El nombre Radar viene de "Radio Detection and Ranging", es decir radio detección y rango. La detección de objetos metálicos por medio de ondas de radio data de muchos años antes de la I Guerra Mundial. El principio en que se basa esa tecnología es que toda onda de radio u onda electromagnética, al alcanzar un objeto metálico causa tres fenómenos físicos:
- Se genera una corriente en el objeto
- Se refracta parte de la onda
- Se refleja parte de la onda
La tecnología del radar
Debido a esos fenómenos, hay otras particularidades
que tienen su aplicación en las telecomunicaciones, pero para comprender el
tema que tratamos, sólo nos interesa el tercer fenómeno. Basta saber que, si por medio de una antena
enviamos una onda de radio en dirección a un objeto, parte de esta onda
rebotará y regresará a nuestra antena.
La porción de energía devuelta es mínima, dependiendo de la naturaleza
del objeto (si es metálico o no), de la potencia usada y de la longitud de onda
empleada, pero esa débil señal reflejada generalmente es suficiente para ser
aprovechada.
En la práctica se requiere emitir un pulso de muy
alta potencia y corta duración, el cual es reflejado por cualquier objeto y al
regresar es recibido por la antena del radar.
Un simple cálculo, basado en que la velocidad de las ondas
electromagnéticas es de 300 millones de metros por segundo, permite calcular la
distancia midiendo el tiempo que demora el pulso en regresar al punto de
origen.
La dirección se calcula por la posición de la
antena con respecto al objeto reflector. El primer fenómeno indicado en la
tabla de arriba, es de vital importancia en las telecomunicaciones pues si el
objeto metálico mide un múltiplo de la cuarta parte de la longitud de onda
genera un máximo de corriente que a su vez es radiada al espacio, principio en
el que se fundamenta el funcionamiento de las antenas.
Los descubridores
En Alemania se estudió la reflexión de impulsos de
radio de alta frecuencia (HF) a partir del 30 de abril de 1904, cuando el
ingeniero alemán Christian Hülsmeyer, registró patentes alemanas y extranjeras
para un aparato llamado Telemobiloscope. Sin embargo, la base de su invento se
remonta a los experimentos realizados en la Universidad de Karlsruhe por
Heinrich Hertz en 1886. En aquella
oportunidad Hertz demostró que las ondas electromagnéticas eran reflejadas por
objetos metálicos. Sin embargo,
Hülsmeyer estaba muy adelantado a su época y la oferta de su patente, fue
rechazada hasta por la empresa Telefunken.
En honor a Hertz se nombró así a la unidad de
frecuencia eléctrica alterna, que hasta entonces era el Ciclo/segundo, pero su
uso era inexacto porque se solía decir ciclos, kilociclos y megaciclos. etc,
olvidando la unidad de tiempo: los segundos.
El cambio de ciclos por segundo a Hertz (Hercios) se hizo en 1960 en la
Conferencia Internacional de Pesos y Medidas.
I Guerra Mundial
Durante la Gran Guerra de 1914, Richard Scherl,
hijo del magnate de prensa August Scherl, también imaginó la posibilidad de
usar ondas de radio con el mismo propósito, aún sin saber que existía la
patente de Hülsmeyer. Scherl en compañía
del escritor de ciencia ficción Hans Dominik diseñaron el Strahlenzieler (rayo
apuntador) y exitosamente demostraron su aparato que trabajaba con ondas de 10
cm. El invento fue ofrecido a la Marina
Imperial Alemana, pero les dijeron que no era de importancia capital, para el
esfuerzo de guerra.
Tubo de vació de alta frecuencia tipo
"Bellota" desarrollado a mediados de los 40
Experiencia en los EEUU
En los Estados Unidos, en 1926 Breit y Tuve fueron
los primeros en usar los principios del radar para medir la altura de la
ionosfera haciendo rebotar en ella una onda de radio. Pero ya en 1920, Radioaficionados habían hecho
experimentos que demostraban la factibilidad del invento, siendo la idea tomada
por varios científicos e ingenieros en Francia, Gran Bretaña, los Estados
Unidos y Alemania.
Desarrollo en Alemania
En Alemania, fue la Reichmarine quien mostró
interés en el desarrollo del dispositivo medidor de distancias, porque sus
técnicas militares estaban basadas en las empleadas en la I Guerra
Mundial. No obstante, afrontaron el
problema desde una óptica diferente. El
Nachrichten-Versuchsabteilung (NVA: Departamento de Pruebas de Comunicaciones)
en Kiel, estuvo trabajando con una onda sonora capaz de detectar objetos
sumergidos midiendo el tiempo que le tomaba, al eco del sonido, regresar a su
lugar de origen. Ese fue el precursor del sonar. El Dr. Rudolf Kühnhold,
director del departamento, decidió usar el mismo principio básico, pero con
ondas de radio en la superficie, empleando ondas electromagnéticas con una
longitud de onda de 13.5 cm que eran reflejadas por objetos a distancia y cuyos
ecos eran recibidos en una antena parabólica. No obstante, debido a las
limitaciones técnicas de la época, que sólo permitían disponer de una potencia
radioeléctrica de apenas 100 milésimas de vatio, se frustró la experiencia,
porque la infinitesimal cantidad de energía reflejada, que en aquella época era
imposible de amplificar a niveles utilizables, era poco aprovechable.
Primeros magnetrones
En esos momentos, la fábrica Philips Eindhoven
produjo un magnetrón (dispositivo que genera impulsos de radio de alta
frecuencia) capaz de generar 50 Vatios de energía de radio. Los científicos alemanes compraron varios
magnetrones, pero observaron que el sistema de transmisión era inestable, en
consecuencia, decidieron consultar a Telefunken, pero la empresa no mostró
interés en el proyecto. En vista de la
situación, en 1934, el Dr. Kühnhold fundó la compañía Gesellschaft für
Elektroakustische und Mechanische Apparate (GEMA) con un aporte de 70 mil
marcos del gobierno alemán. Ellos
lograron fabricar un magnetrón de suficiente potencia en 630 Mc/s (en esa época
megaciclos/segundo, ahora Megahertz) con el que fabricaron un Funkmess (nombre
que le dieron los alemanes al radar) que fue probado en Kiel usando el
acorazado Hessen como blanco que fue detectado a 600 metros de distancia y el
buque experimental Crille a 2 km de distancia.
Alemania e Inglaterra
La prueba del Funkmess se llevó a cabo el día 24 de
marzo de 1934 en Kiel, es decir, año y medio antes que el Almirantazgo
Británico aprobara oficialmente el desarrollo de los radares de manera
oficial. Pero a diferencia de los
alemanes, los británicos basaban el proyecto en la detección y el rango del
blanco y no solamente del cálculo de la distancia. Una gran diferencia con los alemanes a
quienes lo único que les preocupaba era determinar la distancia del blanco una
vez que fuera detectado por medios visuales.
Curiosamente también, ni la Luftwaffe ni el arma submarina fueron
informados y al ejército simplemente no le interesaba. Medio año después el Crille era detectado a
12 km de distancia. Por casualidad pasó
un avión W34 por la zona de pruebas y fue detectado en la pantalla del radar,
lo que causó gran revuelo.
El Tubo de Rayos Catódicos fue pieza importante
para el desarrollo del radar.
Récord alemán
Ante el éxito obtenido en Kiel, la fábrica Pintsch
de Berlín fue a competir con GEMA, logrando un sistema que se probó en el buque
Welle y que logró hacer detecciones a 2 Km de distancia. Otras pruebas con aparatos de radio de Ultra
Alta Frecuencia (UHF) lograron rebotar señales desde Heligoland a Wangerooge,
es decir a una distancia de 43 Km.
Magnetrón Inglés
En 1935, en Gran Bretaña, se fabricó el primer
radar que tuvo condiciones operativas y en 1939 Henry Boot, John T. Randall y
los hermanos Russel y Sigurd Varian inventan el Magnetrón de Cavidad Resonante
que hace posible el radar tal como lo conocemos ahora. El magnetrón permite generar señales de alta
frecuencia y muy alta potencia con gran estabilidad.
Magnetrón de cavidad resonante 1939
Italia
En enero de 1935, Marconi inició la fabricación de
un transmisor de 50 cm de longitud de onda con su respectivo receptor, para ser
utilizados el 5 de abril de 1935, en un experimento de radar en la Torre
Chiaruccia en las afueras de Roma en compañía de Luigi Solari. Hizo rebotar las ondas de radio en su
automóvil y luego en un avión que volaba en círculos. No parece que el gobierno italiano estuviera
al tanto de estos experimentos, pero los resultados fueron entregados a los
británicos, que en diciembre de 1935 le pidieron a Marconi que fabricara una
cortina de radar en el Estuario del Támesis.
El transmisor fue construido por Metropolitan Vickers y el receptor y su
pantalla por A. C. Cossor Ltd. En mayo
de 1937 Marconi recibió una orden por 20 estaciones adicionales.
Marconi
Defensas costeras británicas
Este desarrollo le permitió a Inglaterra proteger
sus costas con una cadena de torres de radar a lo largo del Dover, sistema que
fue clave para la alerta temprana necesaria para colocar las escuadrillas de
cazas en posición de repeler los ataques alemanes. Obviamente, el mando aéreo
alemán en manos de Herman Goering no tuvo la capacidad de planear los ataques
adecuados a esas líneas de defensa que sufrieron muy pocos daños durante la
Batalla de Inglaterra. Sin embargo, los
alemanes se preguntaban, ¿por qué siempre nos están esperando?
Robert Watson Watt, superintendente del National
Physics Laboratory en Slough, en 1933 fue hecho superintendente del Departamento
de Radio en Teddington. En 1934 recibió
el encargo de fabricar un rayo que destruyera aviones en vuelo. Watt sabía que
eso no era posible, pero aprovechó para realizar experimentos de detección de
aviones. Watt se mudó a Daventry en Leicestershire y en 1935 hizo unas pruebas
con el transmisor de onda corta de la BBC que detectó un avión a 27 Km de
distancia.
Competencia en Alemania
A partir de esos experimentos, se inició una
competencia entre los fabricantes que culminó en 1936 cuando GEMA, utilizando
un transmisor de 8 kilovatios con una longitud de onda de 1,8 metros (165
Mc/s), logró detectar un avión a 28 km de distancia. Ese equipo fue el precursor
del Funkmess llamado Freya. En 1935, Telefunken se unió a la competencia con un
aparato de 50 cm y antena parabólica giratoria que fue el ancestro del radar de
alerta aérea Würzburg. El Freya y el
Würzburg formarían la plataforma de la defensa terrestre de los alemanes.
Radar Freya
Normas alemanas
En esos momentos los fabricantes de radares
alemanes, además de GEMA, eran la Telefunken, Siemens, Lorenz y AEG, quienes ya
habían establecido las normas, para que los radares de reconocimiento aéreo
funcionaran en 125 Mc/s, los navales en 368 Mc/s y los de artillería antiaérea
en 560 Mc/s.
Criterio alemán
La Kriegsmarine, no le daba importancia a la
detección a sino a la medición de la distancia al blanco, es decir el radar era
para ellos un instrumento para medir la distancia en el control de tiro. Desde
el punto de vista táctico, la Kriegsmarine consideraba que debido a que la flota
británica era infinitamente superior a la alemana, lo importante para la
Kriegsmarine era mantenerse alejada evitando ser descubiertos por la flota
enemiga. Su interés entonces estribaba
en la medición de distancia para efectos de control de tiro y no arriesgar a
ser descubiertos por culpa de un radar activo.
Alemania pierde el paso
Hay que destacar que los científicos alemanes no
creían que fuera posible utilizar radares en frecuencias más altas a las Muy
Altas Frecuencias (VHF), es decir mayores que 300 Mhz. Por tanto, todos los radares a comienzos de
la guerra sufrían de imprecisión en el cálculo de la dirección, inherente a los
radares de frecuencias bajas. Sólo
después que los alemanes pudieron examinar un radar británico H2O, es que
pudieron copiar el magnetrón para finalmente cruzar la barrera de la muy alta
frecuencia (VHF) y pasar a las ultraaltas frecuencias (UHF), pero para
entonces, fue muy tarde para recuperar el liderazgo tecnológico y científico en
esa área.
Por otro lado, los alemanes se aferraron a la
filosofía del radar pasivo desestimando las cualidades del activo, todo esto
explica la razón por la cual los buques alemanes tenían antenas de radar con
polarización vertical hasta el fin de la guerra, disposición que causaba
interferencia por las reflexiones que ocasionaba el propio mar. Por su parte la Luftwaffe utilizaba
polarización horizontal casualmente para evitar esa interferencia. Por tanto, todos los barcos de la
Kriegsmarine utilizaban antenas con dipolos verticales. Tampoco los radares alemanes en los
submarinos podían usarse cuando se navegaba sumergido con el Schnorkel, por lo
que a pesar de estar equipados con radares, eran simplemente inoperables la
mayor parte del tiempo.
Designaciones de radares alemanes
Cuando la guerra comenzó en 1939, ya existía en Alemania la designación técnica de los diferentes tipos de radares. Estos fueron:
- Dezimeter-Telegraphie (DeTe): La primera denominación codificada para el radar en Alemania, con el objeto de ocultar su propósito. Algunas veces mal intrepretado como Deutsches Technisches Gerät.
- Funkmess (FuM): Equipo de Radar
- Funkmess-Ortung (FuMO): Radar - Determinador de distancia, rango activo.
- Funkmess-Beobachtung (FuMB): Radar - Detector, detección pasiva de las emisiones de radar enemigas.
- Funkmess-Erkennung (FuME): Radar - Detector, Identificador Amigo/Enemigo (IFF).
- Funkmess-Störsender (FuMS): Radar - Emisor de interferencia.
- Funkmess-Täuschung (FuMT): Radar - Deceptor, inducidor de error por medio de señales interferentes.
- Funkmess-Zusatz (FuMZ): Radar - Variantes especializadas para varios propósitos, por ejemplo, orientación de alta precisión.
Prácticamente todos los buques de la Kriegsmarine
tenían, cuando menos, algún tipo de radar pasivo para diversas frecuencias,
pero lo normal era que estuvieran equipados con varias versiones diferentes
para afrontar las diferentes amenazas que podía presentar la flota británica.
La nomenclatura utilizada para definir los modelos
es, por ejemplo, para el tercer sistema fabricado, el radar de vigilancia FuSE
80 Freya:
Freya FuSE 80
- Fu: Funkmess (radar)
- S: Siemens (nombre del fabricante)
- E: Erkennung (función de reconocimiento)
- 80: Modelo dentro de la serie.
- Freya: Nombre en código del equipo.
Fuente: https://www.exordio.com
