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LACE (satélite)

El Experimento de Compensación Atmosférica de Baja Potencia (LACE) , también conocido como LOSAT-L y USA-51 , fue un satélite militar desarrollado por el Laboratorio de Investigación Naval para la Iniciativa de Defensa Estratégica de los Estados Unidos a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990, también conocido como el programa "Star Wars". [4]

Fondo

El concepto de la misión LACE comenzó en febrero de 1985, cuando la Organización de Iniciativa de Defensa Estratégica se puso en contacto con el Laboratorio de Investigación Naval para desarrollar un experimento destinado a caracterizar las señales láser transmitidas y recibidas a través de la atmósfera terrestre desde una estación terrestre hasta un experimento en órbita. El laboratorio había estado involucrado en los vuelos espaciales desde los albores de la carrera espacial, habiendo liderado el programa Vanguard de la Armada hasta 1959. Desde entonces, el laboratorio había desarrollado satélites para realizar experimentos relacionados con la radiación solar, la transmisión de radio a través de la ionosfera, la estabilización del gradiente de gravedad y la vigilancia oceánica, entre otros. [5]

En julio de 1985, comenzó el desarrollo del Experimento de Comunicación Láser (LACE). El sencillo experimento espacial estaba previsto para volar en el siguiente vuelo de la Instalación de Exposición de Larga Duración (LDEF) de la NASA, lanzada a bordo del Transbordador Espacial . Debido a que la LDEF era una carga útil completamente pasiva, el LACE habría requerido subsistemas de comunicación y energía adicionales para funcionar correctamente. Después del desastre del Challenger , los lanzamientos del transbordador se retrasaron indefinidamente y el LDEF permanecería en órbita desde el comienzo de su primera misión hasta 1990. Esto llevó al desarrollo posterior del LACE hasta convertirlo en un satélite completo en junio de 1986, y a la disponibilidad de vehículos de lanzamiento desechables como los cohetes Atlas , Titan y Delta para lanzar cargas útiles gubernamentales como el LACE. Más tarde, el satélite pasaría a llamarse Experimento de Compensación Atmosférica de Baja Potencia. [6] : 2  [7] : 1 

Antes del lanzamiento, LACE se colocó en el carenado de carga útil del Delta II junto con el satélite Relay Mirror Experiment (RME). También conocido como USA-52 y LOSAT-R, también fue patrocinado por la SDIO para pruebas láser tierra-órbita y fue construido por Ball Aerospace . [8] Los dos satélites y un tercero, LOSAT-X, originalmente estaban destinados a ser lanzados juntos, y todos eran parte del programa LOSAT (SAtélite de baja altitud) de la SDIO, a pesar de que todos tenían diferentes diseños y misiones. LOSAT-X fue eliminado del manifiesto de lanzamiento y se lanzaría al año siguiente con el satélite GPS USA-71 . [9]

Astronave

LACE no tenía ningún sistema de propulsión a bordo, sino que dependía de la estabilización por gradiente de gravedad para mantener sus experimentos apuntando hacia la Tierra. Lo logró utilizando tres brazos de 150 pies (46 m) de largo que apuntaban a lo largo de los ejes delantero, trasero y cenital de la nave espacial en relación con la dirección de su movimiento. Si bien el brazo cenital permanecería completamente extendido durante el funcionamiento normal, los dos brazos a lo largo de los ejes delantero y trasero fueron diseñados para extenderse y retraerse 125 veces durante los 30 meses de la misión planificada de LACE, y lo hicieron con éxito más de 65 veces, aunque la mayoría de los movimientos fueron menores. Los tres brazos eran los brazos retráctiles más grandes que jamás volaron en el espacio en el momento del lanzamiento de LACE en 1990. [10] [11] : 252  [7] : 3, 10–12 

Instrumentos

Subsistema de matriz de sensores (SAS)

El subsistema de matriz de sensores era la carga útil principal del satélite LACE. Contenía tres conjuntos de matrices de sensores con un total de 210 sensores diseñados para detectar emisiones láser en órbita de láseres visibles, pulsados ​​e infrarrojos en la Tierra. [12]

El conjunto de sensores visibles tenía 85 sensores distribuidos en el centro del "target board" orientado hacia la Tierra. Fue diseñado específicamente para detectar emisiones láser del láser de iones de argón del programa de Técnicas Adaptativas de Longitud de Onda Corta (SWAT) en la Estación Óptica Maui de la Fuerza Aérea (AMOS) en Maui, Hawái. El conjunto era sensible a emisiones láser entre 400 nanómetros (nm) y 1,06 micrómetros (μm). Antes del lanzamiento, se calibró para la longitud de onda del láser SWAT de 514,5 nm, que fue diseñada por el Laboratorio Lincoln del MIT . Más tarde en la misión, este conjunto se recalibró a 1,06 μm para apoyar el Campo Óptico Starfire de la USAF en la Base de la Fuerza Aérea Kirtland , Nuevo México. [7] : 6 

Los 85 sensores de la matriz pulsada se ubicaron en las mismas carcasas que los sensores de la matriz visible. Se calibraron a 354 nm y 1,06 μm, y se diseñaron para admitir láseres excimer pulsados ​​en longitudes de onda de 300 a 400 nm y un emulador láser de baja potencia a 1,06 μm. La matriz detectó pulsos con duraciones de entre 10 nanosegundos (ns) y 2 microsegundos (μs) con una tasa de repetición máxima de 100 pulsos por segundo. [7] : 6 

Al igual que el conjunto visible, el conjunto infrarrojo también fue diseñado para un programa láser específico: el láser químico de baja potencia (LPCL) en White Sands, Nuevo México . Los 40 sensores del conjunto se distribuyeron uniformemente a lo largo del tablero objetivo y detectaron emisiones de láser químico de fluoruro de deuterio entre 3,6 y 4,0 μm. [7] : 7 

Instrumento de emisión de rayos ultravioleta (UVPI)

Concepto de operaciones del experimento UVPI a bordo del LACE

El propósito del experimento del instrumento de la pluma ultravioleta (UVPI) era obtener imágenes y rastrear con precisión la columna de un cohete lanzado desde la superficie de la Tierra en el espectro ultravioleta. Era un telescopio orientable montado en el lado que daba a la Tierra de la nave espacial LACE. Su misión era recopilar imágenes de columnas de cohetes en los regímenes de ultravioleta cercano y ultravioleta medio desde una plataforma espacial. También se utilizó para recopilar datos de imágenes de fondo de la Tierra, el limbo terrestre y los objetos celestes. Las imágenes de fondo incluían el limbo diurno, nocturno y del amanecer, la aurora, las nubes iluminadas por el sol y la luna y la superficie de la Tierra. [13]

El UVPI estaba formado por dos cámaras CCD intensificadoras de imagen que estaban alineadas y compartían un telescopio Maksutov-Cassegrain. La cámara rastreadora era sensible en la región de longitud de onda cercana al ultravioleta/visible, tenía un campo de visión aproximadamente 14 veces mayor en cada dimensión que la cámara de la columna, y se utilizó para localizar, adquirir y rastrear un objetivo. La cámara de la columna recogía imágenes en cuatro longitudes de onda de 195 a 350 nm, seleccionadas con una rueda de filtros. El campo de visión era de 0,184 x 0,137 grados. Su rango fotométrico y sensibilidad estaban optimizados para operaciones nocturnas. La cámara rastreadora podía obtener imágenes de estrellas tan tenues como de magnitud visual 7. La velocidad de fotogramas normal era de 5 por segundo, pero la velocidad del modo zoom era de 30 por segundo con un campo de visión reducido. [13]

Experimento de antecedentes del ejército (ABE)

El Army Background Experiment fue encargado por el Comando de Defensa Estratégica del Ejército de los Estados Unidos para medir la radiación de fondo de neutrones espaciales del satélite LACE. Consistía en cuatro barras de centelleo de plástico borado de 8 pulgadas de largo por 3 pulgadas de diámetro unidas a un panel plegable en el lado del nadir del LACE. Las barras detectarían neutrones originados por el escape atmosférico y del cuerpo de la nave espacial. El experimento fue desarrollado conjuntamente por Grumman Corporation y el Laboratorio Nacional de Los Álamos , con el apoyo del Departamento de Energía de los Estados Unidos . A los pocos meses del lanzamiento del LACE, se informó que el ABE estaba funcionando nominalmente, y se esperaba que permaneciera en funcionamiento durante los 30 meses de vida útil previstos del LACE. [14]

Los datos del ABE se proporcionaron a la SDIO para el desarrollo de sistemas espaciales para discriminar entre ojivas y señuelos. [15]

Experimento de detección de radiación (RDE)

El Experimento de Detección de Radiación (RDE, por sus siglas en inglés) fue un experimento en el lado de la Tierra del LACE para detectar radiación electromagnética. Fue diseñado por The Aerospace Corporation para la Fuerza Aérea de los EE. UU . El experimento clasificado fue el único que no se operó para la Iniciativa de Defensa Estratégica, y no fue discutido por la SDIO ni el NRL antes del lanzamiento. Recopiló datos durante 14 meses a lo largo de la misión del LACE. [16] [7] : 1–3, 9, 19 

Historial operativo

Un Delta II 6920-8 en la plataforma de lanzamiento LC-17B al amanecer/anochecer antes de lanzar LACE desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral.

LACE fue lanzado a bordo de un cohete Delta II desde el Complejo de Lanzamiento 17 B en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral el 14 de febrero de 1990, separándose del satélite RME aproximadamente 15 minutos después. [17] [6] : 18  Fue la primera carga útil del Departamento de Defensa lanzada en un vehículo de lanzamiento comercial. [12]

Aproximadamente un mes después del lanzamiento, se informó que LACE y RME habían experimentado algunos contratiempos en sus misiones, pero ninguno lo suficientemente crítico como para poner fin a la misma. Un funcionario del Pentágono declaró que el sistema retrorreflector de LACE no estaba enviando señales con el nivel de potencia esperado, y ese funcionario especuló que el problema podría deberse a daños por calor en un reflector. [18]

LACE continuaría sin problemas durante el resto de su fase de verificación de 60 días y comenzó su misión planificada de 30 meses poco después. [6] : 18 

Exactamente tres años después de su fecha de lanzamiento, el SDIO desactivó el LACE, poniendo fin a su misión. Se desintegró en la atmósfera el 24 de mayo de 2000. [2]

En 1998, mientras que el Ejército de los EE. UU. describió a LACE como un satélite "muerto", su retrorreflector se utilizó como objetivo para el láser químico de baja potencia y se rastreó con el SeaLite Beam Director en la Instalación de Pruebas de Sistemas Láser de Alta Energía para apoyar el programa MIRACL del Departamento de Defensa . [19]

La financiación neta del programa LACE fue de 122,3 millones de dólares a lo largo de su existencia. [7] : 23 

Observaciones de la columna

Transbordador espacial

El satélite LACE, el transbordador espacial y la estación terrestre durante un intento de observación.

Entre 1990 y 1992 se hicieron varios intentos de obtener imágenes de las columnas de humo lanzadas por el transbordador espacial desde sus cápsulas del sistema de maniobras orbitales y los propulsores del sistema de control de reacción mientras orbitaba en órbita baja con una inclinación orbital menor que la del LACE. El UVPI se incluyó como experimento secundario en aproximadamente la mitad de las misiones del transbordador lanzadas durante la operación del LACE, incluso en los kits de prensa previos al vuelo y los kits de recursos para los medios, y en los resúmenes de las misiones posteriores al vuelo publicados por la NASA. [a] Los astronautas del transbordador recibieron información sobre el experimento UVPI durante las sesiones de entrenamiento antes de sus misiones, [20] y tomaron fotografías de los encendidos de los propulsores a bordo del transbordador realizados para apoyar el UVPI, particularmente en la misión STS-50. [21] Sin embargo, el UVPI no obtuvo imágenes exitosas de ningún encendido de propulsor mientras el transbordador espacial estaba en órbita. Hubo varias razones por las que fue difícil que esto sucediera, según "The NRL LACE Program Final Report": [7] : 15 

Por ejemplo, durante la misión STS-44, el SDIO planeó observar los disparos de los propulsores de las cápsulas OMS y PRCS del transbordador espacial Atlantis con LACE y UVPI durante cuatro a seis conjunciones orbitales. [22] Sin embargo, debido a que el Atlantis maniobró para evitar un propulsor soviético gastado en órbita y a una falla de una de sus IMU , las reglas de vuelo de la NASA llevaron la misión a un final anticipado. [23]

Tabla de intentos de observación de columnas de UVPI

Galería

  • Un cohete Delta II en su lanzamiento transportando el satélite LACE para la Iniciativa de Defensa Estratégica del Departamento de Defensa.
    Un cohete Delta II en su lanzamiento transportando el satélite LACE para la Iniciativa de Defensa Estratégica del Departamento de Defensa.
  • LACE en inspección en una cámara acústica
    LACE en inspección en una cámara acústica
  • La columna de humo de la tercera etapa de un Black Brant XI, tal como la fotografió el UVPI
    La columna de humo de la tercera etapa de un Black Brant XI, tal como la fotografió el UVPI
  • Vídeo corto sobre el satélite LACE producido por el NRL

Lectura adicional

Notas

  1. ^ Once misiones de transbordador en total:
    STS-35 [Transbordador 1] [Transbordador 2] : 2–43 
    STS-39 [Transbordador 3] [Transbordador 2] : 2–47 
    STS-43 [Transbordador 4] [Transbordador 2] : 2–49  [Transbordador 5]
    STS-44 [Transbordador 6] [Transbordador 2] : 2–51  [Transbordador 7]
    STS-42 [Transbordador 2] : 2–52 
    STS-45 [Transbordador 2] : 2–53  [Transbordador 8]
    STS-49 [Transbordador 9] [Transbordador 2] : 2–54  [Transbordador 10]
    STS-50 [Transbordador 2] : 2–56  [Transbordador 11]
    STS-46 [Transbordador 12] [Lanzadera 2] : 2–58  [Lanzadera 13]
    STS-47 [Lanzadera 14]
    STS-53 [Lanzadera 15]
  2. ^ Subsistema de interceptor terrestre/interceptor de reentrada exoatmosférica [24]

Referencias

Citas

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Informes del transbordador espacial

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