Projeto Eco - Project Echo

Echo 1A
Echo-1.jpg
Echo 1 está totalmente inflado em um hangar da Marinha em Weeksville , Carolina do Norte
Operador NASA
Designação de Harvard 1960 Alpha 11
COSPAR ID 1960-009A
SATCAT nº 49
Propriedades da espaçonave
Fabricante Bell Labs
Massa de lançamento 66 kg (146 lb)
Dimensões Esfera de 30,48 m (100,0 pés) de diâmetro quando inflada
Início da missão
Data de lançamento 03:39:43, 12 de agosto de 1960 (UTC) ( 1960-08-12T03: 39: 43Z )
Foguete Thor-Delta
Local de lançamento Cabo Canaveral AFS SLC-17A
Fim da missão
Data de decadência 24 de maio de 1968 ( 24/05/1968 )
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Geocêntrico
Excentricidade 0,01002
Altitude do perigeu 1.524 km (947 mi)
Altitude de apogeu 1.684 km (1.046 mi)
Inclinação 47,2 °
Período 118,3 min
 
Eco 2
Echo II.jpg
Echo 2 passando por teste de tensão de tração em um hangar de dirigível em Weeksville, Carolina do Norte
Operador NASA
COSPAR ID 1964-004A
SATCAT nº 740
Propriedades da espaçonave
Fabricante Bell Labs
Dimensões Esfera de 41 m (135 pés) de diâmetro quando inflada
Início da missão
Data de lançamento 13:59:04, 25 de janeiro de 1964 (UTC) ( 1964-01-25T13: 59: 04Z )
Foguete Thor-Agena B
Local de lançamento Vandenberg AFB
Fim da missão
Data de decadência 7 de junho de 1969 ( 07/06/1969 )
Parâmetros orbitais
Sistema de referência Geocêntrico
Excentricidade 0,01899
Altitude do perigeu 1.029 km (639 mi)
Altitude de apogeu 1.316 km (818 mi)
Inclinação 81,5 °
Período 108,95 min
 

O Projeto Echo foi o primeiro experimento de satélite de comunicação passiva . Cada uma das duas espaçonaves americanas, lançadas em 1960 e 1964, eram satélites de balão metalizado agindo como refletores passivos de sinais de microondas . Os sinais de comunicação foram transmitidos de um local na Terra e rebatidos da superfície do satélite para outro local da Terra. As primeiras transmissões usando Echo foram enviadas de Goldstone, Califórnia para Holmdel, New Jersey em 12 de agosto de 1960. O último satélite Echo desorbitou e queimou na atmosfera em 7 de junho de 1969.

Fundo

O conceito de usar satélites orbitais para retransmitir comunicações é anterior às viagens espaciais, sendo desenvolvido pela primeira vez por Arthur C. Clarke em 1945. Os experimentos usando a lua como uma estação intermediária passiva refletora para mensagens começaram já em 1946. Com o lançamento do Sputnik , o primeiro da Terra satélite artificial, em 1957, desenvolveu-se rapidamente o interesse por satélites de comunicações em órbita.

Em julho de 1958, em uma reunião patrocinada pela Força Aérea sobre satélites de comunicação, o engenheiro da Bell Telephone Laboratories , John R. Pierce, fez uma apresentação sobre retransmissão de satélite passivo, descrevendo como um corpo orbital reflexivo poderia ser usado para transmitir transmissões de um ponto da Terra para outro. William H. Pickering , diretor do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL), também participou da conferência e sugeriu que as instalações do JPL, especificamente uma antena montada em polar de 85 pés (26 m) de diâmetro instalada perto do Lago Seco Goldstone no Deserto de Mojave , poderiam ser usadas como uma instalação terrestre para experimentos com esse satélite.

Em outubro de 1958, Pierce, junto com o engenheiro da Bell Rudolf Kompfner , projetou um experimento para observar os efeitos refrativos atmosféricos usando satélites de balão reflexivo. Acreditando que o experimento avançaria a pesquisa em direção às comunicações transoceânicas via satélites, os dois engenheiros apresentaram um artigo defendendo o lançamento de satélites de balão para serem usados ​​como refletores de comunicações passivas para o Simpósio Nacional sobre Alcance Estendido e Comunicação Espacial em 6 e 7 de outubro de 1958.

Nesse mesmo mês, foi formada a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) e, dois meses depois, o JPL foi transferido do Exército dos Estados Unidos para a nova agência. O Projeto Echo, o primeiro projeto de satélite de comunicação da NASA, foi oficialmente apresentado em uma reunião de 22 de janeiro de 1959 com representantes da NASA, JPL e Bell Telephone Laboratories definindo o lançamento inicial para setembro de 1959.

Objetivos

O Projeto Echo foi uma missão desbravadora com o objetivo de testar novas tecnologias e se preparar para missões futuras. Os engenheiros do voo espacial usaram o Echo para provar novas ideias e testar limites em aerodinâmica, formato e tamanho de satélite, materiais de construção, controle de temperatura e rastreamento de satélite. O Echo foi projetado como um experimento para demonstrar o potencial das comunicações por satélite, não para funcionar como um sistema de comunicação global.

Echo foi projetado, aprovado e construído com os seguintes objetivos.

  • Observe e meça os efeitos do arrasto atmosférico
  • Refletir passivamente as transmissões terrestres
  • Demonstrar comunicações bidirecionais
  • Demonstrar compromisso com o desenvolvimento de um programa espacial americano
  • Fornece precedente para o sobrevoo de outras nações por satélites de vigilância

Cada um desses objetivos foi alcançado com o Projeto Echo. Outros experimentos usaram o satélite para estabelecer uma conversa telefônica bidirecional em 15 de agosto de 1960 e para retransmitir uma transmissão de televisão ao vivo em abril de 1962.

Estações terrestres

Antena Holmdel Horn , construída para o Projeto Echo e posteriormente usada para descobrir a radiação cósmica de fundo em micro-ondas

Duas estações terrestres foram usadas para testar o Projeto Echo. A instalação de Goldstone localizada em Goldstone Dry Lake no deserto de Mojave, Califórnia e a instalação de Holmdel localizada em Holmdel, Nova Jersey. Ambos os sites usaram antenas separadas para transmissão e recepção. As transmissões de oeste para leste foram enviadas de Goldstone por uma antena parabólica de 26 metros construída para o Projeto Echo pelo JPL. Os sinais foram recebidos em Holmdel por uma antena refletor de chifre de seis por seis metros de abertura. Antenas de chifre eram conhecidas por terem propriedades de baixo ruído. Uma frequência de transmissão de 2.390 megahertz foi selecionada, pois esta era a banda de frequência planejada para futuros experimentos de satélite. As transmissões de leste a oeste foram enviadas de Holmdel usando uma antena parabólica de dezoito metros de diâmetro e recebidas em Goldstone usando a antena de programa Pioneer existente . Uma frequência de transmissão de 960,05 megahertz foi usada para comunicações Westbound porque o receptor JPL já estava sintonizado para esta frequência do programa lunar Pioneer.

A aquisição e o rastreamento do satélite foram realizados por três métodos: óptico, escravo digital e radar automático. O rastreamento óptico era o método mais fácil, mas só poderia ser usado à noite, quando o sol iluminava o satélite. Telescópios de campo amplo e estreito com uma câmera de televisão foram montados na estrutura da antena em cada local. As imagens da câmera foram exibidas para um servo-operador que controlaria a posição da antena para rastrear o satélite. Quando o rastreamento óptico não pode ser usado, um sistema de computador chamado escravo digital pode adquirir e rastrear o Echo. O escravo digital funcionava recebendo dados de rastreamento primários da rede de estações da NASA Minitrack. O computador então emitirá comandos de apontar a antena para controlar a antena. O terceiro método de rastreamento foi um subsistema de radar de onda contínua. O radar não era adequado para a aquisição do satélite, mas uma vez que o Echo fosse adquirido por um escravo óptico ou digital, os sinais de radar podiam ser usados ​​para manter o rastreamento automaticamente.

Nave espacial

A espaçonave Echo (Echo 1, Echo 1A e Echo 2) eram grandes esferas de pele fina que foram infladas em órbita após deixar a atmosfera. Esses satélites de balão tinham aproximadamente 100 pés (30 m) de diâmetro com uma película fina feita de filme BoPET (Mylar) e foram construídos pela Gilmore Schjeldahl 's GT Schjeldahl Company em Northfield, Minnesota . Os satélites funcionavam como um refletor, não um transceptor; após serem colocados em órbita baixa da Terra , os sinais podiam ser enviados de uma estação terrestre, refletidos por sua superfície e devolvidos à Terra.

Como sua superfície brilhante também refletia na faixa da luz visível, o Echo era facilmente visível a olho nu na maior parte da Terra. A espaçonave foi apelidada de "satelloon" pelos envolvidos no projeto (uma mala que combina satélite e balão ). Foi usado para redirecionar sinais transcontinentais e intercontinentais de telefone , rádio e televisão . Durante a última parte de sua vida, foi usado para avaliar a viabilidade técnica da triangulação de satélites .

T. Keith Glennan mostra filme Mylar Aluminizado LBJ usado para fazer Echo I

Eco 1

Echo 1 tinha 100 pés (30 m) de diâmetro, tinha uma pele não rígida feita de 0,5 mm de espessura (12,7  μm ) de Mylar e tinha uma massa total de 397 libras (180 kg), pesando 156,995 libras (71,212 kg) durante o lançamento. Durante os testes de inflação do solo, 40.000 libras (18.000  kg ) de ar foram necessárias para encher o balão, mas enquanto em órbita, várias libras de gás foram tudo o que foi necessário para encher a esfera. Para resolver o problema de perfurações de meteoritos e manter a esfera inflada, o Echo 1 incluiu um sistema de gás de reposição de 33,34 lb (15,12 kg) usando dois tipos de pós de sublimação . Ele também tinha faróis de telemetria de 107,9 MHz, alimentados por cinco baterias de níquel-cádmio que eram carregadas por 70 células solares montadas no balão. A espaçonave foi útil para o cálculo da densidade atmosférica e da pressão solar , devido à sua grande proporção de área para massa.

Eco 2

O Echo 2 era um balão satélite de 41,1 metros de diâmetro (135 pés), o último lançado pelo Projeto Echo. Um sistema de inflação revisado foi usado para o balão, para melhorar sua suavidade e esfericidade . A pele do Eco 2 era enrijecível, ao contrário da do Eco 1. Portanto, o balão era capaz de manter sua forma sem uma pressão interna constante; um suprimento de longo prazo de gás de inflação não era necessário, e ele poderia facilmente sobreviver a ataques de micrometeoróides . O balão foi construído a partir de uma película de mylar com 0,35 mil (9 µm) de espessura intercalada e ligada com duas camadas de folha de alumínio com 0,18 mil (4,5 µm) de espessura. Ele foi inflado a uma pressão que fez com que as camadas de metal do laminado se deformassem ligeiramente, enquanto o polímero ainda estava na faixa elástica. Isso resultou em uma casca esférica rígida e muito lisa.

Um sistema de telemetria de farol forneceu um sinal de rastreamento, monitorou a temperatura da pele da espaçonave entre -120 e +16 ° C (-184 e 61 ° F) e mediu a pressão interna da espaçonave entre 0,00005 mm de mercúrio e 0,5 mm de mercúrio, especialmente durante os estágios iniciais de inflação. O sistema consistia em dois conjuntos de balizas alimentados por painéis de células solares e tinha uma potência mínima de saída de 45 mW a 136,02 MHz e 136,17 MHz.

Voos

Cinco testes balísticos suborbitais para determinar se os mecanismos de lançamento, implantação e expansão funcionariam foram realizados com o veículo de teste Shotput. O primeiro Shotput voou às 17:40 do dia 27 de outubro de 1959. O Shotput 1 entregou com sucesso o protótipo Echo à altitude desejada, mas uma pequena quantidade de gás residual nas dobras do balão se expandiu violentamente, estourando o artigo de teste. Pessoas de cima e para baixo na costa do Atlântico testemunharam o que parecia fogos de artifício distantes, enquanto milhares de pedaços de Mylar retalhado refletiam a luz do sol em uma exibição que durou cerca de 10 minutos. Mais quatro testes de Shotput foram realizados em 16 de janeiro, 27 de fevereiro, 1 de abril e 31 de maio de 1960.

Em 13 de maio de 1960, foi feita a primeira tentativa de orbitar um satélite Echo. A missão, que também foi a viagem inaugural do veículo de lançamento Thor-Delta , falhou antes do lançamento da carga útil. Echo 1 decolou do Cabo Canaveral 's LC-17A eo Thor estágio realizado adequadamente, mas durante a fase de acostamento, os jatos de controle de atitude por não provada Delta fase não causou, enviando a carga para o Oceano Atlântico, em vez de em órbita.

Em 12 de agosto de 1960, o Echo 1A (comumente referido como Echo 1 ) foi colocado em uma órbita de 944 a 1.048 milhas (1.519 a 1.687 km) por outro Thor-Delta. Uma transmissão de microondas da instalação do JPL Goldstone, na Califórnia, foi retransmitida pelo satélite para os Laboratórios Bell em Holmdel, Nova Jersey, naquele mesmo dia. Esperava-se originalmente que o Echo 1A não sobreviveria muito depois de seu quarto mergulho na atmosfera em julho de 1963, embora as estimativas permitissem que continuasse a orbitar até 1964 ou mais. Ele acabou sobrevivendo por muito mais tempo do que o esperado e, finalmente, reentrou na atmosfera da Terra e queimou em 24 de maio de 1968.

Em 25 de janeiro de 1964, o Echo 2 foi lançado em um foguete Thor Agena . Além de experimentos de comunicação passiva, foi usado para investigar a dinâmica de grandes espaçonaves e para geodésia geométrica global . Como era maior do que o Echo 1A e orbitando em uma órbita quase polar, o Echo 2 era visivelmente visível a olho nu em toda a Terra. Ele reentrou na atmosfera da Terra e queimou em 7 de junho de 1969.

Ambos Echo 1A e Echo 2 experimentaram um efeito de vela solar devido ao seu grande tamanho e baixa massa. Mais tarde, os satélites de comunicações passivos, como OV1-08 PasComSat , resolveram os problemas associados a isso usando um design de esfera de grade em vez de uma superfície coberta. Mais tarde, a NASA abandonou completamente os sistemas de comunicação passivos, em favor dos satélites ativos.

Legado

O Projeto Echo facilitou a primeira transmissão de satélite bem-sucedida e as primeiras comunicações bidirecionais entre as instalações da JPL Goldstone e as instalações da Bell Telephone Laboratories em Holmdel, NJ . Outros grupos participaram de experimentos, incluindo a Collins Radio Company e o Naval Research Laboratory . Como o Echo era apenas um sistema passivo, ele foi principalmente útil para demonstrar o futuro protencional de comunicações por satélite e tornou-se obsoleto antes de ser desorbitado em 1968. O Echo era mais conhecido do público em geral por sua visibilidade, pois podia ser visto a olho nu .

O programa do satélite Echo também forneceu os pontos de referência astronômicos necessários para localizar Moscou com precisão . Essa precisão aprimorada foi buscada pelos militares dos EUA com o objetivo de alvejar mísseis balísticos intercontinentais.

A grande antena em forma de chifre em Holmdel construída por Bell Labs para o projeto Echo foi mais tarde usada por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson para a descoberta ganhadora do Prêmio Nobel da radiação cósmica de fundo em microondas .

Em 15 de dezembro de 1960, os Correios dos Estados Unidos emitiram um selo postal retratando o Eco 1.

Selo Echo 1 - edição de 1960

Galeria

  • Protótipo em escala dos satélites Echo submetidos a um teste de estresse cutâneo em 1º de maio de 1960.

  • Vídeo da AT&T Bell Labs sobre a primeira transmissão de voz via satélite e os engenheiros que conduziram o esforço.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Elder, Donald C. (1995). Out of Behind the Eight-Ball: A History of Project Echo . AAS History Series. 16 . Univelt for the American Astronomical Society . ISBN 0-87703-388-9.
  • Nick D'Alto "The Inflatable Satellite", Invention and Technology Summer 2007, Volume 23, Number 1 pp. 38-43.

links externos