¿Cómo obtener una configuración inicial de la puerta de alcance para un alcance láser lunar usando un nuevo reflector retro por primera vez?

Casi con seguridad, el alcance inicial se realizó mediante radar. A medida que el radar se hizo más avanzado después de la Segunda Guerra Mundial, la Luna apareció en el cielo como un objetivo gigante, ¿quién podría resistirse?

En 1946, una señal de radar militar modificada a 111,5 MHz rebotó con éxito en la Luna y se recibió. Lo siguiente es de K3PGP's Experimenter's.Corner post Radar Echoes From the Moon Enero de 1946 por Jack Mofenson, Evans Signal Laboratory, Belmar NJ

LOS EXPERIMENTOS RECIENTES realizados por Signal Corps Engineering Laboratories para recibir ecos de radar de la luna han suscitado muchos comentarios de ingenieros, astrónomos y otras personas involucradas en actividades técnicas. Aunque los aspectos científicos del envío de señales de radiofrecuencia a través de la ionosfera son ciertamente importantes, el trabajo realizado en el proyecto se clasifica mejor como un logro de ingeniería. Hasta el momento, no se han realizado observaciones sistemáticas a largo plazo. Este artículo se limita, por lo tanto, a una discusión de las características técnicas y descripción general del equipo empleado. Brevemente, el experimento consistió en transmitir pulsos de un cuarto de segundo de energía de radiofrecuencia a 111,5 mc cada cuatro segundos en dirección a la luna, y detectar señales de eco aproximadamente 2,5 segundos después de la transmisión. La visualización de las señales detectadas era tanto audible como visible. Técnicamente, el experimento utilizó técnicas de radar bien establecidas, pero con constantes radicalmente diferentes en todo el sistema. Las consideraciones de ancho de pulso, ancho de banda del receptor, potencia del transmisor y la frecuencia precisa de la señal devuelta debido al efecto Doppler, fueron tales que se tuvo que prestar mucha atención al diseño de todo el equipo.

Después de realizar cálculos preliminares sobre la potencia del transmisor, el coeficiente de reflectividad del objetivo y el factor de ruido del receptor, era evidente que era técnicamente posible recibir ecos de radar de la luna. Bajo la dirección del teniente coronel John H. DeWitt, en septiembre de 1945 se estableció un proyecto llamado "proyecto Diana" para desarrollar un sistema de radar capaz de transmitir pulsos de radiofrecuencia a la luna y detectar ecos más de 2 segundos después. Antes de ingresar al Cuerpo de Señales, el coronel DeWitt, quien en ese momento era ingeniero jefe de la estación de radio WSM en Nashville, Tennessee, diseñó y construyó equipos de transmisión y recepción con el fin de recibir ecos de la luna. Este equipo empleó una potencia y frecuencia de transmisión sustancialmente similares a las utilizadas por Signal Corps, pero el intento fue un fracaso debido a la sensibilidad insuficiente en el receptor. La apreciación del problema por parte del Coronel DeWitt y la supervisión personal fueron las fuerzas impulsoras que hicieron que el presente experimento fuera un éxito. Asistiendo al Teniente Coronel DeWitt estaban: EK Stodola, el Dr. Harold D. Webb, Herbert P. Kauffman y el escritor, todos del Laboratorio de Señales de Evans. También se debe crédito a los miembros del Grupo de Antenas y Diseño Mecánico, Sección de Investigación, Grupo de Estudios Teóricos y otros.

Las implicaciones prácticas del contacto por radar con la luna son numerosas. Durante la guerra, los alemanes usaron el cohete V2 que ascendió unas 70 millas sobre la tierra, y el futuro depara la desafortunada perspectiva de que los misiles lleguen mucho más alto que esto. El asunto de la transmisión de señales de radio a grandes distancias sobre la tierra para la detección y control de tales armas se convierte en un problema de importancia militar. Además, el uso de un reflector mucho más allá de la Tierra para las ondas de radio hace posible la medición directa de la capacidad de las ondas de radio para penetrar en la ionosfera. Se indica una investigación más completa en esta dirección. También se está considerando la posibilidad de utilizar la luna como reflector para un sistema de comunicación punto a punto de larga distancia a tiempo parcial, así como utilizar la luna como objetivo para medir patrones de intensidad de campo.

En 1965, las mediciones de alcance por radar y el mapeo topográfico de la Luna se habían vuelto bastante precisos. De acuerdo con la contribución del Simposio IAU de 1965 La distancia media a la Luna determinada por el radar, todos los demás errores se habían manejado y los límites en el rango absoluto (unos pocos cientos de metros) ¡era la velocidad de propagación!

Parece que la velocidad de las ondas de radio en el vacío era incierta de aproximadamente 1 parte por millón en 1965 . Ciertamente, en el momento en que los láseres de nanosegundos comenzaron a realizar mediciones de rango, los errores en el rango del radar se habrían reducido lo suficiente como para hacerlos comparables con los requisitos para el control de tiempo de las mediciones protónicas.

Sin embargo, las mediciones de distancia punto a punto no fueron los factores limitantes aquí. ¡La incertidumbre en el diámetro de la Luna misma hizo que la determinación final de la separación de los centros del cuerpo fuera incierta a 1,1 kilómetros!

Recientes determinaciones geodésicas del radio ecuatorial de la Tierra (Kuala 4 , Fischer 5 ) indican que se requiere una corrección de aproximadamente -100 m al valor de a dado en la tabla I. Por lo tanto, con Δr=-0.1 km y permitiendo un error de Δb = ±1km, y Δc = ±300m, el resultado final es

$\bar{s}$=384400,2 km ±1,1 km.

La precisión del valor de $\bar{s} en el método de radar está limitada principalmente por las incertidumbres del radio lunar y la velocidad de propagación de las ondas de radio.

La NASA no solo tenía datos de radar con una precisión de aproximadamente un kilómetro.

El sistema de banda S unificado utilizado para la comunicación desde la Tierra hasta el Módulo de Comando y el Módulo Lunar transmitía voz, datos y señales de alcance en ambas direcciones.

Para medir el alcance se utilizaron señales pseudoaleatorias para lograr una resolución de alrededor de 1 m y una precisión de alrededor de 15 m.

De esta manera tenían una distancia específica de la Tierra al respectivo LM. El retrorreflector se desplegó cerca solo unos metros más alto o más bajo que el LM.

Fuentes de imagen ( 1 ), ( 2 ). Más información sobre el sistema Unified S Band y el alcance ( 3 ), ( 4 ), ( 5 ).