[Перевод] Как NASA измеряла дальность до Apollo с метровым разрешением — на технике 1960-х

Во время полётов Apollo к Луне одной из важнейших задач NASA было определение положения космического корабля. Для этого инженеры разработали цифровую систему измерения дальности, которая позволяла определять расстояние до корабля, находившегося в сотнях тысяч километров от Земли, с точностью около одного метра.

Основная идея проста: отправить кораблю радиосигнал и измерить, сколько времени потребуется сигналу, чтобы вернуться обратно. Поскольку он распространяется со скоростью света, по задержке можно вычислить расстояние.

Главная проблема заключалась в том, что из-за огромной дальности отражённый импульс, как в обычном радаре, оказался бы слишком слабым.(примеч.2) Система решала эту проблему двумя способами. Во-первых, установленный на корабле сложный транспондер возвращал усиленный сигнал. Во-вторых, вместо одиночного импульса система передавала длинную псевдослучайную битовую последовательность. Корреляция этой последовательности на интервале в несколько секунд позволяла выделить слабый сигнал из шума.(примеч.1)

В этой статье я разберу устройство этой неожиданно сложной системы измерения дальности. Генерировать псевдослучайные последовательности и выполнять их корреляцию с помощью транзисторной схемотехники 1960-х годов было непросто. Дальномерные коды требовалось интегрировать с объединённой системой S-диапазона Apollo (Unified S-Band), которая работала с высокочастотными микроволновыми сигналами.