La Red Minitrack fue la primera red de rastreo satelital de EE. UU. Que entró en funcionamiento en 1957. Se utilizó para rastrear los vuelos de Sputnik , Vanguard, Explorer y otros esfuerzos espaciales tempranos. Minitrack fue el progenitor de la Red de Adquisición de Datos y Seguimiento de Naves Espaciales (STADAN) y la Red de Vuelo Espacial Tripulado (MSFN).
Orígenes
Cuando las propuestas de satélites flotaron a mediados de la década de 1950, surgió naturalmente la cuestión de rastrearlos. Se consideraron tres enfoques:
- Seguimiento óptico
- Uso de radar
- Un esquema del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) que midió ángulos usando interferometría , basado en el trabajo en White Sands Missile Range .
Las aproximaciones ópticas y de radar no requerían un objetivo cooperativo, pero tenían el mayor problema de adquisición, o encontrar el objetivo en primer lugar, ya que tenían campos de visión muy pequeños. La propuesta de NRL necesitaba un transmisor en el objetivo, pero podía medir fácilmente un objetivo en cualquier lugar en un amplio campo de visión. La propuesta de NRL fue aceptada y se convirtió en la base de las estaciones Minitrack.
De un documento de historia de la NASA: [1]
A principios de abril de 1955, Milton Rosen, John Mengel y Roger Easton se reunieron informalmente en NRL y generaron un documento titulado "Propuesta para un satélite rastreable mínimo (Minitrack)". En este informe clave no se enumeran fechas ni autores; pero, según Rosen, sólo precedió unos pocos días a un informe más formal con el título, "Un programa científico de satélites", [2] el 13 de abril de 1955, y escrito por la División de Desarrollo de Cohetes de NRL. El Apéndice B de este documento estaba etiquetado como "El sistema Minitrack" y era casi idéntico a su predecesor de unos pocos días. El nombre "Minitrack" que ahora aparece por primera vez en papel, fue acuñado por John Mengel.
Desarrollo
La propuesta original tenía solo un par de estaciones. Sin embargo, pronto se dio cuenta de que esto era insuficiente. De la historia de la NASA: [3]
Antes de finales de 1955, las ideas cambiaron drásticamente. En primer lugar, se comprendió que un solo par de estaciones proporcionaría una cobertura geográfica muy limitada, dificultando la adquisición de datos y haciendo muy lenta la acumulación de datos orbitales. A continuación, se propusieron cuatro pares de estaciones en el sur de Estados Unidos. La idea de una "barrera de radio" estaba implícita en esta sugerencia; es decir, la creación de una larga cadena de patrones de antenas superpuestos que el satélite debe cruzarse con frecuencia. El problema era que la inclinación orbital planificada del satélite Vanguard lo mantendría alejado del sur de los Estados Unidos la mayor parte del tiempo. El siguiente paso lógico fue la construcción de una valla larga de norte a sur por la que pasaría el satélite en casi todas las órbitas. Pero el programa Vanguard no podía apoyar financieramente una larga cadena de estaciones emparejadas; además, una reflexión más profunda pronto mostró que los datos orbitales completos se podían calcular solo a partir del seguimiento angular (interferométrico). Estos cambios en el pensamiento se manifestaron en un informe que describe una cadena de nueve estaciones individuales Minitrack esparcidas a lo largo del meridiano 75 . Para pesar de algunos ingenieros, se abandonaron las capacidades de medición de rango y velocidad.
La conveniencia técnica de las estaciones Minitrack en suelo extranjero era una cosa; más formidables fueron la negociación del sitio, la preparación del sitio y la logística. La situación fue particularmente aguda en los países de América del Sur que eran sensibles a las bases estadounidenses y donde las instalaciones de transporte y comunicación eran primitivas. Desafortunadamente, las estaciones de Minitrack requerían espacios radio silenciosos que generalmente no coexisten con los enlaces de comunicación y las instalaciones de suministro también deseados.
[...]
El Equipo de Selección del Sitio había elegido seis ubicaciones sudamericanas: La Habana , Panamá , Quito , Lima , Antofagasta y Santiago ; pero, ¿quién emprendería la imponente tarea de establecer estaciones fuera de los Estados Unidos propiamente dichos? El Ejército de los EE. UU., En virtud de su experiencia en IAGS, fue la elección lógica. En septiembre de 1956, el Jefe de Ingenieros del Ejército inició la construcción en los seis sitios a pedido de NRL. Más específicamente, la tarea recayó en la Fuerza de Tarea del Proyecto Vanguardia especialmente creada del Servicio de Mapas del Ejército. Cabe mencionar aquí que los sitios de América del Sur, aunque cerca de las grandes ciudades, generalmente estaban a cierta distancia de las instalaciones modernas y del ruido de radio asociado. El aislamiento y las condiciones primitivas causaron problemas logísticos y de moral de los operadores en los primeros días.
Los sitios de Minitrack en los Estados Unidos continentales se establecieron con mayor facilidad. La Marina estableció y operó las estaciones Blossom Point y San Diego ; este último en la Estación Aérea Auxiliar Naval Brown, cerca de Chula Vista, California , y operado por el Laboratorio de Electrónica Naval . Las estaciones de Cabo Cañaveral se establecieron en cooperación con Gran Bretaña y fueron operadas por la Armada y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Después de deliberar sobre los requisitos de seguimiento, la logística y las instalaciones de apoyo, finalmente se eligió Antigua y Grand Turk para las estaciones de rango inferior en lugar de las Barbuda y Mayaguana planificadas inicialmente .
[...]
La estación Blossom Point, a solo 56 km al sureste de Washington , entró en funcionamiento en julio de 1956 y pronto se empleó como sede de capacitación para operadores de Minitrack y como instalación de prueba para equipos de Minitrack. Durante el IGY y después, muchos extranjeros tomaron el curso Minitrack en Blossom Point. De hecho, la voluntad de NRL y NASA de emplear y capacitar a ciudadanos extranjeros en las estaciones Minitrack y STADAN facilitó enormemente la tarea de colocar las instalaciones estadounidenses en suelo extranjero. Las estaciones de Minitrack se han "ganado su sustento" muchas veces como representantes apolíticos y sin compromiso de los Estados Unidos.
La red Minitrack completa de diez estaciones se puso en funcionamiento durante octubre de 1957, y la undécima, en Woomera, Australia , se añadió un mes después. Ya debería ser evidente que la red Minitrack no era algo estático. Las estaciones se agregaron y restaron según lo requiriera el programa espacial. Los satélites más grandes con más potencia de transmisión hicieron que estaciones como Antofagasta fueran redundantes. El acoso político en Cuba hizo evidente ya en septiembre de 1957 que la estación de La Habana probablemente tendría que ser trasladada.
Problemas técnicos
Aunque una estación Minitrack podía medir los ángulos de los satélites con mucha precisión, usar esta información para determinar una órbita requería un trabajo adicional. [4]
- La ubicación de la estación debe conocerse con mucha precisión. Antes de los satélites, cada continente tenía su propio sistema de coordenadas topográficas y la relación entre estos sistemas no se conocía con precisión.
- La hora en la estación debe conocerse con precisión. La solución fue configurar un reloj preciso en cada estación y calibrarlo comparándolo con las transmisiones de radio de WWV .
- Dado que se necesita más de una observación para determinar una órbita precisa, los datos de cada estación deben enviarse a una ubicación central para la determinación de la órbita. Esto fue difícil ya que las estaciones estaban ubicadas en áreas radio silenciosas, que por lo tanto tenían poca infraestructura de comunicaciones. El ejército de los Estados Unidos contribuyó y construyó nuevas instalaciones de comunicaciones para las estaciones.
Minitrack y Sputnik
Para el 1 de octubre de 1957, Minitrack estaba completo excepto por la verificación de algunos enlaces de teletipo y la calibración de algunas estaciones. Tres días después, el Sputnik 1 comenzó a cruzar la valla Minitrack cada 96 minutos; pero estaba transmitiendo a 20 y 40 MHz. Los operadores de minitrack sabían que el Sputnik 1 pasaba por encima, pero no podían rastrearlo con interferómetros de 108 MHz.
El Sputnik 1 estaba transmitiendo en las bandas de radioaficionados y obteniendo buena publicidad a medida que radioaficionados de todo el mundo captaban las señales. Los ingenieros de radio del ejército y muchos aficionados pasaron la noche del 4 de octubre construyendo y modificando su equipo para el seguimiento Doppler. Los datos orbitales brutos estuvieron disponibles en un día. En NRL, el equipo de minitrack ya había comenzado a modificar Minitrack para la recepción de 40 MHz. Alertados por anuncios de radio del lanzamiento del Sputnik, quemaron los dipolos de 40 MHz y planificaron modificaciones en la red. Se instalaron rápidamente cruces de 40 MHz en Blossom Point, San Diego y Lima; y, posteriormente, en Santiago y Woomera. En varios días, se recibieron buenos datos de seguimiento. Sputnik 1 y Sputnik 2, de hecho, le dieron a Minitrack buenas carreras de shakedown. [5]
Mediana edad: 1958-1962
Cuando los satélites estadounidenses Explorer y Vanguard se lanzaron unos meses más tarde, Minitrack pudo rastrearlos fácilmente. Esto funcionó lo suficientemente bien como para que los interferómetros Minitrack también formaran el método de seguimiento básico de la red STADAN subsiguiente. [6]
La última estación principal IGY Minitrack entró en funcionamiento en Woomera en octubre de 1957. Aparte de algunas modificaciones menores y la adición de sitios y la reconstrucción de instalaciones temporales, no se realizaron cambios importantes en Minitrack hasta que se instaló la gran antena paraboloidal de 26 m en el nuevo Fairbanks en mayo de 1962. [...] Durante este período, la red Minitrack rastreó fácilmente los pocos satélites científicos relativamente simples que pasaban por encima. Fue un momento de intensa planificación, investigación y desarrollo, ya que la Nación planificó programas espaciales que pronto saturarían las capacidades de Minitrack. [7]
Transformación en STADAN
A medida que los satélites se hicieron más grandes y sofisticados, hubo una serie de problemas que Minitrack no pudo manejar bien y algunas capacidades que no eran necesarias. Estos incluyeron:
- Satélites en órbitas polares. Esto requería que se rastrearan nuevos sitios.
- Satélites en órbitas sincrónicas. Estos tienen cojinetes que cambian lentamente (o pueden estar completamente estacionarios). Esto hace que el seguimiento de ángulos sea mucho menos útil. Lo que se necesita en este caso, especialmente para las maniobras de dichos satélites, es rango y velocidad de rango. Minitrack no pudo realizar estas medidas. Existe una situación muy similar para los satélites que están cerca del apogeo en órbitas excéntricas. [8]
- Necesidad de anchos de banda de retorno de datos mucho mayores y, por tanto, antenas más grandes. Nimbus fue el primer satélite que enfatizó este problema, ya que comenzó a devolver imágenes en lugar de solo telemetría básica. [9]
- Más y más instalaciones de mando y telemetría automatizadas, a medida que aumentaba el número de satélites y su sofisticación.
- Mucho menos necesidad de seguimiento ciego. A medida que los rangos de lanzamiento mejoraron su seguimiento, se dispuso de buenos elementos orbitales incluso antes de que el misil abandonara el rango. [10]
Para satisfacer estas nuevas necesidades, se realizaron una serie de cambios fundamentales en la red Minitrack. [11]
- Cambios, cierres y adiciones al sitio.
- Añadiendo platos más grandes de 12 metros y 26 metros en algunos sitios.
- Añadiendo el equipo de seguimiento Goddard Range y Range Rate (GRARR). [12]
- Incorporación de nuevas antenas de telemetría y comando de seguimiento automático (SATAN). [13]
- Enlaces de comunicación terrestre más grandes y más automatizados entre estaciones.
La red resultante de principios de la década de 1960 se llamó Red de Adquisición de Datos y Seguimiento de Naves Espaciales , o STADAN.
Ver también
Referencias
- ^ Corliss, pág. 17
- ^ "Un programa de satélite científico" . 5 de julio de 1955. NRL Memo 487.
- ^ Corliss, pág. 21.
- ^ Corliss, pág. 28
- ^ Corliss, pág. 29.
- ^ Corliss, pág. 30.
- ^ Corliss, pág. 36.
- ^ Corliss, pág. 50.
- ^ Corliss, pág. 49.
- ^ Corliss, pág. 47.
- ^ Corliss, pág. 47
- ^ Corliss, pág. 52.
- ^ Corliss, pág. 54.
Bibliografía
- William R. Corliss (1974). "Informe técnico de la NASA CR 140390, historias de la red de adquisición de datos y seguimiento espacial (STADAN), la red de vuelos espaciales tripulados (MSFN) y la red de comunicaciones de la NASA (NASCOM)". NASA. hdl : 2060/19750002909 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )Archivo PDF de 100 MB. Explícitamente sin derechos de autor. - Schroeder, CA; Looney, Jr., CH; Carpintero, Jr., HE (1957). "Informe del proyecto Vanguard # 18" . Laboratorio de Investigación Naval, Washington DC. Cite journal requiere
|journal=
( ayuda )CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )