Pole Vault fue el primer sistema operativo de comunicaciones de dispersión troposférica . Vinculaba por teléfono sitios de radar y aeródromos militares en Groenlandia y el este de Canadá para enviar información de seguimiento y alerta de aeronaves a toda América del Norte. La línea se extendía desde la Base de la Fuerza Aérea Thule en el norte de Groenlandia hasta la isla de Baffin y luego a lo largo de la costa este de Labrador y Terranova hasta St. John's para conectarse a las redes de telecomunicaciones comerciales existentes.
El sistema se propuso por primera vez en 1952 para enviar información a lo largo de las estaciones aisladas de Pinetree Line en la costa de Labrador. Esto llevó a una propuesta inicial para utilizar un sistema de relé de microondas , una tecnología relativamente nueva en ese momento. La red requeriría 50 retransmisiones, muchas de ellas en el desierto. Bell Canada ganó el contrato para construir el sistema después de que la USAF estuviera convencida de que podían realizar el trabajo.
Antes de que comenzara la construcción, Bell se enteró de los experimentos con sistemas de dispersión troposférica de largo alcance que estaban llevando a cabo en los EE. UU. los Laboratorios Bell y el Laboratorio Lincoln del MIT . Estos estaban limitados por la potencia, no por la línea de visión , ampliando enormemente el alcance entre las estaciones. Tomaron prestado un sistema para realizar pruebas en Labrador y, a finales de 1954, habían demostrado con éxito enlaces de varios cientos de kilómetros. Esto les permitió reducir la red a sólo 10 estaciones, todas en los sitios de radar existentes.
El primer mensaje se envió a la red el 14 de febrero de 1955, pero debido a la ampliación de Thule y a las mejoras para transportar más líneas a instancias de la USAF, no se entregó finalmente hasta el 31 de diciembre de 1956. El sistema se utilizó operativamente. hasta 1975, cuando fue reemplazado por sistemas más nuevos, incluidos sistemas de salto ionosférico , cables submarinos y, finalmente, comunicaciones por satélite .
La Línea Pinetree comenzó como los primeros estudios en 1946 para una red de radar para el norte continental de los Estados Unidos (CONUS). Pronto se extendió hacia el norte, hacia Canadá, cuando la Real Fuerza Aérea Canadiense (RCAF) expresó interés en unirse a la red. Mover la línea hacia el norte presentó el problema de enviar datos de seguimiento entre las estaciones y especialmente de regreso a varias sedes. Para las estaciones del oeste, que generalmente estaban situadas cerca de los centros de población existentes, las líneas arrendadas eran una solución adecuada. Este no fue el caso de las zonas orientales de la Línea, donde las zonas del norte estaban poco desarrolladas. [1]
Para resolver un problema local cerca de la frontera de Ontario y Quebec , a partir de 1950 la RCAF inició la construcción de un sistema de retransmisión de microondas conocido como ADCOM. Esta era una versión de los sistemas desarrollados por los británicos durante la Segunda Guerra Mundial para comunicaciones tácticas y enlaces desde Francia a Inglaterra. El Establecimiento Canadiense de Investigación y Desarrollo de Señales (CSRDE) desarrolló una versión de doble frecuencia de este sistema y estaba presionando para que se utilizara en varios proyectos relacionados con Pinetree. Los problemas de gestión del proyecto y las características progresivas llevaron a que la estimación inicial del precio del sistema, alrededor de 5 millones de dólares, aumentara varias veces y finalmente alcanzara los 22 millones de dólares (equivalente a 243.400.000 dólares en 2023) cuando estuvo en pleno funcionamiento. [2]
La barrera oriental de la Línea Pinetree era una línea de estaciones que iba desde St. Johns y Stephenville en Terranova y luego hacia el norte a lo largo de la costa de Labrador antes de terminar en la isla de Baffin en la base aérea Crystal II en Frobisher Bay , una distancia total de 1400 millas (2250 km). La mayor parte de esta parte de la Línea se encuentra en áreas casi deshabitadas y había poca o ninguna telefonía disponible. En cambio, estos sitios habían sido equipados con enlaces de radio convencionales de alta frecuencia , pero pronto resultaron inadecuados. [2]
En mayo de 1952, el Departamento de Producción de Defensa (DDP) propuso construir también una red de microondas para estas estaciones. La solución propuesta por DDP era similar a la utilizada por ADCOM. [3] Dados los problemas con ADCOM, el contingente estadounidense de la Oficina del Proyecto Pinetree (PPO) se mostró escéptico aunque aceptó el proyecto a regañadientes. [1]
En mayo de 1952, Bell Canadá prestó a Alex Lester a la División de Electrónica del DDP para coordinar los desarrollos de comunicaciones militares con Bell. Pronto se enteró de los problemas con las comunicaciones de Pinetree Line y se acercó a Thomas Wardrope Eadie , entonces vicepresidente de operaciones de Bell, con la idea de que Bell se ofrecería a asumir la gestión de la construcción de la línea. [4]
Esto llevó a nuevos estudios de proyectos que consideraban formar una nueva corporación de la corona para manejar el desarrollo, pedirle a Estados Unidos que lo hiciera o contratar a Bell. El gobierno era reacio a crear nuevas corporaciones de la corona y estaba muy preocupado de que entregarlas a los EE. UU. resultara en una pérdida de oportunidades para los trabajadores canadienses, por lo que Bell aceptó. También reconsideraron varias tecnologías, incluidas las líneas submarinas, pero las preocupaciones sobre Las aguas agitadas por la tormenta y las mareas de 40 pies (12 m) en Frobisher Bay sugirieron que esto no sería confiable y el relé de microondas parecía ser la única solución. [4]
Así, el concepto se decidió por un sistema inicial de veinte relevos que cubrían los 1100 km (700 millas) desde CFB Gander hasta CFB Goose Bay , y luego una segunda etapa con otras treinta torres que lo expandirían hacia el norte hasta Frobisher Bay y hacia el sur hasta St. John's. y hacia el oeste hasta Stephanville. La red se basaría en el sistema comercial TD2 de 2,4 GHz que está implementando AT&T en EE. UU. y pronto también en Canadá. Este sistema utilizaría multiplexación por división de frecuencia para transportar 36 canales de voz a través de una serie de frecuencias seleccionadas. El 4 de noviembre de 1952, Bell presentó al DDP su propuesta inicial. [5]
Al día siguiente se enteraron de que el PPO ya estaba en un buen proceso de aceptación del sistema tipo ADCOM propuesto por el CSRDE. Este utilizó dos frecuencias separadas, una a 2,0 GHz y otra a 400 MHz, para permitir el cambio entre las dos y evitar interferencias. Luego, el asunto fue devuelto a Estados Unidos para su revisión. Después de meses de silencio, el 2 de abril de 1953, el DDP envió una carta a Bell, Canadian Pacific Railway y Canadian National Railway , en ese momento las únicas tres empresas con experiencia en telecomunicaciones a nivel nacional, indicando que aceptarían ofertas por el sistema basándose en el concepto CSRDE. [5]
En una carta del 30 de abril, Bell acordó licitar por el proyecto, pero sólo si se reconocían los riesgos de utilizar el sistema CSRDE. Esto fue aceptado y el 23 de julio se firmó el contrato con el DDP. [6] El desarrollo de la fase uno para los sitios entre Goose Bay y Gander tenía una fecha de entrega del 30 de septiembre de 1955. [7] Los sistemas de radio fueron proporcionados por terceros; La canadiense General Electric produjo el sistema de 2,0 GHz, mientras que la canadiense Westinghouse suministró el sistema de 400 MHz y la canadiense Marconi suministró varios otros equipos. [7] Estaba operativo un enlace de prueba entre la oficina corporativa de Bell en el centro de Montreal y Ormstown , al suroeste de la ciudad, a unos 50 kilómetros (31 millas) de distancia. Eran necesarias más pruebas, pero se estaban logrando avances. [8]
Antes de la Segunda Guerra Mundial , la teoría de la radiofísica prevaleciente predijo una relación entre la frecuencia y la difracción que sugería que las señales de radio seguirían la curvatura de la Tierra, pero que la fuerza del efecto disminuía rápidamente y especialmente en frecuencias más altas. Sin embargo, durante la guerra hubo numerosos incidentes en los que las señales de radar de alta frecuencia detectaban objetivos a distancias mucho más allá de los cálculos teóricos. En la era inmediatamente posterior a la guerra, se levantó la limitación a la construcción de televisores y se vendieron millones de aparatos. Esto condujo a más ejemplos de recepción de muy largo alcance, lo que suponía un problema importante cuando estaciones muy separadas con las mismas asignaciones de frecuencia interferían entre sí en rangos que las ecuaciones establecidas no serían un problema. Como resultado, las nuevas estaciones quedaron en suspenso en lo que se conoce como el "congelamiento de la televisión" en 1948. [9]
Al mismo tiempo, AT&T estaba comenzando a experimentar con sistemas de retransmisión de microondas que se expandirían a su red TD2 . Ellos también vieron ejemplos de interferencia entre torres muy separadas. En 1950, Kenneth Bullington [a] de Bell Labs publicó un informe sobre el tema que demostraba que la transmisión más allá del horizonte era posible a altas frecuencias utilizando el fenómeno previamente desconocido de la dispersión de la troposfera. La dispersión de la ionosfera era un fenómeno bien conocido utilizado desde los primeros días de la radio, pero solo funcionaba en frecuencias más bajas y el efecto similar en la troposfera no había sido detectado hasta que comenzaron a usarse señales UHF de alta potencia. [9]
La posibilidad de utilizar este concepto para comunicaciones de larga distancia era obvia, y Bell Labs pronto comenzó una serie de experimentos con los investigadores del Laboratorio Lincoln , un centro de investigación de radar afiliado al MIT. Comenzaron las pruebas experimentales a principios de 1952. En su propuesta de agosto de 1952, Bell acordó establecer contacto con sus homólogos en Estados Unidos y se enteró de los experimentos. Esto fue extremadamente atractivo; Los enlaces de retransmisión eran típicamente del orden de 30 millas (48 km), el horizonte local , pero este nuevo sistema podía operar a distancias al menos cinco veces mayores. [11]
Bell propuso que la urgente necesidad de unir Goose Bay y Gander se llevara a cabo con el sistema de relevos original lo antes posible, pero que el resto de los eslabones de la cadena se retrasaran hasta que se pudieran examinar los resultados del sistema experimental. En el otoño de 1952, los Laboratorios Bell acordaron enviar su sistema a Bell Canadá para realizar pruebas en climas fríos en Labrador para una serie de experimentos que durarían aproximadamente un año. [11] Mientras tanto, se estaban llevando a cabo pruebas similares en el sur de EE. UU. para determinar qué frecuencias funcionaban mejor, y esto determinó que el rango original de 2 GHz no era tan efectivo como frecuencias más bajas entre 500 y 1000 MHz. Las pruebas de Bell en Labrador fueron extremadamente favorables y tanto Bell Canada como Bell Labs coincidieron en que el sistema estaba listo para su desarrollo. [12]
Bell propuso una nueva red con estaciones ubicadas conjuntamente en las estaciones de Pinetree, a unas 150 millas (240 km) de distancia. Si esto resultara demasiado complicado en la práctica, se podrían construir estaciones adicionales en los puntos intermedios. La red original de 50 estaciones para toda la red se redujo a 10, todas en sitios con soporte logístico existente. [12] El concepto inicial era que las secciones del sur tuvieran 36 canales de voz tan al norte como Hopedale , 24 circuitos a Resolución Island y luego 12 en el último salto corto a Frobisher Bay . [13] El costo estimado del sistema de retransmisión original fue de 41 millones de dólares, pero se espera que supere esta cifra. Se esperaba que el nuevo sistema fuera mucho menos costoso. [14]
Estados Unidos se había mostrado escéptico respecto del sistema CSRDE desde el principio, y cuando Bell presentó sus resultados en el otoño de 1953, la USAF propuso reemplazar todo el sistema, incluido el enlace de Goose Bay a Gander. El general Blake de la USAF comenzó a trabajar con la PPO y obtuvo la aprobación para el nuevo concepto en enero de 1954. [15] En ese momento, la Base de la Fuerza Aérea Thule estaba conectada a los EE. UU. continentales a través de un cable submarino. Esto resultó muy poco fiable ya que los barcos pesqueros lo cortaban repetidamente . La USAF solicitó que la línea se extendiera hasta Thule a través de un relevo en Cabo Dyer . [13] Se firmó un plan final el 7 de enero de 1954, con la fecha prevista de finalización de la red inicial en febrero de 1955. El contrato original se modificó, agregando la red de dispersión al sistema de retransmisión de microondas original. [14]
Los primeros equipos contratados fueron las 36 antenas parabólicas de 18 m (60 pies), firmadas el 10 de febrero para su entrega inicial a partir de julio. Estos debían poder soportar un viento de 120 nudos (220 km/h; 140 mph) o 100 nudos (190 km/h; 120 mph) cuando estaban cubiertos de hielo. Pronto siguieron contratos para la electrónica, junto con contratos para la construcción física. [16] Los transmisores UHF de 10 kilovatios, en comparación con los klistrones de 5 vatios utilizados en los relés punto a punto, se obtuvieron de Radio Engineering Laboratories en Nueva York. Para los enlaces posteriores entre Cape Dyer y Thule se utilizaron transmisores aún más grandes, 50 kW. [14]
También continuaron los trabajos en el sistema de microondas, pero al final sólo se construyeron las dos primeras estaciones que partían de Goose Bay antes de que se cancelara el proyecto en favor del sistema de dispersión. [17] Esto se formalizó en septiembre de 1956 cuando una enmienda final del contrato cambió la redacción de modo que Bell ahora fuera responsable únicamente del diseño del relé, no de su construcción. [18]
El contrato formal de construcción con la Base de la Fuerza Aérea de Olmstead , la autoridad contratante, se firmó el 23 de marzo de 1954. La construcción comenzó a mediados de abril y la primera estación en Goose Bay se completó en 6 semanas. Basándose en este éxito, la USAF también otorgó a Bell el contrato para construir los conmutadores telefónicos locales en varias otras estaciones, incluidas Thule y Pepperrell Air Force Base en St. Johns. A esto le siguió una oferta el 28 de abril por las estaciones de Harmon Field (Stephensville) y Sondrestrom y Narssarssuaq en Groenlandia. [19]
La primera conexión de prueba se realizó a lo largo de las seis estaciones iniciales el 14 de febrero de 1955. La línea fue declarada en pleno funcionamiento de extremo a extremo el 31 de diciembre de 1956. El costo total ascendió a 24.590.000 dólares (equivalente a 270.146.084 dólares en 2023), cifra significativamente menor. que el sistema de relé original. [18] Fue el primer sistema operativo de dispersión troposférica del mundo. [20]
Cuando el sistema estuvo operativo, la planificación de dos nuevas líneas de radar estaba muy avanzada. Atravesando el centro de Canadá estaba la Línea Mid-Canada (MCL), cuyo extremo oriental estaba ubicado junto al sitio de Pinetree en Hopedale, y muy al norte estaba la Línea DEW que terminaba en Cape Dyer. [21]
El MCL tenía la ventaja de que estaba construido sobre torres y tenía que estar en línea de visión entre sí, lo que significa que la tecnología de retransmisión de microondas existente podría usarse para conectar las estaciones. Como la mayoría de las estaciones no estaban tripuladas, la cantidad de datos era muy limitada, básicamente reenviando la señal del radar a uno de los ocho centros de control del sector donde eran monitoreadas. Esto dejó el problema de llevar la información desde los controles del sector a los centros de comando y control más al sur, lo cual se resolvió enviando la información a James Bay, donde un nuevo sistema de dispersión de tropos la envió hacia el sur, donde continuó usando el sistema ADCOM. El extremo oriental está unido mediante salto con pértiga. [22]
La línea DEW requería una capacidad de comunicaciones mucho mayor, lo que llevó a la instalación de un nuevo sistema de dispersión troposférica, el White Alice Communications System . Esto se extendía a lo largo de Alaska y la costa norte de Canadá con enlaces adicionales hacia el sur utilizando tanto dispersión troposférica como retransmisión ionosférica para conexiones aún más largas. Esto también se conectaba al sistema de salto con pértiga en Cape Dyer, y un enlace adicional de Thule a Hall Beach y luego al salto de ionosfera al MCL en la estación RCAF Bird en Manitoba . [22]
La instalación del Sistema de Alerta Temprana de Misiles Balísticos (BMEWS) requirió enlaces no sólo en los EE. UU. y Canadá, sino también a través del Atlántico hasta Islandia y el Reino Unido, donde también se conectaba con los radares existentes. Para esta tarea se instaló un nuevo sistema, el Sistema de Radio del Atlántico Norte (NARS). Bell fue contratada para ayudar a construir estaciones en esta red, en Sondrestrom y Narssarssuaq en Groenlandia, que conectan con Cape Dyer. Este sistema entró en funcionamiento en 1961. [19] NARS también sirvió como la parte transatlántica de la red Allied Command Europe Highband (ACE High) que extendió los enlaces por toda Europa. A medida que aumentó el número de enlaces, el salto con pértiga tuvo que actualizarse para soportar hasta 70 circuitos. [23] [b]
Los avances en las comunicaciones fueron continuos a partir de la década de 1950 y surgieron una serie de nuevas tecnologías que comenzaron a competir con el salto con pértiga. Entre ellos se destacan los cables submarinos muy mejorados, que llevaron a la instalación de un sistema de alta capacidad desde Thule hasta Cabo Dyer, y luego hasta Terranova. La incorporación de comunicaciones por satélite para enlaces de alto valor erosionó aún más el valor del sistema. Finalmente se cerró en 1975. Otras secciones del sistema permanecieron en uso, en particular el punto final en Cape Dyer, que todavía se utilizó para el tráfico alto de NARS y ACE durante algún tiempo. [23]
Según el mapa preparado por el Escuadrón de Retransmisión de Radio de 1876, el diseño final del sistema incluía nueve estaciones primarias. Desde el extremo norte de la línea, estas eran Frobisher Bay, Resolution Island, CFS Saglek , Hopedale Air Station , CFB Goose Bay , Saint Anthony Air Station , CFB Gander , Pepperrell Air Force Base en St. Johns y Ernest Harmon Air Force Base en la costa oeste de Terranova en Stephenville. [24]
Una estación típica constaba de dos de las antenas parabólicas de malla de alambre de 60 pies (18 m) de diámetro, una para recepción y otra para transmisión. Las estaciones en el medio de la línea tendrían dos configuraciones de este tipo, una apuntando al norte y la otra al sur. La estación de Gander tenía un tercero para el enlace con Harmon. Las estaciones de Harmon, Pepperrell y Frobisher (inicialmente) tenían un solo conjunto, ya que estaban al final de las líneas. [25] El eslabón más largo de esta cadena principal era de Resolución a Saglek, a 228 millas (367 km). [24]
Además, había una serie de estaciones de radar de relleno conectadas a estos sitios principales con enlaces de menor alcance utilizando antenas más pequeñas de 30 pies (9,1 m). Estos estaban en la estación aérea Cape Makkovik que conecta con Hopedale, la estación aérea Cut Throat Island y la estación aérea Spotted Island conectadas con Cartwright, la estación aérea Fox Harbor y la estación aérea La Scie conectadas con St. Anthony, y la estación aérea Elliston Ridge y la estación aérea Red Cliff conectado con Pepperrell. [24]
No está claro si los enlaces de Frobisher a Thule se consideraron parte del sistema oficial de salto con pértiga. No aparecen en el mapa del Escuadrón de 1876 del sistema en 1959, aunque sí aparecen en un mapa del "Sistema de Dispersión Troposférica" en el mismo documento. [24] Una lista de destacamentos de escuadrón del mismo documento tiene el Destacamento 1 en St. Johns y el 10 en Frobisher, y del 11 al 17 como rellenos vacíos, sin listados para Cabo Dyer o Thule. [26]