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 finales de la década de 1980 y principios de la de 1990, también conocida como el programa "Guerra de las Galaxias". ^{[ 4 ]}

Fondo

El concepto de la misión LACE surgió en febrero de 1985, cuando la Organización de la Iniciativa de Defensa Estratégica se puso en contacto con el Laboratorio de Investigación Naval para desarrollar un experimento que caracterizara las señales láser transmitidas y recibidas a través de la atmósfera terrestre desde una estación terrestre a un experimento en órbita. El laboratorio había participado en vuelos espaciales desde los inicios de la carrera espacial, liderando 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 gravitatorio y la vigilancia oceánica, entre otros. ^{[ 5 ]}

En julio de 1985, comenzó el desarrollo del Experimento de Comunicación Láser (LACE). Este sencillo experimento espacial estaba previsto para ser lanzado en el siguiente vuelo de la Instalación de Exposición de Larga Duración (LDEF) de la NASA, a bordo del Transbordador Espacial . Dado que la LDEF era una carga útil completamente pasiva, LACE habría requerido subsistemas adicionales de energía y comunicación para funcionar correctamente. Tras el desastre del Challenger , los lanzamientos del transbordador se retrasaron indefinidamente, y la LDEF permaneció en órbita desde el inicio de su primera misión hasta 1990. Esto propició el desarrollo de LACE hasta convertirlo en un satélite completo en junio de 1986, y la disponibilidad de vehículos de lanzamiento desechables como los cohetes Atlas , Titan y Delta para lanzar cargas útiles gubernamentales como LACE. Posteriormente, el satélite pasó a llamarse Experimento de Compensación Atmosférica de Baja Potencia. ^{[ 6 ]}^{: 2}^{[ 7 ]}^{: 1}

Antes del lanzamiento, LACE se colocó en la cofia 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 iban a ser lanzados juntos y formaban parte del programa LOSAT (LOw-altitude SATellite) de la SDIO, aunque todos tenían diseños y misiones diferentes. LOSAT-X fue retirado del manifiesto de lanzamiento y se lanzaría al año siguiente con el satélite GPS USA-71 . ^{[ 9 ]}

Astronave

LACE no contaba con sistemas de propulsión a bordo; en su lugar, dependía de la estabilización por gradiente gravitatorio para mantener sus experimentos apuntando hacia la Tierra. Esto se lograba mediante tres brazos de 46 m (150 pies) de longitud, orientados a lo largo de los ejes frontal, posterior y cenital de la nave espacial, en relación con la dirección de su movimiento. Si bien el brazo cenital permanecía completamente extendido durante el funcionamiento normal, los dos brazos a lo largo de los ejes frontal y posterior fueron diseñados para extenderse y retraerse 125 veces durante los 30 meses de la misión prevista 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 jamás utilizados 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 fue 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 provenientes de láseres visibles, pulsados e infrarrojos en la Tierra. ^{[ 12 ]}

El conjunto de sensores visibles tenía 85 sensores distribuidos en el centro del "tablero objetivo" 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 de la Fuerza Aérea de Maui (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 . Posteriormente, durante la misión, este conjunto se recalibró a 1,06 μm para dar soporte al Campo Óptico Starfire de la USAF en la Base de la Fuerza Aérea Kirtland , Nuevo México. ^{[ 7 ]}^{: 6}

Los 85 sensores del conjunto pulsado estaban ubicados en las mismas carcasas que los sensores del conjunto visible. Se calibraron a 354 nm y 1,06 μm, y se diseñaron para admitir, en general, láseres de excímero pulsados con longitudes de onda de 300 a 400 nm y un emulador de láser de baja potencia a 1,06 μm. El conjunto detectaba pulsos con duraciones de 10 nanosegundos (ns) a 2 microsegundos (μs) con una frecuencia 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 sobre el tablero objetivo y detectaron emisiones láser químicas de fluoruro de deuterio entre 3,6 y 4,0 μm. ^{[ 7 ]}^{: 7}

Instrumento de medición de pluma ultravioleta (UVPI)

El propósito del experimento del Instrumento de Pluma Ultravioleta (UVPI) era obtener imágenes y rastrear con precisión la pluma de un cohete lanzado desde la superficie terrestre en el espectro ultravioleta. Se trataba de un telescopio apuntable montado en el lado orientado hacia la Tierra de la nave espacial LACE. Su misión era recopilar imágenes de las plumas de los cohetes en los regímenes 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 objetos celestes. Las imágenes de fondo incluían el limbo diurno, nocturno y al amanecer, auroras, nubes iluminadas por el sol y la luna, y la superficie terrestre. ^{[ 13 ]}

El UVPI constaba de dos cámaras CCD intensificadas por imagen, alineadas entre sí y que compartían un telescopio Maksutov-Cassegrain. La cámara de seguimiento era sensible en la región de longitud de onda ultravioleta cercana/visible, tenía un campo de visión aproximadamente 14 veces mayor en cada dimensión que la cámara de la pluma y se utilizaba para localizar, adquirir y rastrear un objetivo. La cámara de la pluma capturaba 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 de seguimiento podía capturar imágenes de estrellas tan tenues como de magnitud visual 7. La velocidad de fotogramas normal era de 5 por segundo, pero la velocidad en modo zoom era de 30 por segundo con un campo de visión reducido. ^{[ 13 ]}

Experimento de Antecedentes del Ejército (ABE)

El experimento de fondo del Ejército (ABE, por sus siglas en inglés) 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 varillas centelleadoras de plástico borado de 8 pulgadas de largo por 3 pulgadas de diámetro, fijadas a un panel desplegable en el lado nadir de LACE. Las varillas detectarían los neutrones originados por el escape atmosférico y por el cuerpo de la nave espacial. El experimento fue desarrollado conjuntamente por Grumman Corporation y el Laboratorio Nacional de Los Alamos , con el apoyo del Departamento de Energía de los Estados Unidos . A los pocos meses del lanzamiento de LACE, se informó que el ABE estaba funcionando nominalmente y se esperaba que permaneciera en funcionamiento durante los 30 meses de vida útil previstos de LACE. ^{[ 14 ]}

Los datos de 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) fue un experimento realizado en el lado terrestre de LACE para detectar radiación electromagnética. Fue diseñado por The Aerospace Corporation para la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . Este experimento clasificado fue el único que no se llevó a cabo en el marco de la Iniciativa de Defensa Estratégica (SDIO) y no fue discutido ni por la SDIO ni por el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) antes de su lanzamiento. Recopiló datos durante 14 meses a lo largo de la misión de LACE. ^{[ 16 ]}^{[ 7 ]}^{: 1–3, 9, 19}

Historial operativo

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 ponerlas a punto. Un funcionario del Pentágono declaró que el sistema retroreflector de LACE no estaba enviando señales con la potencia esperada, y especuló que el problema podría deberse a daños por calor en un reflector. ^{[ 18 ]}

LACE transcurrió sin problemas durante el resto de su fase de verificación de 60 días, y poco después comenzó su misión prevista de 30 meses. ^{[ 6 ]}^{: 18}

Exactamente 3 años después de su lanzamiento, LACE fue desactivado por la SDIO, 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. describía a LACE como un satélite "muerto", su retroreflector se utilizó como objetivo para el Láser Químico de Baja Potencia y se rastreó con el Director de Haz SeaLite en la Instalación de Pruebas de Sistemas Láser de Alta Energía para apoyar el programa MIRACL del Departamento de Defensa . ^{[ 19 ]}

El financiamiento neto del programa LACE fue de $122.3 millones a lo largo de su existencia. ^{[ 7 ]}^{: 23}

Observaciones de la columna de humo

Transbordador espacial

Entre 1990 y 1992 se realizaron varios intentos para obtener imágenes de las columnas de humo expulsadas 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 terrestre baja con una inclinación orbital menor que la de LACE. El UVPI figuraba como experimento secundario en aproximadamente la mitad de las misiones del transbordador lanzadas durante la operación de LACE, incluyendo kits de prensa previos al vuelo y kits de recursos para los medios, así como resúmenes de misiones posteriores al vuelo publicados por la NASA. ^{[ a ]} Los astronautas del transbordador recibieron información sobre el experimento UVPI durante las sesiones de entrenamiento previas a sus misiones, ^{[ 20 ]} y tomaron fotografías de los encendidos de los propulsores a bordo del transbordador para apoyar el UVPI, particularmente en la misión STS-50. ^{[ 21 ]} Sin embargo, el UVPI no logró obtener imágenes de ningún encendido de propulsores mientras el transbordador espacial estaba en órbita. Según el "Informe final del programa LACE del NRL", hubo varias razones por las que esto fue difícil: ^{[ 7 ]}^{: 15}

En la operación participaron dos cuerpos que viajaban a velocidades orbitales.
La oportunidad de observación se presentó inevitablemente lejos de las estaciones terrestres de LACE y tuvo que ser controlada mediante comandos almacenados.
El transbordador podía cambiar su órbita, y de hecho lo hizo, después de que las órdenes de control se almacenaran en el satélite LACE.
La NASA nunca podría garantizar que se produjera actividad generadora de columnas de humo durante los pocos segundos de oportunidad de observación.

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

Tabla de intentos de observación de la pluma UVPI

Galería

Un cohete Delta II en su lanzamiento, transportando el satélite LACE para la Iniciativa de Defensa Estratégica del Departamento de Defensa.
LACE sometido a inspección en una cámara acústica
La estela de la tercera fase de un Black Brant XI, fotografiada por el UVPI.
Vídeo corto sobre el satélite LACE producido por la NRL.

Lecturas adicionales

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Notas

↑ 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 ]}^{[ Transbordador 2 ]}^{: 2–58}^{[ Transbordador 13 ]} STS-47 ^{[ Transbordador 14 ]} STS-53 ^{[ Transbordador 15 ]}
↑ Subsistema interceptor terrestre / interceptor de reentrada exoatmosférica^{[ 24 ]}

Referencias

Citas

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Enlaces externos

LACE en la página de Gunter's Space
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