El Radar [Viva el Ingenio]

El Radar [Viva el Ingenio]

Siguiendo con nuestra serie de inventos notables de la colección otoño invierno Viva el Ingenio de 3M, hoy vamos a hablar del Radar.

Dijimos en un comienzo que los inventos que habíamos elegido para la ocasión estaban interrelacionados, y acá es donde me toca explicar que el radar es ejemplo de lo anterior. Viene siendo hijo de la Radio, pero además, con los años, fue perfeccionado aprovechando otras tecnologías, como los tubos de vacío, el magnetrón y los semiconductores. Paciencia, que esos son inventos que abordaremos más adelante.

El RADAR es uno de los múltiples usos que se pueden dar a las ondas de radio que, como les contamos en el artículo anterior, fueron generadas empíricamente por el Sr. Hertz en 1887. Cuando Hertz hizo sus experimentos, una de las primeras anomalías que notó fue que estas ondas, teóricamente inmateriales, en realidad sí se veían influenciadas por obstáculos en su camino.

A medida que la tecnología avanzó y empezaron a usar las ondas de radio en pares emisor/receptor para comunicaciones radiotelegráficas, más de alguien observó que la señal cambiaba dependiendo de los obstáculos naturales o incluso de objetos relativamente pequeños ubicándose en medio. A nadie se le ocurrió que esto podía ser útil, sino que lo vieron como un defecto: “que malas son las ondas de radio, basta que pase un barco C entre los barcos A y B para empeorar las comunicaciones radiales”.

Tuvo que venir el más grande inventor de su época, Nicola Tesla, para darse cuenta del uso que podría tener esta tecnología. Era 1917 y Tesla publicó un texto donde decía:

Utilizando las ondas de radio, podemos inducir un efecto en cualquier parte del planeta, y con él determinar la posición relativa de un objeto, y su dirección y velocidad si es que se está moviendo.

Un lustro más tarde, en 1922, Guglielmo Marconi daba una charla respecto a sus primeros experimentos a fines del siglo XIX, señalando que ya en ellos habían notado que cuando hay obstáculos en el camino de una transmisión radial, parte de la onda se devuelve, y es posible detectarla con un receptor adosado al emisor. Se le ocurrió que eso podía servir para complementar la labor de un faro en zonas de baja visibilidad.

La Guerra Manda

Tesla tenía razón, claro, y Marconi también. El problema es que a nadie le interesó hasta que, ya cerca de 1930, las potencias militares se dieron cuenta de que la siguiente guerra se pelearía en el aire, y que (a diferencia de los barcos) no tiene mucho sentido pararse a vigilar con un telescopio para anticipar su llegada. En efecto, la necesidad de detectar aviones fue lo que impulsó a Inglaterra, Estados Unidos, la URSS, Alemania y Japón, entre otros,que  empezaron a desarrollar secretamente la tecnología siguiendo caminos casi paralelos, lo cual es una demostración de que las coincidencia existen o que el espionaje era descarado. De paso, esto es otro ejemplo más de que los inventos surgen cuando tienen aplicaciones bélicas, o de lo contrario son sistemáticamente ignorados.

Pero ¿Qué significa Radar? No es un verbo, definitivamente. Por el contrario, RADAR es un acrónimo para radio detection and ranging, que es como le llamaba el ejército estadounidense. Para desconcertar a los espías le llamaban Radio Direction Finder, con la esperanza de que el enemigo creyera que el aparato solamente servía para identificar en qué dirección estaba un objeto pero no su distancia. A posterior se sabe que ese sobrenombre no engañó a nadie, más que nada porque todos ya estaban trabajando en una tecnología que proporcionara ambos datos.

El nombre se debe a la manera como funciona: una estación emisora, similar a un estudio de radio sólo que con menos comerciales, emite una señal caracterizada por  una potencia, una frecuencia y una dirección. Como las ondas de radio rebotan, una antena dispuesta en el mismo lugar es capaz de recibir las ondas que vienen de vuelta. Usando las características iniciales y el intervalo que demoraron en volver, puede calcular tanto la posición como la dirección del objeto que ha hecho rebotar la onda. Haciendo dos o más mediciones en una secuencia también se puede saber la dirección y velocidad de movimiento de ese objeto detectado.

Entre 1930 y 1940 tanto la Armada como el ejército norteamericanos trabajaron en paralelo para perfeccionar los sistemas de radar. En este sentido, los avances de esa década se manifestaron en tres aspectos:

  1. Mejorar el alcance de los radares
  2. Aumentar la frecuencia de la señal
  3. Disminuir la longitud de onda de la señal para detectar objetos más pequeños

Lo primero se consiguió mejorando los componentes para suministrar más potencia a la señal. Los ingenieros del Naval Research Laboratory desarrollaron un circuito llamado  Anillo Oscilador, mediante el cual se logró suministrar una potencia de 15kW en pulsos de 5 microsegundos, permitiendo rangos de detección de 160 Km en 1939 y 220Km en 1940.

La frecuencia de la señal influye en el tamaño de la antena a utilizar. La tecnología incorporó tubos de vacío para generar frecuencias de 200Mhz y eso venía siendo el máximo que podía obtenerse en la época. Esto implicaba usar antenas de unos 7 metros, que no eran exactamente portátiles pero podían adosarse a un barco sin problemas.

En cuanto a la longitud de onda, el uso de 16 tubos ordenados en un circuito de Anillo Oscilador permitió generar señales de longitud de onda 1.5m.

Tan eficiente como el que lo usa

En esa época todavía no existía el concepto de inteligencia artificial, por lo que estaba claro (más que hoy, al menos) que el RADAR era solamente un instrumento y el operador tenía que aplicar criterio para utilizarlo.

La firma Westinghouse produjo cinco unidades de su modelo SRC-270 para el ejército norteamericano en 1940. Era un ejemplo que concentraba la evolución de los últimos 10 años y, aunque era un enorme armatoste para los estándares actuales, en la época se consideraba un dispositivo portátil pero no por eso menos potente.

En la práctica, llevaba pocos meses instalado cuando los dos operadores que lo manejaban vieron que estaba señalando una masa enorme acercándose por el noreste.

– Mi Teniente! -le dijeron al oficial a cargo, Kermit Tyler- se aproximan numerosos aviones, 250 Km al noreste!!

Tyler sabía que en ese día o el siguiente llegarían seis bombarderos B17 de refuerzo, pero eso era información clasificada y no pretendía andarla divulgando con los soldados, así que dijo que no le prestaran atención a la señal. Los operadores, a su vez, no especificaron cuánto era exactamente “numerosos aviones”.  Si le hubieran dicho a Tyler que no eran 6 sino 183 aviones, a lo mejor hubieran despertado alguna suspicacia.

Era el 7 de diciembre de 1941, ese puesto de radar estaba en Perl Harbor y si los tres funcionarios, en especial Tyler, hubiesen tomado en serio la señal del radar como corresponde, habrían mitigado uno de los mayores desastres militares en la historia de los Estados Unidos. Pero  bueno, un invento es tan eficiente como el que lo usa, y en 10 años la tecnología había perfeccionado el funcionamiento de la máquina,  no el criterio de los operadores.

En los años que siguieron se fueron incorporando otras tecnogías a los radares, permitiendo detectar objetos más pequeños y a mayores distancias. Se miniaturizó el tamaño de los artefactos de modo que se hizo practicable su transporte en submarinos, luego en aviones y luego incluso se fabricaron radares de mano que son el terror de los automovilistas.

En particular, el gran salto del radar se produjo en paralelo con la guerra y permitió a los ingleses defenderse en forma muy eficiente de los ataques aéreos de la Luftwaffe. Se trata del paso de las frecuencias UHF (del orden de 200Mhz) a las microondas generadas por el magnetrón (3Ghz o más) cuya longitud de onda pasó de 1.5m a menos de 10cm. Pero eso, querido lector, se los contaremos en otra historia.