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Viernes, 1 marzo 2013
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (40): Echo

Echo

Satélite; País: EEUU; Nombre nativo: Echo

Durante los años previos al primer lanzamiento espacial estadounidense, se efectuaron numerosas propuestas sobre qué tipo de satélites deberían lanzarse en dirección a la órbita terrestre. Entre ellos destacaban las esferas inflables, las cuales podrían emplearse para medir la densidad atmosférica a gran altitud, y además estaban al alcance de los primeros cohetes disponibles, gracias a su bajo peso y coste.

No sólo medirían la densidad de la atmósfera: su tamaño les haría visibles en el cielo nocturno, por lo que podrían ser seguidos ópticamente durante la noche. Durante el día, en cambio, no serían visibles, pero si se dotaba a la esfera con una superficie reflectante, podrían enviarse a ella señales de radar, que permitirían su seguimiento durante los períodos diurnos.

La posibilidad de que las esferas inflables pudiesen reflejar señales electromagnéticas abrió la puerta a su uso como reflectores pasivos para comunicaciones. Situados en órbita baja, tales satélites permitirían “recibir” una señal, por ejemplo de radio, y hacerla rebotar hacia otro punto del globo terráqueo, donde podría ser recibida e interpretada.

Mientras se desarrollaban los satélites activos (que podrían manipular y potenciar las señales), y sobre todo, aquellos capaces de permanecer situados de forma fija sobre un punto de la superficie terrestre (geoestacionarios), los satélites pasivos serían una buena alternativa temporal para efectuar experimentos de comunicaciones espaciales.

En febrero de 1959, la NASA anunció oficialmente que tenía la intención de iniciar un programa de comunicaciones en el espacio mediante globos repetidores. El programa fue asignado al recién rebautizado Goddard Space Flight Center (antes Beltsville Center), que se ocuparía de numerosos programas científicos en órbita.

Para ser útil, el globo espacial debería ser bastante grande, ya que situado a cientos de kilómetros por encima del suelo, debía ofrecer una superficie reflectora adecuada. El programa que intentaría construir un vehículo de este tipo para comunicaciones se llamaría Echo. Aprovecharía estudios realizados desde 1956 por la NACA, la antecesora de la NASA, así como otros trabajos realizados por Bell Telephone Laboratories desde 1955. Los laboratorios Bell empezaron a colaborar con la NASA en este asunto en 1959. El Langley Research Center se ocuparía de los detalles técnicos.

El primer paso sería construir una esfera lo bastante grande (100 pies de diámetro), y probar que podía inflarse en condiciones espaciales de vacío. Para ello, la NASA inició un subprograma llamado Shotput, que permitiría enviar a cierta altitud y en rutas suborbitales a varios ejemplares. Las pruebas de inflado en tierra, en el interior de un gran hangar, fueron un éxito, pero nadie sabía qué ocurriría a varios cientos de kilómetros de altitud. Teniendo en cuenta que los demás programas de globos-satélite (para tareas geodésicas) habían fracasado por problemas en los lanzamientos, la NASA se vio obligada a programar cinco vuelos suborbitales con el único objetivo de ensayar la técnica.

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Con una fecha de lanzamiento para el primer Echo prevista para 1960, la NASA preparó en un tiempo récord un cohete específico para ensayar el inflado en el vacío. El Shotput estaría dotado con dos etapas de propulsión: la primera era un motor Sergeant adosado a dos aceleradores Recruit; la segunda era un motor X-248 como el que se usaría en el tercer escalón del cohete Thor-Delta. Todas las etapas eran sólidas.

El primer Shotput (llamado también Sergeant-Delta) voló desde Wallops el 28 de octubre de 1959, ascendiendo conforme a lo previsto. Pero si el cohete actuó perfectamente, no ocurrió así con el globo, que estalló durante el proceso de llenado, a unos 135 Km de altitud. Durante el empaquetado se dejó un poco de aire entre la tela del globo, así como algo de agua, suponiendo que ello ayudaría a la operación, pero no fue así. Para el siguiente intento se eliminaría el agua (sustituyéndola por otros elementos), se reduciría la cantidad de aire y se cambiaría el procedimiento de plegado del globo.

El segundo Shotput despegó el 16 de enero de 1960 desde Wallops. En esta ocasión, el vehículo alcanzó la altitud esperada (411 Km), se separó el globo y se intentó el inflado. Pero cuando este proceso se encontraba en marcha, los retrocohetes que debían frenar la inercia de la etapa superior X-248 no actuaron y ésta chocó contra el globo, rompiendo su integridad.

Las cosas mejorarían mucho el 27 de febrero de 1960. El tercer cohete de la serie Shotput alcanzó los 400 Km de altitud en su trayectoria suborbital y el Echo se hinchó correctamente, quedando a disposición de los Bells Labs para hacer pruebas de transmisión de mensajes. Uno de ellos, compuesto por una docena de palabras y enviado desde Holmdel, en New Jersey, rebotó en su superficie de 30,48 metros de diámetro y alcanzó Round Hills, en Massachusetts. El experimento validó el diseño y la técnica, si bien el globo, que había sido recubierto con polvo fluorescente rojo para delatar la presencia de arrugas, acabó estallando. Los ingenieros decidieron que la secuencia de inflado debía ser aún más lenta.

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Dicha secuencia se probó durante la cuarta misión Shotput, el 1 de abril de 1960, que resultó ser un éxito total. Tras su despegue desde Wallops, la esfera inflable adoptó su forma definitiva a 380 Km de altitud, dando luz verde al lanzamiento de la versión orbital del vehículo. La secuencia de apertura e inflado quedaba perfectamente validada.

Con la positiva experiencia anterior, la NASA ordenó el lanzamiento del primer satélite Echo (A-10) en el también primer cohete Thor-Delta. Para el despegue, la esfera quedó plegada dentro de una cubierta de magnesio que se separaría una vez alcanzado el espacio. A continuación, una botella de gas a presión debía hinchar el satélite, el cual, además de servir como superficie reflectora, poseía dos transmisores en su cara interna, en lados opuestos, para que sirvieran de baliza y se supiera en cada momento dónde se encontraba. Las balizas estarían alimentadas con baterías de níquel-cadmio unidas a células fotovoltaicas. La esfera de 56,2 Kg había sido fabricada por la compañía G.T. Schjeldahl y su destino debía ser una órbita circular desde la que actuaría como repetidor para señales de radio y televisión. Bell Telephone Laboratories se encargaría de los experimentos. Sin embargo, el lanzamiento del primer Thor-Delta, el 13 de mayo de 1960, resultó ser un fracaso debido a un problema en el sistema de guiado de la segunda etapa. La tercera no llegó a encenderse, y el satélite cayó de nuevo sobre la atmósfera.

La NASA lanzó el quinto y último Shotput el 31 de mayo de 1960. La misión resultó ser completamente exitosa: el globo transportó balizas alimentadas por baterías y células solares, lo que facilitó su seguimiento durante la fase nocturna de su trayectoria.

El segundo intento orbital del programa Echo se llevó a cabo el 12 de agosto de 1960. El satélite utilizado en esta ocasión se llamó A-11 y era idéntico a su antecesor, con leves mejoras en los equipos auxiliares que elevaron su peso hasta los 75,9 Kg. Por fortuna, esta vez el cohete portador se comportó satisfactoriamente y colocó a su carga en la órbita apropiada (1.524 por 1.684 Km). Poco después, el satélite salía de su recipiente de magnesio e inició el proceso de inflado. En unos minutos, el Echo-1 adoptó su forma definitiva, y sus dos transmisores comenzaron a operar permitiendo seguir al satélite desde tierra, incluso de noche. Los experimentos de transmisión se iniciarían poco después.

Entre los ensayos previstos destacó un mensaje grabado por el Presidente Eisenhower que fue enviado con éxito desde la estación de Goldstone en California hacia el otro lado del país. Otra primicia fue el establecimiento de una conexión telefónica entre Francia y los EE.UU. El 19 de agosto se envió una imagen facsímil, y el día 22, voz y música entre New Jersey y Jodrell Bank en Inglaterra.

Paralelamente a su función principal, los científicos utilizaron al Echo-1 para estudios de la densidad atmosférica, y también de la presión del viento solar. Su brillante figura cruzando el cielo nocturno posibilitó su seguimiento preciso y varias investigaciones geodésicas. Precisamente, el paso del lado diurno al nocturno de su órbita, con la correspondiente variación de temperaturas, no supuso, como se temía, la deformación del globo, de manera que las comunicaciones pudieron proseguir normalmente.

El Echo-1 demostró que los satélites pasivos de comunicaciones tenían un futuro prometedor, aunque la llegada de los satélites activos mermaría este futuro. El satélite mantuvo su plena funcionalidad durante 4 meses y medio, a partir de los cuales empezó a deformarse debido al deterioro de su superficie. Hacia el final de su vida útil, el Echo había descendido en su órbita lo suficiente como para verse afectado por las capas superiores de la atmósfera. Poco a poco, acabó por deshincharse y reentrar sobre la Tierra, quemándose, el 24 de mayo de 1968.

En febrero de 1961, la NASA firmó acuerdos con Gran Bretaña y Francia con el objetivo de que se organizasen programas de investigación que permitieran ensayar futuros satélites de comunicaciones cuyo lanzamiento estaba previsto para 1962 y 1963 (Relay y Rebound). Mientras que los Relay serían satélites activos, el proyecto Rebound debía consistir en tres satélites pasivos Echo formando una constelación en órbita. El 21 de febrero de 1961, la NASA contrataba a la empresa G.T. Schjelddahl para la construcción de nueve esferas inflables que se emplearían en el programa Echo.

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Los nuevos satélites serían más grandes, alcanzando los 41,15 metros. Uno de ellos pasó por una prueba de inflado el 18 de mayo de 1961, en un gigantesco hangar perteneciente a un dirigible. Su superficie tendría tres capas de mylar y dos de una clase de papel de aluminio, de manera que podría mantener más tiempo su aspecto rígido. Para inflarlo se utilizaría Pyrazol.

La NASA prepararía un programa similar al Shotput para ensayar el nuevo satélite-globo. Se llamaría Big Shot. La primera misión suborbital, Big Shot-1, se llevó a cabo el 15 de enero de 1962, para lo cual se empleó un misil Thor. El globo se infló pero se rompió debido a que el proceso se hizo demasiado rápido. El Big Shot-2 despegó el 18 de julio del mismo año, y su pasajero se hinchó correctamente, lo que permitió seguirlo durante 10 minutos. Alcanzó unos 1.500 Km de altitud, convirtiéndose en el mayor objeto fabricado por el Hombre que había llegado al espacio.

Certificado el sistema de inflado, la NASA seguiría trabajando en el tercer satélite Echo (Echo-C o A-12). También se propusieron nuevos diseños y se hicieron más pruebas con el modelo “pequeño”. El 5 de diciembre de 1962, los Estados Unidos y la URSS llegaban a un acuerdo para cooperar en los experimentos con el Echo.

[Img #12285]Sin embargo, las cosas cambiarían drásticamente durante los próximos meses. El Departamento de Defensa canceló su proyecto de satélite de comunicaciones activo, llamado Advent, y al mismo tiempo se creó una empresa llamada COMSAT (Communications Satellite Corporation), que pretendía desarrollar satélites de comunicaciones geoestacionarios. Ante el rumbo de los acontecimientos, la NASA consideró recomendable cooperar en este desarrollo y cancelar sus iniciativas de satélites de comunicaciones pasivos avanzados, y de satélites activos en órbitas intermedias (Relay). Todos quedarían pronto desfasados.

Con los Echo avanzados fuera de los planes, y aunque la compañía Schjelddahl recibió un contrato el 12 de agosto de 1963 para tres Echo de segunda generación adicionales, estos serían también pronto cancelados. El único que se lanzaría, el A-12, marcaría el final de esta época.

Con sus 243,6 Kg de peso, más otros 348 Kg dedicados a los sistemas de inflado, balizas, etc., el Echo-2 tendría que ser lanzado por un cohete Thor SLV2 Agena-B. Despegó el 25 de enero de 1964, desde Vandenberg.

Su sistema de inflado funcionó bien, y muy pronto su imponente figura de 41,15 metros se vio recorriendo el cielo, en una órbita de 1.029 Km por 1.316 Km, inclinada más de 80 grados respecto al ecuador, para ampliar la cobertura. El satélite llevaba baterías y células solares para recargarlas, que alimentaban las balizas. Su principal función, además de los experimentos de comunicaciones, sería demostrar que la tecnología para aumentar la rigidez de su superficie era adecuada. Además, sensores de temperatura informarían sobre ella en la superficie del globo.

Como su antecesor, el Echo-2 participó en numerosos experimentos llevados a cabo por la compañía Bell, participando también Collins Radio, el NRL, el Lincoln Laboratory y el Naval Electronics Laboratory. Gran Bretaña y la URSS colaboraron en las pruebas de comunicaciones en 1964, mientras los científicos seguían su recorrido por el espacio para obtener datos geodésicos.

El satélite acabó reentrando en la atmósfera el 7 de junio de 1969, finalizando de este modo el programa.

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

Echo A-10

13 de mayo de 1960

09:16:05

Thor-Delta (D1)

Cabo Cañaveral LC17A

-

Echo-1 (A-11)

12 de agosto de 1960

09:39:43

Thor-Delta (D2)

Cabo Cañaveral LC17A

1960-Iota 1

Echo-2 (Echo-C) (A-12)

25 de enero de 1964

13:59:04

Thor SLV-2 Agena-B (TA2)

Vandenberg 75-1-1

1964-4A



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