De Transit 2A-satelliet. Amerikaanse kredieten. Marineblauw / JPL
Wat als het mogelijk was, dankzij een signaal van een satelliet, zijn positie op aarde te bepalen? Met GPS en positioneringsconstellaties is dit principe tegenwoordig een realiteit. Maar in de allereerste banen van het ruimteavontuur konden we ons Transit al voorstellen …
Het was duidelijk dat de koude oorlog nooit ver weg was.
Luisteren naar Spoetnik …
Oktober 1957, in Baltimore, net als in de rest van de Verenigde Staten, is Spoetnik in ieders gedachten. De USSR heeft zojuist een gigantische kasseistrook in de vijver gelanceerd, en terwijl het leger zich klautert om de Sovjets in te halen door de eerste Amerikaanse satelliet voor te bereiden, realiseren anderen zich gewoon het potentieel van satellieten, die in staat zijn om in een paar handenvol de lucht over te steken. seconden en omcirkel de wereld in slechts 90 minuten. Bij het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University (JHU-APL) zijn William Guier en Georges Weiffenbach erg geïnteresseerd in de beroemde "piep piep" die wordt uitgezonden door de kleine satelliet en dat slagen veel radioamateurs over de hele wereld. luister op frequenties van 20.005 en 40.002 MHz. Samen nemen ze het signaal op tijdens een Spoetnik-pas,en ze analyseren het signaal. Dit laatste wordt echter enigszins gecompenseerd door het Doppler-effect wanneer de satelliet nadert of weg beweegt. Een gedetailleerde studie maakt het zelfs mogelijk om de positie van de satelliet ten opzichte van de waarnemer af te leiden …
We kunnen niet iedereen doppleren
Het Doppler-effect is de frequentieverschuiving van een golf wanneer de zender of ontvanger in beweging is: de zender zendt op een vaste frequentie, maar de ontvanger neemt een (meetbare) variatie in de frequentie waar, die direct afhankelijk is van de positie en snelheid van de zender (waaraan de parameters moeten worden toegevoegd die betrekking hebben op het medium waarin de golven bewegen, zoals de atmosfeer). Geïnteresseerd in het werk van Guier en Weiffenbach, stelde hun onderzoeksdirecteur in maart 1958 dat als we het signaal en de verschuiving ervan nauwkeurig kunnen meten door het Doppler-effect, en dat als we tegelijkertijd de exacte positie van de zender weten, we kunnen precies de positie van de ontvanger weten. Met andere woorden, met een "eenvoudige" berekening (en bij gebreke daarvan herhaalbaar) en de bekende positie van een satelliet,we kunnen zijn positie op aarde kennen.
Het sterrenbeeld zoals het zich voorgesteld had in de vroege jaren 60. Credits JHUAPL
Het Amerikaanse defensieonderzoeksbureau DARPA, dat net is opgericht, zal het project steunen dat van groot belang is voor de Amerikaanse marine. We moeten snel gaan, want het is heel goed mogelijk dat Sovjetwetenschappers zich over hetzelfde onderwerp hebben gebogen… Het programma zal Transit heten en het principe is relatief eenvoudig. De eerste stap is het sturen van een demonstratiesatelliet die in staat is om continu zijn orbitale positie naar de grond te sturen op bepaalde frequenties. Een grondstation is verantwoordelijk voor het periodiek verzenden van correcties, terwijl de prototypes van ontvangers (die aan zeer grote computers moeten worden gekoppeld om snel het resultaat van de Doppler-berekening te verkrijgen) hun positie proberen te achterhalen. Voor een programma dat in hetzelfde jaar werd geboren als Explorer-1,en in een context waarin het nog steeds bijzonder moeilijk is om een baan om de aarde te bereiken, is het zeer ambitieus …
Een modern idee!
Bovendien was de lancering van het prototype in september 1959 een mislukking: het zou meer dan zes maanden duren, op 13 april 1960, voordat de Transit-1B in een baan om de aarde arriveerde. Maar de Baltimore-onderzoekers hebben het goed gedaan: de theorie en hun berekeningen werken! Er moet echter nog een reeks satellieten worden geplaatst. Deze eerste drie jaren van "ruimtewedloop" hebben het mogelijk gemaakt om goede vooruitgang te boeken, en de projecten van constellaties van kleine eenheden floreren: sommige voor radarcapaciteiten, andere voor rollen hoge resolutie films … en de Oscar-satellieten. voor het Transit-project.
Overlay van Transit 4A met Greb-3 (boven) en Injun (midden) satellieten voor het opstijgen. Credits John Hopkins University, Applied Physics Laboratory
Een constellatie van 5 operationele satellieten, op een hoogte van 1.100 km en in een zuivere polaire baan, bijna precies boven de pool passerend, met verschillende “back-up” -eenheden in het geval van een storing of een mislukte lancering. Bovendien is het niet gemakkelijk om de uitrusting te miniaturiseren wanneer de raketten die het mogelijk maken om deze kleine juwelen van de technologie te vervoeren ladingen van minder dan 100 kg opleggen … De eerste operationele satellieten stijgen op in 1962 en de Amerikaanse marine zal het regelmatig gaan gebruiken. Transit-technologie in 1964.
Kernenergie om Transit te helpen?
Het is een terugkerend probleem met de eerste families van satellieten van de grote ruimtevaartnaties: hoe zorg je ervoor dat ze lanceerinrichtingen met lage capaciteiten binnengaan en toch beter presteren? Fotovoltaïsche zonnepanelen staan nog in de kinderschoenen, opbrengsten zijn slecht, componenten vallen uit en batterijen zijn voor verbetering vatbaar. Dus waarom niet nucleair gaan? De sector, laten we de uitdrukking gebruiken, is booming. Sinds enige tijd zijn er nieuwe apparaten die elektriciteit kunnen opwekken door de warmte van plutoniumpallets die in verzegelde containers zijn opgesloten, om te zetten.
Het veld is zo veelbelovend dat een eerste radioactieve thermo-elektrische generator (RTG) is geïnstalleerd op twee prototypes Transit-4A en Transit 4B. En het werkt… op een zeer beperkte manier, de machine levert 2,5 watt aan vermogen (de helft minder dan een USB-poort). Toch is dit onderzoek veelbelovend. Ondanks de beperkte productie van plutonium en het feit dat NASA zoveel mogelijk probeert te herstellen voor zijn langetermijnmissies die in opkomst zijn, met name op de maan, zullen verschillende Transit-satellieten RTG-reactoren van de SNAP-9-generatie gebruiken.
Trots voor Martin Marietta (nu Lockheed Martin) om de Transit 4A-satelliet te hebben geassembleerd, de eerste die een nucleair apparaat in een satelliet heeft ingebouwd. Lockheed Martin Credits
Helaas viel in 1964 tijdens een mislukte lancering de RTG van een Transit-satelliet uiteen in de atmosfeer en verspreidde ongeveer 1 kg plutonium 238 in de atmosfeer van het zuidelijk halfrond. Zelfs als de gebeurtenis op het gezondheidsplan een absoluut verwaarloosbare impact heeft (onthoud dat de tests van thermonucleaire bommen destijds niet de moeite namen met een pincet), besloten de Amerikaanse marine en de DARPA om de generalisatie hiervan te vertragen technologie, in plaats daarvan gericht op betere zonnepanelen.
2 minuten aan de oppervlakte om zijn positie te weten
De Transit werkte daarom van 1964 tot 1996 en werd halverwege de jaren tachtig verdrongen door het gebruik van een andere constellatie, gps. Aan de andere kant was het zowel efficiënt als snel voor zijn tijd: een stationaire ontvanger zou in ongeveer twee minuten zijn positie op de wereld kunnen bepalen, met een gegarandeerde nauwkeurigheid van 200 m (en in feite vaak minder dan 50 m). Een prestatie voor die tijd, aangezien de Amerikaanse marine het eerst voor zijn onderzeeërs zal gebruiken om hun traagheidseenheid opnieuw te kalibreren en de coördinaten van de ballistische raketten die ze aan boord gaan aan te passen. Twee minuten periscoopnavigatie!
Geen sprake van het verzenden van een van deze machines met de verkeerde coördinaten (al met de goede…). Amerikaanse kredieten. Marine
Het enige probleem in de eerste jaren van het programma, de snelle berekening van de Dopplerverschuiving, vereiste een computer: een specifiek model moest opnieuw worden ontworpen omdat de eenheden die in dienst waren bij de marine de luiken van de onderzeeërs niet passeerden … Aan het begin van de jaren 80, Transit wordt anekdotisch gebruikt voor sommige civiele toepassingen en zal het zelfs mogelijk maken, dankzij een ontvanger, de hoogte van de Mount Everest opnieuw te berekenen.
