Proyecto HARP

El proyecto HARP se originó como una idea de Gerald Bull , un renombrado pero controvertido ingeniero balístico especializado en cañones de alta velocidad y sistemas de propulsión de cañones. ^{[ 1 ] [ 2 ]} A mediados de la década de 1950, Bull trabajaba en la investigación de misiles antibalísticos (ABM) y misiles balísticos intercontinentales (ICBM) en el Canadian Armaments and Research Development Establishment (CARDE) cuando formuló la idea de lanzar satélites a órbita utilizando un enorme cañón. ^{[ 2 ]} Bull creía que un gran supercañón sería significativamente más rentable para enviar objetos al espacio que un cohete convencional. Bull argumentó que no necesitaría costosos motores de cohete, y que disparar un gran cañón no requeriría que el misil desechara múltiples etapas de cohete para atravesar la atmósfera terrestre y alcanzar la órbita. ^{[ 4 ]} En teoría, un sabot protegería la carga útil durante el disparo y luego se desprendería cuando el satélite en su interior emergiera. ^{[ 5 ]}

Durante finales de la década de 1950, Bull realizó experimentos preliminares de lanzamiento en el CARDE (ahora conocido como Investigación y Desarrollo de Defensa de Canadá – Valcartier , o DRDC Valcartier ) utilizando cañones de tan solo 76 mm. Estos experimentos pronto llamaron la atención del Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los EE. UU. y del Jefe de Investigación y Desarrollo del Ejército de los EE. UU., el teniente general Arthur Trudeau . ^{[ 6 ]} En ese momento, los ingenieros aeronáuticos necesitaban más información sobre las regiones superiores de la atmósfera para diseñar mejores aviones a reacción. Sin embargo, lanzar cohetes al aire para recopilar datos se consideraba generalmente costoso e ineficiente. ^{[ 2 ]} El ejército estadounidense, en particular, necesitaba especialmente un sistema de lanzamiento de bajo costo que pudiera cubrir altitudes que los aviones convencionales y los globos meteorológicos no podían alcanzar para apoyar el desarrollo de nuevos aviones supersónicos y sistemas de misiles. A finales de 1960, el CARDE y el Laboratorio de Investigación Balística (BRL) realizaron varios estudios de viabilidad sobre la integridad estructural de pequeñas sondas lanzadas con cañones. ^{[ 6 ]} Casi al mismo tiempo, BRL desarrolló un sistema de cañón de ánima lisa de 5 pulgadas en el Campo de Pruebas de Aberdeen que lanzó con éxito una sonda a altitudes superiores a los 220 000 pies. ^{[ 2 ] [ 7 ]}

En 1961, Bull renunció a CARDE y la Universidad McGill lo contrató como profesor. Trabajando junto con Donald Mordell, decano de ingeniería de la universidad, Bull avanzó con su proyecto de cañón espacial y solicitó financiación de diversas fuentes. Recibió un préstamo de 200 000 dólares de la junta de gobernadores de la Universidad McGill. Se le prometió verbalmente una subvención de 500 000 dólares del Departamento de Producción de Defensa de Canadá (CDDP), que posteriormente, según se informó, fue denegada debido a la oposición burocrática. ^{[ 2 ] [ 8 ]} En octubre de 1961, Bull se reunió con Charles Murphy, director del Laboratorio de Investigación Balística, para presentar su proyecto de un supercañón y recibió un apoyo abrumador. El Ejército de los Estados Unidos proporcionó a Bull un respaldo financiero sustancial y dos cañones navales de 16 pulgadas completos con un montaje terrestre y cargas de pólvora excedentes, una grúa de alta resistencia y un sistema de seguimiento por radar de 750 000 dólares. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 7 ]} Bull y Mordell anunciaron oficialmente el proyecto HARP como un programa del Instituto de Investigación Espacial de la Universidad McGill en una conferencia de prensa en marzo de 1962. ^{[ 2 ]} HARP se presentó como una iniciativa de investigación dedicada a "desarrollar capacidad de órbita baja para objetivos geodésicos y atmosféricos". ^{[ 7 ]} Sin embargo, el objetivo a largo plazo del proyecto era colocar satélites en órbita ^{[ 9 ] [ 10 ]} de manera económica.

En 1962, Bull y Mordell establecieron una estación de investigación de la Universidad McGill en Barbados (entonces todavía una colonia británica y parte de la Federación de las Indias Occidentales ) como la base principal de operaciones de HARP para su supercañón de 16 pulgadas. ^{[ 2 ] [ 11 ]} La ubicación del sitio fue sugerida por primera vez por Mordell, quien creía que un sitio de lanzamiento más cercano al ecuador permitiría que el proyectil obtuviera velocidad adicional de la rotación de la Tierra para alcanzar mayores altitudes. Además, la proximidad del sitio al Océano Atlántico garantizaba el impacto seguro de los proyectiles de reentrada. ^{[ 2 ]} Como resultado de las estrechas conexiones de la Universidad McGill con el Partido Laborista Democrático de la isla , Bull se reunió con el Primer Ministro de Barbados, Errol Barrow, para organizar la construcción de un sitio de tiro en Foul Bay , St. Philip. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Según se informa, HARP recibió un apoyo entusiasta del gobierno de Barbados debido a las expectativas de que la nación insular se involucraría fuertemente en la investigación de exploración espacial. ^{[ 3 ] [ 11 ]}

La instalación del cañón de 16 pulgadas comenzó en el recién establecido Centro de Investigación de Alta Altitud en abril de 1962. Se excavó un foso para el cañón en la base coralina de la isla y se construyó una plataforma de hormigón sobre una meseta para que el cañón pudiera colocarse verticalmente. Los cañones navales de 16 pulgadas proporcionados por el Ejército de los EE. UU. sirvieron como cañones del cañón HARP. Tuvieron que ser transportados al sitio en el buque de desembarco del Ejército de los EE. UU., el Teniente Coronel John D. Page , con la asistencia del Cuerpo de Transporte del Ejército de los EE. UU. , la Oficina de Investigación del Ejército de los EE. UU. y la Oficina del Jefe de Investigación y Desarrollo. ^{[ 2 ] [ 11 ] [ 14 ]} Cientos de personas de Barbados fueron empleadas para transportar los dos tubos de cañón de 140 toneladas desde la costa hasta la plataforma designada a 2 1/2 millas de la playa utilizando un ferrocarril temporal construido para tal fin. ^{[ 11 ] [ 12 ]} A finales de 1962, el cañón HARP de 16 pulgadas estaba instalado y la construcción de talleres, almacenes, instalaciones de radar y otras instalaciones estaba casi terminada. ^{[ 2 ]} Alrededor de esta época, la Oficina de Investigación del Ejército de los EE. UU. aumentó su apoyo financiero al proyecto a $250,000 por año. ^{[ 13 ]} El primer disparo de prueba del cañón de 16 pulgadas en Barbados se realizó el 20 de enero de 1963, marcando la primera vez que un cañón de este calibre se disparó en un ángulo casi vertical. El  proyectil de prueba de 315 kg alcanzó una altitud de 3000 metros con un tiempo de vuelo de aproximadamente 58 segundos a una velocidad de lanzamiento de 1000  m/s antes de caer a un kilómetro de la costa. ^{[ 2 ]}

Los proyectiles disparados por el cañón HARP de 16 pulgadas en Barbados pertenecían a una familia de misiles cilíndricos con aletas llamados Martlets, en honor al ave golondrina que aparecía en el escudo de la Universidad McGill. ^{[ 15 ] [ 16 ]} Dentro del cañón, el Martlet estaba rodeado por un sabot. Esta carcasa de madera mecanizada protegía el proyectil mientras viajaba a través del cañón, absorbiendo la energía de la combustión y luego fragmentándose en el aire después de que el Martlet saliera del cañón. Los Martlets también transportaban cargas útiles de contramedidas metálicas, humo químico o globos meteorológicos para recopilar datos atmosféricos, así como antenas de telemetría para rastrear el vuelo del misil. ^{[ 3 ] [ 16 ]} Los Laboratorios Harry Diamond ^{[ 17 ]} diseñaron varios sistemas de telemetría utilizados en el programa HARP. El disparo de estos misiles Martlet siempre iba acompañado de una enorme explosión que sacudía las casas cercanas, provocando grietas en varias áreas. Dado que el gobierno de Barbados se negó a reconocer las reclamaciones por daños de los propietarios de viviendas, HARP cayó en desgracia ante gran parte de la población de Barbados. ^{[ 12 ] [ 15 ]}

Desde finales de enero hasta principios de febrero de 1963, el cañón de 16 pulgadas en Barbados realizó su primera serie de pruebas utilizando el Martlet 1, el primero de los cuales voló durante 145 segundos y alcanzó una altitud de 26  km. Fue el primer vuelo del Martlet en el que se utilizó una baliza transmisora ​​de radio que rastreó el vuelo del vehículo. La segunda serie de pruebas se realizó en abril de 1963 con los nuevos misiles Martlet 2, que establecieron un nuevo récord mundial de altitud lanzada desde un cañón de 92  km. Casi al mismo tiempo, en la primavera, comenzó el desarrollo del Martlet 3A, y los lanzamientos de prueba comenzaron en septiembre. ^{[ 2 ] [ 12 ]} A finales de 1963, se lanzaron aproximadamente 20 misiles Martlet 2 y alcanzaron regularmente altitudes de 80  km. A partir de estas pruebas, los investigadores obtuvieron una cantidad significativa de datos atmosféricos, así como la balística interna del cañón de 16 pulgadas y el rendimiento de vuelo de los misiles Martlet 2, 3A y 3B. Impresionado por los resultados iniciales del programa HARP, el Ejército de los Estados Unidos acordó proporcionar 250 000 dólares anuales en financiación. ^{[ 2 ]}

En 1964, el cañón HARP en Barbados continuó lanzando principalmente misiles Martlet 2 que transportaban una amplia variedad de cargas útiles. Parte de la razón era su bajo costo, ya que el disparo del Martlet 2 costaba entre $2500 y $3000 y solo tomaba media hora para cargarlo. ^{[ 2 ] [ 18 ]} Los nuevos resultados de HARP convencieron al Ejército de los EE. UU. de aumentar la financiación anual del proyecto de $250,000 a $1.5 millones por año. Para marzo de 1964, el Departamento de Producción de Defensa (DDP) de Canadá acordó proporcionar financiación conjunta para el programa HARP por un total de $3 millones por año. ^{[ 2 ] [ 8 ] [ 13 ]} Sin embargo, según se informa, la financiación de HARP enfrentó varios obstáculos en forma de sabotaje burocrático debido a la oposición en el gobierno canadiense. ^{[ 2 ]} Los fondos prometidos por el DDP para el período comprendido entre el 1 de julio de 1964 y el 30 de junio de 1965 no llegaron hasta mayo de 1965. Durante este período, la Universidad McGill cubrió los fondos en la medida de lo posible, aunque hubo que realizar cambios en el plan original. En cada uno de los períodos de financiación subsiguientes, el DDP retrasó repetidamente la financiación de HARP hasta bien entrado el año fiscal. ^{[ 13 ]}

Los primeros intentos de mejorar el rendimiento del cañón de 16 pulgadas en Barbados se realizaron en 1964, principalmente aumentando la longitud del cañón. ^{[ 2 ]} En 1962, el Laboratorio de Investigación Balística aumentó la longitud del cañón de un sistema de cañón de 5 pulgadas soldando una segunda sección de cañón a la boca del primer cañón, extendiendo el cañón a 8,9 metros. El sistema de cañón resultante demostró una mayor velocidad de salida en la boca del cañón. El cañón más largo permitió que los gases propulsores empujaran el proyectil durante un período de tiempo más prolongado. ^{[ 2 ] [ 5 ] [ 19 ]} En septiembre de 1964, se agregó una extensión de diez calibres al cañón de 16 pulgadas basándose en el experimento del BRL con el cañón de 5 pulgadas. Sin embargo, si bien se registró un aumento de velocidad y altitud para los vuelos de prueba, la extensión falló en diciembre después de que se disparó el undécimo tiro. En 1965, se logró una exitosa ampliación del cañón de 16 pulgadas tras agrandar el foso para acomodar el gran tamaño del equipo. La ampliación casi duplicó la longitud del cañón a 120 pies y pesó cerca de 200 toneladas, convirtiendo al cañón Barbados de 16 pulgadas en la pieza de artillería operativa más grande del mundo en ese momento. ^{[ 2 ] [ 11 ] [ 15 ] [ 20 ]}

A finales de 1965, el Proyecto HARP había disparado más de cien misiles a alturas superiores a los 80  km en la ionosfera . ^{[ 3 ] [ 15 ]} En este punto, el proyecto comenzó a planificar el lanzamiento del Martlet 4, un proyectil que utilizaba cohetes propulsores que se encendían en pleno vuelo para enviarlo a órbita. ^{[ 3 ]} Para este propósito, BRL diseñó el sistema de telemetría que utilizaba sensores solares para determinar la altitud del proyectil. Este sistema de telemetría serviría como precursor temprano de la espoleta dinámica aerobalística (DFuze) del Ejército de los Estados Unidos. ^{[ 21 ]}

Para 1966, el programa HARP había establecido varios sitios de lanzamiento diferentes en Estados Unidos y Canadá, incluyendo un segundo cañón HARP de 16 pulgadas en el campo de tiro de Highwater en Quebec y un tercer cañón HARP de 16 pulgadas en el campo de pruebas de Yuma, Arizona. ^{[ 2 ] [ 19 ]}

El 18 de noviembre de 1966, el cañón HARP operado por BRL en el Campo de Pruebas de Yuma lanzó un misil Martlet 2 de 84 kg a 2100  m/s, enviándolo brevemente al espacio y estableciendo un récord mundial de altitud de 179  km. Esta hazaña se ha mantenido como el récord mundial de altitud para cualquier proyectil disparado. ^{[ 3 ] [ 15 ] [ 22 ]}

A lo largo de 1966, el programa HARP sufrió una serie de retrasos en la financiación debido a la enorme oposición de los críticos dentro del gobierno canadiense y a las crecientes presiones burocráticas. ^{[ 2 ] [ 13 ]} Al finalizar la participación del gobierno canadiense en junio de 1967, este había aportado 4,3 millones de dólares y el Ejército de los Estados Unidos, 3,7 millones de dólares. ^{[ 23 ]}

Por parte estadounidense, la creciente presión política y financiera causada por la Guerra de Vietnam y el enfoque de la NASA en cohetes tradicionales de gran escala también tensaron la financiación del proyecto, exacerbando aún más los problemas del programa. ^{[ 1 ]} En noviembre de 1966, el gobierno canadiense anunció que retiraría toda la financiación del Proyecto HARP después del 30 de junio de 1967. A pesar de los intentos de Bull por resucitar el programa, el gobierno canadiense retiró su apoyo en 1967. Esta decisión provocó rápidamente que el Ejército de los EE. UU. también retirara su financiación, lo que llevó a la terminación completa del programa. Ambos cañones HARP en Barbados y en Highwater Range fueron cerrados, aunque los cañones HARP bajo la jurisdicción del ejército estadounidense permanecieron operativos. ^{[ 2 ] [ 8 ]} Los activos del Proyecto HARP fueron transferidos a Bull, quien inició una operación comercial de Space Research Corporation para rescatar su proyecto. ^{[ 3 ]} Después de que HARP fue cancelado, el cañón de 16 pulgadas en Barbados permaneció en su emplazamiento, donde permanece hasta el día de hoy, oxidándose gradualmente. ^{[ 5 ]}

Los cañones HARP de 5 pulgadas se basaron en un cañón de servicio T123 de 120  mm modificado y fueron utilizados por el Laboratorio de Investigación Balística antes del programa HARP para satisfacer las necesidades de la Red Meteorológica de Cohetes del ejército estadounidense, un programa dedicado a recopilar datos de viento y temperatura atmosférica. Fueron diseñados para transportar una  carga útil de 0,9 kg a una altitud de 65  km, que consistía en contramedidas reflectantes de radar para recopilar datos de viento y pequeñas radiosondas que devolvían telemetría de radio con información como temperatura y humedad mientras descendían bajo grandes paracaídas. ^{[ 6 ] [ 25 ]} Este diseño inicial para el cañón HARP de 5 pulgadas alcanzó una altitud de 130 000  pies cuando se probó en 1961. ^{[ 19 ]} Los cañones de ánima lisa L70 de 5 pulgadas fueron el primer sistema de cañones de disparo vertical desarrollado bajo el Proyecto HARP. ^{[ 13 ]} En 1962, se implementó una extensión de 10 pies para el cañón HARP de 5 pulgadas soldando una segunda sección de cañón a la primera, lo que le permitió lanzar proyectiles a velocidades de boca de 1554  m/s (5100  pies/seg) a altitudes de 73 100  m (240 000  pies). ^{[ 19 ]} A lo largo de HARP, se hicieron modificaciones adicionales al cañón de 5 pulgadas, como agregar tres juegos de cables de refuerzo para mantener la alineación del cañón. Debido a su pequeño tamaño, se transportaron fácilmente desde su sitio inicial en Aberdeen Proving Ground a diferentes sitios de lanzamiento en América del Norte y el Caribe. ^{[ 6 ] [ 25 ]} Uno de los cañones HARP de 5 pulgadas fue adquirido por el Laboratorio de Ciencias Atmosféricas (que se consolidó en el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU. en 1992) para medir los vientos de la estratosfera. ^{[ 26 ]} El cañón de 5 pulgadas se consideró exitoso como un sistema de lanzamiento de bajo costo, con un costo de solo entre $300 y $500 por lanzamiento. ^{[ 6 ]} Para mayo de 1966, un total de los cañones de 5 pulgadas del programa HARP lanzaron 162 vuelos en Wallops Island, 47 vuelos en White Sands Missile Range, 30 vuelos en Barbados y 24 vuelos en Fort Greeley. ^{[ 19 ]}

Los cañones HARP de 7 pulgadas funcionaban como versiones ampliadas de los cañones HARP de 5 pulgadas, capaces de transportar el triple de carga útil con una capacidad de altitud de 350 000  pies. El sistema de cañón de 7 pulgadas se construyó a partir de un cañón M113  de 175 mm cuyo cañón era de ánima lisa y se extendía 26 pies. En general, sus proyectiles medían 1,6 m de largo y pesaban 27 kg. ^{[ 13 ] [ 19 ]} Sin embargo, también era capaz de disparar proyectiles de 5 kg a una velocidad inicial de 2880 m/s. ^{[ 27 ]} El cañón HARP de 7 pulgadas también incorporaba el uso de cohetes propulsados ​​por el cañón para aumentar la capacidad de carga útil y altitud. A diferencia de los cañones HARP de 5 pulgadas, todos los vuelos verticales de alto rendimiento de los cañones HARP de 7 pulgadas se llevaron a cabo en las instalaciones de la NASA en Wallops Island , donde se lanzaron 34 vehículos hasta mayo de 1966. ^{[ 19 ]}    

El Martlet 1 fue el primer proyectil de prueba del programa HARP. Diseñado en 1962, tenía un  calibre de 406 mm (16 pulgadas), pesaba 200  kg (450  lb), tenía un diámetro de 170 mm (6,6 pulgadas  ) y medía 1800 mm (70 pulgadas  ) de largo. Solo se fabricaron cuatro, dos de los cuales se dispararon durante la serie de pruebas de enero y junio de 1963. ^{[ 13 ]}

Los Martlet 2A, 2B y 2C representaron los primeros proyectiles de prueba Martlet 2 de 16 pulgadas (406  mm). El Martlet 2A se diseñó simultáneamente con el Martlet 1, con un alcance de interés de 70 a 200 kilómetros. La mayoría transportaba cargas útiles de investigación de diversos tipos para estudiar la atmósfera superior y las condiciones del espacio cercano. Debido a su bajo costo por lanzamiento, se utilizaron para probar cargas útiles individuales. A pesar de las similitudes en la estructura del misil, los Martlet 2A, 2B y 2C presentaban diferencias en sus materiales estructurales y detalles mecánicos. En el caso del Martlet 2A, la carga útil líquida se introducía en un revestimiento cónico de aluminio dentro del cuerpo del misil. Sin embargo, con el desarrollo de la serie Martlet 2C, se eliminó por completo el inserto de aluminio para permitir que la carga útil líquida se alojara en contacto con el cuerpo de acero, aumentando así la cantidad de carga útil líquida que se podía transportar. ^{[ 13 ]}

El Martlet 2G era un proyectil de prueba avanzado con casi todo su peso total de 160  kg (350  lb) concentrado en el proyectil. Fue probado con éxito con el cañón Highwater y el cañón Barbados, pero nunca pasó de la etapa de pruebas de vuelo de ingeniería. El Martlet 2G-1 era una variante propuesta del Martlet 2G para un vehículo de lanzamiento espacial, que tenía un motor de cohete de combustible sólido en el proyectil. La propuesta posterior, el 2G-2, habría tenido un segundo motor de cohete para colocar la segunda etapa en órbita, aunque con poca o ninguna carga útil. Después de su desarrollo, se realizaron disparos de desarrollo horizontal desde el cañón Highwater en 1966, pero no se pudo probar adecuadamente a tiempo. ^{[ 13 ]}

La serie Martlet 3 consistía en proyectiles avanzados propulsados ​​por cohete. Fueron construidos y probados para el proyecto HARP, pero finalmente no tuvieron éxito debido a las restricciones de financiación y a una grave falta de información técnica sobre el comportamiento de los proyectiles de gran tamaño bajo cargas de alta aceleración. Durante las pruebas de estos proyectiles, el peligro de detonación dentro del cañón se consideró un problema potencial grave. ^{[ 13 ]}

En julio de 1964, el programa Marlet 4 se dedicó al desarrollo de un sistema de cohetes multietapa con capacidad orbital, que se lanzaría desde el cañón Barbados de 16 pulgadas. Se propusieron dos versiones de proyectiles de lanzamiento orbital a escala real en la serie Marlet 4. La primera iba a utilizar tres etapas de motor de cohete de combustible sólido y se planeaba que pusiera en órbita una carga útil de aproximadamente 50 libras. La segunda, que utilizaba motores de cohete de combustible líquido, se planeaba que pusiera en órbita una carga útil de 200 libras. Ambos medían aproximadamente 28 pies (8,5 m) de largo y 16 pulgadas (410 mm) de diámetro, con un peso aproximado de 2900 libras (1300 kg) en el momento del lanzamiento. Sin embargo, no se construyó ningún vehículo Marlet 4; el proyecto se detuvo antes de que se completara el diseño.