정찰 위성을 수리하거나 연료를 다시 채워 넣을 생각으로 우주왕복선 등을 사용할 계획이 있었으나 실현되었는지는 불분명하다. 웬만한 우주개발 연구 자료는 공개하는 게 NASA의 원칙이지만, 냉전 막바지까지는 미 국방부가 관여한 미션들이 좀 있었고 이들은 세부 내용이 공개된 바 없으며 승무원들도 회고록마다 하나같이 입을 다물고 있다.과거에는 필름으로 사진을 찍은 후 위성 자체를 땅에 떨어트려서 회수하는 무식한 방법을 써서 수명이 1~8일 밖에 안되고 가격도 엄청나게 비쌌었다. 그러다가 필름만 떨어뜨리는 방식이 개발되어 수명이 비약적으로 늘어나게 되었으며, 1970년대 후반부터는 현재의 디지털 카메라와 같이 위성에서 촬영한 이미지를 바로 받아볼 수 있게 되었다.
첩보위성의 해상력은 당시 과학 기술력에 비하면 괜찮은 수준이었으나, 물리적인 한계 때문에 글씨까지 알아 볼 수 있을 정도로 발전하진 못했다. 이후 점점 광학기술의 발전으로 현재 최신 버전의 첩보 위성은 2.5~5cm의 해상력으로 자동차 번호판과 얼굴 표정까지 구분이 가능한 수준이라고 한다. 다만 영화처럼 아주 깔끔하게 얼굴 인식이 될 정도는 아니다.
1978년 CIA 직원 William Kampiles가 KH-11의 기술 매뉴얼을 훔쳐서 3,000달러에 그리스 주재 소련 대사관에 팔아넘겼다. 본국으로 돌아온 다음에 CIA 상사에게 자신이 기밀을 유출했음을 알렸는데, 유출 이유는 황당하게도 낮은 보안등급 일만 하는 게 지루해서, CIA가 자신을 이중간첩으로 써 주길 바래서였다고.(...) 당연히 기대와 반대로 곧바로 체포되어 징역 40년형을 선고받고, 18년을 복역하다가 석방되었다.
| NASA에서 공개한 KH-11을 이용한 광학망원경 랜더링 이미지 |
2.1. 키홀(KH) 시리즈 이력
2.1.1. KH-1 ~ KH-4
초기에는 코로나라는 이름의 군사용 첩보위성이었으며, 이 코로나 시리즈가 KH-1부터 KH-4가 된다. 대외적으로는 디스커버러라는 명칭이 붙여졌다. 활동을 시작한 사유는 물론 1960년 첩보 정찰기 U-2가 소련에 떨어진 사건. 1959년 첫 시험 발사가 이뤄졌었지만 실제로 사용하기 시작한 것은 1960년 8월부터. 이 당시 정찰 위성은 데이터 전송을 위한 전자장비의 소형화가 불가능한 상황이었던 터라 한 번 쏘고 마이크로 필름에 사진들을 담은 후 위성이 자국 영토로 떨어지는 아날로그적인 형태였다. 즉, 한번 올리면 한 달도 못 가서 떨어뜨려야 했고, 땅이나 바다에 떨어진 필름 캡슐을 회수해서[2] 정보를 해석했던 것(...). 엄청난 돈지랄 같지만 당시만 해도 2차 대전의 기억이 생생할 때이며 소련과의 핵전쟁 또한 충분히 일어날 수 있는 일이라고 여겨졌던 시절이었다.2.1.2. KH-5 ~ KH-6
KH-5는 해상력 140m에 한번에 556 km를 촬영할 수 있는 광시야각을 가지고 있었다. 탑재된 카메라의 초점거리는 76mm. 이 위성은 지도 제작에 주로 쓰였었다. 이 당시 세이모스라는 정찰 위성 개발 계획이 있었고, 그 일환으로 개발된 위성체 중 하나였으나 지금 보다시피 키홀 프로젝트로 이관되었다. 바로 뒤에 나오는 KH-6도 원래는 세이모스 정찰위성 중 하나. 전파를 통해 사진을 전송할 야심찬 계획을 추진하고 있었으나 그 당시 기술력으로는 무리였던 듯. 사진 전송은 1976년 KH-11이 가동되면서 비로소 가능해진다.세이모스 프로젝트를 통해 개발되어 KH-5~8 시리즈에 장착된 카메라의 성능은 아래와 같다.
| 명칭 | 초점거리 | 해상력 | 화각 |
| E-1 | 1830mm | 30m | 161x161km |
| E-2 | 910mm | 6m | 27x27km |
| E-5 | 1670mm | 1.5m | 98km 파노라마 |
| E-6 | 700mm | 2.4m | 280km 파노라마 |
KH-6은 고해상도 촬영을 목표로 개발되었다. 카메라는 1670mm 초점거리의 렌즈를 사용했으며 지상에서 1.8m 크기의 물건을 식별할 수 있었다. 촬영 고도는 74km. 한번에 910매의 필름을 촬영할 수 있었고 역시 사출캡슐 회수식이었다. 다만 개발은 실패로 끝나 3번 밖에 발사되지 않았다.
2.1.3. KH-7
KH-7은 1963년부터 1967년까지 사용되었다. 2011년 최종 기밀해제된 문서에 따르면, 이 당시 광학 사진 촬영 정찰위성은 3가지 구조로 이루어져 있다. (1) 궤도제어 모듈 (2) 데이터 수집 모듈 (3) 사출 캡슐 모듈. KH-7 의 경우 카메라는 3종류가 부착되어 있었으며, 스트립 카메라는 지상을 직경 1.2m의 반사식 렌즈를 통해 촬영했었다. 다른 두 카메라는 항성 카메라와 인덱스 카메라로 위성의 위치를 파악하는 용도이다. 카메라 및 필름 이송 시스템은 코닥에서 만들었다. 이 위성의 수명은 고작 1~8일에 지나지 않았으며, 고작 5년 사이에 170회나 부지런히 쏘아올려졌었다.2.1.4. KH-8
KH-8은 1966년 8월부터 1984년 4월까지 장기간에 걸쳐 활약한 정찰위성이다. 다른 이름은 저고도 감시 활동 플랫폼 (LASP). 이 위성은 위성체가 떨어지는 것이 아니라 위성에서 촬영한 사진 필름만 똑 떨어트리는 방식을 사용했었다. 카메라는 초점거리 4460mm의 반사형 렌즈로 139km 상공에서 50cm의 해상력을 가진다. 카메라 화질 상승과 더 높은 해상력의 요구 앞에 코닥은 기존보다 훨씬 고정밀/고세립질의 할로겐화 은염필름을 제작했는데, 이 첩보 전용 필름의 성능을 생각하면 아직 기밀인 KH-8의 최고 해상력은 5~6cm에 이를 것으로 짐작된다. 또한 궤도상의 물건도 촬영할 수 있게 되었는데, 아마 소련의 우주정거장 등을 찍기 위한 장비로 짐작된다. KH-8의 연간 발사 및 유지 비용은 23억 달러로 보인다.(기타 잡다 인건비 포함)2.1.5. KH-9
KH-9는 헥사곤 또는 빅 버드로 불리며 1971년부터 1986년까지 사용되었다. 20번 발사되었으며, KH-8과 같이 필름만 떨어뜨리는 시스템을 채용하고 있다. KH-5와 비슷하게 넓은 범위를 촬영하고자 만들어진 위성이며 무려 3D 카메라 시스템을 장착하여 입체 영상을 만들어낼 수 있었다. 사용된 렌즈는 슈미트식으로 1500mm F3.0. 120도라는 넓은 화각을 가지고 있었으면서도 60cm라는 높은 해상력을 가지고 있었다. 당연히 지도 제작에 매우 좋은 특징이었기 때문에 군사지도 제작에 사용되었다. 비용은 매년 32.6억 달러 사용.2.1.6. KH-10(개발 취소)
KH-10은 첩보위성이 아니라 군용 우주 정거장이었다. 미국의 유인 우주비행이 성공하고, X-20 실험기로 대기권 재돌입 가능한 우주선을 개발하다 실패하자 폭 넓은 정찰 업무를 위해 첩보 요원이 제미니 우주선에 타서 첩보활동을 펼친다는 이른바 Manned Orbiting Laboratory 프로그램이었는데, 너무 비싸고 무인 첩보위성만으로도 훌륭히 업무를 소화할 수 있게 되자 1969년에 취소되었다. 이 당시 우주비행사들 중 NASA로 전속된 이들은 우주왕복선의 개발에 크게 기여했는데, 이 때 선발된 대표인물로 우주왕복선 최초의 미션인 STS-1에 참여했던 로버트 크리펀과 NASA 국장까지 지내는 리처드 트룰리 등이 있고, NASA가 받아주지 않아서 원 소속으로 복귀한 인원 중에는 우주사령관과 합동참모차장까지 지내는 로버트 헤레스와 SDI의 두목 제임스 앨런 에이브러햄슨이 있다.2.1.7. KH-11
KH-11은 현재까지 쓰이고 있는 미국의 첩보위성이다. 다른 명칭은 크리스탈. 첫 발사는 1976년에 이루어졌으며, 이 때부터 필름에 의존하지 않고 디지털 센서로 촬영 후 전파로 쏴 주는 형식을 취하고 있기 때문에 돌발 사태에 대한 대응속도가 무척 빨라졌다. KH-11의 형태는 허블 우주 망원경과 매우 유사한 것으로 알려져 있으며, 수십년의 세월 동안 이를 베이스로 개보수가 이루어져 왔다. 허블의 렌즈를 만든 제작사가 퍼킨 엘머 社인데, 이 회사는 예전에 KH-9 렌즈를 제작했던 회사다. 허블이 처음 궤도에 전개되었을 때 상태가 밍밍해서 학자들이 실망하여 곧장 수리를 위한 후속 셔틀 미션을 짜야 했던 것도 키홀을 만들면서 쓰던 노하우에 지나치게 의존했기 때문이었다. 400km의 저궤도에서 2.4미터의 반사망원경으로 15cm의 해상력으로 예상된다. 초기에는 800x800 픽셀의 CCD 센서가 사용되었으나, 현재는 훨씬 고해상도에 적외선 등 다양한 스펙트럼의 빛도 인식한다. 오랜 세월 동안 개보수 되었으며, 현재는 Block 4로 2005년부터 도입된 위성체를 사용하고 있는 것으로 추정된다.2년마다 발사하지만 사용 기간은 10년 이상이라 현재도 몇 대가 상공을 떠돌고 있다. 워낙 덩치가 크기 때문에 아마추어 천체 사진가들에게도 자주 찍히는데, 최근에 찍힌 KH-11은 336km 상공을 돌고 있었다. 비용은 한 대당 13~18억 달러로 보이며, 최신 KH-11 두대의 값어치는 대당 50억 달러라고 한다.
2019년 8월 30일, 미국의 도널드 트럼프 대통령이 USA 224로 명명된 KH-11에서 촬영된 것으로 추정되는 위성 사진을 트윗했다. 해당 사진은 사고가 일어난 이란의 발사대를 찍은 것으로 위성 사진이라고는 믿을 수 없을 정도로 높은 해상도를 자랑해서 화제거리가 되었다. ## 그도 그럴것이, 그동안 KH-11에서 촬영된 사진이 유출된 것은 1984년의 사진이 마지막이였기 때문이다. 35년 만에 새로운 사진이 등장했으니, 전문가들이 앞다퉈 이 사건을 다뤘다.
2.1.7.1. 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경
국가정찰국(NRO)이 창고에 짱박아 두었던 KH-11 2대가 2012년 NASA에 기증되었다. ## 이 위성은 추후 개량과정을 거친후 2023년에 운영이 중단될 예정인 허블 우주 망원경을 대체할 우주 망원경, 한때 광각 적외선 우주망원경(Wide Field Infrared Survey Telescope)로 불렸으나 이후 허블 우주 망원경 프로젝트를 적극적으로 제안하고 밀어붙인 낸시 그레이스의 이름을 딴 낸시 그레이스 로먼 우주 망원경이 되었다.| NASA 유튜브에 올라온 광각 적외선 우주망원경 예상 이미지 |
2.1.8. KH-12
KH-12는 공식적으로 정식 명칭이 아니다. 이후부터는 무작위로 이름을 붙이기로 바뀌었기 때문에 그냥 USA-129 같이 쉽게 알아볼 수 없는 이름이 되었다. 그런데 정작 NASA 의 데이터 베이스에선 KH-12-1 등으로 기재되어 있다. 2013년 에드워드 스노든의 폭로로 인해 처음 존재가 알려졌으며, Crystal (KH-11)의 정식 후계기이다. 정식 명칭은 EIS 또는 EECS.대부분이 비밀로 붙여져 있으나, 덩치 큰 KH-11을 기반으로 한 것으로 예상되고 있으며, 적외선 등 다양한 스펙트럼 만이 아니라 광역의 전파망도 청취할 수 있다고 한다. 3~4m에 가까운 반사망원경 직경으로 봐서 훨씬 좋은 해상력을 가지고 있는 것으로 추측되며, 이외에도 커다란 망원경이 덩굴처럼 붙어 있기 때문에 한번에 다양한 사진을 찍을 수 있다. 처리 속도는 5초마다 한 장씩 보내 줄 수 있다고. 1990년부터 1996년까지 최소 3대가 발사된 것으로 파악되며, 이후로도 총 7개가 발사된 것으로 예상된다. 가격은 위성체만 100억 달러 이상이다. 아폴로 계획 1회 유인 발사 비용보다 비싸다.(...)
2.1.9. KH-13? KH-14?
KH-13은 아직까지 완전히 베일에 가려진 최신 정찰위성이며, 현재까지 알려진 정보는 거의 없다. 이름도 아직 확정된 것이 없는 수준. 1995년 LA 타임즈에서 KH-12보다 더 크고 아름다운 무언가가 쏘아 올려졌는데 이것이 KH-13이 아닌가 하는 주장을 하기도 했다. 또한 KH-14가 운영중이며 스텔스 기능이 탑재되었다는 루머가 있긴 하나 아직까지 정확하게 알려진 바가 없다.다만 2019 북미정상회담에서 성능이 어느 정도 드러났다. 미국과 북한의 협상 과정에서 미국 측이 최신 정찰 정보 위성으로 그동안 알려지지 않은 북한의 핵 시설을 촬영한 사진을 북한 측에 제시했으며, 사진의 해상도는 최소 1cm급이라고 보도되었다. 이 정도면 우주에서 사람 얼굴 인식, 차량 번호판 인식이 가능한 수준이다. 또한, 일부 매체에 따르면, 2.5~5cm의 해상도로 2~3분 단위로 동영상도 촬영할 수 있는 기능도 있다고 한다.
3. 여담
- 이와 비슷한 위성으로 Misty 프로젝트가 있다. 이 위성은 스텔스 능력을 가지고 있기 때문에 비슷한 시기에 발사된 KH-12에 비해 매우 발견하기 어려우며 이 위성에 대한 정보는 국회청문회때 운용 예산과 관련되어 언급된 것이 유일하다. 적어도 2개가 발사된 것으로 예상되며, 발사 시기 및 발사체를 볼 때 KH-12 급으로 예상되고 있다. KH-13의 코드네임이 Misty2가 아닌가 하는 의혹이 있다.
[1] 허블은 14년 뒤인 1990년에 발사된 망원경이다. 다만 아래 문단에서도 알 수 있듯이 KH-11 렌즈 제작사가 허블의 렌즈 제작에도 참여하였고 목표도 다르기에 단순히 비교하기엔 무리가 있다.[2] 냉전 시기 첩보전을 다룬 콜 오브 듀티: 블랙 옵스 2의 시네마틱 영상에 이 돈지랄의 끝판왕을 묘사한 장면이 있다.