LORAN , abreviatura de navegación de largo alcance , [a] fue un sistema de radionavegación hiperbólica desarrollado en Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial . Era similar al sistema Gee del Reino Unido , pero funcionaba a frecuencias más bajas para proporcionar un alcance mejorado de hasta 2.400 km (1.500 millas) con una precisión de decenas de millas. Primero se utilizó para convoyes de barcos que cruzaban el Océano Atlántico y luego para aviones de patrulla de largo alcance, pero encontró su uso principal en barcos y aviones que operaban en el teatro del Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial.
LORAN, en su forma original, era un sistema costoso de implementar que requería una pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT). Este uso limitado a los militares y a los grandes usuarios comerciales. Los receptores automáticos estuvieron disponibles en la década de 1950, pero la misma electrónica mejorada también abrió la posibilidad de nuevos sistemas con mayor precisión. La Marina de los EE. UU. comenzó a desarrollar el Loran-B , que ofrecía una precisión del orden de unas pocas decenas de pies, pero se topó con importantes problemas técnicos. La Fuerza Aérea de EE. UU. trabajó en un concepto diferente, Cyclan, que la Armada adoptó como Loran-C , que ofrecía un alcance mayor que el LORAN y una precisión de cientos de pies. La Guardia Costera de Estados Unidos se hizo cargo de las operaciones de ambos sistemas en 1958.
A pesar del rendimiento dramáticamente mejorado de Loran-C, LORAN, ahora conocido como Loran-A (o "LORAN estándar"), se volvería mucho más popular durante este período. Esto se debió en gran medida a la gran cantidad de unidades excedentes de Loran-A liberadas por la Armada a medida que barcos y aviones reemplazaban sus equipos con Loran-C. La introducción generalizada de microelectrónica económica durante la década de 1960 hizo que el precio de los receptores Loran-C bajara drásticamente y el uso de Loran-A comenzó a disminuir rápidamente. Loran-A fue desmantelado a partir de la década de 1970; permaneció activa en América del Norte hasta 1980 y en el resto del mundo hasta 1985. Una cadena japonesa permaneció al aire hasta el 9 de mayo de 1997, y una cadena china todavía figuraba como activa en 2000 [actualizar]. [ cita necesaria ]
Loran-A utilizó dos bandas de frecuencia, 1,85 y 1,95 MHz. Estas mismas frecuencias eran utilizadas por los radioaficionados , en la banda de radioaficionados de 160 metros , [2] y los operadores aficionados estaban bajo reglas estrictas para operar a niveles de potencia reducidos para evitar interferencias; Dependiendo de su ubicación y distancia a la costa, los operadores estadounidenses estaban limitados a máximos de 200 a 500 vatios durante el día y de 50 a 200 vatios durante la noche. [3]
En una reunión del 1 de octubre de 1940 del Comité Técnico del Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU., Alfred Loomis , presidente del Comité de Microondas del Comité de Investigación de la Defensa Nacional , propuso construir un sistema de navegación hiperbólica. Predijo que un sistema de este tipo podría proporcionar una precisión de al menos 300 m (1000 pies) en un alcance de 320 km (200 millas) y un alcance máximo de 480 a 800 km (300 a 500 millas) para aviones de alto vuelo. . Esto condujo a la especificación "Equipo de navegación de precisión para guiar aviones", que se envió de nuevo al Comité de Microondas y se formó como "Proyecto 3". [4] [b] Los pedidos de los sistemas iniciales se enviaron en una reunión de seguimiento el 20 de diciembre de 1940. Edward George Bowen , desarrollador de los primeros sistemas de radar aerotransportados , también estuvo en la reunión del 20 de diciembre. Dijo que estaba al tanto de un trabajo similar en el Reino Unido, pero que no sabía lo suficiente sobre él como para ofrecer sugerencias. [5]
El Proyecto 3 se trasladó al recién formado Grupo de Navegación del Laboratorio de Radiación en 1941. [6] Los primeros sistemas operaban alrededor de 30 MHz, pero más tarde se decidió probar experimentos con diferentes equipos que podían sintonizarse de 3 a 8 MHz. [6] Se descubrió que estos sistemas de baja frecuencia eran mucho más estables electrónicamente. Después de considerar primero instalar transmisores en los picos de las montañas, el equipo se decidió por dos estaciones abandonadas de la Guardia Costera en Montauk Point , Nueva York, y Fenwick Island, Delaware . [7] En el extremo receptor, se equipó una camioneta con un receptor simple y se envió por todo el país en busca de señales sólidas, que se encontraron en lugares tan lejanos como Springfield, Missouri . [6]
Para un sistema de producción, el equipo comenzó a trabajar con un sistema que utilizaba una pantalla circular en forma de J para mejorar la precisión. El telescopio A más común representa distancias a lo largo del diámetro del tubo, mientras que el telescopio J lo presenta como el ángulo alrededor de la cara del tubo de rayos catódicos . [8] Esto aumenta la cantidad de espacio en la escala en un factor de π para cualquier tamaño de pantalla determinado, lo que mejora la precisión. A pesar de utilizar el J-scope y adoptar el cambio de frecuencia más bajo para mayor estabilidad, el equipo encontró bastante difícil realizar mediciones precisas del alcance. En aquel momento, el procedimiento para generar pulsos nítidos de señales estaba en sus inicios y sus señales estaban considerablemente dispersas en el tiempo, lo que dificultaba las mediciones. [4]
Para entonces, el equipo se había dado cuenta de los esfuerzos de Gee en el Reino Unido y sabía que Gee utilizaba un sistema de luces estroboscópicas generadas electrónicamente que producían puntos en la pantalla que estaban alineados con precisión con la sincronización del sistema. Enviaron un equipo al Reino Unido para aprender sobre el concepto de luz estroboscópica e inmediatamente lo adoptaron para su trabajo. Como parte de este intercambio, el equipo del Proyecto 3 también descubrió que Gee era casi idéntico a su propio sistema en concepto y rendimiento deseado. A diferencia de su sistema, Gee había completado en gran medida el desarrollo y estaba procediendo a la producción. Se tomó la decisión de abandonar los esfuerzos actuales, [9] utilizar Gee en sus propios aviones y, en su lugar, volver a desarrollar su sistema para funciones de largo alcance. [10]
La decisión de cambiar a la función de largo alcance significó que no era necesaria la alta precisión del sistema Gee, lo que redujo en gran medida la necesidad de abordar los problemas de sincronización. Este cambio de propósito también exigió el uso de frecuencias aún más bajas, que podrían reflejarse en la ionosfera durante la noche y así permitir una operación más allá del horizonte. Inicialmente se seleccionaron dos bandas de frecuencia, 1,85 y 1,95 MHz para uso nocturno (160 metros), y 7,5 MHz (40 metros). El 7,5 MHz, denominado "HF" en los primeros receptores, nunca se utilizó operativamente. [10]
A mediados de 1942, Robert Dippy, el principal desarrollador del sistema Gee en el Telecommunications Research Establishment (TRE) del Reino Unido, fue enviado a Estados Unidos durante ocho meses para ayudar con el desarrollo de LORAN. En ese momento, el proyecto estaba siendo impulsado principalmente por el Capitán Harding de la Marina de los EE. UU., y se estaban concentrando por completo en un sistema a bordo. Dippy los convenció de que una versión aerotransportada era definitivamente posible, lo que despertó cierto interés por parte de la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU . La Marina no estaba contenta con este giro de los acontecimientos. Dippy también introdujo una serie de cambios simples que resultarían extremadamente útiles en la práctica. Entre ellos, exigió rotundamente que los receptores LORAN aerotransportados se construyeran físicamente similares a los receptores Gee, de modo que pudieran intercambiarse en servicio simplemente reemplazando la unidad receptora. Esto resultaría extremadamente útil; Los aviones del Comando de Transporte de la RAF podrían cambiar sus receptores cuando se muevan hacia o desde el teatro australiano . Dippy también diseñó el equipo de cronometraje de la estación terrestre. [10]
Fue por esta época cuando al proyecto se unieron tanto la Guardia Costera de Estados Unidos como la Marina Real Canadiense . El proyecto todavía era ultrasecreto en ese momento y se compartió poca información real, especialmente con la Guardia Costera. [11] El enlace canadiense era necesario, ya que la ubicación ideal para las estaciones requeriría varias estaciones en varios lugares de las provincias marítimas de Canadá . Un sitio en Nueva Escocia resultó ser una batalla; el sitio era propiedad de un pescador cuya esposa dominante y abstemia estaba totalmente decidida a tener algo que ver con los pecaminosos hombres de la Marina. Cuando el comité de selección del sitio de JA Waldschmitt y el teniente Cdmr. Argyle estaba discutiendo el asunto con el marido, llegó un tercer visitante y les ofreció cigarrillos a los hombres. Se negaron y la anfitriona les preguntó si bebían. Cuando dijeron que no, la tierra fue rápidamente asegurada. [12]
LORAN pronto estuvo listo para su despliegue y la primera cadena entró en funcionamiento en junio de 1942 en Montauk y Fenwick. A ésta se unieron poco después dos estaciones en Terranova , en Bonavista y Battle Harbor , y luego dos estaciones en Nueva Escocia, en Baccaro y la isla Deming. [13] Se instalaron estaciones adicionales a lo largo de la costa este de EE. UU. y Canadá hasta octubre, y el sistema se declaró operativo a principios de 1943. A finales de ese año se habían instalado estaciones adicionales en Groenlandia , Islandia , las Islas Feroe y las Hébridas. , ofreciendo cobertura continua en todo el Atlántico Norte. El Comando Costero de la RAF instaló otra estación en Shetland , que ofrecía cobertura sobre Noruega, un importante punto de partida para los submarinos y buques capitales alemanes. [10]
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Las enormes distancias y la falta de puntos de navegación útiles en el Océano Pacífico llevaron al uso generalizado de LORAN tanto para barcos como para aviones durante la Guerra del Pacífico . En particular, la precisión ofrecida por LORAN permitió a los aviones reducir la cantidad de combustible adicional que de otro modo tendrían que transportar para garantizar que pudieran encontrar su base después de una larga misión. Esta carga reducida de combustible permitió aumentar la carga de bombas. Al final de la Segunda Guerra Mundial había 72 estaciones LORAN y más de 75.000 receptores en uso. [10]
En la posguerra se agregaron cadenas adicionales en el Pacífico. Tras el comienzo de la Guerra de Corea se produjo un auge en la construcción , incluidas nuevas cadenas en Japón y una en Busan , Corea. También se instalaron cadenas en China, antes del fin definitivo de la Revolución Comunista China , y estas estaciones permanecieron en el aire al menos hasta la década de 1990. En 1965 tuvo lugar una última gran expansión en Portugal y las Azores, ofreciendo cobertura adicional al Atlántico medio. [3]
Durante los primeros experimentos con las ondas celestes de LORAN, Jack Pierce notó que por la noche la capa reflectante de la ionosfera era bastante estable. Esto llevó a la posibilidad de que dos estaciones LORAN pudieran sincronizarse utilizando señales de ondas ionosféricas, al menos por la noche, lo que permitiría separarlas a distancias mucho mayores. La precisión de un sistema hiperbólico es función de la distancia de la línea de base, por lo que si las estaciones pudieran distribuirse, el sistema sería más preciso, por lo que se necesitarían menos estaciones para cualquier tarea de navegación deseada. [14]
Se intentó por primera vez un sistema de prueba el 10 de abril de 1943 entre las estaciones LORAN en Fenwick y Bonavista, a 1.800 km (1.100 millas) de distancia. Esta prueba demostró una precisión de ½ milla, significativamente mejor que la del LORAN normal. Esto llevó a una segunda ronda de pruebas a finales de 1943, esta vez utilizando cuatro estaciones: Montauk, East Brewster, Massachusetts , Gooseberry Falls, Minnesota, [15] y Key West, Florida . Los vuelos de evaluación exhaustivos revelaron un error promedio de 1 a 2 millas (1,6 a 3,2 km). [16] [14]
El modo de operación nocturno encajaba perfectamente con el Comando de Bombarderos de la RAF . Las cuatro estaciones de prueba fueron desmanteladas y enviadas a través del Atlántico [16] y reinstaladas para formar dos cadenas, Aberdeen - Bizerta y Orán - Benghazi . Conocido como LORAN sincronizado con Skywave , o SS LORAN , el sistema brindaba cobertura en cualquier lugar al sur de Escocia y tan al este como Polonia con una precisión promedio de una milla. El sistema se utilizó operativamente en octubre de 1944 y en 1945 se instaló universalmente en el Grupo N° 5 de la RAF . [17]
El mismo concepto básico también fue probado en la posguerra por la Guardia Costera en un sistema conocido como "Skywave Long Baseline LORAN". La única diferencia fue la selección de diferentes frecuencias, 10,585 MHz durante el día y 2 MHz durante la noche. Las pruebas iniciales se llevaron a cabo en mayo de 1944 entre Chatham, Massachusetts , y Fernandina, Florida , y una segunda serie entre Hobe Sound, Florida , y Point Chinato, Puerto Rico, en diciembre-enero de 1945-1946. El sistema no se puso en funcionamiento debido a la falta de asignaciones de frecuencias adecuadas. [dieciséis]
LORAN era un sistema sencillo que comparaba los tiempos de llegada de los pulsos para realizar una medición. Lo ideal sería que en el CRT se mostraran señales rectangulares perfectamente formadas, cuyo borde de ataque pudiera compararse con un alto grado de precisión. En la práctica, los transmisores no pueden encenderse y apagarse instantáneamente y, debido a una variedad de factores, las señales resultantes se extienden en el tiempo, formando una envolvente . La nitidez de la envolvente es función de la frecuencia, lo que significa que los sistemas de baja frecuencia como LORAN siempre tendrán envolventes más largas con puntos de inicio y parada menos definidos y, por lo tanto, generalmente tendrán menos precisión que los sistemas de alta frecuencia como Gee. [18]
Hay una forma completamente diferente de realizar la misma medición de temporización, no comparando la temporización de las envolventes de los pulsos, sino cronometrando la fase de las señales. En realidad, esto es bastante fácil de realizar utilizando dispositivos electrónicos simples y se puede mostrar directamente usando un simple puntero mecánico. El truco de un sistema de este tipo es garantizar que las estaciones primaria y secundaria tengan coherencia de fase, una propuesta compleja durante la Segunda Guerra Mundial . Pero al aislar las partes costosas del sistema en las pocas estaciones de transmisión, el sistema de navegación Decca que usaba esta técnica se activó en 1944, ofreciendo una precisión similar a Gee pero usando pantallas mecánicas de bajo costo que también eran mucho más fáciles de usar. [19]
La desventaja del sistema de comparación de fases es que no es posible saber a partir de una señal de onda continua, como la de Decca, qué parte de la señal se está midiendo. Podría estar comparando la primera forma de onda de una estación con la primera de otra, pero la segunda forma de onda parece idéntica y el operador puede alinear esas dos ondas. Esto genera un problema en el que el operador puede generar una medición precisa, pero la solución real podría estar en una amplia variedad de ubicaciones. Estas ubicaciones están separadas radialmente alrededor de la estación, lo que significa que una solución podría estar dentro de una dirección radial determinada o a una distancia fija a cualquier lado. Decca se refirió a estas áreas radiales como "carriles" y utilizó un sistema mecánico para realizar un seguimiento de en cuál se encontraba el receptor. [19]
Combinando los dos conceptos, sincronización de envolvente y comparación de fases, ambos problemas podrían eliminarse. Dado que la comparación de fases es generalmente más precisa a bajas frecuencias debido a los detalles de la electrónica, tomar correcciones precisas se basaría en esta técnica. Pero en lugar de emitir una señal continua, como en el caso de Decca, la señal sería en forma de pulsos. Estos se usarían para hacer una solución aproximada utilizando la misma técnica que Gee o LORAN, identificando positivamente el carril. El único problema desde el punto de vista del desarrollo sería seleccionar frecuencias que permitieran envolventes de pulso razonablemente precisas y al mismo tiempo tener formas de onda mensurables dentro de los pulsos, así como desarrollar pantallas capaces de mostrar tanto los pulsos en su conjunto como las ondas dentro de ellos.
Estos conceptos llevaron a experimentos con LORAN de baja frecuencia en 1945, utilizando una frecuencia mucho más baja de 180 kHz. En la costa este de Estados Unidos se instaló un sistema con tres transmisores utilizando largas antenas sostenidas por globos. Los experimentos demostraron que la inexactitud inherente al diseño mientras se trabajaba a frecuencias tan bajas era simplemente demasiado grande para ser útil; Los factores operativos introdujeron errores que abrumaron las capacidades. Sin embargo, los tres transmisores se reinstalaron en el norte de Canadá y Alaska para experimentos de navegación polar, y funcionaron durante tres años hasta que se apagaron nuevamente en marzo de 1950. [20] Estos experimentos demostraron una precisión del orden de 0,15 microsegundos, o alrededor de 50 metros (0,031 millas), un gran avance sobre LORAN. El alcance máximo utilizable era de 1.600 km (1.000 millas) sobre tierra y 2.400 km (1.500 millas) en el mar. Utilizando la comparación de ciclos, el sistema demostró una precisión de 160 pies (49 m) a 750 millas (1210 km). [20] Pero también se descubrió que el sistema era muy difícil de usar y las mediciones seguían sujetas a confusión sobre qué ciclos coincidir. [21]
Durante este mismo período, la Fuerza Aérea del Ejército de EE. UU. se interesó en un sistema de muy alta precisión para bombardear objetivos precisos. Raytheon ganó un contrato para desarrollar un sistema llamado "Cytac", que utilizaba las mismas técnicas básicas que LF LORAN, pero incluía una automatización considerable para manejar la sincronización internamente sin la intervención del operador. Esto resultó ser un gran éxito, con pruebas que colocaron el avión a 10 metros del objetivo. A medida que la misión pasó de un bombardeo táctico de corto alcance a un lanzamiento nuclear sobre el polo, la (recién formada) Fuerza Aérea de EE. UU. perdió interés en el concepto. Sin embargo, continuaron experimentando con el equipo después de adaptarlo para funcionar en frecuencias LF LORAN y rebautizarlo como "Cyclan", reduciendo la precisión en comparación con el original, pero proporcionando una precisión razonable del orden de una milla a distancias mucho mayores. [2]
La Armada también había estado experimentando con un concepto similar durante este período, pero usando un método diferente para extraer el tiempo. Este sistema, más tarde conocido como Loran-B , tuvo problemas importantes (al igual que otro sistema de la Fuerza Aérea, Whyn y un sistema británico similar, POPI ). [22] En 1953, la Armada se hizo cargo del sistema Cyclan y comenzó una amplia serie de estudios que abarcaron lugares tan lejanos como Brasil, demostrando una precisión de unos 100 metros (330 pies). El sistema fue declarado operativo en 1957, y las operaciones de LORAN y Cyclan se entregaron a la Guardia Costera de EE. UU. en 1958. [19] En ese momento, el LORAN original se convirtió en Loran-A [23] o LORAN estándar , [24] y el El nuevo sistema se convirtió en Loran-C . [C]
A pesar de la gran precisión y facilidad de uso de Loran-C, Loran-A siguió teniendo un uso generalizado. Esto se debió en gran medida a dos factores importantes. Una era que la electrónica necesaria para leer una señal Loran-C era compleja y, en la era de la electrónica basada en válvulas, físicamente muy grande, generalmente frágil y costosa. Además, a medida que los barcos y aviones militares se trasladaron de Loran-A a Loran-C, los receptores más antiguos quedaron sobrantes. Estas unidades más antiguas fueron adquiridas por pescadores comerciales y otros usuarios, manteniéndolas en servicio generalizado. [25]
Loran-A continuó mejorando a medida que los receptores fueron transistorizados y luego automatizados utilizando sistemas basados en microcontroladores que decodificaban la ubicación directamente. A principios de la década de 1970, estas unidades eran relativamente comunes, aunque seguían siendo relativamente caras en comparación con dispositivos como los radiogoniómetros . La mejora de la electrónica a lo largo de este período fue tan rápida que sólo pasaron unos pocos años antes de que estuvieran disponibles unidades Loran-C de tamaño y costo similar. Esto llevó a la decisión de abrir Loran-C al uso civil en 1974. [26]
A finales de la década de 1970, la Guardia Costera estaba en medio de la eliminación gradual de Loran-A en favor de cadenas Loran-C adicionales. Las cadenas de las Aleutianas y Hawaii cerraron el 1 de julio de 1979, las cadenas restantes de Alaska y la costa oeste el 31 de diciembre de 1979, seguidas por los transmisores del Atlántico y el Caribe el 31 de diciembre de 1980. [27] Varias cadenas extranjeras tanto en el Pacífico como en el Atlántico siguieron su ejemplo. , y en 1985 la mayoría de las cadenas originales ya no estaban operativas. Los sistemas japoneses permanecieron en el aire por más tiempo, hasta 1991, al servicio de su flota pesquera. Los sistemas chinos estuvieron activos hasta la década de 1990 antes de ser reemplazados por sistemas más modernos, y sus nueve cadenas todavía figuraban como activas en el Volumen 6 (edición de 2000) de la Lista de señales de radio del Almirantazgo .
Los sistemas de navegación hiperbólica se pueden dividir en dos clases principales, los que calculan la diferencia de tiempo entre dos pulsos de radio y los que comparan la diferencia de fase entre dos señales continuas. Para ilustrar el concepto básico, esta sección considerará únicamente el método del pulso.
Considere dos transmisores de radio ubicados a una distancia de 300 kilómetros (190 millas) entre sí, lo que significa que la señal de radio de uno tardará 1 milisegundo en llegar al otro. Una de estas estaciones está equipada con un reloj electrónico que envía periódicamente una señal de activación. Cuando se envía la señal, esta estación, la "primaria", envía su transmisión. 1 ms después llega esa señal a la segunda estación, la "secundaria". Esta estación está equipada con un receptor y, cuando ve llegar la señal del primario, activa su propio transmisor. Esto garantiza que el primario y el secundario envíen señales con una precisión de 1 ms, sin que el secundario necesite un temporizador propio preciso o sincronizar su reloj con el primario. En la práctica, se añade un tiempo fijo para tener en cuenta los retrasos en la electrónica del receptor. [28]
Un receptor que escuche estas señales y las muestre en un osciloscopio verá una serie de "indicaciones" en la pantalla. Midiendo la distancia entre ellos, se puede calcular el retraso entre las dos señales. Por ejemplo, un receptor podría medir la distancia entre las dos señales para representar un retraso de 0,5 ms. Esto implica que la diferencia en la distancia a las dos estaciones es de 150 km. Hay un número infinito de lugares donde se podría medir ese retraso: 75 km de una estación y 225 de la otra, 150 km de una y 300 de la otra, y así sucesivamente. [28]
Cuando se representa en un gráfico, la colección de posibles ubicaciones para cualquier diferencia horaria determinada forma una curva hiperbólica. La colección de curvas para todos los posibles retrasos medidos forma un conjunto de líneas radiantes curvas, centradas en la línea entre las dos estaciones, conocida como "línea de base". [28] Para tomar una posición, el receptor toma dos mediciones basadas en dos pares primarios/secundarios diferentes. Las intersecciones de los dos conjuntos de curvas normalmente dan como resultado dos ubicaciones posibles. Utilizando alguna otra forma de navegación, por ejemplo, navegación a estima , se puede eliminar una de estas posibles posiciones, proporcionando así una solución exacta. [29]
Las estaciones LORAN se construyeron en cadenas, una primaria y dos secundarias (como mínimo, algunas cadenas estaban constituidas por hasta cinco estaciones), generalmente separadas por aproximadamente 600 millas (970 km). Cada par transmite en una de las cuatro frecuencias, 1,75, 1,85, 1,9 o 1,95 MHz (así como los 7,5 MHz no utilizados). [d] En cualquier ubicación era común poder recibir más de tres estaciones a la vez, por lo que se necesitaba algún otro medio para identificar los pares. LORAN adoptó el uso de variar la frecuencia de repetición de pulsos (PRF) para esta tarea, con cada estación enviando una cadena de 40 pulsos a 33,3 o 25 pulsos por segundo. [10]
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Las estaciones se identificaron con un código simple, con un número que indica la banda de frecuencia, una letra para la frecuencia de repetición de pulsos y un número para la estación dentro de la cadena. Por ejemplo, las tres estaciones de las islas hawaianas estaban dispuestas como dos pares 2L 0 y 2L 1. Esto indicaba que estaban en el canal 2 (1,85 MHz), utilizaban la velocidad de repetición "baja" (25 Hz) y que dos de las estaciones tenían la tasa de repetición base, mientras que las otras dos (la principal y la tercera estación) usaban la tasa de repetición 1. [30] El PRF se podía ajustar de 25 a 25 y 7/16 para Baja, y 33 1/3 a 34 1/9 para Alto. Este sistema compartía la torre central, que transmitía en ambas frecuencias. [31]
En el caso de Gee, las señales iban directamente del transmisor al receptor, lo que producía una señal limpia y fácil de interpretar. Si se muestra en un solo trazo CRT, el operador vería una serie de "intermitentes" agudos, primero el primario, luego uno de los secundarios, nuevamente el primario y luego el otro secundario. Vaya, los CRT se construyeron para poder mostrar dos trazas y, al sintonizar varios circuitos de retardo, el operador podía hacer que la primera señal primaria-secundaria apareciera en la pantalla superior y la segunda en la inferior. Luego podrían medir ambos retrasos al mismo tiempo. [10]
En comparación, LORAN fue diseñado deliberadamente para permitir el uso de ondas celestes, y la señal recibida resultante fue mucho más compleja. La onda terrestre se mantuvo bastante aguda, pero sólo pudo recibirse a distancias más cortas y se utilizó principalmente durante el día. Por la noche, se pueden recibir hasta treinta ondas celestes diferentes desde un solo transmisor, a menudo superpuestas en el tiempo, creando un patrón de retorno complejo. Dado que el patrón dependía de la atmósfera entre el transmisor y el receptor, el patrón recibido era diferente para las dos estaciones. Se podría recibir una onda celeste de dos rebotes desde una estación al mismo tiempo que una onda de tres rebotes desde otra, lo que dificulta bastante la interpretación de la visualización. [14]
Aunque LORAN utilizó deliberadamente la misma pantalla que Gee para compartir equipo, las señales eran mucho más largas y complejas que las de Gee, por lo que la medición directa de las dos señales simplemente no fue posible. Incluso la señal inicial de la estación principal se extendió en el tiempo y la señal inicial de la onda terrestre era nítida (si se recibía), mientras que las recepciones de la onda celeste podían aparecer en cualquier lugar de la pantalla. En consecuencia, el operador de LORAN estableció los retrasos para que la señal primaria apareciera en un rastro y la secundaria en el segundo, lo que permitió comparar los patrones complejos. Esto significaba que sólo se podía realizar una medición primaria/secundaria a la vez; Para producir una "solución", todo el procedimiento de medición tuvo que repetirse una segunda vez utilizando un conjunto diferente de estaciones. Los tiempos de medición típicos eran del orden de tres a cinco minutos, lo que requería que el navegador tuviera en cuenta el movimiento del vehículo durante este tiempo. [10] [32]
La unidad receptora aerotransportada original era la unidad AN/APN-4 de 1943. Era físicamente idéntica al conjunto Gee de dos piezas del Reino Unido y podía intercambiarse fácilmente con estas unidades. La unidad principal con pantalla también albergaba la mayoría de los controles. La operación general comenzó seleccionando una de las nueve estaciones, etiquetadas del 0 al 8, y configurando la velocidad de barrido en 1, el valor más bajo. Luego, el operador usaría los controles de intensidad y enfoque para ajustar la señal y proporcionar una visualización nítida. [33]
A la velocidad de barrido más baja, el sistema también produjo una señal local que se introdujo en la pantalla y produjo un "pedestal" claramente definido, una forma rectangular que se muestra a lo largo de las dos pistas. [e] La señal amplificada de las estaciones también aparecería en la pantalla, muy comprimida en el tiempo para que se mostrara como una serie de picos agudos (blips). A medida que la señal se repetía, estos picos aparecieron muchas veces a lo ancho de la pantalla. Debido a que la pantalla estaba configurada para barrer a la tasa de repetición de pulso del par de estaciones seleccionado, otras estaciones en el área, con diferentes tasas de repetición, se moverían a través de la pantalla mientras la seleccionada permanecería estacionaria. [34]
Usando el interruptor "izquierda-derecha", el operador movería el pedestal superior hasta que uno de los picos de señal estuviera centrado dentro de él, y luego movería el pedestal en el carril inferior para centrar una segunda señal usando controles de retardo grueso y fino. Una vez hecho esto, el sistema se puso a velocidad de barrido 2, lo que aceleró las trazas de modo que la sección delimitada por los pedestales ocupara toda la traza. Este proceso se repitió a una velocidad de barrido 3, momento en el que solo una parte seleccionada de la señal era visible en la pantalla. Al pasar a la velocidad de barrido 4 no se cambió la sincronización, sino que se superpusieron las señales en una sola traza para que se pudiera realizar la sintonización final, utilizando los controles de ganancia y balance del amplificador. El objetivo era alinear perfectamente las dos trazas. [35]
En ese momento comienza la medición. El operador cambia a la velocidad de barrido 5, que regresa a una pantalla con dos trazos separados, con las señales invertidas y funcionando a una velocidad de barrido más baja para que aparezcan múltiples repeticiones de la señal en los trazos. Mezclada con la señal hay una escala electrónica producida en un generador de base de tiempo , lo que provoca que aparezcan una serie de pequeños puntos sobre las señales originales ahora invertidas. En la posición 5, los puntos de la escala representan diferencias de 10 microsegundos y el operador mide la distancia entre posiciones. Esto se repite para el ajuste 6 a 50 microsegundos y nuevamente para el ajuste 7 a 500 microsegundos. La diferencia medida en cada una de estas configuraciones luego se suma para producir el retraso total entre las dos señales. [35] Todo este procedimiento se repitió luego para un segundo conjunto primario-secundario, a menudo el segundo conjunto de la misma cadena, pero no siempre.
Las unidades receptoras mejoraron mucho con el tiempo. El AN/APN-4 fue rápidamente suplantado por el AN/APN-9 de 1945, una unidad todo en uno que combinaba receptor y pantalla de peso muy reducido. [3]
Durante el día, la ionosfera sólo refleja débilmente señales de onda corta, y LORAN se podía utilizar a entre 500 y 700 millas náuticas (930 a 1300 km) utilizando las ondas terrestres. Por la noche, estas señales se suprimieron y el alcance se redujo a 350 a 500 millas náuticas (650 a 930 km). Por la noche, las ondas celestes se volvieron útiles para las mediciones, que ampliaron el alcance efectivo a 1200 a 1400 millas náuticas (2200 a 2600 km). [32]
A largas distancias, las líneas hiperbólicas se aproximan a líneas rectas que irradian desde el centro de la línea de base. Cuando se consideran dos de estas señales de una sola cadena, el patrón de líneas resultante se vuelve cada vez más paralelo a medida que la distancia de la línea base se vuelve más pequeña en comparación con el rango. Así, en distancias cortas las líneas se cruzan en ángulos cercanos a los 90 grados, y este ángulo se reduce constantemente con la distancia. Debido a que la precisión de la corrección depende del ángulo de cruce, todos los sistemas de navegación hiperbólica se vuelven cada vez más imprecisos a medida que aumenta el alcance. [36]
Además, la compleja serie de señales recibidas confundió considerablemente la lectura de la señal LORAN, requiriendo cierta interpretación. La precisión era más una cuestión de calidad de la señal y experiencia del operador que cualquier límite fundamental del equipo o las señales. La única manera de expresar la exactitud era medirla en la práctica; La precisión promedio en la ruta de Japón a Tinian, una distancia de 1.400 millas (2.300 km), fue de 28 millas (45 km), el 2% del alcance. [3]
AT LORAN, para "Air Transportable", era un conjunto de transmisor LORAN liviano que podía configurarse rápidamente a medida que se movía el frente. Las operaciones eran idénticas a las del LORAN "normal", pero a menudo se suponía que las cartas no estarían disponibles y tendrían que prepararse en el campo. Mobile LORAN era otro sistema ligero, montado en camiones. [30]
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