Gee-H , a veces escrito GH o GEE-H , fue un sistema de radionavegación desarrollado por Gran Bretaña durante la Segunda Guerra Mundial para ayudar al Comando de Bombarderos de la RAF . El nombre se refiere al uso que hace el sistema del equipo Gee anterior , así como al uso del "principio H" o "principio de doble rango" de determinación de ubicación. [1] Su nombre oficial era AMES Tipo 100 .
Gee-H se utilizó para suplantar el sistema de bombardeo Oboe que funcionaba de manera similar. Midiendo y manteniendo una distancia fija a una estación de radio, el bombardero podría navegar a lo largo de un arco en el cielo. Las bombas fueron lanzadas cuando alcanzaron una distancia determinada de una segunda estación. La principal diferencia entre Oboe y Gee-H era la ubicación del equipo; Oboe utilizaba grandes pantallas en estaciones terrestres para tomar medidas muy precisas, pero sólo podía dirigir un avión a la vez. Gee-H usaba sistemas mucho más pequeños en aviones y, aunque algo menos precisos, podía dirigir hasta ochenta aviones a la vez.
Gee-H entró en servicio en octubre de 1943 y se utilizó con éxito por primera vez en noviembre contra la acería de Mannesmann en Düsseldorf en la noche del 1 al 2 de noviembre, cuando aproximadamente la mitad de los aparatos fallaron, dejando sólo 15 aviones para bombardear la fábrica. Gee-H permaneció en uso durante toda la guerra, aunque estuvo sujeto a interferencias considerables por parte de los alemanes. También siguió siendo un elemento estándar de los aviones de la RAF de posguerra, como el English Electric Canberra . Gee-H fue adaptado por RCA al sistema SHORAN de EE. UU. en tiempos de guerra con precisión mejorada. El mismo concepto básico sigue siendo de uso generalizado hoy en día como sistema DME civil .
Determinar su ubicación en el espacio 2D requiere dos medidas de ángulo o rango: dos medidas de ángulo, dos medidas de distancia o un ángulo y una distancia. La navegación por radio temprana se basaba típicamente en la toma de dos mediciones de ángulos utilizando radiogoniómetros , pero estas eran precisas solo en unos pocos grados y solo proporcionaban una precisión del orden de decenas de millas. El desarrollo de sistemas basados en alcance tuvo que esperar hasta que fue posible la invención de la medición precisa del tiempo de las señales de radio, lo que surgió como resultado del desarrollo del radar . [2]
La Luftwaffe fue pionera en el uso de sistemas de radionavegación para medir distancias con su sistema Y-Gerät en 1941. Y-Gerät utilizó un haz tipo Knickebein para dirigir el bombardero en la dirección correcta y un transpondedor a bordo para medir la distancia. Periódicamente se enviaba una señal especial desde una estación terrestre y, al recibirla, el transpondedor enviaba un pulso de respuesta después de un retraso conocido. Un operador de tierra utilizó un osciloscopio para medir el tiempo entre la emisión y la recepción y dedujo el alcance de forma similar a los sistemas de radar convencionales. Luego transmitió esta información por radio al atacante, indicándole cuándo soltar sus bombas. [3]
Un defecto del sistema de navegación por haz es que los haces no pueden enfocarse perfectamente y en la práctica tienen forma de abanico, se ensanchan con la distancia desde la emisora y la precisión disminuye con el alcance. [4] Las mediciones de distancia dependen únicamente de la precisión del equipo y son independientes del alcance. Esto significa que su precisión es un porcentaje fijo de la medición y, por lo tanto, es lineal con el rango. Es posible utilizar dos mediciones para proporcionar una ubicación fija , pero dichos sistemas generalmente son difíciles de usar, ya que requieren que se realicen dos mediciones de alcance en rápida sucesión, mientras la aeronave está en movimiento. [5]
El Ministerio del Aire desarrolló un sistema de medición de distancias conocido como Oboe , que comenzó a llegar a la Pathfinder Force a finales de 1941 y se usó experimentalmente en 1942. Oboe evitó los problemas con dos mediciones de distancia usando solo una a la vez. Antes de la misión, se midió la distancia desde una de las estaciones de Oboe hasta el objetivo y se dibujó un arco de ese radio en una carta de navegación convencional. Por ejemplo, para un ataque a un objetivo en Düsseldorf , la distancia entre la estación de Oboe cerca de Walmer y el objetivo sería de aproximadamente 235 millas (378 km); Se dibujaría un arco con un radio de 378 km (235 mi) alrededor de la estación, pasando por Düsseldorf. [6] Ahora se calcularía el "alcance" de las bombas que se lanzan, la distancia entre el punto donde se lanzan las bombas y el punto en el que impactan. Para misiones de alrededor de 20.000 pies (6.100 m) de altura, el alcance suele ser del orden de 1,5 millas (2,4 km) para un avión de alta velocidad como el De Havilland Mosquito . Los planificadores calcularían el lugar a lo largo del arco donde se tendrían que lanzar las bombas para alcanzar el objetivo. Este cálculo, realizado en tierra, podría llevar tanto tiempo como fuera necesario, permitiendo tener en cuenta los vientos, la presión atmosférica e incluso la pequeña fuerza centrífuga generada por la aeronave siguiendo la curva de radio de 378 km. [6]
Durante la salida, la tripulación del bombardero volaría a un extremo del arco utilizando cualquier medio de navegación, incluida la navegación a estima . Cuando estaban cerca del lugar, se encendía el transpondedor y la estación de oboe medía la distancia. Esta estación "gato" luego enviaría una señal de radio de frecuencia de voz de puntos o guiones, lo que permitiría al piloto ajustar la ruta para estar a la distancia correcta, donde la transmisión sería un tono constante, la "equiseñal". [6] Los operadores observarían la posición de la aeronave y enviarían señales de corrección según fuera necesario para que el piloto pudiera ajustar la trayectoria a lo largo del arco.
Una segunda estación también mediría la distancia hasta el bombardero. Esta estación estaba equipada con el valor de alcance de la bomba calculado anteriormente y lo había utilizado para calcular la distancia entre su estación y el bombardero en el punto donde debían lanzarse las bombas. Cuando esta estación de ratón vio que el bombardero se acercaba al punto de lanzamiento, envió señales en código Morse para informar al piloto que el punto de lanzamiento se acercaba. En el momento adecuado enviaría otra señal morse que lanzaría las bombas automáticamente. [6]
La principal limitación del Oboe era que sólo podía ser utilizado por un avión a la vez. Como el bombardero tardó unos diez minutos en llegar al arco, este retraso significó que el sistema no se pudo utilizar para una gran incursión con aviones consecutivos. El oboe se utilizó para guiar los aviones de marcado de objetivos de la fuerza Pathfinder, dando a los bombarderos de la Fuerza Principal un punto de mira preciso en cualquier clima. El oboe se utilizaba a veces para atacar objetivos de precisión por parte de uno o un pequeño número de aviones que caían uno tras otro. En las pruebas, Oboe demostró una precisión mayor que la de las miras ópticas durante el día y con buen tiempo. [7]
Oboe estaba limitado a un avión porque el transpondedor a bordo enviaba pulsos cada vez que las estaciones terrestres los solicitaban. Si más de una aeronave encendiera su transpondedor, las estaciones terrestres comenzarían a recibir varios pulsos de respuesta por cada consulta, sin forma de distinguir entre ellos. Una solución a este problema es hacer que cada estación de Oboe envíe una señal ligeramente diferente, normalmente cambiando la envolvente de la señal que transmite al avión. En todo el Reino Unido se pueden ubicar estaciones similares con diferentes modificaciones de señal, de modo que todas ellas sean visibles para un avión sobre Alemania. Un avión que encienda su transpondedor recibirá y retransmitirá señales de todos ellos. Aunque todas las estaciones terrestres recibirán todas las señales, pueden seleccionar las suyas propias buscando su señal única. Este cambio permite que muchas estaciones de Oboe estén operativas al mismo tiempo, aunque no ayuda a la situación si más de una aeronave enciende su transpondedor. Intercambiar los transmisores y receptores , de modo que el receptor esté en la aeronave y el transmisor en tierra significa que cada aeronave genera un patrón de señal diferente, y los operadores en la aeronave pueden buscar su propia señal e ignorar las demás. Cualquier número de aviones puede utilizar la misma estación al mismo tiempo. Siempre que la estación terrestre esté equipada para cambiar rápidamente las señales y la aeronave no realice consultas con demasiada frecuencia, la posibilidad de que más de una aeronave consulte la estación al mismo tiempo es baja. Este es el concepto básico detrás de Gee-H. [8]
El primer sistema de radionavegación operado por Bomber Command fue Gee . Esto funcionaba enviando dos pulsos de sincronización conocida desde estaciones terrestres que eran captadas por la aeronave y leídas en un osciloscopio. El tiempo entre transmisiones no era fijo y variaba de una estación a otra, por lo que el equipo del bombardero tenía un sistema que le permitía ajustarse a esto. [9] El receptor tenía un oscilador local que proporcionaba un generador de base de tiempo que podía ajustarse. Cuando se encendió el receptor por primera vez, los pulsos de la estación terrestre se movían a través de la pantalla porque las dos bases de tiempo no estaban sincronizadas. Luego, el operador sintonizó su oscilador hasta que los pulsos dejaron de moverse, lo que significó que el oscilador local ahora estaba exactamente a la misma frecuencia de pulso que el de la estación terrestre. El receptor contaba con dos sistemas de este tipo, lo que permitía al operador recibir señales de dos estaciones y compararlas fácilmente y realizar mediciones simultáneas. [9]
Para implementar rápidamente el nuevo diseño, se decidió utilizar la mayor cantidad posible de equipos Gee. Gee ya incluía la pantalla del osciloscopio y la unidad receptora, por lo que todo lo que se necesitaba era una unidad emisora que activara el transceptor de la estación terrestre. Este fue diseñado para operar en las mismas frecuencias que Gee, de modo que se pudiera utilizar el equipo receptor y de visualización existente en los bombarderos. [5] El nuevo transmisor envió pulsos aproximadamente 100 veces por segundo. La sincronización de los pulsos se avanzó o retrasó ligeramente desde 100 por segundo. Esto significó que cada avión tenía una sincronización ligeramente diferente. La misma señal también se envió a la unidad de visualización de Gee para iniciar el movimiento del haz de visualización a través de la superficie de la pantalla, en lugar de utilizar el oscilador sintonizado manualmente de Gee. De esta manera, las señales recibidas que no tenían la misma sincronización entre pulsos parecerían moverse en un sentido u otro, como un Gee mal sintonizado. Sólo las señales procedentes del propio transmisor del avión se alinearían en la pantalla y permanecerían inmóviles. Este ajuste deliberado del tiempo se conoció como "jittering". [5]
Todavía se utilizaba el retraso del Gee original; el navegador primero establecería el retraso de la traza superior en la pantalla Gee en una cifra conocida que coincidiera con el radio del arco por el que querían volar. Esto movería la "señal" del transmisor local a lo largo de la cara de la pantalla. Las señales recibidas luego se invertirían y enviarían a la pantalla. Luego, el navegante podría dirigir al piloto hacia el camino correcto dándole instrucciones hasta que los puntos superior e inferior se alinearan. Se hizo lo mismo con el segundo canal, configurándolo en el rango calculado donde debían lanzarse las bombas. Dado que permanecían a la misma distancia de una estación, el operador solo tenía que verificar eso periódicamente, mientras observaba el rastro inferior en constante movimiento mientras la señal activa se movía lentamente a lo largo de la pantalla hacia la señal del temporizador hasta que se superponían y se lanzaban las bombas. [10]
El tiempo que tarda el transceptor en recibir un pulso, enviar la respuesta y volver a la condición de recepción fue de unos 100 microsegundos. Con una sincronización de pulsos de aproximadamente 100 por segundo, un transceptor estaría ocupado durante 10 ms por cada segundo respondiendo a las señales de cualquier avión. Esto dejaría 990 ms libres para responder a otras aeronaves, dando una capacidad teórica de 100 aeronaves. En la práctica, debido a la "nerviosidad", entre 70 y 80 aviones podrían utilizar una estación a la vez. [10]
El sistema tenía la ventaja adicional de que cada avión seleccionaba su sincronización, lo que hacía que las interferencias fueran más difíciles. Con la mayoría de los sistemas de navegación por impulsos como Gee e Y-Gerät, es relativamente fácil bloquear el sistema simplemente enviando impulsos adicionales en la misma frecuencia, saturando la pantalla y dificultando mucho al operador leer la señal. Los británicos habían utilizado esta técnica con gran efecto contra Y-Gerät, y los alemanes le devolvieron el favor a Gee. Al final del período de la guerra, Gee era generalmente inútil para los bombardeos y se usaba principalmente como ayuda a la navegación al regresar a Inglaterra. [11]
En el caso de Gee-H, cada avión tenía una sincronización única; Para bloquear el receptor, el bloqueador también tendría que tener una sincronización similar. Como una señal podría ser utilizada por docenas de aviones, se necesitarían docenas de bloqueadores configurados en tiempos ligeramente diferentes. Como también había docenas de transceptores y muchas señales señuelo no utilizadas, la magnitud del problema de interferencia fue considerablemente peor. [11] Como el sistema Gee-H usaba equipo Gee, apagar el transmisor de interrogación lo convertía nuevamente en una unidad Gee normal. En una misión típica, el conjunto se usaría para Gee mientras sale de Inglaterra y se forma en una corriente de bombarderos , para Gee-H durante la misión y de regreso a Gee en el vuelo de regreso para encontrar su base aérea. Dado que Gee se podía leer directamente en un mapa, era extremadamente útil para la navegación general, mientras que Gee-H prácticamente solo se usaba para navegar a un lugar. [11]
La principal falla de Gee-H fue causada por el uso de equipos Gee; El uso de una frecuencia más alta permitiría una envolvente más ajustada, lo que permitiría mediciones de sincronización más precisas y, por lo tanto, mejoraría la precisión. Debido a que el sistema utilizaba el pequeño osciloscopio de Gee para realizar mediciones, no tenía la misma precisión visual que Oboe, que utilizaba osciloscopios de 12 pulgadas desarrollados específicamente para este propósito. Gee-H logró una precisión de aproximadamente 150 yardas (140 m) a 300 millas (480 km), mientras que Oboe fue bueno a aproximadamente 50 yardas (46 m). Como ocurre con todos los sistemas basados en VHF y UHF, Gee-H se limitó a distancias justo fuera del campo visual , en este caso limitándolo a aproximadamente 300 millas (480 km). [5]
Gee-H se utilizó en la Operación Glimmer , un "ataque" de distracción durante la Operación Overlord que desvió las defensas alemanas en Calais mientras la flota de invasión real estaba a 320 km (200 millas) de distancia en Normandía. Los bombarderos equipados con Gee-H del Escuadrón 218 volaron bajo, en círculos cerrados, arrojando Window (paja) sobre pequeños barcos equipados con transpondedores de radar, para engañar a los radares alemanes de que eran la principal flota de invasión. [12]