Línea del centro de Canadá

La Línea Mid-Canada (MCL), también conocida como McGill Fence, era una línea de estaciones de radar que corría de este a oeste. en el centro de Canadá, utilizado para proporcionar alerta temprana de un ataque de bombardero soviético en América del Norte. Fue construido para complementar la Línea Pinetree, que estaba ubicada más al sur. La mayoría de las estaciones de la Línea Mid-Canada se utilizaron sólo brevemente desde finales de la década de 1950 hasta mediados de la de 1960, cuando la amenaza de ataque pasó de bombarderos a misiles balísticos intercontinentales. Cuando se cerró el MCL, la función de alerta temprana pasó casi por completo a la línea DEW, más nueva y capaz, más al norte.

El MCL se basó en el principio del radar biestático, utilizando transmisores y receptores separados. Un avión que volara en cualquier lugar entre las estaciones reflejaría parte de la señal transmitida hacia el receptor, donde se mezclaría con la señal que viaja directamente desde el transmisor. La mezcla de las dos señales produce un patrón que es muy fácil de detectar utilizando electrónica simple. Como el transmisor no es pulsado, no requiere altos voltajes y además es muy sencillo. Esto conduce a un sistema de muy bajo costo que puede cubrir áreas enormes, a costa de no proporcionar información sobre la ubicación precisa del objetivo, sólo su presencia.

A lo largo de su historia, la MCL sufrió un problema que nunca fue resuelto; Debido a la forma en que funciona el radar biestático, cualquier objeto relativamente cercano a cualquiera de las estaciones produce una señal grande, en contraste con los radares monoestáticos (de un solo sitio) convencionales, donde este efecto se limita al área inmediatamente alrededor del sitio. En el caso del MCL, esto causó problemas cuando bandadas de pájaros volaban cerca de cualquiera de las estaciones e inundaban la señal de un avión más distante. Resolver este problema utilizando el efecto Doppler fue un criterio de diseño importante para el AN/FPS-23 "Fluttar" que cumplió un papel similar en la línea DEW.

Historia

Impulso

La construcción de la Línea Pinetree apenas había comenzado cuando los planificadores aéreos comenzaron a preocuparse por sus capacidades y su ubicación. Para cuando detectara un posible ataque por parte de aviones a reacción, habría poco tiempo para hacer algo antes de que el ataque alcanzara ciudades canadienses o del norte de Estados Unidos. Además, los sistemas Pinetree utilizaban radares pulsados que eran bastante fáciles de bloquear y no podían detectar objetivos cerca del suelo debido al "desorden". Aunque es caro en términos de uso de combustible, a los bombarderos soviéticos les sería posible evadir la detección volando más bajo y trazando un rumbo entre las estaciones.

Bennett Lewis, director de los Laboratorios AECL Chalk River y ex superintendente jefe del Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones del Reino Unido (TRE), había propuesto a la Junta de Investigación de Defensa (DRB) un sistema que evitara ambos problemas. Conocido hoy como radar biestático de dispersión frontal, utilizaba dos antenas, un transmisor y un receptor, separadas por cierta distancia. Las antenas se colocaron y apuntaron de modo que la señal del transmisor llenara el espacio sobre la línea entre las dos estaciones. Un avión que vuele a esta región reflejaría parte de la señal hacia el receptor, lo que permitiría la detección en altitudes de hasta 65.000 pies.

Una ventaja importante del sistema es que requiere mucha menos energía para funcionar de manera efectiva. En un radar convencional, la señal de radio tiene que viajar hasta el objetivo y regresar. Como cada tramo del viaje está sujeto a la ley del cuadrado inverso, la ecuación del radar resultante contiene una dependencia de cuarta potencia. Por el contrario, una señal de radar de dispersión frontal siempre viaja aproximadamente la misma distancia total, desde el transmisor hasta el receptor, modificada únicamente por la altitud del objetivo. Esto significa que depende de la raíz cuadrada del alcance y no de la raíz cuarta, por lo que entrega considerablemente más energía al receptor que un radar convencional en el mismo alcance. Además, a diferencia de un sistema convencional "monostático" radar, el transmisor no tenía que apagarse para permitir que el receptor escuchara la señal. Dado que la cantidad total de energía recibida en el receptor es función tanto de la potencia máxima como de la longitud del pulso, utilizar una señal continua significa que se depositará la misma energía total utilizando una potencia máxima del transmisor mucho menor. Como resultado, Lewis' El sistema requeriría sitios más pequeños y mucha menos energía que los radares convencionales como los de Pinetree Line.

La principal desventaja del sistema es que no indica la ubicación de la aeronave dentro del haz, a diferencia de un sistema pulsado donde se puede utilizar la sincronización del pulso para determinar el alcance. Esto significa que el concepto de dispersión frontal es útil para crear una "cerca de radar" o "cable trampa" eso indica que algo se acerca, pero no exactamente dónde está. Para ayudar a localizar el objetivo hasta cierto punto, la propuesta era construir dos vallas interconectadas, de modo que cada par de estaciones estuviera quizás a 30 kilómetros (19 millas) de distancia, una distancia lo suficientemente corta como para que el radar de un avión interceptor pudiera detectarlo. encontrar el objetivo dentro de esa área. El uso de dos conjuntos superpuestos también permitió que un par cubriera la zona muerta directamente encima de las torres del otro.

Lewis' El concepto inicial era colocar los transmisores y receptores en postes telefónicos y torres de transmisión de energía eléctrica, lo que proporcionaba tanto una ubicación conveniente como la pequeña cantidad de energía necesaria para hacer funcionar los componentes electrónicos. En el caso de los postes telefónicos, las líneas también se utilizarían para enviar los datos a las estaciones de seguimiento. Este concepto generó un considerable interés, aunque fue abandonado por razones que no están del todo claras. Willis y Griffiths especulan que podría ser necesario 1.000 radares de este tipo, pero también es probable que el deseo de ubicar la línea más al norte que las áreas densamente pobladas del sur de Canadá también fuera significativo. En cualquier caso, la simplicidad del concepto ayudó a llamar la atención de los planificadores aéreos.

Telaraña

La DRB decidió seguir la idea de Lewis en 1950-51 dirigiendo un contrato de investigación a los Laboratorios de Investigación Electrónica Eaton de la Universidad McGill, dirigidos por el profesor Garfield Woonton. Lewis sugirió a DRB y Woonton que pusieran el proyecto en manos del profesor asociado J. Rennie Whitehead como líder del proyecto, un antiguo colega suyo de los días de TRE en el Reino Unido que recientemente había asumido un puesto en el laboratorio. En 1952 se realizaron algunas pruebas preliminares con hardware de placa construido por un estudiante graduado, Hugh Hamilton, para confirmar la validez de la idea.

Mientras tanto, la DRB había contratado a RCA Victor para diseñar y producir los receptores, transmisores y antenas para realizar pruebas a gran escala. La prueba se realizó en el verano de 1953, cuando Whitehead y su equipo de personal de RCA Victor y RCAF instalaron y operaron una serie de siete estaciones que se extendían desde Ottawa hasta Mattawa a lo largo del valle del río Ottawa. Conocido con el nombre en clave de "Spider Web" por sugerencia de Hamilton, las pruebas se realizaron con aviones de la CFB St. Hubert, cerca de Montreal. Todas las observaciones se transmitieron y se realizaron en el cuartel general de la línea, que se instaló en la cabaña de equipos de una de las siete estaciones, ubicada en Deep River.

El teniente de vuelo Andrew Matthews del vuelo de comunicaciones 104 de RCAF St. Hubert organizó una serie de aviones diferentes para volar a través de la red, incluido un avión ligero Auster, un T-33 Shooting Star, un bombardero Avro Lancaster e incluso un Recientemente adquirió el transporte a reacción De Havilland Comet. Las pruebas revelaron mucho sobre las "firmas" espectrales de los aviones que cruzan la línea en diferentes puntos y demostraron la capacidad de detectar aviones de todos los tamaños, desde 100 pies hasta más de 40.000 pies de altitud. Durante este tiempo, el Dr. Ross Warren de RCA Victor y el Dr. Whitehead desarrollaron conjuntamente los antecedentes teóricos del trabajo en un importante informe para la DRB.

Las pruebas de Spider Web fueron seguidas en 1954 por pruebas intensivas en un único enlace de 30 millas (48 km) de ancho, construido en Eastern Townships por Bell Canada, que en ese momento había recibido el visto bueno para la implementación de la línea Mid-Canada. Cuando Whitehead preguntó por qué no se había adjudicado el contrato a RCA, un colega respondió: "¿Quién crees que dirige Canadá?" Las pruebas en este enlace prototipo también fueron realizadas por Whitehead y un pequeño equipo en colaboración con el Comando de Defensa Aérea, St. Hubert, esta vez en nombre de Bell. Las pruebas implicaron el sobrevuelo de varios bombarderos B-52 mediante un acuerdo con el Comando Aéreo Estratégico y una unidad local de bombardeo. También pudieron utilizar a tiempo completo un Avro Lancaster de CFB Greenwood para las importantes pruebas de bajo nivel.

Estudios de implementación

En febrero de 1953, se pidió al Grupo de Estudio Militar (MSG) Canadá-Estados Unidos "que estudiara aquellos aspectos del Sistema de Defensa Aérea de América del Norte en general, y del sistema de alerta temprana en particular, que son de interés mutuo para los dos países." Luego, el grupo de multipartícipes pidió a los comandantes de defensa aérea de Canadá y Estados Unidos que prepararan informes independientes sobre el tema. En julio de 1953, el Comando de Defensa Aérea de la RCAF había completado su mandato, seguido poco después por su homólogo de la USAF. Ambos informes sugirieron construir una valla Doppler más al norte, a lo largo del paralelo 55, aproximadamente en la entrada de la Bahía James a la Bahía Hudson.

En octubre de 1953, el grupo de multipartícipes recomendó a ambos gobiernos "que se estableciera, lo antes posible, una línea de alerta temprana situada generalmente a lo largo del paralelo 55 entre Alaska y Terranova", y describió sus requisitos operativos mínimos.. A finales de noviembre de 1953, la Línea Mid-Canada había sido aprobada en principio. A diferencia de la línea Pinetree operada conjuntamente y la futura línea DEW, la línea Mid-Canada sería financiada y operada en su totalidad por la RCAF. La DRB estimó que el sistema costaría unos 69.700.000 dólares, mientras que un informe independiente de la RCAF lo situó en 85.000.000 de dólares, equivalente a 219.200.000 dólares en 2021.

En diciembre se inició un esfuerzo para intentar comprender qué tipo de problemas se encontrarían durante la construcción. Varios "trenes" consiste en trineos tirados por tractores que se desplazan a campo traviesa. Uno, tripulado por la RCAF, partió hacia el este desde Fort Nelson, BC para unirse con un segundo que se movía hacia el oeste desde Flin Flon, Manitoba, mientras que un tercero tripulado por el ejército salió del lago Nipigon cerca de Thunder Bay, Ontario, hacia Lansdowne House, aproximadamente 200 kilómetros (120 millas) más al norte. Las misiones demostraron que era posible construir la nueva línea, pero sólo durante el invierno, cuando el muskeg estaba congelado. Estas misiones también inspiraron al ejército de los EE. UU. a invertir en trenes terrestres especialmente diseñados con los que experimentaron en la década de 1960 pero que nunca pusieron en producción.

Mientras esto ocurría, se estaban realizando esfuerzos para iniciar estudios primarios de ubicación. Rápidamente quedó claro que las zonas en cuestión, al menos en el este de Canadá, eran tan remotas que no existía información topográfica realmente precisa. El Comando de Transporte inició casi de inmediato un gran esfuerzo para mapear el área en una franja de 15 millas de ancho a lo largo de todo el país, que finalizó en la primavera de 1954. Con esta información en la mano se creó una división de construcción, el Grupo de Ingeniería de Sistemas. (SEG), en febrero de 1954, con el encargo de elaborar un informe final sobre el sistema que sería presentado el 1 de junio.

Finalizando los planes

A medida que continuaron los experimentos, quedó claro que al utilizar mástiles más altos, de 350 pies (110 m) de altura, las estaciones de radar podrían ubicarse más separadas, hasta 90 kilómetros (56 mi). Esto redujo el número de estaciones necesarias. Sin embargo, el precio subió y ahora se estima en unos 120.000.000 de dólares. Aunque su informe final aún no estaba listo, la SEG presentó un informe provisional en junio y fue aprobado por el gabinete a finales de mes.

En su informe describieron el sistema que se construiría casi exactamente. Pidió ocho Centros de Control Sectorial principales, numerados del 200 al 900, cada uno de los cuales controla hasta treinta sitios de radar no tripulados para un total de 90 estaciones de radar. Cada una de las estaciones de radar constaba de un mástil alto con una serie de pequeños platos en posiciones fijas en la parte superior (normalmente cuatro, dos apuntando en cualquier dirección), con energía y electrónica ubicadas en un edificio al lado de la base del mástil.

Los centros de control del sector estaban conectados mediante un avanzado sistema de comunicaciones por microondas desarrollado en parte por CARDE, que se dispersaba fuera de la troposfera para comunicaciones de larga distancia. El sitio más al sur a lo largo de la parte oriental de la línea, en Cabo Henrietta María en la Bahía de Hudson, se utilizó como principal punto de comunicaciones, con tres estaciones repetidoras adicionales que transfirieron datos desde la línea hacia el sur hasta el centro de comando de NORAD en North Bay, Ontario. La estación más oriental en Hopedale, Labrador, se ubicó junto con una estación existente de la línea Pinetree para ahorrar costos de construcción.

Todas las aeronaves que transiten por la línea tendrían que presentar un plan de vuelo a través de la Zona de Identificación Media, o MIDIZ, centrada en la valla. Los planes también preveían la construcción de varias bases aéreas conocidas como Aeródromos de autorización de línea justo al norte de la línea, donde los aviones interceptores podrían operar en momentos de mayor alerta.

Más o menos en esta época se estaba llevando a cabo otro enorme proyecto de ingeniería civil en Canadá: la construcción de un sistema telefónico de retransmisión de microondas a través de Canadá. Dado que muchos de los problemas logísticos eran similares, el grupo de construcción, liderado por Bell Canada, fue seleccionado como contratista principal para la construcción de la base. La selección detallada del sitio comenzó en 1955, con un importante esfuerzo topográfico a lo largo de Canadá en el paralelo 55. Los sitios eran tan remotos que la RCAF tuvo que formar su primer escuadrón exclusivamente de helicópteros para brindar apoyo de vuelo a los equipos de inspección.

Construcción y servicio

La construcción comenzó en 1956 y avanzó rápidamente. En abril de 1957, la mitad oriental estaba operativa y la línea se declaró en pleno funcionamiento el 1 de enero de 1958. Las operaciones se integraron poco después en el recién formado NORAD. Incluso las estimaciones revisadas de la SEG resultaron ser demasiado bajas, y el costo final del cerco se estima en $224.566.830, equivalente a $2.092.000.000 en 2021.

Casi tan pronto como las unidades entraron en funcionamiento, se observó un problema grave. Debido a las grandes secciones transversales del radar que se observan en los radares de dispersión frontal, incluso los objetivos pequeños producían señales detectables. Esto se multiplicaba si los objetivos tenían aproximadamente el mismo tamaño que la longitud de onda del radar o, en este caso, tendían a estar dispersos en patrones que eran múltiplos de esa longitud de onda. Este problema fue provocado por las grandes bandadas de aves acuáticas migratorias durante la primavera y el otoño, que creaban señales tan potentes que inutilizaban los radares. Durante el verano se habían realizado pruebas en los sistemas Spider Web y Eastern Townships, por lo que esto no se había notado.

Incluso antes de que la línea entrara en funcionamiento, en una repetición de la historia anterior, ya se estaba estudiando una línea nueva y más capaz que combinaría la capacidad de trazado del sistema Pinetree con las capacidades de ruptura de línea del MCL, y ubicada mucho más al norte para mejorar drásticamente los tiempos de detección y respuesta. La construcción, que surgió como la Línea de Alerta Temprana Distante, o DEW, comenzó antes de que la MCL entrara en funcionamiento. Cuando la línea DEW entró en funcionamiento en 1957, el valor del MCL se erosionó y la RCAF comenzó a presionar para que fuera desmantelado.

Aunque técnicamente capaz, el MCL proporcionó poca información para orientar los interceptores hacia sus objetivos, por lo que estas tareas aún requerían los radares Pinetree mucho más al sur. No se consideró que valiera la pena el tiempo adicional ofrecido por la MCL para mantener la línea operativa. La USAF no estuvo de acuerdo, pero a pesar de sus objeciones, la mitad occidental de la línea fue cerrada en enero de 1964, dejando la mitad oriental para ayudar a defender las áreas industriales de Canadá y Estados Unidos. Cuando la Unión Soviética trasladó su capacidad ofensiva a los misiles balísticos intercontinentales, quedó claro que tanto el sistema MCL como el Pinetree eran de uso limitado, y toda la línea Mid-Canada se cerró en abril de 1965. El sitio de operaciones ubicado en Cranberry Portage, Manitoba, por Por ejemplo, se ha convertido en una escuela secundaria y residencia desde que cerraron las operaciones activas en el sitio a mediados de la década de 1960.

Las estaciones de la línea DEW se ubicaron para proporcionar la mejor vista posible del horizonte, pero seguía habiendo un ángulo de detección mínimo por debajo del cual los aviones podían pasar sigilosamente sin ser vistos. Durante la planificación inicial, se consideró un sistema como las torres de MCL como relleno de espacios entre las estaciones para evitar este tipo de intrusiones. Cuando el MCL entró en funcionamiento y el problema con las aves se hizo claro, el concepto original de dispersión hacia adelante fue reemplazado por uno que utilizaba filtrado Doppler para ignorar cualquier cosa que volara por debajo de 125 millas por hora (201 km/h). Estos AN/FPS-23 "Fluttar" De hecho, los sistemas filtraron las aves, pero no lograron filtrar los aviones de aviación general que volaban en el área, incluidos los que volaban de base a base para mantenimiento y rotación de tripulaciones. Como resultado, la tasa de falsas alarmas lo volvió tan ineficaz como el MCL, y duró incluso menos tiempo, cerrado en 1963.

Estaciones

De un listado de diciembre de 1956:

Puntos de suministro POL

Los puntos de suministro de petróleo, aceites y lubricantes (POL) eran centros de distribución de materiales petrolíferos consumibles utilizados para alimentar y mantener los sitios DDS de la línea Mid-Canada. Ubicados junto con las estaciones de control del sector, cuando era posible, los productos derivados del petróleo se recibían a granel y se enviaban por vía aérea desde estos lugares. Del mismo listado de diciembre de 1956.