Omega (sistema de navegación)

OMEGA fue el primer sistema de radionavegación de alcance global, operado por los Estados Unidos en cooperación con seis países socios. Era un sistema de navegación hiperbólico, que permitía a los barcos y aeronaves determinar su posición al recibir señales de radio de muy baja frecuencia (VLF) en el rango de 10 a 14 kHz, transmitidas por una red global de ocho radiobalizas terrestres fijas, utilizando una unidad receptora de navegación.. Entró en funcionamiento alrededor de 1971 y se cerró en 1997 a favor del Sistema de Posicionamiento Global.

Historia

Sistemas anteriores

Tomando una "ficha" en cualquier sistema de navegación requiere la determinación de dos medidas. Por lo general, estos se toman en relación con objetos fijos, como puntos de referencia destacados o la ubicación conocida de las torres de transmisión de radio. Al medir el ángulo de dos de tales ubicaciones, se puede determinar la posición del navegador. Alternativamente, se puede medir el ángulo y la distancia a un solo objeto, o la distancia a dos objetos.

La introducción de los sistemas de radio durante el siglo XX aumentó drásticamente las distancias sobre las que se podían tomar medidas. Dicho sistema también exigía precisiones mucho mayores en las mediciones: un error de un grado en el ángulo podría ser aceptable cuando se fija en un faro a unas pocas millas de distancia, pero sería de uso limitado cuando se usa en una estación de radio a 300 millas (480 millas). kilómetros) de distancia. Se desarrolló una variedad de métodos para tomar puntos fijos con imprecisiones de ángulo relativamente pequeñas, pero incluso estos fueron generalmente útiles solo para sistemas de corto alcance.

La misma electrónica que hizo que los sistemas de radio básicos funcionaran introdujo la posibilidad de realizar mediciones de retardo de tiempo muy precisas y, por lo tanto, mediciones de distancia muy precisas. El problema era saber cuándo se iniciaba la transmisión. Con el radar, esto era sencillo, ya que el transmisor y el receptor solían estar en el mismo lugar. La medición del retraso entre el envío de la señal y la recepción del eco permitió una medición precisa del alcance.

Para otros usos, por ejemplo, la navegación aérea, el receptor tendría que saber la hora exacta en que se transmitió la señal. En general, esto no era posible con la electrónica de la época. En su lugar, se sincronizaron dos estaciones utilizando una de las dos señales transmitidas como disparador de la segunda señal después de un retraso fijo. Al comparar el retraso medido entre las dos señales y compararlo con el retraso conocido, se reveló que la posición de la aeronave se encontraba a lo largo de una línea curva en el espacio. Al realizar dos mediciones de este tipo en estaciones muy separadas, las líneas resultantes se superpondrían en dos ubicaciones. Estas ubicaciones normalmente estaban lo suficientemente separadas como para permitir que los sistemas de navegación convencionales, como la navegación a estima, eliminaran la solución de posición incorrecta.

El primero de estos sistemas de navegación hiperbólica fue el Gee y Decca del Reino Unido, seguido por los sistemas LORAN y LORAN-C de EE. UU. LORAN-C ofreció una navegación precisa a distancias de más de 1000 kilómetros (620 mi) y al ubicar "cadenas" de estaciones en todo el mundo, ofrecieron una cobertura moderadamente amplia.

Relojes atómicos

La clave para el funcionamiento del sistema hiperbólico fue el uso de un transmisor para transmitir el mensaje "maestro" señal, que fue utilizada por los "secundarios" como su disparador. Esto limitó el rango máximo sobre el cual el sistema podría operar. Para distancias muy cortas, decenas de kilómetros, la señal de activación podría ser transportada por cables. En largas distancias, la señalización por aire era más práctica, pero todos esos sistemas tenían límites de alcance de un tipo u otro.

Es posible la señalización de radio de muy larga distancia, utilizando técnicas de onda larga (bajas frecuencias), lo que permite un sistema hiperbólico en todo el planeta. Sin embargo, en esos rangos, las señales de radio no viajan en línea recta, sino que se reflejan en varias regiones sobre la Tierra conocidas colectivamente como la ionosfera. A frecuencias medias, esto parece "doblar" o refractar la señal más allá del horizonte. A frecuencias más bajas, VLF y ELF, la señal se reflejará en la ionosfera y el suelo, lo que permitirá que la señal viaje grandes distancias en múltiples 'saltos'. Sin embargo, es muy difícil sincronizar varias estaciones usando estas señales, ya que pueden recibirse varias veces desde diferentes direcciones al final de diferentes saltos.

El problema de sincronizar estaciones muy distantes se resolvió con la introducción del reloj atómico en la década de 1950, que estuvo disponible comercialmente en forma portátil en la década de 1960. Según el tipo, p. rubidio, cesio, hidrógeno, los relojes tenían una precisión del orden de 1 parte en 10¹⁰ a mejor que 1 parte en 10¹² o una deriva de aproximadamente 1 segundo en 30 millones de años. Esto es más preciso que el sistema de temporización utilizado por las estaciones principal/secundaria.

En ese momento, los sistemas Loran-C y Decca Navigator eran dominantes en las funciones de alcance medio, y el VOR y DME servían bien en el alcance corto. El costo de los relojes, la falta de necesidad y la precisión limitada de un sistema de onda larga eliminaron la necesidad de dicho sistema para muchas funciones.

Sin embargo, la Marina de los Estados Unidos tenía una clara necesidad de un sistema de este tipo, ya que estaban en el proceso de introducir el sistema de navegación por satélite TRANSIT. TRANSIT fue diseñado para permitir mediciones de ubicación en cualquier punto del planeta, con suficiente precisión para actuar como referencia para un sistema de navegación inercial (INS). Las correcciones periódicas restablecen el INS, que luego podría usarse para la navegación durante períodos de tiempo y distancias más largos.

A menudo se creía que TRANSIT generaba dos ubicaciones posibles para cualquier medida dada, una a cada lado de la subpista de la órbita. Dado que la medida es el desplazamiento Doppler de la frecuencia portadora, la rotación de la tierra es suficiente para resolver la diferencia. La superficie de la tierra en el ecuador se mueve a una velocidad de 460 metros por segundo, o aproximadamente 1,000 millas por hora.

OMEGA

Omega fue aprobado para su desarrollo en 1968 con ocho transmisores y la capacidad de lograr una precisión de 4 millas (6,4 km) al fijar una posición. Cada estación Omega transmitía una secuencia de tres señales de muy baja frecuencia (VLF) (10,2 kHz, 13,6 kHz, 11,333... kHz en ese orden) más una cuarta frecuencia que era única para cada una de las ocho estaciones. La duración de cada pulso (que oscila entre 0,9 y 1,2 segundos, con intervalos en blanco de 0,2 segundos entre cada pulso) difería en un patrón fijo y se repetía cada diez segundos; el patrón de 10 segundos era común a las 8 estaciones y estaba sincronizado con el ángulo de fase de la portadora, que a su vez estaba sincronizado con el reloj atómico maestro local. Los pulsos dentro de cada grupo de 10 segundos fueron identificados por las primeras 8 letras del alfabeto dentro de las publicaciones Omega de la época.

La envolvente de los pulsos individuales podría usarse para establecer la temporización interna de un receptor dentro del patrón de 10 segundos. Sin embargo, fue la fase de las señales recibidas dentro de cada pulso la que se usó para determinar el tiempo de tránsito del transmisor al receptor. Usando la geometría hiperbólica y los principios de la radionavegación, se podía realizar una posición fija con una precisión del orden de 5 a 10 kilómetros (3,1 a 6,2 millas) en todo el mundo en cualquier momento del día. Omega empleó técnicas de radionavegación hiperbólica y la cadena operó en la porción VLF del espectro entre 10 y 14 kHz. Cerca del final de su vida útil de 26 años, Omega se convirtió en un sistema utilizado principalmente por la comunidad civil. Al recibir señales de tres estaciones, un receptor Omega podría ubicar una posición dentro de las 4 millas náuticas (7,4 km) utilizando el principio de comparación de fase de las señales.

Las estaciones Omega usaban antenas muy extensas para transmitir en sus muy bajas frecuencias (VLF). Esto se debe a que la longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia (longitud de onda en metros = 299 792 458/frecuencia en Hz), y la eficiencia del transmisor se degrada gravemente si la longitud de la antena es más corta que 1/4 de longitud de onda. Utilizaron mástiles arriostrados conectados a tierra o aislados con antenas de paraguas, o tramos de cables a través de valles y fiordos. Algunas antenas Omega fueron las construcciones más altas del continente donde se encontraban o aún se mantienen en pie.

Cuando seis de la cadena de ocho estaciones comenzaron a funcionar en 1971, las operaciones diarias estaban a cargo de la Guardia Costera de los Estados Unidos en asociación con Argentina, Noruega, Liberia y Francia. Las estaciones japonesas y australianas comenzaron a funcionar varios años después. El personal de la Guardia Costera operaba dos estaciones estadounidenses: una en LaMoure, Dakota del Norte y la otra en Kaneohe, Hawái, en la isla de Oahu.

Debido al éxito del Sistema de Posicionamiento Global, el uso de Omega disminuyó durante la década de 1990, hasta el punto en que el costo de operación de Omega ya no podía justificarse. Omega se cerró permanentemente el 30 de septiembre de 1997. Varias de las torres pronto fueron demolidas.

Algunas de las estaciones, como la estación LaMoure, ahora se utilizan para comunicaciones submarinas.

Caso judicial

En 1976, Decca Navigator Company de Londres demandó al gobierno de los Estados Unidos por infracciones de patentes, alegando que el sistema Omega se basaba en un sistema Decca anterior propuesto conocido como DELRAC, Decca Long Range Cobertura de área, que se había revelado a EE. UU. en 1954. Decca citó documentos originales de EE. UU. que mostraban que el sistema Omega se denominaba originalmente DELRAC/Omega. Decca ganó el caso y recibió $44,000,000 en daños. Decca había demandado previamente al gobierno de EE. UU. por supuestas infracciones de patentes sobre el sistema LORAN C en 1967. Decca también ganó ese caso, pero como se consideró que el sistema de navegación LORAN C era militar sin uso comercial, EE. UU. no pagó daños y perjuicios..

Estaciones OMEGA

Había nueve estaciones Omega en total; solo ocho operaron a la vez. Trinidad operó hasta 1976 y fue reemplazada por Liberia:

Transmisor Bratland Omega

Transmisor Bratland Omega (estación A: 66°25′15″N 13°09′02″E / 66,420833°N 13,150555 °E / 66.420833; 13.150555 (Edificio del transmisor Omega de Bratland)) situado cerca de Aldra era el único transmisor Omega europeo. Usó una antena muy inusual, que constaba de varios cables tendidos sobre un fiordo entre dos anclajes de hormigón separados por 3500 metros (11 500 pies), uno en 66 °25′27″N 013°10′01″E / 66.42417°N 13.16694°E / 66.42417; 13.16694 (Transmisor Bratland Omega, Anchor Point East) y el otro en 66°24′53″N 013 °05′19″E / 66.41472°N 13.08861°E / 66.41472; 13.08861 (Transmisor Bratland Omega, Anchor Point West). Uno de los bloques estaba ubicado en el continente de Noruega, el otro en la isla de Aldra. La antena fue desmantelada en 2002.

Transmisor Trinidad Omega

Transmisor Omega de Trinidad (estación B hasta 1976, reemplazada por la estación en Paynesville, Liberia) ubicado en Trinidad (en 10°41′58″ N 61°38′19″W / 10.69938°N 61.638708°W / 10.69938; -61.638708) usó un tramo de cable sobre un valle como antena. Los edificios del sitio todavía están allí. El 26 de abril de 1988, el edificio que albergaba los transmisores omega fue destruido por una explosión provocada por un incendio forestal que encendió explosivos. Hubo graves bajas y seis personas murieron en la explosión.

El 26 de abril de 1988, un incendio forestal en las cercanías del Campamento Omega, Chaguaramas, se extendió rápidamente al Búnker de Armas y Municiones del Campamento Omega cercano, lo que provocó la explosión. Cuatro bomberos y dos soldados murieron mientras intentaban controlar la situación. Varios oficiales de seguridad nacional sufrieron heridas como resultado de la explosión. Esta explosión se registró en la escala de Richter y partes del búnker se encontraron a cientos de metros de la zona cero. El Gobierno de la República de Trinidad y Tobago dedicó el 26 de abril de cada año como el Día de Agradecimiento a los Muertos de los Oficiales de Seguridad Nacional.

Transmisor Omega de Paynesville

Transmisor Omega de Paynesville (estación B: 06°18′20″N 010°39′44″W / 6,30556°N 10,66222 °W / 6.30556; -10.66222) se inauguró en 1976 y utilizó una antena de paraguas montada en un mástil arriostrado de celosía de acero de 417 metros conectado a tierra. Fue la estructura más alta jamás construida en África. La estación fue entregada al gobierno de Liberia después del cierre del sistema de navegación Omega el 30 de septiembre de 1997. El acceso a la torre no estaba restringido y era posible subir al mástil abandonado hasta que fue demolido el 10 de mayo de 2011. El área ocupada por el El transmisor se utilizará para construir un complejo de mercado moderno que brindará espacio adicional para los comerciantes locales y reducirá la congestión en el Mercado Rojo de Paynesville, el mercado de alimentos más grande de Liberia.

Transmisor Kaneohe Omega

Transmisor Kaneohe Omega (estación C – 21°24′17″N 157°49′51″W / 21.404700°N 157.830822 °W / 21.404700; -157.830822) fue una de las dos estaciones operadas por la USCG. Fue inaugurado en 1943 como un transmisor VLF para comunicaciones submarinas. La antena era un tramo de alambre sobre el valle de Haiku. A finales de la década de 1960 se convirtió en un transmisor OMEGA.

Lamoure Omega Transmitter

Transmisor Omega de La Moure (estación D) situado cerca de La Moure, Dakota del Norte, EE. UU. en 46°21′57″N 98°20 '08″O / 46.365944°N 98.335617°O / 46.365944; -98.335617) fue la otra estación operada por la USCG. Usó un mástil arriostrado de 365,25 metros de altura aislado del suelo como antena. Después de que se cerró OMEGA, la estación se convirtió en NRTF LaMoure, un sitio de comunicaciones submarinas VLF.

Transmisor Chabrier Omega

Transmisor Chabrier Omega (estación E) cerca de Chabrier en la isla Reunión en el Océano Índico en 20°58′27″S 55°17′ 24″E / 20.97417°S 55.29000°E / -20.97417; 55.29000 usó una antena de paraguas, instalada en un mástil arriostrado conectado a tierra de 428 metros. El mástil fue demolido con explosivos el 14 de abril de 1999.

Transmisor Trelew Omega

Estación F, Trelew, Argentina. Demolido en 1998.

Transmisor Omega de Woodside

Estación G, cerca de Woodside, Victoria. Cesó las transmisiones de Omega en 1997, se convirtió en una torre de comunicaciones submarina y fue demolida en 2015.

Torre Omega, Tsushima

Transmisor Shushi-Wan Omega (estación H) situado cerca de Shushi-Wan en la isla Tsushima en 34°36′53″N 129°27 '13″E / 34.61472°N 129.45361°E / 34.61472; 129.45361 utilizó como antena un mástil de acero tubular de 389 metros de altura, aislado del suelo. Este mástil, que fue construido en 1973 y que fue la estructura más alta de Japón (y quizás el mástil de acero tubular más alto jamás construido) fue desmantelado en 1998 por una grúa. En su sitio anterior, se construyó un memorial de aproximadamente 8 metros de altura que consta de la base del mástil (sin el aislador) y un segmento. En el sitio del antiguo edificio helix ahora hay un parque infantil.

Ubicaciones de prueba OMEGA

Además de las nueve torres Omega operativas, la torre de Forestport, Nueva York, se utilizó para las primeras pruebas del sistema.

Torre de puerto forestal

Importancia cultural

Las torres de algunas estaciones OMEGA eran las estructuras más altas del país y, a veces, incluso del continente donde se encontraban. En la novela de ciencia ficción alemana "Der Komet" (http://www.averdo.de/produkt/72105959/lutz-harald-der-komet/) un gran cometa, que amenaza con golpear la Tierra, es defendido por una tecnología desarrollada en el Área 51 en el área del sitio de transmisión OMEGA abandonado Paynesville en Liberia, para el cual entrega un campo electromagnético de baja frecuencia requerido.

The Season Two finale of True Detective is called "Omega Station#34;.