Operación Phototrack

La Operación Phototrack fue uno de los programas que se organizaron rápidamente en Estados Unidos, después del lanzamiento del satélite terrestre soviético Sputnik 1 el 4 de octubre de 1957, para llenar el vacío temporal de seguimiento hasta que entraran en funcionamiento las cámaras Baker-Nunn especialmente diseñadas para rastrear ópticamente los satélites estadounidenses. También se la denominó " Programa de coordinación de seguimiento independiente del Año Geofísico Internacional ".

Con el apoyo de la Sociedad de Científicos e Ingenieros Fotográficos (más tarde Sociedad para la Ciencia y la Tecnología de la Imagen ), Phototrack reclutó voluntarios que tenían instrumentos ópticos de gran angular con capacidad de grabación de película. Los voluntarios fueron reclutados con anuncios en varias revistas y periódicos. ^{[1] [2]} Al igual que su programa contemporáneo de seguimiento visual voluntario llamado Moonwatch , continuó durante algunos años como un complemento a la operación Baker-Nunn, ya que sus resultados podrían compensar las pérdidas del sistema principal debido, por ejemplo, a problemas climáticos. También como Moonwatch, algunos de sus voluntarios estaban ubicados en países fuera de los EE. UU., ^[3] como Canadá, ^[4] Australia y Japón.

Las fotografías que se tomaron fueron exposiciones prolongadas en las que la trayectoria de un satélite aparecía como una línea larga, generalmente ligeramente curva, vista contra un fondo de estrellas. Si la cámara estaba fija, las trayectorias de las estrellas que se movían mucho más lentamente aparecían como líneas mucho más cortas, que eran porciones de arcos alrededor del polo. Si el voluntario tenía una montura de cámara de eje polar accionada por motor que contrarrestaba la rotación de la Tierra, las estrellas se representaban por puntos cuyos tamaños dependían de la resolución de la lente de la cámara y de la magnitud de la estrella.

Conociendo la posición de latitud y longitud de la cámara y su elevación sobre el nivel del mar, ambas obtenibles a partir de mapas cuadrangulares de 7½ minutos del USGS ( Servicio Geológico de los Estados Unidos ) (antes de la era de los dispositivos del Sistema de Posicionamiento Global ), la comparación de la trayectoria con el fondo de estrellas podía definir las posiciones sucesivas del satélite. Para correlacionar esas posiciones con los tiempos, se crearon cortes en las líneas interrumpiendo las exposiciones en momentos conocidos por su relación con las señales de tiempo de radio transmitidas por la Oficina Nacional de Normas de los Estados Unidos .

Los momentos adecuados para tomar fotografías eran aquellos en los que el cielo del observador estaba lo suficientemente oscuro como para mostrar las estrellas, pero el satélite, que se encontraba a gran altura, estaba directamente iluminado por el sol. La mayoría de estos momentos se producían durante las dos horas anteriores al amanecer o después del atardecer en la ubicación del observador, pero los vehículos que llegaban a latitudes suficientemente al sur o al norte a veces se veían iluminados por la luz solar que llegaba desde las regiones polares.

El programa requería que los negativos presentados para la medición tuvieran un tamaño de al menos 4 por 5 pulgadas (más de 100 por 125 mm) y que la lente tuviera una distancia focal de al menos 5 pulgadas. La película debía ser del tipo más sensible a la luz que se pudiera conseguir en el mercado no profesional y debía desarrollarse enérgicamente para aumentar aún más esa sensibilidad. La medición de dichos negativos podía determinar la ubicación de múltiples puntos a lo largo de la trayectoria del satélite en un radio de 150 pies, o aproximadamente 50 metros ^[1].

Phototrack fue dirigido por Norton Goodwin, quien también fue autor, junto con LN Cormier y RK Squires, de un manual ^[5] para la predicción de tiempos de observación de satélites a partir de elementos orbitales modificados, en el que "modificado" significaba elementos orbitales centrados en la Tierra que utilizaban la longitud y la latitud como coordenadas en lugar de la declinación y la ascensión recta de los astrónomos. Los procedimientos descritos en ese documento debían ser utilizados por los participantes del programa para realizar cálculos para determinar los tiempos y las direcciones de puntería para el uso de sus instrumentos.

Goodwin también fue el autor de otro folleto de programas que contenía tablas de funciones trigonométricas. ^[6] Una característica inusual de estas tablas era la especificación de los ángulos en "vueltas", siendo una vuelta de 360 ​​grados, o 2pi radianes. Se calculaban para "cada décimo de microvuelta", que se refería a las décimas ordinales, no a las décimas fraccionarias. Esos valores, calculados en las primeras computadoras digitales, se pusieron a disposición de los participantes de Phototrack para realizar cálculos decimales. Además de una "edición preliminar limitada" del manual de cálculo, publicada en agosto de 1958, la Academia Nacional de Ciencias - Consejo Nacional de Investigación publicó una versión posterior en enero de 1959 como el número 7 de su "Serie de informes satelitales IGY". El libro de tablas también fue reeditado por la Sociedad de Científicos e Ingenieros Fotográficos en 1964.

Los observadores recibieron actualizaciones con la suficiente frecuencia de los parámetros orbitales de los objetos conocidos, basándose en observaciones anteriores, para que cada uno pudiera hacer sus propias predicciones de los tiempos y direcciones de observación adecuados para su propia ubicación. Las actualizaciones se enviaban principalmente por correo postal en forma de postales semanales, pero se podía obtener cierta información por radio. ^[7] Los datos proporcionados en las tarjetas eran los elementos orbitales modificados utilizados en los cálculos del manual. Como esto era anterior a la existencia de los ordenadores domésticos o incluso de las calculadoras electrónicas, la mayoría de los participantes en el programa tenían que hacer sus cálculos, incluidas las divisiones largas, ya sea manualmente o con dispositivos de cálculo mecánicos.

Los negativos expuestos que contenían buenas trayectorias y fondos de estrellas y marcadores de tiempo claros se enviaron al programa, que los envió a analistas capacitados para que los midieran. Aunque se disponía de poca evidencia de la distancia de un satélite a la estación de observación a partir de un solo negativo, y las exposiciones en diferentes estaciones no se produjeron simultáneamente, la combinación de los resultados de varias estaciones, más elementos medibles con precisión, como el período orbital, permitió derivar parámetros de trayectorias orbitales suaves creíbles.