Minitrack

La red Minitrack fue la primera red de seguimiento de satélites de EE. UU. en entrar en funcionamiento, en 1957. Se utilizó para rastrear los vuelos del Sputnik , el Vanguard , el Explorer y otros proyectos espaciales iniciales. Minitrack fue la precursora de la Red de Seguimiento y Adquisición de Datos de Naves Espaciales (STADAN) y de la Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN).

Cuando a mediados de la década de 1950 surgieron las propuestas para el uso de satélites, surgió naturalmente la cuestión de cómo rastrearlos. Se consideraron tres enfoques:

• Seguimiento óptico
• Uso del radar
• Un proyecto del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) que medía ángulos mediante interferometría , basado en trabajos realizados en el Campo de Pruebas de Misiles de White Sands .

Los métodos ópticos y de radar no requerían un objetivo cooperativo, pero presentaban el grave problema de la adquisición, o más bien, de la localización del objetivo, debido a sus reducidos campos de visión. La propuesta del NRL necesitaba un transmisor en el objetivo, pero permitía medirlo fácilmente en cualquier punto de un amplio campo de visión. La propuesta del NRL fue aceptada y se convirtió en la base de las estaciones Minitrack.

De un documento histórico de la NASA : ^{[ 1 ]}

A principios de abril de 1955, Milton Rosen , John Mengel y Roger Easton se reunieron informalmente en el NRL y elaboraron un documento titulado «Propuesta para un satélite rastreable mínimo (Minitrack)». Este informe clave no incluye fecha ni autores; sin embargo, según Rosen, precedió por tan solo unos días a un informe más formal titulado «Un programa de satélites científicos» ^{[ 2 ]} , del 13 de abril de 1955, redactado por la División de Desarrollo de Cohetes del NRL. El apéndice B de este documento, titulado «El sistema Minitrack», era prácticamente idéntico al de su predecesor de hacía unos días. El nombre «Minitrack», que aparecía por primera vez en papel, fue acuñado por John Mengel.

La propuesta original solo tenía un par de estaciones. Sin embargo, pronto se comprendió que esto era insuficiente. De la historia de la NASA: ^{[ 3 ]}

Antes de finales de 1955, las ideas cambiaron drásticamente. Primero, se comprendió que un solo par de estaciones proporcionaría una cobertura geográfica muy limitada, lo que dificultaría la adquisición de datos y ralentizaría considerablemente la acumulación de datos orbitales. A continuación, se propusieron cuatro pares de estaciones en el sur de Estados Unidos. La idea de una "barrera radioeléctrica" ​​estaba implícita en esta sugerencia; es decir, la creación de una larga cadena de patrones de antena superpuestos que el satélite debía interceptar con frecuencia. El problema era que la inclinación orbital prevista del satélite Vanguard lo mantendría alejado del sur de Estados Unidos durante demasiado tiempo. El siguiente paso lógico fue la construcción de una larga barrera norte-sur que el satélite atravesaría en casi todas las órbitas. Pero el programa Vanguard no podía financiar una larga cadena de estaciones emparejadas; además, un análisis posterior demostró que los datos orbitales completos podían calcularse únicamente mediante el seguimiento angular (interferométrico). Estos cambios de perspectiva se manifestaron en un informe que describía una cadena de nueve estaciones Minitrack individuales dispersas a lo largo del meridiano 75 . Para pesar de algunos ingenieros, se eliminaron las capacidades de medición de distancia y velocidad.

Una cosa era la conveniencia técnica de las estaciones Minitrack en territorio extranjero; otra muy distinta eran la negociación del emplazamiento, la preparación del terreno y la logística. La situación era especialmente crítica en los países sudamericanos, donde la presencia de bases estadounidenses era delicada y las infraestructuras de transporte y comunicación eran precarias. Desafortunadamente, las estaciones Minitrack requerían zonas libres de interferencias radioeléctricas, que generalmente no coincidían con los enlaces de comunicación y las instalaciones de suministro también necesarios. [...]

El Equipo de Selección de Emplazamientos había elegido seis ubicaciones en Sudamérica: La Habana , Panamá , Quito , Lima , Antofagasta y Santiago ; pero ¿quién se encargaría de la imponente tarea de instalar estaciones fuera de los Estados Unidos? El Ejército de los EE. UU., gracias a su experiencia en el Sistema Integrado de Radiocomunicaciones (IAGS), era la opción lógica. En septiembre de 1956, el Jefe de Ingenieros del Ejército inició la construcción en los seis emplazamientos a petición del Laboratorio de Radiocomunicaciones Nacionales (NRL). Más concretamente, la tarea recayó en el Grupo de Trabajo del Proyecto Vanguard, creado especialmente para este fin por el Servicio Cartográfico del Ejército. Cabe mencionar que los emplazamientos sudamericanos, aunque cercanos a grandes ciudades, generalmente se encontraban a cierta distancia de las instalaciones modernas y su correspondiente ruido radioeléctrico. El aislamiento y las condiciones precarias provocaron problemas logísticos y de moral entre los operadores en los primeros tiempos.

Las estaciones Minitrack en los Estados Unidos continentales se establecieron con mayor facilidad. La Armada instaló y operó las estaciones de Blossom Point y San Diego ; esta última ubicada en la Base Aérea Auxiliar Naval Brown, cerca de Chula Vista, California , y operada por el Laboratorio de Electrónica Naval . Las estaciones situadas más allá de Cabo Cañaveral se establecieron en cooperación con Gran Bretaña y fueron operadas por la Armada y la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Tras deliberar sobre los requisitos de seguimiento, la logística y las instalaciones de apoyo, finalmente se eligieron Antigua y Grand Turk como estaciones de seguimiento en lugar de Barbuda y Mayaguana , inicialmente previstas . [...]

La estación Blossom Point, a tan solo 56 km al sureste de Washington, D.C. , entró en funcionamiento en julio de 1956 y pronto se utilizó como centro de formación para operadores de Minitrack y como instalación de pruebas para el equipo Minitrack. Durante el Año Geofísico Internacional y posteriormente, muchos extranjeros realizaron el curso de Minitrack en Blossom Point. De hecho, la disposición del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y la NASA para emplear y capacitar a extranjeros en las estaciones Minitrack y STADAN facilitó enormemente la tarea de establecer instalaciones estadounidenses en territorio extranjero. Las estaciones Minitrack han demostrado su valía con creces como representantes apolíticos y desinteresados ​​de los Estados Unidos.

La red completa de Minitrack, compuesta por diez estaciones, entró en funcionamiento en octubre de 1957, y la undécima, ubicada en Woomera, Australia , se añadió un mes después. Resulta evidente que la red Minitrack no era estática. Se añadían y eliminaban estaciones según las necesidades del programa espacial. Los satélites más grandes, con mayor potencia de transmisión, hicieron que estaciones como la de Antofagasta resultaran redundantes. El acoso político en Cuba dejó claro, ya en septiembre de 1957, que probablemente habría que trasladar la estación de La Habana.

Aunque una estación Minitrack podía medir los ángulos con respecto a los satélites con mucha precisión, utilizar esta información para determinar una órbita requería trabajo adicional. ^{[ 4 ]}

• La ubicación de la estación debe conocerse con gran precisión. Antes de la llegada de los satélites, cada continente tenía su propio sistema de coordenadas topográficas, y la relación entre estos sistemas no se conocía con exactitud.
• Es fundamental conocer con precisión la hora en la estación. La solución consistió en instalar 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 su determinación . Esto resultaba difícil, ya que las estaciones estaban ubicadas en zonas con escasa cobertura radioeléctrica, lo que implicaba una infraestructura de comunicaciones limitada. El ejército estadounidense colaboró ​​y construyó nuevas instalaciones de comunicaciones para las estaciones.

Para el 1 de octubre de 1957, Minitrack estaba prácticamente terminado, a excepción de la comprobación de algunos enlaces de teletipo y la calibración de algunas estaciones. Tres días después, el Sputnik-1 comenzó a cruzar la valla de Minitrack cada 96 minutos; pero transmitía 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 transmitía en las bandas de radioaficionados y gozaba de gran popularidad, ya que radioaficionados de todo el mundo captaban las señales. Ingenieros de radio del ejército y numerosos radioaficionados pasaron la noche del 4 de octubre de 1957 construyendo y modificando sus equipos para el seguimiento Doppler. En un día se dispuso de datos orbitales preliminares. En el Laboratorio de Investigación Naval (NRL), el equipo de Minitrack ya había comenzado a modificar Minitrack para la recepción de 40 MHz. Alertados por los anuncios radiofónicos del lanzamiento del Sputnik, trabajaron sin descanso cortando dipolos de 40 MHz y planificando modificaciones en la red. Rápidamente se instalaron antenas cruzadas de 40 MHz en Blossom Point, San Diego y Lima; y, posteriormente, en Santiago y Woomera. En pocos días, se empezaron a recibir datos de seguimiento precisos. De hecho, el Sputnik 1 y el Sputnik 2 realizaron buenas pruebas de Minitrack. ^{[ 5 ]}

Cuando los satélites estadounidenses Explorer y Vanguard fueron lanzados unos meses después, Minitrack pudo rastrearlos fácilmente. Esto funcionó tan bien que los interferómetros de Minitrack también constituyeron el método de seguimiento básico de la red STADAN posterior. ^{[ 6 ]}

La última estación principal de Minitrack del Año Geofísico Internacional (AGI) entró en funcionamiento en Woomera durante octubre de 1957. Salvo algunos cambios menores, la adición de sitios y la reconstrucción de instalaciones temporales, no se realizaron cambios importantes en Minitrack hasta que se instaló la gran antena paraboloide de 26 m en el nuevo sitio de Fairbanks en mayo de 1962. [...] Durante este período, la red Minitrack rastreó fácilmente los pocos satélites científicos, relativamente sencillos, que pasaban por encima. Fue una época de intensa planificación, investigación y desarrollo, ya que la nación planeaba programas espaciales que pronto saturarían las capacidades de Minitrack. ^{[ 7 ]}

A medida que los satélites se volvieron más grandes y sofisticados, surgieron varios problemas que Minitrack no podía manejar adecuadamente, y algunas capacidades que ya no eran necesarias. Entre ellas se incluían:

• Satélites en órbitas polares. Esto requirió nuevos emplazamientos para su seguimiento.
• Satélites en órbitas síncronas. Estos tienen rumbos que cambian lentamente (o pueden ser completamente estacionarios). Esto hace que el seguimiento angular sea mucho menos útil. Lo que se necesita en este caso, especialmente para las maniobras de dichos satélites, es el alcance y la velocidad angular. Minitrack no podía realizar estas mediciones. Una situación muy similar se presenta para los satélites que se encuentran cerca del apogeo en órbitas excéntricas. ^{[ 8 ]}
• Se requiere un ancho de banda de retorno de datos mucho mayor y, por lo tanto, antenas más grandes. Nimbus fue el primer satélite que puso de manifiesto este problema, ya que comenzó a enviar imágenes en lugar de solo telemetría básica. ^{[ 9 ]}
• Los sistemas de telemetría y control se volvieron cada vez más automatizados, a medida que aumentaba el número de satélites y su sofisticación.
• Mucho menos necesidad de seguimiento a ciegas. A medida que los campos de lanzamiento mejoraron su sistema de seguimiento, se disponía de buenos elementos orbitales incluso antes de que el misil abandonara el campo de lanzamiento. ^{[ 10 ]}

Para satisfacer estas nuevas necesidades, se realizaron una serie de cambios fundamentales en la red Minitrack: ^{[ 11 ]}

• Cambios, cierres y adiciones en el sitio web.
• En algunos emplazamientos se están instalando antenas parabólicas más grandes, de 12 m (39 pies) y 26 m (85 pies) .    
• Agregar el equipo de seguimiento de alcance y velocidad de alcance Goddard (GRARR). ^{[ 12 ]}
• Adición de nuevas antenas de telemetría y comando de seguimiento automático (SATAN). ^{[ 13 ]}
• Enlaces de comunicación terrestre más amplios y automatizados entre estaciones.

La red resultante de principios de la década de 1960 se denominó Red de Seguimiento y Adquisición de Datos de Naves Espaciales , o STADAN.

• NASCOM

• William R. Corliss (1974). "Informe técnico de la NASA CR 140390, Historias de la Red de Seguimiento y Adquisición de Datos Espaciales (STADAN), la Red de Vuelos Espaciales Tripulados (MSFN) y la Red de Comunicaciones de la NASA (NASCOM)". NASA. hdl : 2060/19750002909 .{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
• Schroeder, CA; Looney, CH Jr.; Carpenter, HE Jr (1957). "Informe del Proyecto Vanguard n.° 18" . Laboratorio de Investigación Naval, Washington D.C. Archivado del original el 4 de marzo de 2016.{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )