21 de julio de 2019

EVOLUCIÓN DEL RADAR, SISTEMAS DE DETECCIÓN Y AYUDAS DE NAVEGACIÓN Y BOMBARDEO



Durante la guerra, alemanes y Aliados utilizaron muchos dispositivos electrónicos para entonces variaciones de los sistemas llamados genéricamente "Radio" que utilizaban válvulas al vacío, para detectar, amplificar, generar ondas electromagnéticas y controlar dispositivos electromecánicos.  Muchos de esos primeros desarrollos fueron en algunos casos lo mismos que se utilizan actualmente, pero que ahora han sido modernizados gracias al empleo de microcircuitos electrónicos que emplean gran cantidad de semiconductores en reemplazo de las primitivas válvulas al vacío, amén por supuesto de las mejoras en los componentes pasivos y materiales utilizados, así como las técnicas de fabricación.

Gema fue la primera empresa alemana en desarrollar un radar militar en 1934 demostrado en la Bahía de Kiel el 20 de marzo de ese año. En 1937, los primeros en poner un radar a bordo de un buque fueron también los alemanes en el acorazado de bolsillo Graf Spee.  Se trataba de un radar Seetakt fabricado por Gema para control de tiro y probado en combate en 1938 durante la Guerra Civil en España. Cuando la nave fue hundida por la tripulación frente a Montevideo en 1939, al no quedar el buque totalmente cubierto por las aguas, los británicos retiraron todo lo que pudieron de la nave incluyendo el radar.  En plena guerra mundial, a diferencia de los alemanes y japoneses, para quienes el radar no era una prioridad, los británicos y estadounidenses sí supieron sacarle provecho, y eso inclinó la balanza en favor de los Aliados.

Sin embargo, la evolución de esos sistemas continuó a lo largo de la guerra, en una carrera que parecía no tener fin. Entre algunas de las variantes de radares, sistemas de detección y contramedidas electrónicas, término no usado durante la guerra, desarrollados desde que comenzó el conflicto, se encuentran los siguientes:

Knickebein

Radar Knickebein
Antena de Radar Knickebein

En febrero de 1940, los alemanes utilizaron el sistema Knickebein que consistía en transmisores que enviaban señales desde tierra y eran recibidas en aviones para asegurar la precisión de los bombardeos sobre Gran Bretaña.

Ese sistema desarrollado por la firma Lorenz, fue utilizado en los aviones civiles desde comienzos de los años 30 para ayudar en el aterrizaje nocturno y con mal tiempo cuando el aterrizaje visual era imposible o muy difícil.

El sistema empleaba las señales de dos transmisores cuyos haces enviaban señales en código Morse, uno en forma de puntos y el otro de rayas.  Cuando el avión pasaba por la intersección de los dos haces se escuchaba un tono continuo.  Se empleaban las frecuencias de 28 y 35 Megaciclos (hoy Megahertz).

Wurzburg

Radar Wirzburg
Antena de Radar Wurzburg

Los primeros radares Wurzburg fueron puestos en servicio en 1938.   En junio de 1940, la Luftwaffe empleó una nueva versión de este radar con 40 km de alcance que podía determinar la altitud de aviones enemigos y era utilizado para dirigir el fuego de las baterías antiaéreas del famoso cañón 88 de la Luftwaffe.  Probablemente usaba una potencia de pico de 8 kW.

Aspirin

Fue utilizado en setiembre de 1940 por los británicos, para bloquear las señales del sistema alemán Knickebein.  Se empleó el nombre Aspirin para aliviar el "dolor de cabeza" que significó el Knickebein para los británicos.

El sistema utilizaba originalmente las frecuencias de 28 y 35 Megaciclos de equipos médicos para Diatermia que transmitían "ruido blanco" para interferir las señales del Knickebein.  Después fueron diseñados transmisores modulados de manera similar al equipo alemán.  El piloto era engañado por la señal interferente haciéndole creer que estaba muy alejado de la zona correspondiente a las "rayas" del Código Morse, desviándolo de la ruta en vez de acercarlo.

Freya

Radar Freya
Antena de Radar Freya

El radar Freya estuvo en servicio desde el comienzo de la guerra protegiendo la costa entre Dinamarca y Holanda. El 18 de diciembre de 1939, detectó el primer intento de bombardeo de territorio alemán por la aviación británica. En setiembre de 1940 la Luftwaffe puso en servicio el nuevo radar Freya que operaba en la banda de 120-130 Mc/s con una potencia de 15 a 20 Kw y que servía como alerta temprana contra los ataques aéreos británicos.

Aunque el Freya no podía determinar la altitud de los aviones atacantes tenía un alcance de hasta 160 km.  Era un diseño más elaborado que el radar británico Chain Home, pero a diferencia de ellos, los alemanes no le dieron la importancia debida.

Würzburg II

En octubre de 1940 entró en operación este sistema de radar alemán. Consistía en un doble juego de radares similares al predecesor Würzburg, uno para detectar a los aviones enemigos y otro para guiar a los aviones interceptores hacia ellos.   Fue utilizado con mucho éxito durante las incursiones nocturnas.

Würzburg Reise

Radar Wirzburg Reise
Antena de Radar Würzburg Reise

En setiembre de 1942, fue utilizado por primera vez este radar mejorado que tenía un alcance de 65 km.
Después de la guerra este radar alemán fue utilizado por los británicos para investigación como radio telescopio en la Universidad de Cambridge y en los EEUU fue usado para el primer experimento de rebote lunar de ondas de radio.

Liechtenstein

Radar Liechtenstein
Antenas de Radar Liechtenstein

En febrero de 1942, por primera vez fue puesto en servicio este radar en los aviones caza nocturnos alemanes para detectar a los bombarderos Aliados. Tenía un alcance variable de entre 200 y 3000 metros.

Mammut

Antena Mammut
Antena de Radar Mammut

En marzo de 1942, los alemanes comenzaron a utilizar el radar de alerta temprana Mammut, que tenía un alcance de 330 km pero que no podía determinar la altitud de los blancos.  Fue también conocido como Hoarding y fue fabricado por Gema.

Todo el equipo estaba contenido en una estructura de concreto o en un búnker parcialmente subterráneo.  La masiva antena, compuesta por dipolos de onda completa (116 Mc/s a 146 Mc/s), estaba montada en cuatro vigas de 3,5m de ancho y todo el conjunto medía más de 30 metros de ancho por 16,2 metros de altura.

El rastreo se hacía por control de fase eléctrico, es decir sin mover la antena propiamente dicha.  Un modelo más pequeño usaba sólo 3 vigas.  Todos los sistemas Mammut, en muchos aspectos similar al Freya, aparentemente fueron para uso costero pues sólo se encontraron cerca a las playas.

Wassermann

Radar Wassermann-S
Antena de Radar Wassermann

En marzo de 1942 los alemanes pusieron en servicio un radar de alerta temprana con 240 km de alcance, que podía determinar la altitud de los aviones enemigos. La antena de este radar era soportada por un mástil del tipo chimenea cilíndrica. La parrilla de la antena medía 40 metros de altura y 19 metros de ancho. El radar operaba en las frecuencias de 120 Mc/s y 158 Mc/s.

Gee

Pantalla de Radar Gee
Pantalla de Radar Gee

En marzo de 1942, los británicos utilizaron por primera vez el sistema de navegación aérea Gee que utilizaba transmisores terrestres para emitir señales que eran usadas por el sistema para ubicar su posición con una precisión de 10 kms.  Los aviones llevaban un transmisor que activaba una estación costera. Se calculaba la distancia midiendo el tiempo en que tardaba el pulso de la estación costera en llegar al avión, a partir del momento en que el avión enviaba la señal de activación. La precisión se lograba con varias estaciones costeras realizando una especie de triangulación.

Shaker

En junio de 1942, los aliados comenzaron a utilizar aviones guía para bombardeo que utilizaban el sistema Gee para realizar marcaciones del área a bombardear, marcas que eran después usadas como referencia por el resto de los aviones de bombardeo.

Moonshine

En agosto de 1942, los aliados probaron en servicio un dispositivo que podía detectar los pulsos de radar del sistema Freya alemán los que eran amplificados y retransmitidos haciendo que los blancos aparecieran con mucha mayor intensidad. De esa forma una pequeña formación podía aparecer en las pantallas del radar Freya como si fuera una gran formación de bombarderos. Un pequeño grupo de veinte obsoletos cazas biplaza tipo Boulton Paul-Defiant fueron equipados con el sistema para atraer a los interceptores alemanes, mientras que otra formación de bombarderos se dirigía al blanco verdadero.  El 17 de agosto de 1942 se utilizó por primera vez durante el bombardeo de Rouan, en Francia.   Fue utilizado pocas veces pues los alemanes detectaron rápidamente el engaño.

Heinrich-Peiler

Radar Heinrich-Peiler
Antena de Radar Heinrich-Peiler

En agosto de 1942, los alemanes desarrollaron el sistema Heinrich-Peiler que interfería al sistema Gee aliado.   Fue puesto en operación en el mes de noviembre para reforzar la Muralla del Atlántico.

Mandrel

En noviembre de 1942, los aliados instalaron un transmisor Mandrel en un avión incorporado a una flotilla de bombardeo con el propósito de interferir al radar alemán Freya.

El Mandrel operaba en un rango de frecuencias de 85 a 135 Mc/s.  Inicialmente fue instalado en un avión Boulton Paul-Defiant, pero como el transmisor de interferencias requería de una fuente de muy alto voltaje fue instalado en bombarderos. Más tarde se comprobó que el bombardero Liberator B-24 se adecuaba mejor que el Boeing B-17, por lo que después de las primeras pruebas todas las subsiguientes misiones con el Mandrel volaron Liberators.

Tinsel

Radar Tinsel
Sistema de Interferencias Tinsel

En noviembre de 1942 los Aliados comenzaron a utilizar un sistema de interferencias para bloquear los sistemas de comunicaciones tierra-aire del servicio de caza alemán.

El sistema Tinsel usaba un micrófono que amplificaba el ruido de uno de los motores de un avión de la escuadrilla de bombardeo para confundir a los sistemas de comunicaciones alemanes. El operador escuchaba las frecuencias tierra-aire del servicio de caza alemán y al percatarse de una comunicación, transmitía sobre la misma frecuencia el ruido amplificado del motor interfiriendo la comunicación de voz de los alemanes.

El sistema Tinsel no era muy efectivo, pero de algún modo cumplía con el cometido de interferir las frecuencias de las comunicaciones del servicio de caza alemán.

Oboe

En diciembre de 1942, los Aliados pusieron en servicio el sistema de bombardeo por radar Oboe que tenía un rango de 430 km y calculaba el momento preciso para el lanzamiento de las bombas sobre el blanco.

El sistema funcionaba con dos estaciones llamadas "Gato" y "Ratón". El sistema operaba en conjunto con el sistema Gee que guiaba al avión hasta 10 minutos del blanco.  Luego la estación "Gato" emitía una señal de radar para rastrear el avión en un arco de distancia constante pasando sobre el blanco.  El navegante del avión escuchaba "puntos" y "rayas" enviadas por "Gato" y un tono continuo cuando estaba sobre la ruta. La estación "Ratón" transmitía otra señal de radar desde larga distancia y generaba señales precisas para el lanzamiento de las bombas. El avión debía repetir las señales recibidas y por tanto sólo uno de los aviones, llamado “Pathfinder" o explorador, debía servir de guía para todos los bombarderos de la escuadrilla.

La principal desventaja del sistema Oboe era que la curvatura de la Tierra impedía ampliar su rango de acción, por eso no pudo ser utilizado contra blancos alejados como Berlín o Hamburgo, por ejemplo.

H2S

En la pantalla del H2S de 3000 Mc/s se muestra con claridad el río Severn cerca de Gloucester, en un vuelo de entrenamiento.  Este radar permitía navegar con seguridad sin importar la nubosidad, siguiendo las costas, los lagos y los causes de los ríos.

Radar
H2S (3000 Mc/s)

El 30 de enero de 1943, los Aliados comenzaron las pruebas con el sistema de radar de navegación H2S, desarrollado por los británicos para la RAF, que mostraba en una pantalla un mapeo de la superficie terrestre con discriminación entre el agua, las ciudades y las zonas rurales.  El sistema fue puesto en servicio en noviembre de 1943.

El sistema empleaba un conjunto de transmisor/receptor clasificado como TR3159 (H2S Mk I/ASV VIB) o TR3191(H2S Mk II) que operaban en la banda de 10cm mediante el uso de un magnetrón transmisor.  La gama de frecuencia fue después elevada hasta los 1,5 cm que permitía detectar las áreas con lluvia.

Ese día 30 de enero los alemanes derribaron el avión Pathfinder británico y pudieron recuperar el equipo, excepto el PPI (pantalla del radar) que quedó destruido.  Los alemanes lograron reconstruir el sistema y como contramedida electrónica fabricaron el detector de radar Funkgerät (FuG) 350 Naxos.

Mónica

En marzo de 1943, los Aliados pusieron en servicio el sistema de alerta por radar llamado Mónica que detectaba desde un avión a otro, a mil metros de distancia, acercándose por la cola.   El sistema identificado como ARI 5664, fue desarrollado por Bomber Support Development Unit en Worcestershire y operaba en la frecuencia de 300 Mc/seg (hoy MHz)

Los alemanes desarrollaron un receptor pasivo, Flensburg (FuG 227), para contrarrestar el Mónica que avisaba al piloto de la presencia de la emisión de ese radar acercándose por detrás del avión.   Un avión capturado en Woodbridge les permitió a los británicos percatarse de lo ineficaz que era el Mónica y ordenaron darlos de baja.

Boozer

En marzo de 1943, los Aliados equiparon a los bombarderos con el sistema de radar pasivo Boozer, desarrollado por los británicos como el ARI R1618.

Constaba de un receptor de radio que detectaba las señales de los radares alemanes Liechtenstein, advirtiéndoles a los pilotos la presencia de un caza nocturno enemigo equipado con ese tipo de radar, que sigilosamente se aproximaba por detrás de los bombarderos.

Al Mk 9

En junio de 1943 los cazas nocturnos Aliados fueron equipados con el radar mejorado SCR 720 (versión estadounidense) y Al Mk 9 (versión británica). La versión SCR 720 era un modelo de radar reducido para aviones caza y el SCR 520 era el utilizado en aviones de bombardeo.

Serrate

En junio de 1943, los Aliados instalaron en los cazas nocturnos Beaufighter un receptor pasivo de radar que operaba en la banda de UHF para detectar los pulsos del radar alemán Liechtenstein. 

El Beaufighter volaba muy lento detrás de los bombarderos para engañar a los cazas nocturnos alemanes.   Cuando el caza alemán se encontraba a 6000 pies de distancia el Beaufighter hacía un giro violento en picada y trataba de ponerse en la cola del caza alemán para eventualmente derribarlo.

Window

Window
"Window" tiras de aluminio para interferir los radares alemanes

Este sistema de interferencias no fue propiamente un dispositivo electrónico sino un reflector pasivo de las señales de radar usado como señuelo para confundir a los alemanes.

Gran cantidad de tiras de aluminio del tamaño adecuado, eran lanzadas al aire, para reflejar las señales del radar alemán de alerta temprana interfiriendo con su funcionamiento. Las señales reflejadas confundían a los operadores de la alerta temprana haciéndolos creer que se trataba de una gran flota de bombarderos que se dirigían a un determinado lugar.  Los alemanes inmediatamente alertaban a las unidades de caza que se dirigían al sitio, cuando el avión lanzador de los señuelos ya había dado media vuelta.  Mientras tanto el escuadrón verdadero de caza había tomado otro rumbo y se dirigía al blanco.  Bien calculados los tiempos y los rumbos, los aviones de caza no tenían suficiente combustible para cambiar la ruta y enfrentar a los bombarderos.  El sistema también se llamó "chaff".

Special Tinsel

Usado desde agosto de 1943 por los Aliados, era un sistema mejorado para interferir las comunicaciones alemanas, enviando instrucciones falsas.  El sistema era similar al Tinsel, pero con diferente frecuencia y longitud de pulso para contrarrestar los cambios realizados en los radares alemanes.

SN-2

En octubre de 1943 los alemanes pusieron en servicio el radar FuG 220 Lichtenstein SN-2 que era inmune a las interferencias causadas por las tiras de aluminio del sistema Window. Este radar operaba en la frecuencia de 90 Mc/seg y tenía un alcance de 400 a 6000 metros.  El inconveniente era que al usar una frecuencia de operación más baja las antenas tenían mayor tamaño, pero las señales no eran reflejadas por las tiras de aluminio del sistema Window y por tanto sólo le mostraban al piloto de caza a los aviones de bombardeo británicos.  El costo era, que el tamaño de las antenas montadas en el morro del avión les restaba agilidad por su gran resistencia al aire.

Würzburg

En noviembre de 1943 la Luftwaffe comenzó a utilizar el radar modificado Würzburg que era una variante del Würzlaus, pero que podía diferenciar las señales reflejadas por Window de las reflejadas por los aviones debido a que utilizaba el efecto Doppler para hacer la discriminación.

Por el efecto doppler la frecuencia de una señal que se acerca al receptor aumenta en frecuencia y cuando se aleja la frecuencia disminuye.  Por ejemplo, el sonido de un vehículo cuando se acerca a gran velocidad tiene un sonido agudo (alto) y cuando se aleja el sonido se agrava (bajo). Esa diferencia en la frecuencia era detectada por el Würzburg pudiendo discriminar entre el avión a gran velocidad y las tiras de aluminio flotando en el aire.  Así el Window dejó de ser un problema para los alemanes.

Nurnburg

También en noviembre de 1943 la Luftwaffe comenzó a usar este radar que además de presentar los ecos de las señales en la pantalla (PPI o "Plan Position Indicator") generaba una señal auditiva lo que le permitía al operador poder diferenciar entre los ecos de Window y los de un avión, pues los aviones y las tiras de aluminio generaban una señal reflejada que producían diferentes sonidos.

Flensburg

Desde diciembre de 1943, mediante el radar pasivo Flensburg fabricado por Siemens, los pilotos alemanes podían saber cuándo un radar enemigo los había detectado con el radar de cola Mónica, esto alertaba al piloto para una posible respuesta del avión que estaba persiguiendo.

El 13 de julio de 1944 un avión alemán Ju 88 equipado con un Flensburg se vio obligado a aterrizar en Inglaterra y desde entonces el Mónica fue retirado del servicio.

Dartboard

Desde diciembre de 1943 los pilotos alemanes usaron el sistema de transmisiones codificadas Dartboard para evitar las interferencias de sus sistemas de radio normales.

Oboe 2

Puesto en servicio en enero de 1944, este sistema de navegación para bombardeo usaba un nuevo tipo de señales de radar, diferente al Oboe original. Sin embargo, adolecía de las mismas limitaciones de alcance y de no ser autónomo pues requería de la asistencia de estaciones terrestres.

Naxos

Naxos-U
Naxos-u a bordo de un submarino

Esta contramedida electrónica era un radar con longitudes de onda centimétricas que utilizaba un magnetrón en la banda SHF. Su propósito era detectar las señales del radar H2S. 

Hubo varios tipos de Naxos. El Naxos Z era utilizado en aviones de caza nocturna para detectar a los bombarderos británicos. El Naxos U se empleó en los U-Boot para detectar a los aviones caza submarinos del Comando Costero británico. El Naxos ZR fue utilizado por la caza nocturna para detectar a los aviones Mosquito que empleaban el radar AI Mk. IV.

Jagdschloss

Radar Jagdschloss
Antena de Radar Jagdschloss

En abril de 1944 los alemanes utilizaron el nuevo sistema de radar terrestre con un alcance de 150 kms que utilizaba 4 frecuencias seleccionables para evitar las interferencias.

Egon

Puesto en servicio en abril de 1944, el Egon (Erstling-Gemse-Offensiv-Navigationsverfahren) era un sistema de ayuda para la aviación de caza alemana que fue diseñado para evitar las interferencias posibles con el sistema convencional.   Permitía guiar a los cazas hasta un rango de 200 kms.

Jostle

Sistema de Interferencias Jostle
Sistema de Interferencias Jostle

En agosto de 1944 los Aliados pusieron en funcionamiento el sistema de interferencias Jostle que utilizaba un amplio rango de frecuencias simultáneamente. El sistema estaba contenido en un cilindro presurizado que se instalaba en lugar de la torreta ventral de un avión B-25 Liberator o un Sterling británico.  El cilindro albergaba un potente transmisor de 2,5 Kw, el más potente utilizado durante la guerra para ese propósito. En la foto el cilindro al momento de ser izado para ser instalado en el compartimiento de la torreta inferior de un bombardero Sterling.

Window 2

Window-2
Nube de tiras de aluminio "Window-2"

En octubre de 1944 los Aliados comenzaron a utilizar en el sistema Window 2, unas tiras de aluminio que tenían un tamaño diferente al del Window original, para que fueran más efectivas como señuelo para al radar alemán SN-2

Serrate 4

Desde octubre de 1944 el nuevo Serrate 4 podía detectar y localizar al radar alemán SN-2. Los Beaufighter británicos podían ubicar a distancia a los cazas nocturnos alemanes equipados con ese radar.

Perfectos

En diciembre de 1944 los Aliados pusieron en servicio el sistema de identificación FOE (Friend or Foe) o en castellano "amigo o enemigo". Mediante este sistema, desde un avión se podía activar, en otro avión amigo, el transmisor que en respuesta enviaba una señal identificadora, determinando así si el avión a la vista se trataba de un amigo o un enemigo.

Micro-H

A finales de la guerra, desde diciembre de 1944, cuando los alemanes descubrieron la forma de interferir al sistema Gee-H, los Aliados utilizaron esta alternativa que funcionaba haciendo una sincronización entre el sistema de navegación por radar H2X Mickey y el equipo de bombardeo.   Fue desarrollado por la British Branch of the Radiation Laboratory (BBRL), exclusivamente para la 3ª División de Bombardeo estadounidense.

Fuente: https://www.exordio.com