SOLRAD ( SOlar RADiation ) 1 es la designación pública de SOLRAD/GRAB 1 , un satélite que combina ciencia y vigilancia puesto en órbita el 22 de junio de 1960. Fue el primer satélite en observar con éxito los rayos X solares , el primero en realizar vigilancia desde órbita. , y el primero en ser lanzado con otro satélite instrumentado (el satélite de navegación no relacionado, Transit 2A ).
Desarrollado por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) de la Armada de los Estados Unidos , el satélite fue en muchos sentidos un sucesor directo del Proyecto Vanguard del NRL , el primer programa de satélites estadounidense. La misión científica del satélite fue un éxito, enviando datos útiles hasta noviembre de 1960 que determinaron la producción normal de rayos X solares y confirmaron la conexión entre el aumento de la actividad de rayos X solares y los desvanecimientos de radio.
El paquete científico SOLRAD a bordo del satélite proporcionó cobertura para el paquete de vigilancia electrónica de Fondo y Radiación Galáctica (GRAB) , cuya misión era mapear la red de radares de defensa aérea de la Unión Soviética . La misión GRAB también tuvo éxito, operó hasta el 22 de septiembre de 1960 y reveló que la red de radares de defensa aérea soviética era más extensa de lo esperado. SOLRAD/GRAB 1 se apagó en abril de 1961, convirtiéndose en el primer satélite desactivado de forma remota.
En 1957, la Unión Soviética comenzó a desplegar el misil tierra-aire S-75 Dvina , controlado por radares de control de fuego Fan Song . Este hecho hizo más peligrosa la penetración del espacio aéreo soviético por parte de bombarderos estadounidenses. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos inició un programa para catalogar la ubicación aproximada y las frecuencias operativas individuales de estos radares, utilizando aviones de reconocimiento electrónico que volaban fuera de las fronteras de la Unión Soviética. Este programa proporcionaba información sobre radares en la periferia de la Unión Soviética, pero faltaba información sobre los sitios en el interior del país. Se llevaron a cabo algunos experimentos utilizando radiotelescopios para buscar reflejos fortuitos de los radares soviéticos en la Luna , pero resultó ser una solución inadecuada al problema. [3] : 362
En marzo de 1958, [4] : 4 mientras el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos (NRL) estaba muy involucrado en el Proyecto Vanguard , el esfuerzo de la Armada de los Estados Unidos para lanzar un satélite, el ingeniero del NRL Reid D. Mayo determinó que un derivado del Vanguard podría utilizarse para cartografiar los emplazamientos de misiles soviéticos. Mayo había desarrollado previamente un sistema para submarinos mediante el cual podían evadir aviones antisubmarinos captando sus señales de radar. Físicamente pequeño y mecánicamente robusto, podría adaptarse para caber dentro del pequeño marco Vanguard. [3] : 364
Mayo presentó la idea a Howard Lorenzen, jefe de la rama de contramedidas de la NRL. Lorenzen promovió la idea dentro del Departamento de Defensa y seis meses después el concepto fue aprobado con el nombre de "Tattletale". [3] : 364 El presidente Eisenhower aprobó el desarrollo completo del programa el 24 de agosto de 1959. [4] : 4
Después de una filtración de noticias por parte de The New York Times , Eisenhower canceló el proyecto. El proyecto se reinició con el nombre "Walnut" (el componente satelital recibió el nombre "DYNO" [2] : 140, 151 ) después de que se implementara una mayor seguridad, incluida una mayor supervisión y restricción del acceso a "necesidad de saber". personal. [5] : 2 lanzamientos espaciales estadounidenses no estaban clasificados en ese momento, [6] [7] y se deseaba una misión de cobertura de vuelo conjunto que compartiría espacio con DYNO para ocultar la misión de vigilancia electrónica de DYNO de sus objetivos previstos. [8] : 300
El estudio del espectro electromagnético del Sol proporcionó una oportunidad de cobertura ideal. La Armada quería determinar el papel de las erupciones solares en las interrupciones de las comunicaciones por radio [ 8] : 300 y el nivel de peligro que representan para los satélites y los astronautas la radiación ultravioleta y de rayos X. [9] : 76 Un estudio de este tipo no había sido posible anteriormente, ya que la atmósfera de la Tierra bloquea la salida de rayos X y ultravioleta del Sol desde la observación terrestre. Además, la producción solar es impredecible y fluctúa rápidamente, lo que hace que los cohetes de sondeo suborbitales sean inadecuados para la tarea de observación. Se necesitaba un satélite para el estudio continuo a largo plazo de todo el espectro solar. [10] : 5–6, 63–65 [11]
El NRL ya contaba con un observatorio solar especialmente construido: el Vanguard 3 , que se lanzó en 1959. El Vanguard 3 llevaba detectores de rayos X y ultravioleta, aunque estaban completamente saturados por la radiación de fondo de la radiación de Van Allen. cinturón . [10] : 63 El desarrollo del satélite DYNO a partir del diseño Vanguard fue dirigido por el ingeniero de NRL Martin Votaw, liderando un equipo de ingenieros y científicos del Proyecto Vanguard que no habían migrado a la NASA . [12] El satélite de doble propósito pasó a llamarse GRAB ("Radiación y fondo galáctico"), a veces llamado GREB ("Fondo del experimento de radiación galáctica"), y se lo conoce en su capacidad científica como SOLRAD ("RADiación SOLar"). [2] : 142, 149 [8] : 300
El 13 de abril de 1960 se lanzó con éxito un simulador de masa ficticia SOLRAD, adjunto al Transit 1B , [8] : 301, lo que demuestra la técnica de lanzamiento de satélite dual. [13] El 5 de mayo de 1960, apenas cuatro días después de que el derribo del vuelo U-2 de Gary Powers sobre la Unión Soviética resaltara la vulnerabilidad de la vigilancia aérea, el presidente Eisenhower aprobó el lanzamiento de un satélite operativo SOLRAD. [14] : 32
Al igual que Vanguard 3, SOLRAD/GRAB 1 era aproximadamente esférico, de 51 cm (20 pulgadas) de diámetro y funcionaba con seis parches circulares de células solares . [5] : 10 SOLRAD/GRAB 1 era un poco más ligero, con un peso de 19,05 kg (42,0 lb) [5] : A1-2 (a diferencia de los 23,7 kg (52 lb) del Vanguard). [15] Las células solares alimentaron nueve baterías de celdas D en serie (12 voltios en total) [5] : 10 proporcionaron 6 vatios de potencia. [14] : 32
El paquete científico SOLRAD del satélite incluía dos fotómetros Lyman-alfa ( cámaras de iones de óxido nítrico ) para el estudio de la luz ultravioleta en el rango de longitud de onda de 1050 a 1350 Å y un fotómetro de rayos X (una cámara de iones de argón) en la longitud de onda de 2 a 8 Å. rango, todos montados alrededor del ecuador del satélite. [dieciséis]
El equipo de vigilancia GRAB del satélite fue diseñado para detectar radares de defensa aérea soviéticos que transmiten en la banda S (1550–3900 MHz ). [14] : 29, 32 sobre un área circular de 6.500 km (4.000 millas) de diámetro debajo de él. [2] : 108 Se sintonizó un receptor en el satélite a la frecuencia aproximada de los radares y su salida se utilizó para activar un transmisor de muy alta frecuencia (VHF) separado en la nave espacial. Mientras viajaba sobre la Unión Soviética , el satélite detectaría los pulsos de los radares de misiles e inmediatamente los retransmitiría a estaciones terrestres estadounidenses dentro de su alcance, que registrarían las señales y las enviarían al NRL para su análisis. Aunque el receptor de GRAB era omnidireccional, al buscar las mismas señales en múltiples pasadas y compararlas con la ubicación conocida del satélite, se podía determinar la ubicación aproximada de los radares, junto con su frecuencia exacta de repetición de pulsos . [4] : 4–7 [2] : 108
La telemetría se envió a través de cuatro antenas tipo látigo de 63,5 cm (25,0 pulgadas) de largo montadas en el ecuador de SOLRAD. [9] : 76 La telemetría científica se envió en 108 MHz, [9] : 78 la frecuencia estándar del Año Geofísico Internacional utilizada por Vanguard . [17] : 84, 185 Los comandos desde tierra y la vigilancia electrónica se recogieron a través de antenas más pequeñas en 139 MHz. [4] : 7 Los datos recibidos en tierra se registraron en cinta magnética y se enviaron por correo al NRL, donde fueron evaluados, duplicados y enviados a la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) en Fort Meade , Maryland , y al Comando Aéreo Estratégico. en la Base de la Fuerza Aérea Offut Omaha , Nebraska , para su posterior análisis y procesamiento. [18]
Como la mayoría de las primeras naves espaciales automáticas, SOLRAD/GRAB 1, aunque con giro estabilizado, [8] : 300 carecía de sistemas de control de actitud y, por lo tanto, escaneaba todo el cielo sin centrarse en una fuente en particular. [10] : 13 Para que los científicos pudieran interpretar adecuadamente la fuente de los rayos X detectados por SOLRAD/GRAB 1, la nave espacial llevaba una fotocélula de vacío para determinar cuándo el Sol incide sobre sus fotómetros y el ángulo con el que la luz del sol incide sobre ellos. [10] : 64
SOLRAD/GRAB 1 se lanzó a las 05:54 GMT del 22 de junio de 1960, mediante el sistema de lanzamiento Thor-Ablestar desde Cabo Cañaveral LC-17B . [13] [19] El lanzamiento marcó la primera vez que dos satélites instrumentados fueron llevados a órbita en el mismo propulsor. SOLRAD/GRAB 1 inicialmente orbitaba la Tierra una vez cada 101,7 minutos, [20] variando de 614 km (382 millas) a 1046 km (650 millas) de altitud; Esta fue una desviación de la órbita circular planificada de 930 km (580 millas), causada por fallas en la segunda etapa del propulsor, [21] pero no afectó los objetivos del satélite. [19]
SOLRAD/GRAB 1, el primer observatorio solar orbital del mundo, transmitió más de 500 lotes de datos científicos entre junio y noviembre de 1960, [10] : 64–65, después de lo cual se hizo imposible determinar el ángulo con el que el Sol incide en los experimentos SOLRAD. . [22] Sin embargo, SOLRAD/GRAB 1 continuó enviando datos hasta abril de 1961, cuando la nave espacial fue desconectada de la Tierra. Esta fue la primera vez que un satélite fue desactivado de forma remota. [21]
El satélite comunicó los resultados en tiempo real, lo que significaba que los datos sólo podían recibirse cuando había una estación de seguimiento dentro del alcance, ya sea una de las estaciones Minitrack de Vanguard o algunos otros receptores aislados. [10] : 64 Así, sólo de uno a diez minutos por órbita, [22] alrededor del 1,2% del tiempo activo del satélite, devolvieron observaciones solares. Los deflectores magnéticos resultaron eficaces y permitieron a SOLRAD/GRAB 1 convertirse en el primer satélite en observar con éxito los rayos X solares . [10] Sin embargo, también interactuaron con el campo magnético de la Tierra , lo que provocó que el satélite precediera (se tambaleara alrededor de su eje como una peonza), de modo que sus sensores estuvieran en la sombra la mitad del tiempo que el satélite estuvo a la luz del sol. [10] : 64
Aproximadamente el 20% de las transmisiones de datos de SOLRAD contenían mediciones de rayos X, suficientes para establecer los niveles normales de radiación de rayos X del Sol (en el rango de detección de 2 a 8 Å) durante tiempos de inactividad: menos de 6x10 −11 julios/cm 2 / segundo. Cuando se observó una emisión de rayos X muy por encima de esta línea de base, generalmente se correlacionó con la actividad solar visible desde el suelo. Los datos también mostraron que la salida de rayos X podría cambiar significativamente en tan solo un minuto, lo que subraya la necesidad de una observación constante. [10] : 64–65
Cuando la producción detectable de rayos X superó tres veces la tasa normal, [10] : se produjeron entre 64 y 65 desvanecimientos de radio, lo que confirma el vínculo entre la variabilidad de los rayos X solares y la fuerza de las capas termosféricas ionizadas de la Tierra. [12] Se descubrió que estos desvanecimientos no solo eran causados por erupciones solares, sino también por regiones activas de prominencia solar, oleadas brillantes y subllamaradas en el borde (o rama) del Sol. [10] : 64–65
SOLRAD/GRAB 1 no encontró una correlación entre la producción solar ultravioleta y la perturbación termosférica, [10] : 53 y los detectores Lyman-alfa fueron excluidos de la última misión SOLRAD 3/GRAB 2 . [23] : 28
Durante el diseño y desarrollo se esperaba que SOLRAD/GRAB 1 fuera capaz de identificar pruebas atómicas en la superficie, que producían fuertes emisiones de rayos X en las bandas que el satélite podía detectar. Si entrara en vigor un tratado de prohibición de ensayos nucleares entre Estados Unidos y la Unión Soviética, SOLRAD/GRAB 1 o sus sucesores podrían detectar ensayos no autorizados realizados por los soviéticos. Sin embargo, en los datos de SOLRAD/GRAB 1 no se encontraron de manera concluyente picos correspondientes a pruebas atómicas soviéticas conocidas. Los satélites Vela-Hotel fueron construidos específicamente para la tarea después de la ratificación del Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares en 1963. [24]
SOLRAD/GRAB 1 fue el primer satélite de vigilancia operativo del mundo. Por temor a que los soviéticos descubrieran la misión de espionaje del satélite, y consciente de los problemas causados por el incidente del U-2, [25] el presidente Eisenhower insistió en que cada transmisión GRAB fuera aprobada personalmente por él, [14] : 32 y que las transmisiones no realizarse en pasadas sucesivas. [25] Así, aunque el equipo de vigilancia del satélite funcionó durante los 92 días desde el lanzamiento hasta su falla el 22 de septiembre de 1960, GRAB 1 solo devolvió 22 lotes de datos, siendo entregado por primera vez el 5 de julio de 1960 [21] a la estación de Wahiawa . Hawaii , muy fuera del alcance de la detección soviética. [5] : 3 Incluso este primer esfuerzo de vigilancia limitado saturó la capacidad de los equipos terrestres para analizar y procesar los datos [5] : 39 y arrojó información valiosa, incluida la revelación de que la actividad de defensa aérea soviética era más extensa de lo esperado. [21]
La serie SOLRAD/GRAB voló cuatro veces más y finalizó con la misión SOLRAD 4B lanzada el 26 de abril de 1962. De las cinco misiones SOLRAD/GRAB, sólo SOLRAD/GRAB 1 y SOLRAD 3/GRAB 2 fueron exitosas, las otras no lograron alcanzar la órbita. En 1962, todos los proyectos de reconocimiento aéreo de Estados Unidos se consolidaron bajo la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO), que decidió continuar y ampliar la misión GRAB a partir de julio de 1962 [2] con un conjunto de satélites de próxima generación, con el nombre en código POPPY . [5] Con el inicio de POPPY, los experimentos de SOLRAD ya no se llevarían a cabo en satélites espías electrónicos; más bien, ahora obtendrían sus propios satélites, lanzados junto con las misiones POPPY para proporcionar cierta cobertura a la misión. [13] A partir de SOLRAD 8 , lanzado en noviembre de 1965, los últimos cinco satélites SOLRAD fueron satélites científicos lanzados individualmente, tres de los cuales también recibieron números del programa Explorer de la NASA. El último de esta última serie de satélites SOLRAD voló en 1976. En total, había trece satélites operativos en la serie SOLRAD. [8] El programa GRAB fue desclasificado en 1998. [21]
En 2023 [actualizar], SOLRAD/GRAB 1 (COSPAR ID 1960-007B) [1] todavía está en órbita. [26] El respaldo para la misión SOLRAD/GRAB 1 está en exhibición en el Museo Nacional del Aire y el Espacio Smithsonian . [27]
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