La tecnologia dietro i sistemi di comunicazione Terra – Luna durante le missioni Apollo

Per portare l’uomo sulla Luna, una delle questioni più complicate erano le comunicazioni. la NASA aveva esperienza con i voli delle Mercury e Gemini ma, andare sulla Luna era molto più complicato (Apollo 11 primo allunaggio nel 1969). La distanza media di 340.000 km e il moto orbitale tra la Terra e il suo satellite naturale erano una sfida da vincere a tutti i costi.

Vedere oltre che sentire

Ci si mise di mezzo anche la politica perchè, visto che si andava sulla Luna, bisognava farlo vedere a tutti, e in diretta mondiale. Solo cosí si sarebbe dimostrato a tutti quello che gli americani erano stati capaci di fare, soprattutto, si metteva a tacere qualsiasi ipotesi di complotto da parte dei sovietici, insomma, ci volevano le prove, assolute e incontrovertibili.

La televisione dell’epoca era poco piú che una realtá, c’erano si addirittura le prime (per pochissimi) TV a colori, ma la tecnologia di trasmissione era ancora dipendente di hardware (equipaggiamento) pesante e voluminoso.

Per andare sulla Luna ogni kg costava milioni di dollari, la NASA si affidò alle migliori aziende nazionali dell’epoca.

La RCA sviluppò una camera che funzionava a 10 fotogrammi al secondo, contro i 30 delle TV nazionali dell’epoca, cosí riusciva a trasmettere in una piccola banda di appena 500 kHz, mantenendo le 320 linee di scansione uguali a quelle normalmente in uso all’epoca.

Da centinaia a pochi kg, l'incredibile camera in b/n realizzata per la diretta sulla Luna
Da centinaia a pochi kg, l’incredibile camera in b/n realizzata per la diretta sulla Luna

Ovviamente queste immagini dovevano essere convertite nello standard americano NTSC per poi poter essere viste dalle TV di casa.

Fu scelta la banda S per sostenere le comunicazioni tra i due punti più distanti in cui l’uomo si sarebbe trovato.

Il range delle frequenze
Il range delle frequenze

Le aziende incaricate

La rete di terra del sistema in banda S unificata era gestita dal GSFC o Goddard Space Flight Center. Le aziende coinvolte furono Collins Radio, Motorola, Blaw-Knox e Energy Systems.

La banda S fa parte dello spettro elettromagnetico, va dai 2 ai 4 GHz (tra i 15 cm ed i 7,5 cm di lunghezza d’onda), al confine tra UHF e SHF (3,0 GHz)

Il sistema unificato in banda S non ha sostituito completamente tutti gli altri trasmettitori radio su Apollo. Apollo utilizzava ancora il VHF tra il modulo lunare (LM) e gli astronauti, e tra il modulo di comando e servizio (CSM); tra l’astronave e il modulo spaziale del modulo di comando e le stazioni terrestri nelle fasi orbitali e di recupero.

Oltre alla banda S furono implementati sistemi di comunicazione in VHF come da schema a seguire.

Schema semplificato dei sistemi di comunicazione.
Schema semplificato dei sistemi di comunicazione.

Come backup, il modulo di comando poteva misurare la distanza dal modulo lunare tramite il collegamento vocale VHF. I sistemi radar spaziali Apollo operavano su frequenze separate da quelle del sistema unificato in banda S.

Le antenne a Terra

Per poter seguire le missioni anche quando la Luna tramontava sugli Stati Uniti fu necessario usare antenne installate in varie parti del mondo che, collegate da 2 milioni di km di cavi sottomarini, garantivano le comunicazioni 24/24 ore al giorno.

La televisione in diretta era trasmessa dalla luna a 3 stazioni di terra, due in Australia e una in California. Il segnale era convertito in un segnale di trasmissione standard e quindi inviato a Houston, via satellite, rete fissa o antenna a microonde

Antenne
Lo schema di trasmissione delle immagini TV.
Lo schema di trasmissione delle immagini TV.

La banda S, semplificando al massimo, permette di essere “divisa” in vari canali, o portanti, in cui una unica antenna poteva trasmettere segnali audio e video, insieme a dati telemetrici, tra cui le funzioni delle capsule in volo e i dati medici degli astronauti.

Le zone coperte dalle grandi antenne
Le zone coperte dalle grandi antenne
Dalla Terra alla Luna microonde, e dal CSM al LM le conosciute VHF
Dalla Terra alla Luna microonde, e dal CSM al LM le conosciute VHF

La “magia” dell’antenna direttiva

Il grande vantaggio di comunicare con una capsula spaziale distante come durante le missioni Apollo era che bastava una piccola antenna direzionale per essere “sentiti” a Terra, con pochissimi Watt di potenza. Un sistema di emergenza (mai usato) consentiva una comunicazione in codice Morse, nel caso di gravi danni ai sistemi audio/video.

L'enorme differenza tra una delle antenne a Terra e quella del LM
L’enorme differenza tra una delle antenne a Terra e quella del LM

Da Terra, enormi antenne paraboliche captvano, senza grossi problemi, i deboli segnali che arrivavano da un punto preciso nello spazio profondo, quindi molta tecnologia ma sfruttando la semplicità, la soluzione più ovvia.

Per finire, un’altra stoccata a quelli che dubitano o addirittura non credono agli sbarchi lunari.

Svariati Radiomatori di vari paesi (si, anche sovietici) hanno intercettato le comunicazioni tra la Terra e le missioni Apollo, le frequenze erano riservate per uso militare, ma liberate per l’ascolto, l’unica restrizione era il divieto di riproduzione scritta dei dialoghi ascoltati, ma questo un radioamatore lo sapeva giá da solo.

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