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Viernes, 14 febrero 2014
Astronáutica

Gran Enciclopedia de la Astronáutica (261): LES

LES

Satélite; País: EEUU; Nombre nativo: Lincoln Experimental Satellite

Las comunicaciones espaciales han sido siempre una importantísima aplicación de la astronáutica en el ámbito militar. Las tropas desplazadas, los aviones en ruta, o los buques en alta mar, por ejemplo, necesitan medios fiables de contactar con el mando central, y viceversa. Los satélites de comunicaciones son la mejor respuesta a esta necesidad, pero los militares tienen requerimientos específicos que hay que atender. Las comunicaciones, para empezar, deben ser seguras, para evitar ser interferidas y manipuladas, y deben ser resistentes a diversas situaciones, como la meteorología, etc.

Teniendo en cuenta esto, en los años 60 la US Air Force encargó al laboratorio Lincoln del MIT el estudio de diversas tecnologías adecuadas para ello, y éste preparó una serie de satélites activos que las ensayarían en el espacio.

Los dos primeros (LES-1 y 2) serían casi iguales, con sólo algunas diferencias en los equipos internos. Eran satélites aún pequeños, cuyo objetivo básico era demostrar la idoneidad de su diseño para las comunicaciones militares. Eran poliédricos (26 caras) y estaban recubiertos por células solares. En cuanto a su carga de telecomunicaciones, consistía en un único repetidor, que funcionaba en banda X. Un sistema interno determinaba la orientación del satélite en cada momento, y las comunicaciones eran entonces llevadas a cabo a través de alguna de las ocho bocinas distribuidas en toda su superficie. Normalmente, el satélite estaría girando para estabilizarse, a unas 180 rpm, de modo que los sensores detectarían la posición de la Tierra y automáticamente dirigirían la señal hacia aquella bocina mejor orientada respecto al planeta. El LES-1 pesaría 31 Kg y debía funcionar durante un par de años. Si tenía éxito, la tecnología podría emplearse en el sistema operativo preliminar, el IDCSP, que debutaría en 1966.

[Img #18247]En esta época, los militares aún no apostaban por las comunicaciones geoestacionarias, capaces de cubrir todo un hemisferio, sino por las constelaciones de satélites en órbitas intermedias o bajas, debido a que el primer sistema sería más caro y precisaría de terminales en tierra mucho mayores y potentes, cuando lo que se quería era que éstos fueran móviles.

El LES-1 fue lanzado el 11 de febrero de 1965, durante uno de los vuelos de demostración del nuevo cohete Titan-III. Un Titan-IIIA despegó desde Cabo Cañaveral y lo colocó en una órbita preliminar de 2.783 por 2.809 Km, inclinada 32,1 grados. El satélite debía sin embargo situarse en una trayectoria elíptica con un apogeo de unos 15.000 Km, lo cual no se logró pues el lanzador no reencendió la etapa superior,  y se quedó en la órbita inicial. El LES-1 fue liberado y los técnicos pudieron hacer aún algunas pruebas de carácter limitado en sus sistemas, incluyendo el ensayo de su repetidor y de las diversas bocinas que actuaban como antenas. Pero pronto empezó a girar de forma inestable y dejó de ser utilizable. Dejó de funcionar en 1967.

En cambio, el LES-2, de 37 Kg, sí alcanzó la órbita prevista, gracias a su Titan-IIIA, que lo desplegó en una órbita de 2.771 por 14.810 Km, inclinada 32,2 grados, el 6 de mayo de 1965. El ingenio se comportó perfectamente y fue utilizado hasta septiembre de 1966, cuando fue apagado.

El programa LES de los laboratorios Lincoln no sólo desarrolló tecnologías para los satélites de comunicaciones, sino que también trabajó para obtener información sobre el comportamiento de las señales ante determinados entornos espaciales. Así, el LES-3, aunque usó la plataforma de sus antecesores, no actuaría como un satélite de comunicaciones, recibiendo señales y reenviándolas, sino que simplemente transportaba un generador UHF, el cual serviría para probar la calidad de la transmisión de estas frecuencias y su propagación desde el espacio hasta las estaciones receptoras en aviones. Debido a su sencillez, el LES-3 fue construido en muy poco tiempo, y lanzado el 21 de diciembre de 1965. Pesó sólo 16 Kg.

El LES-3 no viajó solo. Lo hizo junto a un satélite de radioaficionados, el Oscar-4, un vehículo para estudios solares, el OV2-3, y el LES-4, el siguiente satélite de comunicaciones experimental de los Lincoln.

[Img #18248]El LES-4 era un importante salto adelante, ya que debería operar en una órbita geosincrónica casi ecuatorial, y además utilizaría un sistema de estabilización por rotación muy preciso, lo que redefinió su estructura exterior. Con sus 52 Kg, aún utilizó la estructura interna de sus antecesores, así como su repetidor en banda X (potenciado y con menor ruido), pero en el exterior tenía el aspecto de un objeto de 10 caras, cubiertas por células solares (más que en los LES-1 y 2). Las 8 bocinas, en este caso, fueron colocadas en un plano perpendicular al eje de giro del satélite, y rotaban en dirección contraria para mantenerlas apuntadas hacia la Tierra. Otras mejoras fueron sensores avanzados para detectar el Sol y la Tierra. También se incluyó un instrumento científico para medir la energía de los electrones del entorno.

Sin embargo, el cohete Titan-IIIC que lanzó al LES-3 y el LES-4 el 21 de diciembre de 1965 no consiguió reencender su etapa Transtage y convertir en circular la órbita definitiva, que se quedó en unos 189 por 33.632 Km, inclinada 36,6 grados. En esa posición, los dos satélites se vieron en una posición precaria. El LES-4 tuvo problemas de iluminación de sus células solares, y al principio apenas podía operar su telemetría. Cinco días después, su orientación cambió y pudo probar su sistema de comunicaciones. Su instrumento científico también pudo funcionar. Acabó reentrando el 1 de agosto de 1977, debido a su bajo perigeo. Por su parte, el LES-3 fue destruido el 6 de abril de 1968, si bien hasta entonces transmitió con su baliza UHF, la cual pudo ser escuchada y medida, aunque no desde los lugares previamente programados.

Los próximos satélites de la serie (LES-5 y 6) variarían sustancialmente su estructura. Serían cilíndricos. El laboratorio Lincoln los propuso para probar el uso de satélites de comunicaciones que emplearan repetidores en banda UHF, en respuesta a un programa establecido en 1965 y que compartirían tanto la USAF como la US Navy y el US Army. Una vez recibida la autorización, se preparó el LES-5, que tendría ocho antenas (dipolos) situadas en una configuración semejante a la del LES-4 (pero sin mecanismo anti-giro), mediría 1,22 metros de diámetro y 1,62 metros de altura. Las células solares ocupaban dos franjas ecuatoriales. Pesaba unos 194 Kg, y se estabilizaba girando a unas 10 rpm. Además, llevaba experimentos para medir la degradación de sus células fotovoltaicas y para detectar interferencias.

[Img #18249]Un cohete Titan-IIIC envió al LES-5 hasta una órbita circular geosincrónica el 1 de julio de 1967, acompañado por cuatro satélites IDSCP y un vehículo para estudios gravimétricos (DODGE). Moviéndose en una órbita de 33.188 por 33.618 Km, inclinada 11,6 grados, fue probado desde diversos terminales, instalados en barcos, aviones y en tierra. Operó perfectamente hasta mayo de 1971.

Con la experiencia obtenida con el LES-5, el Lincoln construyó el LES-6, que emplearía su misma estructura pero incorporaría algunas mejoras. Por ejemplo, incorporó 16 antenas dipolos, y un sistema autónomo de mantenimiento de la posición. Además, se amplió el número de células solares, que cubrieron prácticamente todo el cuerpo cilíndrico del satélite. Con un peso de 163 Kg, fue por fin colocado en una altitud geosincrónica (35.771 por 35.847 Km, aunque aún no totalmente ecuatorial, sólo 13 grados de inclinación), por su cohete Titan-IIIC, que despegó el 26 de septiembre de 1968. De nuevo, los experimentos de comunicaciones fueron plenamente adecuados, viéndose sólo reducida su potencia con el paso del tiempo. El sistema fue apagado en marzo de 1976, para que no interfiriera con el satélite Marisat-1, pero fue reactivado brevemente en 1978, 1983 y 1988.

La siguiente iniciativa en el programa de Lincoln fue el LES-7, que debía ensayar la tecnología de los repetidores en banda X, pero con antenas multi-huella. El satélite llevaría paneles solares y un sistema para seguir el Sol que los iluminaría, así como para mantener la antena de 19 focos enfocada hacia la Tierra. Por desgracia, el salto tecnológico que todo ello implicaba no fue respaldado con dinero por el Departamento de Defensa, y aunque se construyeron modelos de la antena, a principios de 1970 el LES-7 era cancelado. El diseño de la citada antena permanecería guardado hasta que fue recuperado para un muy posterior programa llamado DSCS-3.

Los dos últimos satélites de la serie, los LES-8 y 9, supondrían otro salto tecnológico experimental. Los vehículos ensayarían el uso de generadores nucleares de radioisótopos para generar electricidad para sus sistemas, así como sistemas digitales anti-ataques, y un motor de plasma para el control de orientación y altitud. Los dos satélites serían casi iguales y se lanzarían simultáneamente. Debían trabajar en las mismas órbitas geoestacionarias, pero separados por 90 grados. Llevarían repetidores en banda UHF/EHF, y por tanto podrían ser utilizados por terminales móviles y fijos. Adicionalmente, los dos satélites deberían poder comunicarse entre sí para reenviar señales en banda Ka.

Los satélites tenían una estructura principal de aspecto cúbico (1,11 por 1,16 metros), y estaban estabilizados en sus tres ejes. En un extremo llevaban las antenas de UHF, y en el otro las de la banda Ka. Cada uno pesaba unos 454 Kg, medía unos 3 metros de largo y llevaba dos generadores de radioisótopos, uno encima del otro. No necesitaban ni baterías ni células solares.

El LES-8 y el LES-9 fueron lanzados en un Titan-IIIC el 15 de marzo de 1976, junto a un par de satélites Solrad. Fueron colocados en una órbita de 35.687 por 35.886 Km, inclinada 17 grados, uno en la posición geoestacionaria 40 grados Oeste y el otro en los 110 grados Oeste (más adelante se reunieron en los 106 grados Oeste). Altamente sofisticados, llevaron a cabo a partir de entonces un gran número de experimentos de comunicaciones, tanto con usuarios en la Tierra como entre ellos.

Funcionando en el marco del programa Space Test Program de la USAF, demostraron que podían sobrevivir a ataques de diversa clase, como interferencias, etc., tecnología que en el futuro se usaría en programas operativos como los Milstar.

Nombres

Lanzamiento

Hora (UTC)

Cohete

Polígono

Identificación

LES-1

11 de febrero de 1965

15:19:05

Titan-IIIA (3A-3)

Cabo Cañaveral LC20

1965-8C

LES-2

6 de mayo de 1965

15:00:03

Titan-IIIA (3A-6)

Cabo Cañaveral LC20

1965-34B

LES-3

21 de diciembre de 1965

14:00:01

Titan-IIIC (3C-8)

Cabo Cañaveral LC41

1965-108D

LES-4

21 de diciembre de 1965

14:00:01

Titan-IIIC (3C-8)

Cabo Cañaveral LC41

1965-108B

LES-5

1 de julio de 1967

13:15:01

Titan-IIIC (3C-14)

Cabo Cañaveral LC41

1967-66E

LES-6

26 de septiembre de 1968

07:37:01

Titan-IIIC (3C-5)

Cabo Cañaveral LC41

1968-81D

LES-8 (P74-1)

15 de marzo de 1976

01:25:40

Titan-IIIC (23C-12)

Cabo Cañaveral LC40

1976-23A

LES-9 (P74-1)

15 de marzo de 1976

01:25:40

Titan-IIIC (23C-12)

Cabo Cañaveral LC40

1976-23B









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