Cuaderno de Ciencias de la Información

Proyecto Diana

Astronomía por radar

Secreto

Teniente coronel del ejército estadounidense John H. DeWitt, Jr.

1946

Las señales de radio se reflejan desde la luna y se reciben las señales reflejadas.

En la década de 1940, investigadores de Estados Unidos y Hungría hicieron rebotar ondas de radar en la Luna por primera vez, y otros realizaron el primer estudio sistemático de meteoros con radar. Estos experimentos constituyeron la exploración inicial del sistema solar con radar. Para comprender los inicios de la astronomía por radar, primero es necesario examinar los orígenes del radar en la radio, el papel decisivo de la investigación ionosférica y el rápido desarrollo de la tecnología de radar desencadenado por la Segunda Guerra Mundial.

Ya el 20 de junio de 1922, en una reunión conjunta de la Sociedad de Ingenieros Eléctricos y la Sociedad de Ingenieros de Radio en Nueva York, el pionero de la radio Guillermo Marconi propuso el uso de ondas de radio para detectar barcos. Como demostró Hertz por primera vez, las ondas eléctricas pueden reflejarse completamente en los conductores. En algunas de mis pruebas, noté el efecto que tenían los objetos metálicos a kilómetros de distancia sobre la reflexión y desviación de estas ondas.

Debería ser posible idear un dispositivo que permitiera a un barco emitir o proyectar un haz divergente de estos rayos en cualquier dirección deseada. Si estos rayos encuentran un objeto metálico (como otro barco o embarcación), se reflejan de regreso al receptor, que filtra el transmisor local en el barco emisor, mostrando instantáneamente que el otro barco está en una densa niebla o presencia y orientación en clima denso. Otra ventaja de esta disposición es que puede advertir de la presencia y el rumbo de un barco incluso si los barcos no están equipados con ningún tipo de radio.

En septiembre de 1939, Alemania invadió Polonia (Operación "Ganso Enlatado": la operación de "bandera falsa" más confiable de los "serios" arios de la Segunda Guerra Mundial estaba en curso, y Japón, Francia, Italia, y Alemania, el Reino Unido, Hungría, Rusia, los Países Bajos, Canadá y los Estados Unidos pueden utilizar la radio para detectar y medir el estado técnico del posicionamiento. El radar no se inventó, sino que se desarrolló desde el laboratorio hasta la fábrica, y fue la mejora continua y el perfeccionamiento de la tecnología de radio. La llegada del radar se produjo más o menos simultáneamente en Japón, Europa y América del Norte, en lugar de ser el resultado de una investigación radiofónica mundial.

Si bien el radar obtuvo una aceptación abrumadora en la Segunda Guerra Mundial, el historiador Sean S. Soth cree que el auge de los aviones de alto rendimiento y largo alcance a finales de la década de 1930 promoverá el diseño de equipos avanzados de radionavegación, incluidos radar, incluso sin guerra. Sin embargo, lo más importante es que la investigación ionosférica condujo al desarrollo del radar en las décadas de 1960 y 1960. Como señaló el historiador Henry Gulak, "el radar fue desarrollado por personas que estaban familiarizadas con la ionosfera. Fue un uso militar relativamente simple, una adaptación de una tecnología bien conocida y el desarrollo del radar, que apareció simultáneamente en muchos países diferentes. "

El estudio de la ionosfera juega un papel importante en la historia del radar y, más tarde, de la astronomía por radar. La investigación ionosférica fue una habilidad esencial para el radar militar británico y sus primeros investigadores e institutos de investigación de radar. Como veremos, la investigación ionosférica también contribuyó al surgimiento de la astronomía por radar después de la guerra. Un ejemplo de ello es el primer experimento exitoso con un radar en la Luna. El experimento se llevó a cabo utilizando equipos del Cuerpo de Señales en el Laboratorio de Señales Evans del Ejército cerca de Belmar, Nueva Jersey, bajo la dirección del director del laboratorio DeWitt.

John H. Devit nació en Nashville, Tennessee, y estudió en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Vanderbilt durante dos años. Vanderbilt no ofrecía un programa de ingeniería eléctrica, por lo que DeWitt lo abandonó para dedicarse a su interés en la radiodifusión y la radioafición. Después de que se construyó la primera estación de radio en Nashville, en 1929, DeWitt se unió al personal técnico de Bell Telephone Laboratories en Nueva York, donde diseñó transmisores de radio. En 1932, regresó a Nashville y se convirtió en ingeniero jefe de WSM Radio. DeWitt estaba interesado en el "ruido cósmico" descubierto por Karl Jansky. Construyó un radiotelescopio para buscar señales de radio de la Vía Láctea.

En 1940, Dewit intentó estudiar la atmósfera terrestre reflejando señales de radio procedentes de la Luna. Escribió en su cuaderno: "Se me ocurrió que sería posible reflejar ondas ultracortas de la Luna. Si esto se pudiera hacer, se abrirían enormes posibilidades para estudiar la atmósfera superior. Hasta donde yo sé, nadie aún no ha lanzado ondas desde la Tierra y mide su retorno a través de la atmósfera terrestre".

En la tarde del 20 de mayo, DeWitt intentó rebotar 138 MHz en la luna usando un receptor y un transmisor de 80 W configurados para un WSM. emisora ​​(2m) de ondas de radio, pero falló porque el receptor no era lo suficientemente sensible.

En 1942, después de unirse al personal del Laboratorio Telefónico Whipanibel en Nueva Jersey para diseñar antenas de radar para la Marina, DeWitt fue nombrado director ejecutivo del Laboratorio de Señales Evans.

Diana planea construir una gran variedad de transmisores, receptores y antenas en un laboratorio en Camp Evans en Wall Township, Nueva Jersey (parte de Fort Monmouth). El transmisor es una unidad de radar SCR-271 altamente modificada de la Segunda Guerra Mundial. Entrega 3000 vatios de potencia a 111,5 MHz con pulsos de 1,4 segundos, aplicados a la antena. Se trata de una antena reflectarray de "resorte" que consta de un conjunto dipolo de media onda de 8 × 8. La señal reflejada se recibe después de aproximadamente 2,5 segundos y el receptor compensa la señal reflejada modulada Doppler. La antena solo se puede girar en azimut, por lo que los intentos solo se pueden realizar cuando la luna sale y se pone, cuando la luna pasa a través de un haz con un ancho de 15 grados y la elevación de la antena es horizontal. La Luna se observa durante unos 40 minutos seguidos a medida que pasa por cada lóbulo del patrón de antena.

El 10 de agosto de 1945, el día después de que Estados Unidos lanzara una segunda bomba atómica contra Japón, cesaron las hostilidades militares entre ambos países. Devit no dejó el trabajo de inmediato. Comenzó a planificar su "proyecto favorito" para hacer rebotar ondas de radio en la luna. Llamó al proyecto "Diana" en honor a la diosa romana de la luna.

En septiembre de 1945, DeWitt reunió a su equipo: el Dr. Harold D. Weber, el Dr. Herbert P. Kaufman, E. King Stodola y Jack ·Morfinson. El Dr. Walter S. Mcphee, del Grupo de Investigación Teórica del Laboratorio, calculó la reflectividad de la luna, y también contribuyeron miembros del Grupo de Diseño Mecánico y de Antenas, el Grupo de Investigación y otros grupos de laboratorio.

Nadie intentó diseñar componentes principales específicamente para el experimento. La selección de receptores, transmisores y antenas se basó en equipos existentes, incluidos receptores y transmisores especiales controlados por cristal diseñados por el pionero de la radio Edwin H Armstrong para Signal Corps. El control de cristal proporciona estabilidad de frecuencia y el dispositivo proporciona la potencia y el ancho de banda necesarios. Las velocidades relativas de la Tierra y la Luna hacen que la señal del eco se diferencie de la señal transmitida en 300 Hz, lo que se denomina desplazamiento Doppler. Los receptores de banda estrecha permiten sintonizar la frecuencia de radio precisa del eco. Como recordó más tarde DeWitt: "Nos dimos cuenta de que los ecos de la luna eran muy débiles, por lo que tuvimos que utilizar un ancho de banda de receptor muy estrecho para reducir el ruido térmico a un nivel tolerable... Tuvimos que ajustar la frecuencia del receptor cada vez, haciéndolo ligeramente diferente de la frecuencia transmitida porque la rotación de la Tierra y la velocidad radial producirían un desplazamiento Doppler para la Luna en ese momento.

En un tubo de rayos catódicos de 9 pulgadas, se recibió el eco es visual. y auditivo, que es un pitido de 180 Hz. La antena es un par de antenas de "resorte" de un radar fijo SCR-271, colocadas una al lado de la otra para formar una antena de conjunto de 32 dipolos, montadas a 30 metros (100 pies) de distancia. La antena sólo tiene control de azimut, por lo que no es realista encontrar un mecanismo mejor.

10 de octubre de 1946 65438, el teniente coronel John H. Witt utilizó una antena de mástil de "resorte" en Fort Monmouth. , Nueva Jersey, Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU., para reflejar los retornos del radar desde la luna.

Las dos antenas del radar fijo SCR-271 se colocan una al lado de la otra para formar una antena de 32 dipolos, montada en una torre de 100 pies (30 m).

El señalero lo intentó varias veces pero falló. "El equipo estaba muy desorganizado", recordó DeWitt. Finalmente, a la 1:48 de la mañana del 10 de octubre de 1946, cuando salió la luna, apuntaron la antena hacia el horizonte y comenzaron a transmitir. Irónicamente, DeWitt no estuvo presente: "Almorcé en Belmar y compré algunas cosas en la farmacia, como cigarrillos".

La primera señal se detectó a las 0:58 a. m. del 165438, y el experimento finalizó a las 12:09 p. m., cuando la luna abandonó el alcance del radar. Las ondas de radio tardan unos 2,5 segundos en viajar desde Nueva Jersey a la Luna y viceversa, una distancia de más de 800.000 kilómetros. El experimento se repitió cada día durante los siguientes tres días y nuevamente durante los últimos ocho días de ese mes.

Hora local 1946 15438 00 am Octubre 11:58. El primer ecosondeo exitoso fue realizado por John H. DeWitt y su científico jefe E. Kim Stodola.

No fue hasta la tarde del 24 de octubre que el Departamento de Guerra anunció el éxito.

Como dijo DeWitt años después: "Teníamos problemas con el general Van Dawson, el jefe de I+D en Washington. Cuando mi guardia de prisión, el coronel Victor Conrad, le dijo por teléfono que el general no quería anunciar el incidente antes de que los forasteros lo confirmaran porque temía que avergonzaría al oficial de inteligencia, llegaron dos forasteros en el laboratorio de radiación, George E. Gully Jr. y Donald G. Donald G. Fink, y junto con el general Van Desen, observaron el Prueba de salida de la luna del sistema bajo la dirección de Stodola. "Como puedes imaginar", explicó DeWitt. En este punto, voy a morir. Pronto, un camión grande pasó por la carretera junto al equipo y hubo un eco inmediato. Siempre he creído que uno de los cristales no oscilará hasta que se sacuda o una conexión floja se mantenga en su lugar. Todos vitorearon excepto el general que intentó fingir estar feliz.

Aunque DeWitt tenía otras motivaciones para ejecutar el Proyecto Diana, recibió instrucciones del Oficial Jefe de Señales y del Comandante del Cuerpo de Señales para desarrollar un radar capaz de detectar misiles provenientes de la Unión Soviética. Como no había misiles que probar, en su lugar había una estación de pruebas lunares. Unos años más tarde, Signal construyó una nueva antena Diana de 15 metros (50 pies) y un transmisor de 108 MHz para la investigación ionosférica. Realizó más investigaciones sobre los ecos lunares y participó en el seguimiento de los lanzamientos del Apolo.

El sitio web del Proyecto Diana ahora lo mantiene el Centro de Aprendizaje de Ciencia/Historia para la Era de la Información.

El proyecto "Diana" es un plan de acción de investigación científica y no tiene secuencia de actuación.

La noticia del éxito del Proyecto Diana llamó la atención de los medios de comunicación.

El proyecto "Diana" también se convirtió en la fuente de inspiración para la posterior tecnología de comunicación "Tierra-Luna-Tierra" (EME).

Después de los experimentos con radar lunar de DeWitt y Bay, el estudio de los radares de auroras y meteoritos fue básicamente el estudio de la ionosfera. Aunque la causa de las trazas de ionización de las auroras y los meteoros se genera fuera de la atmósfera terrestre, los fenómenos en sí son de naturaleza ionosférica. En el Observatorio Jodrell, la ciencia de los meteoritos y la investigación en óptica polar proporcionaron el impulso inicial para el establecimiento del actual programa de astronomía por radar, pero ciertamente no fueron la fuerza sustentadora. La sostenibilidad proviene de la investigación lunar. Sin embargo, como gran parte de la astronomía por radar temprana, estos estudios lunares nunca se alejaron mucho de los estudios ionosféricos. De hecho, los esfuerzos pioneros de De Wit y Bay utilizando los retornos del radar de la Luna abrieron nuevos horizontes en la investigación de la ionosfera y las comunicaciones.

Históricamente, los científicos han estado confinados a ionosferas cada vez más bajas. El investigador de Bell Telephone, Carl Jansky, descubrió el "ruido cósmico" en 1932, lo que sugiere que frecuencias más altas podrían penetrar la ionosfera. Los experimentos de De Wit y Bay sugirieron que debería utilizarse el radar como medio para penetrar la ionosfera inferior.

Además, Devit observó fluctuaciones inesperadas en la intensidad de la señal que duraron varios minutos, que se atribuyeron a anomalías de la refracción ionosférica. En su opinión, por favor investigue más a fondo esta cuestión.

Un equipo de expertos en ionosfera de la División de Física de la Radiación del Consejo Australiano para la Investigación Científica e Industrial intentó explicar mejor estas fluctuaciones: Frank J. Kerr, C. Alex Shane y Charles Higgins. En 1946, después de Lovel en Inglaterra, Kerr y Shane exploraron la posibilidad de obtener datos de radar de los meteoros, pero el proyecto Diana centró su atención en la Luna.

El programa Diana marcó el nacimiento del programa espacial estadounidense y de la astronomía por radar. Fue el primer experimento en astronomía por radar y el primer intento de detectar activamente otro cuerpo celeste.

"Diana" demostró por primera vez que señales artificiales pueden penetrar la ionosfera, abriendo la posibilidad de comunicaciones por radio extraterrestres para sondas espaciales y exploradores humanos.

El comunicado de prensa explicaba: "El señalizador estaba indudablemente convencido de que el experimento fue un éxito y de que los resultados obtenidos fueron verificados minuciosamente".

A pesar del cínico escepticismo de Newsweek respecto de que el Departamento de Guerra de Estados Unidos predicciones, calificándolas de comparables a las de Julio Verne, pero el Departamento de Guerra de Estados Unidos comprendió la importancia del experimento del Cuerpo de Señales. Estos incluyen mapas topográficos precisos de la Luna y los planetas, medición y análisis de la ionosfera y control por radio de "naves espaciales" y "misiles controlados por reactores o cohetes" desde la Tierra.

Time informa que Diana podría probar la teoría de la relatividad de Einstein.

Al contrario del ritmo de vida habitual, ambas revistas se mostraron escépticas, y con razón; pero todas las predicciones del Ministerio de Guerra, incluidas las pruebas de la teoría de la relatividad, se basaban en la novela de Julio Verne realizada en forma.

"Diana" fue fotografiada por el propio DeWitt y se planeó llamarla "Diana" en honor a la diosa de la luna en la mitología romana, en parte porque "los libros de mitología griega dicen que nunca ha sido destrozada".

La "Diana", llamada así por "Artemisa" y "Pulso de la Historia" en la mitología griega antigua, acaba de lanzar un plan "Artemisa": una iniciativa revolucionaria en el ámbito naval mundial, y este plan también sucede estar relacionado con la tecnología. Si está interesado, puede hacer clic en el enlace para moverse.

Diana también estableció la práctica de nombrar proyectos espaciales con nombres de dioses romanos, como "Hermes" (es decir, "Proyecto Hermes": Estados Unidos y Gran Bretaña no son buenos pasteles en el tema de los "imitadores"), "Apolo" (es decir, "Proyecto Apolo": una obra maestra de la Guerra Fría que brilla en la historia) y así sucesivamente.