thumb|Satellite KH-4B Corona thumb|Satellite Lacros en construction.
Un satellite de reconnaissance, ou satellite espion (en langage populaire), est un satellite artificiel utilisé pour des applications militaires ou de renseignement. Les satellites de ce type collectent généralement des informations sur les installations civiles et militaires d'autres pays au moyen d'un système optique ou radar pour des observations tous temps (à travers les nuages) ou de nuit.
Caractéristiques Les satellites de reconnaissance permettent de cartographier un territoire et surtout d'identifier les installations militaires fixes, les armes et les unités militaires. Ces satellites circulent généralement sur une orbite basse pour obtenir la meilleure résolution. L'orbite est souvent polaire pour balayer toutes les latitudes. Pour accroitre encore la résolution certains d'entre eux emportent suffisamment d'ergols pour abaisser fortement leur orbite au-dessus de zones présentant un intérêt militaire particulier. La consommation d'ergols qu'entraînent de telles manœuvres et la nécessité de compenser la traînée subie dans une atmosphère plus dense entraîne une durée de vie parfois très brève de quelques jours pour certains modèles qui impose des renouvellements constants. Ceci explique en grande partie le nombre très élevé de satellites lancés par l'Union soviétique. Au début de l'ère spatiale les images sont enregistrées sur des films argentiques qui sont récupérées lorsqu'une capsule détachable ou le satellite revient au sol. Cette technique est rapidement abandonnée par les États-Unis pour la transmission des données par voie hertzienne après numérisation des films avant le passage à la prise d'image numérique. La Russie utilise encore en partie la technique des films argentiques. La résolution qui était d'une dizaine de mètres pour les premiers satellites descend à quelques centimètres pour les satellites les plus performants. Pour pouvoir percer la couverture nuageuse ou prendre des images de nuit certains satellites de reconnaissance emportent non pas une caméra mais un radar. Une consommation importante d'énergie et une résolution faible ont longtemps freiné l'utilisation de ce type de satellite.
Les satellites de reconnaissance par pays Les principales puissances spatiales disposent de satellites de reconnaissance qui constituent désormais un composant majeur des forces militaires modernes. L'Union soviétique et les États-Unis sont les premiers à avoir développé ce type d'engin dans le contexte de la guerre froide. L'Union soviétique a ainsi lancé près de 900 satellites de ce type (soit 10 % de l'ensemble des satellites artificiels placés en orbite par les nations spatiales). Le nombre des satellites américains est beaucoup plus réduit mais leur capacité et leur durée de vie a pratiquement toujours été plus élevée. Les autres nations spatiales ont progressivement développé leur propre flotte de satellite de reconnaissance soit optique soit radar soit les deux : Chine (1974), France (1995), Japon (2003), Israël (2003), Allemagne (2006), Italie (2007).
États-Unis vignette|Schémas des satellites de reconnaissance américains mis en œuvre entre les années 1960 et 1990. vignette|Projet de satellite de reconnaissance optique Membrane Optic Imager Real-Time Exploitation (MOIRE) lancé en 2010 par la Defense Advanced Research Projects Agency et Northrop Grumman. Il s'agit de mettre en place un système en orbite géostationnaire capable de réaliser des images vidéos à haute résolution et de les diffuser en direct (vue d'artiste).
Alors que l'ère spatiale n'a pas encore débuté, l'organisme de recherche militaire américain Rand Corporation réalise en 1954 une étude démontrant la faisabilité d'un satellite de reconnaissance qui serait équipé d'une caméra de télévision et qui transmettrait par radio les photos réalisées. Sur la base de ce rapport, l'Armée de l'Air américaine lance le programme de satellite de reconnaissance WS-17L. Les États-Unis et l'Union soviétique sont à l'époque plongés dans la guerre froide, une guerre larvée se traduisant par la participation à des conflits dans plusieurs pays tiers et une course aux armements effrénée. Chacun des deux pays développe des missiles balistiques et une flotte de bombardiers porteurs de l'arme nucléaire. Le président américain Eisenhower propose en 1955 aux dirigeants soviétiques que le niveau d'armement des deux pays soit contrôlé par des vols de reconnaissance de l'autre partie (projet Open Skies), mais cette proposition est rejetée. Les Soviétiques dévoilent l'existence du bombardier soviétique Bison, ce qui conduit certains responsables américains à penser que l'URSS dispose d'une avance significative dans le domaine de la frappe nucléaire (bomber gap). En 1956, l'avion-espion américain U-2 réalise un premier vol de reconnaissance au-dessus du territoire soviétique. Les photos prises par les vols suivants des U-2 démontrent que la flotte de bombardiers nucléaires soviétiques est plus réduite que prévu. En 1957, l'Union soviétique place en orbite le premier satellite artificiel Spoutnik 1. Sur le plan militaire, ce lancement démontre que l'URSS peut construire des missiles balistiques intercontinentaux qui pourraient détruire la défense américaine par une frappe surprise. Mais les dirigeants américains disposent d'informations contradictoires sur l'ampleur de la menace, c'est-à-dire sur le nombre de missiles que l'Union soviétique est capable de déployer. Pour mieux évaluer cette menace, le gouvernement américaine décide d'accélérer le projet de satellite de reconnaissance WS-117L. Celui-ci est réorganisé et subdivisé en trois sous-projets : un satellite de reconnaissance transmettant les photographies numérisées par radio, un satellite ayant recours à des films photographiques renvoyés au sol par des capsules et un satellite d'alerte avancée. Le deuxième projet, plus facilement réalisable à court terme est confié à la CIA. Celle-ci confie la conception du satellite à Itek Corporation et son intégration à Lockheed..
Le satellite de reconnaissance KH-1 développé par Lockheed sous la supervision de la CIA réutilise la structure d'un étage supérieur de fusée Agena dont le système de contrôle d'attitude est conservé. Il comprend une caméra panoramique Fairchild utilisant un film argentique et doté d'une focale de f.5 et d'une longueur focale de . Les images effectuées ont une résolution spatiale de depuis l'orbite basse. L'énergie est fournie par des batteries. Le satellite qui pèse environ une tonne est placé en orbite par une fusée Thor tirée depuis la base de lancement de Vandenberg en Californie. Une fois la mission remplie (elle ne dure généralement que quelques jours), le film photographique est stocké dans une capsule dotée d'une rétrofusée, d'un bouclier thermique et d'un parachute. Celle-ci se détache du satellite, réduit sa vitesse, pénètre dans l'atmosphère puis une fois ralentie déploie son parachute et est récupérée en vol par un avion équipé d'un dispositif de capture. La première tentative de lancement du satellite de reconnaissance KH-1, a lieu le . C'est un échec lié sans doute à la défaillance du lanceur. Les 11 tirs suivants sont également victimes de défaillances soit durant le lancement, soit en orbite soit durant le retour de la capsule contenant le film photographique. Finalement le , une première capsule est récupérée par un avion. La résolution spatiale de est bien inférieure aux photos prises par les U-2 mais ce premier essai fournit à lui tout seul plus de photos que toutes les missions de l'avion de reconnaissance qui l'ont précédé. La série des KH-1 est rapidement remplacée par le KH-2 puis par le KH-3 qui reçoit le nom de code Corona. La même année, un U-2 est abattu par un missile SA-2 tiré par la défense anti-aérienne de l'Union soviétique qui capture le pilote Francis Gary Powers. Le gouvernement américain décide de suspendre définitivement les vols de reconnaissance au-dessus du territoire soviétique. En 1961, le National Reconnaissance Office est créé pour développer le programme américain de satellites de reconnaissance en fédérant les travaux des différentes armes (Terre, Air, Mer) et des agences de renseignement (CIA, NSA, DIA). Un centre d'interprétation photographique centralisé est créé pour regrouper dans une même entité tous les spécialistes de l'interprétation photographique.
Les satellites KH-4
En 1962, le premier exemplaire de la version KH-4 des Corona est lancée. Le développement de ce satellite de l'Armée de l'Air américaine supervisé par la NRO, a été confié à Boeing et Eastman Kodak (pour la caméra). Cette version se caractérise par l'emport de deux caméras qui permettent de réaliser des images tridimensionnelles avec une résolution spatiale de quelques mètres.. Plus de 60 exemplaires de la KH4 répartis en plusieurs versions de plus en plus performantes seront lancées jusqu'en 1972.
Les KH-7/KH-8 Gambit
En 1967 le premier exemplaire de la famille KH-7 Gambit est placée en orbite.. Avec une résolution spatiale de il joue un rôle complémentaire par rapport au KH-4. Ce dernier est utilisé pour détecter des sites intéressants que le KH-7 est chargé de photographier en détail. Les photographies obtenues permettent d'identifier les objets au sol (navire, missile, avion) et d'avoir une première idée de leurs caractéristiques par le biais de leurs dimensions. Le satellite Gambit circule sur une orbite comprise entre 110 et et utilise un miroir de de diamètre. Le premier exemplaire de la série des KH-8 Gambit 3 est lancé en 1966. Ce satellite utilise un télescope de même diamètre que le KH-7 mais les caractéristiques de l'optique et du système de traitement de l'image lui permettent d'atteindre une résolution spatiale de qui ne sera dépassée qu'en 1984.
Développement de satellites de reconnaissance radar
La NRO fait développer le satellite de reconnaissance Quill qui expérimente le recours à un radar à synthèse d'ouverture. Son antenne d'une superficie de 0,6 x 4,6 est fixée sur l'un des côtés du corps de l'étage Agena utilisé par les satellites de reconnaissance antérieurs. La résolution spatiale théorique est de . Cette technique présente l'avantage d'obtenir des images malgré la présence de couches nuageuses. Les données au cours du vol effectué en 1964 ne sont pas jugés exploitables. Il faudra attendre les années 1980 pour que, les progrès techniques dans le domaine de l'électronique aidant, les États-Unis mettent à nouveau en œuvre un radar avec la série des Lacros.
KH-9 Hexagon