Los ángeles de radar son un efecto que se observa en las pantallas de radar cuando hay una estructura periódica en la vista del radar que tiene aproximadamente la misma longitud que la longitud de onda de la señal . El ángel parece ser un objeto físicamente enorme en la pantalla, a menudo de kilómetros de ancho, que puede oscurecer objetivos reales. Estos se observaron por primera vez en la década de 1940 y fueron un tema de considerable estudio en la década de 1950. El mecanismo subyacente se debe a la ley de Bragg . [1] [2]
Los primeros radares estaban sujetos a fuertes señales provenientes del suelo y sus pantallas indicadoras de posición del plano a menudo presentaban muchos ecos permanentes que ocultaban partes de la pantalla. Los ángeles aparecían en estos sistemas, pero eran difíciles de distinguir de estas señales provenientes del suelo y generalmente no se notaban. El desarrollo del concepto COHO en el Reino Unido eliminó estos ecos permanentes, momento en el que los ángeles se vieron claramente por primera vez de manera continua. Uno de los primeros ejemplos fue visto en 1953 en el Radar Anti-Aircraft No. 4 Mk. 7 , uno de los primeros sistemas COHO. Algunos de estos fueron identificados como bandadas de pájaros, lo que llevó a un ornitólogo a comprar un Radar Anti-Aircraft No. 3 Mk. 7 sobrante para realizar el seguimiento de aves. [3]
Cuando se los vio por primera vez, hubo un consenso generalizado en que muchos de esos ángeles eran causados por efectos meteorológicos, pero nadie fue capaz de explicar su comportamiento basándose en esta teoría. Se sabía que las aves podían causar devoluciones de radar, ya que esto se había notado muy pronto en los sistemas Chain Home, incluso antes de la Segunda Guerra Mundial . El Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radares realizó experimentos que demostraron que la sección transversal del radar de un pájaro muerto era de aproximadamente 0,01 metros cuadrados, aproximadamente lo mismo que una bolsa con 1 libra (0,45 kg) de agua. [3] Esto es mucho más pequeño que el límite de detección normal de los radares, y había ciertos aspectos del movimiento que parecían estar en desacuerdo con la conclusión de que estos eran causados por aves. [3]
En uno de esos ejemplos, el radar experimental COHO MEW de Great Baddow detectó repetidos ángeles en forma de anillo que parecían irradiarse lentamente hacia afuera desde un punto y desplazarse con el viento, pero solo por la mañana. Estaban convencidos de que esto se debía a que una fábrica local estaba poniendo en marcha su planta de vapor y que el aire caliente resultante estaba causando el espectáculo debido a las corrientes térmicas . Cuando fueron al lugar, encontraron un parque abierto con un grupo de árboles. [4]
El misterio se resolvió cuando comprobaron por la mañana y encontraron enormes bandadas de estorninos que salían de los árboles formando un curioso patrón ondulatorio. Por la noche, los pájaros se agrupaban en los árboles del centro del bosque y al amanecer comenzaban a saltar de árbol en árbol hacia los árboles más alejados. Luego, en función de una señal invisible, todos los pájaros que estaban en el exterior del bosque se marchaban a la vez y comenzaban a volar hacia afuera. Tan pronto como un grupo se iba, más pájaros, a lo largo de un período de minutos, saltaban de árbol en árbol individualmente hacia afuera para llenar los árboles exteriores y repetir el proceso. Por la noche, los pájaros llegaban en grupos pequeños y no causaban ningún espectáculo. [4]
No fue hasta finales de los años 50 cuando se aceptó ampliamente que las aves eran la causa principal de la existencia de los ángeles. Esta conclusión fue finalmente presentada en 1957 por nada menos que la Royal Society :
...se ha creído ampliamente que son de origen meteorológico, por reflexión o refracción de energía de discontinuidades atmosféricas, pero ninguna teoría meteorológica propuesta hasta ahora ha logrado explicar todas sus propiedades observadas. Se ha demostrado que estas propiedades pueden explicarse satisfactoriamente suponiendo que los ecos provienen de aves en migración. [5]
Con los radares de pulso, pronto se encontró una solución, conocida como ganancia de barrido en el lenguaje del Reino Unido y control de tiempo de sensibilidad (STC) en los EE. UU. Según la ecuación del radar , la energía de una señal de retorno varía con la cuarta potencia, por lo que los objetos cercanos tienen retornos mucho más fuertes y pueden inundar objetos más distantes. La idea del STC es reducir la sensibilidad del receptor para los objetivos cercanos antes de alcanzar la ganancia máxima a un alcance mayor, quizás 50 millas (80 km). Al ajustar la magnitud de la supresión de ganancia, se pueden eliminar los retornos de las aves y al mismo tiempo permitir que se vean las aeronaves. [4]
Aunque los ángeles eran un problema para todos los radares de la época, hacían que la línea Mid-Canada canadiense fuera casi inutilizable en primavera y otoño, cuando millones de aves grandes migraban cerca de las estaciones. [6] Esto se agravó cuando las aves aterrizaron cerca de los cálidos generadores diésel de las estaciones. [7] Los radares típicos envían pulsos cortos de señal, y el STC puede activarse con ese pulso. La línea Mid-Canada era un radar de onda continua (CW) que no tenía una sincronización inherente para sus señales, ni una forma correspondiente de silenciar la señal para los objetos cercanos. El efecto era tan abrumador que una característica significativa de los radares AN/FPS-23 similares utilizados en la línea DEW , entonces en construcción, fue la adición de un filtro Doppler para eliminar de la pantalla los objetos que viajaban a menos de 125 millas por hora (201 km/h). [8]
Aunque las aves son la causa más extendida de estos efectos, cualquier estructura periódica a la vista del radar puede causar efectos similares. Esto es particularmente notable en los radares de exploración marina en aeronaves y satélites cuando el patrón de olas coincide con algún múltiplo de la longitud de onda del radar. [1] Este efecto se ha explotado en radares que miden el estado del mar en alta mar o en radares de medición del viento que crean los patrones requeridos utilizando ondas acústicas generadas por grandes altavoces . [9]