RX12874 , también conocido como Sistema de Detección Pasiva ( PDS ) y por su apodo " Winkle ", fue un sistema de detector de radar utilizado como parte de la red de radar Linesman/Mediator de la Royal Air Force hasta principios de la década de 1980. Winkle quedó fuera de servicio junto con el resto del sistema Linesman cuando la red IUKADGE lo reemplazó.
Winkle fue desarrollado a finales de los años 50 para contrarrestar el carcinotrón , un inhibidor de radar tan eficaz que inicialmente se creyó que inutilizaría todos los radares de largo alcance. Winkle utilizó una red de estaciones para escuchar las emisiones del carcinotrón y combinó la información que recibían para rastrear a la aeronave inhibidora con la misma eficacia que un radar.
El sistema se basaba en una serie de instalaciones de antenas de alta velocidad ( HSA ) y radares AMES Tipo 85 ("Blue Yeoman"). Ambos se utilizaban como receptores; el Tipo 85 se utilizaba principalmente para medir el tiempo de llegada de la señal, mientras que el HSA escaneaba rápidamente en sentido horizontal para extraer un rumbo. La información de los HSA y del Tipo 85 se combinaba en un correlador que utilizaba información de triangulación y tiempo de vuelo para determinar la ubicación de la aeronave que transportaba el inhibidor.
Una vez determinada la ubicación, se ingresaba manualmente en las pantallas del controlador de interceptación como si fuera una señal de radar normal, que se distinguía solo por su pequeño icono circular en lugar de un único punto. Los operadores podían disminuir la sensibilidad del receptor Tipo 85 mientras el radar pasaba por esa ubicación, de modo que la interferencia no oscureciera la pantalla en ángulos cercanos. Combinado con las señales de identificación amigo-enemigo (IFF), esto permitía que la señal de un avión de combate permaneciera visible y las intercepciones pudieran continuar con normalidad.
En 1950, los ingenieros de la empresa francesa CSF (ahora parte del Grupo Thales ) introdujeron el carcinotrón , un tubo de vacío productor de microondas que podía sintonizarse en una amplia gama de frecuencias modificando un único voltaje de entrada. Al barrer continuamente las frecuencias de los radares conocidos , dominaría las propias reflexiones del radar y los cegaría. Su ancho de banda extremadamente amplio significaba que un solo carcinotrón podía usarse para enviar señales de interferencia contra cualquier radar con el que fuera probable que se encontrara, y la rápida sintonización significaba que podía hacerlo contra varios radares al mismo tiempo, o barrer todas las frecuencias potenciales para producir interferencias de barrera . [1]
El carcinotrón se reveló públicamente en noviembre de 1953. El Admiralty Signals and Radar Establishment compró uno y lo instaló en un Handley Page Hastings llamado Catherine , probándolo contra el último radar AMES Type 80 a fines de ese año. Como temían, hizo que la pantalla del radar fuera completamente ilegible, llena de ruido que ocultaba cualquier objetivo real. Se logró una interferencia útil incluso cuando el avión estaba bajo el horizonte del radar , en cuyo caso otros aviones tenían que estar a 20 millas (32 km) a los lados antes de que fueran visibles fuera de la señal de interferencia. [2] El sistema era tan efectivo que parecía volver inútil el radar de largo alcance. [3]
El Tipo 80 era una parte clave del sistema ROTOR , una red integral de radar y control que cubría todas las Islas Británicas . Las pruebas de Catherine sugirieron que el sistema quedaría inoperante antes incluso de estar completamente instalado. El Royal Aircraft Establishment (RAE) comenzó inmediatamente a desarrollar sus propios carcinotrones para la fuerza de bombarderos V bajo el nombre de Indigo Bracket, mientras se estudiaban soluciones al problema de interferencias de los radares de la RAF. [4]
La primera consideración fue que el carcinotrón proporcionaba una señal relativamente débil, del orden de 5 kW. Cuando se utilizaba en modo de barrera, esta se diluía a quizás 5 a 10 W por MHz de ancho de banda. Debido a la ecuación del radar , a larga distancia esta era todavía mucho más fuerte que el reflejo de la señal de varios megavatios del propio radar. [4] A medida que el avión que interfería se acercaba a la estación, había un punto en el que el radar comenzaba a superar al bloqueador, el punto de "autoprotección" o "quema". Un transmisor muy potente aumentaría el alcance donde esto ocurriera. Se podría lograr una mejora adicional enfocando estrechamente el haz para poner tanta potencia en la señal reflejada como sea posible. [5]
El Royal Radar Establishment (RRE) comenzó a desarrollar un sistema de este tipo con Metropolitan-Vickers (Metrovick) bajo el nombre de " Blue Riband ". [a] Se suponía que un inhibidor podría producir hasta 10 W por MHz en toda la banda S. Mediante el uso de doce transmisores klistrón de 4,5 MW transmitidos a través de un enorme sistema de antena de 75 por 50 pies (23 por 15 m), el Blue Riband produjo 11,4 W por MHz de señal reflejada a 200 millas (320 km), superando así la supuesta amenaza. Para obligar al inhibidor a extender su señal a lo largo de una banda ancha, el radar cambiaba aleatoriamente las frecuencias con cada pulso, a lo largo de un ancho de banda de 500 MHz. [6]
Durante este período se había debatido en profundidad la utilidad de las defensas aéreas. La introducción de la bomba de hidrógeno supuso que un solo avión podía destruir cualquier objetivo, y las mayores velocidades y altitudes de los bombarderos supusieron que las bombas podían lanzarse desde más lejos. En 1954, el Jefe del Estado Mayor del Aire había llegado a la conclusión de que la defensa cercana era inútil [7] y comenzó a planificar la retirada de la artillería antiaérea de la defensa. En diciembre, los planificadores creían que el único papel práctico de la defensa aérea era proteger a la fuerza V mientras se lanzaba [7] . En consonancia con este papel, durante los años siguientes el número de estaciones de radar y cazas siguió reduciéndose a medida que se contraía el área protegida alrededor de las Midlands [8] .
El Libro Blanco de Defensa de 1957 cambió las prioridades de los bombarderos tripulados a los misiles. La única manera de defenderse de un ataque con misiles era la disuasión, por lo que era absolutamente vital que la fuerza V sobreviviera. Esto significaba que cualquier ataque, ya fuera por aviones o misiles, requeriría que la fuerza V se lanzara inmediatamente; la defensa de interceptores no podía garantizar su supervivencia incluso en el caso de un ataque con bombarderos, y no podía hacer nada en el caso de misiles. [8] A finales de 1957, la idea de cualquier defensa de la fuerza de disuasión había sido abandonada; un ataque con bombarderos simplemente implicaba que los misiles los seguían. Ahora los bombarderos se lanzarían a las áreas de preparación después de recibir cualquier amenaza creíble. La necesidad de la cobertura de larga distancia de Blue Riband desapareció. [9]
Surgió un nuevo papel. Como el ataque probablemente provendría de misiles, los soviéticos podrían intentar bloquear los radares del Sistema de Alerta Temprana de Misiles Balísticos (BMEWS) volando aviones lejos de la costa y utilizando un carcinotrón contra la banda relativamente estrecha del BMEWS. Podrían enmascarar un ataque de bombarderos a las bases de la V-force de la misma manera bloqueando los radares ROTOR. Tal bloqueo requeriría el lanzamiento de la V-force mientras se determinaba la naturaleza de la amenaza, y la suplantación repetida de este tipo podría desgastar rápidamente a los aviones y sus tripulaciones. Se consideró valioso un sistema para detectar un ataque de ese tipo y contrarrestarlo. [9]
Este papel no requeriría el enorme Blue Riband y condujo al concepto "Blue Yeoman", que combina la electrónica del Blue Riband con una antena más pequeña de 45 por 21,5 pies (13,7 por 6,6 m) desarrollada originalmente como una actualización para el radar Orange Yeoman . [10] [b] Associated Electrical Industries asumió la producción de este sistema como AMES Type 85. Como estos todavía tenían un largo alcance, solo se necesitaron nueve para cubrir la mayor parte del Reino Unido. [11] Con el tiempo, estos planes se redujeron repetidamente, produciendo finalmente un sistema conocido como Linesman con tres estaciones que cubrían solo las partes del sur de Inglaterra, protegiendo las bases del Bomber Command y el radar BMEWS. [12]
En 1947, el Royal Aircraft Establishment (RAE) recibió la tarea de desarrollar misiles guiados , tomando el relevo de un grupo de esfuerzos previamente diverso. Varios ingenieros del RRDE fueron enviados al RAE en el aeropuerto de Farnborough para ayudar en el diseño de los sistemas de seguimiento y guía. Entre el grupo estaba George Clarke, que había trabajado en el sistema de guía de misiles LOPGAP pero estaba más interesado en el desarrollo de radares avanzados. [13]
En 1949, Clarke inventó un nuevo tipo de sistema de identificación amigo-enemigo (IFF) que no tenía que activarse mediante un pulso enviado desde tierra, sino que cada IFF aerotransportado transmitía señales en momentos aleatorios. Esto evitaba un problema que se observaba en áreas con mucho tráfico, donde el pulso de interrogación del transceptor IFF terrestre generaba tantas respuestas de transpondedor que se superponían en el tiempo e interferían entre sí. En el sistema de Clarke, los transpondedores enviaban naturalmente respuestas espaciadas en el tiempo, lo que hacía mucho menos probable que se superpusieran. [14]
En un sistema IFF tradicional, el tiempo transcurrido entre el envío del pulso de interrogación y su recepción permitía determinar el alcance hasta el transpondedor. En el sistema de Clarke, el receptor no sabía cuándo se enviaba la señal y ya no podía utilizar este método. En su lugar, la señal sería recibida por tres antenas y, utilizando un dispositivo conocido como "correlacionador", más conocido hoy como filtro adaptado , se podían seleccionar los pulsos de una única emisión IFF de entre los muchos retornos posibles. Al retrasar las señales hasta que se alinearan en el tiempo, se extraía la diferencia de tiempo que tardaba la señal en llegar a cada una de las antenas. La diferencia entre dos antenas cualesquiera da como resultado un continuo de posibles ubicaciones a lo largo de una hipérbola . Al realizar mediciones similares entre todas las estaciones, AB, BC y CA, se construyen tres de esas hipérbolas, que teóricamente se cruzan en un único punto, pero que más típicamente forman un pequeño triángulo debido a imprecisiones inherentes. La idea no fue adoptada para su desarrollo. [14]
Más tarde ese año, Clarke propuso un nuevo sistema de seguimiento y guía de misiles basado en la misma técnica básica. Debido a los cortos tiempos de vuelo, un sistema de seguimiento de misiles querría detectar el objetivo lo más rápido posible, pero como los radares de la época rotaban mecánicamente, había un límite a su velocidad de escaneo. [13] Clarke propuso utilizar un solo transmisor de "reflector" grande y tres receptores colocados en las esquinas de un triángulo de referencia de 15 millas (24 km). La señal que se refleja en cualquier objeto en el área se convertiría en una ubicación de la misma manera que el sistema IFF. Todos los objetivos dentro del espacio iluminado podrían localizarse simultáneamente y continuamente. Una revisión del concepto sugirió que había demasiados factores desconocidos para comenzar un desarrollo serio, y Clarke fue trasladado a un grupo que trabajaba en contramedidas de radar. [15]
En 1951, Clarke propuso otro sistema basado en los mismos principios, esta vez como una forma de rastrear aeronaves que transportaban inhibidores. La RAE consideró el concepto y sugirió que había tres formas posibles de utilizarlo: la primera era el concepto de tres estaciones de la propuesta de misiles de Clarke, la segunda utilizaba mediciones angulares de dos antenas ampliamente espaciadas para una triangulación simple , la tercera utilizaba dos antenas para encontrar una hipérbola utilizando el método de Clarke y una medición angular de una de las dos estaciones para intersectarla. [14]
Aunque la solución de dos ángulos puede parecer la más sencilla, presenta un problema cuando hay más de un bloqueador en una zona. En el caso de un solo bloqueador, los receptores reciben la señal y miden su ángulo en relación con su estación. Cuando estos ángulos se trazan en un mapa, se cruzan en una única ubicación. Si hay dos aviones bloqueadores en la zona, ambas estaciones producirán dos mediciones de ángulos, una para cada avión. Cuando se trazan en el mapa compartido, habrá cuatro intersecciones; dos de ellas contienen aviones, los otros dos son "fantasmas". Un tercer avión aumenta esto a nueve puntos y seis fantasmas, y así sucesivamente. [16] La RAF deseaba un sistema capaz de hacer frente a incursiones masivas, por lo que esta solución no era adecuada. [17]
Los correladores evitan este problema porque son extremadamente sensibles a los detalles de los pulsos de señal, hasta el punto en que los pulsos recibidos de dos aeronaves diferentes no producirán una señal de salida. Solo cuando el correlador reciba las señales del mismo bloqueador se obtendrá un resultado, eliminando así la ambigüedad. El uso de sistemas de correlación como el único sistema de medición funcionaría, como propuso Clarke originalmente, pero esto requeriría dos o tres correladores, que eran muy costosos. Por lo tanto, el concepto de utilizar una medición de ángulo y una correlación fue seleccionado como el mejor compromiso. [16]
Norman Bailey, del Telecommunications Research Establishment [c], escribió un artículo sobre el tema, que demostraba que el concepto era factible. [17] En 1954, Marconi recibió un contrato con la RAE para producir un sistema experimental bajo el nombre en código "Winkle". [d] La mayor parte del trabajo de desarrollo se llevó a cabo en el Centro de Investigación Marconi en Great Baddow . [18]
Diseñaron un sistema que utilizaba una antena con un ángulo de aceptación relativamente amplio, alrededor de 70 grados horizontalmente, que se utilizó mientras se medía la correlación. Cuando se detectaba una correlación, un sistema de escaneo electrónico medía rápidamente el ángulo con una precisión de aproximadamente un grado. [16] Para que la correlación funcionara, la señal de las dos antenas ampliamente separadas tenía que combinarse en el correlador. Esto se logró utilizando un relé de microondas entre las estaciones. Se construyó una versión experimental entre Great Baddow y el Sitio Sur del Royal Radar Establishment en Great Malvern , a unas 100 millas (160 km) de distancia. [18]
En 1956 se construyó un segundo sistema con receptores prototipo entre la RAF Bard Hill en Norfolk y la RAF Bempton en Yorkshire . Las pruebas iniciales se llevaron a cabo con un bloqueador colocado en una torre entre las dos estaciones, y esto se utilizó para desarrollar aún más el sistema de correlación. Finalmente, se pasó a las pruebas en aeronaves. En una prueba, cuatro aeronaves, todas con bloqueador, fueron correctamente trazadas. [18]
Cuando se canceló el Blue Riband a principios de 1958 y se identificó la nueva amenaza de interferencias del BMEWS, el concepto despertó un renovado interés. A finales de 1958 se inició un estudio de diseño para un sistema como parte del nuevo despliegue de radar conocido como Plan Ahead, que más tarde se convirtió en Linesman, seguido de un contrato de desarrollo en agosto de 1959. [16]
El concepto básico requería que el correlador recibiera la misma señal de las dos antenas. Esto presentaba un problema: el correlador tardaba poco tiempo en realizar su trabajo, más que la velocidad de escaneo ideal durante la medición del ángulo. Esto se podía resolver con correladores separados en cada ángulo medido, pero el costo sería prohibitivo. Se diseñó un nuevo sistema que utilizaba un pequeño número de correladores y una computadora como sistema de memoria que permitía la detección de correlaciones potenciales durante el período del escaneo. Los correladores harían su medición, almacenarían sus resultados en la computadora y luego estarían disponibles para una medición en otro ángulo. [16]
El desarrollo se desarrolló sin problemas y la producción comenzó en 1962, incluso mientras el desarrollo estaba en curso. La primera antena de alta velocidad se construyó en la fábrica de Marconi en Bushy Hill y se conectó al prototipo Blue Yeoman en el RRE en Great Malvern . [18] El sistema se demostró a una delegación de la OTAN en mayo de 1964. El primer sitio de producción en RAF Neatishead estaba previsto para comenzar las pruebas en octubre de 1965, y las dos estaciones siguientes en RAF Staxton Wold y RAF Boulmer se completaron antes de lo previsto a principios de 1966. [19]
La primera línea base que utilizaba estas tres estaciones comenzó a probarse en marzo de 1966. Después de muchas pruebas y algunas correcciones menores, el sitio de Staxton Wold pasó sus pruebas de aceptación en mayo/junio de 1968 y fue entregado a la RAF en octubre. Boulmer y Dundonald le siguieron en noviembre, y Neatishead en diciembre. [19]
Aunque el desarrollo del PDS se desarrolló sin demasiados contratiempos, no ocurrió lo mismo con el resto del sistema Linesman. Los radares Tipo 85 sufrieron retrasos en repetidas ocasiones y no empezaron a funcionar hasta 1968. [20] [e] La estación de control central en el área de Londres no estuvo completamente operativa hasta noviembre de 1973. Para entonces, se habían abandonado todos los planes de ampliar el sistema Linesman. [21]
El emplazamiento central, conocido como L1, no estaba reforzado. Cuando se diseñó Linesman a finales de los años 50, se suponía que cualquier guerra se volvería nuclear rápidamente y que si estallaban bombas H no tenía sentido tratar de impedir la destrucción de L1. Sin embargo, cuando la URSS empezó a alcanzar la paridad estratégica con la OTAN a finales de los años 60, esta forma de pensar cambió. Ahora la idea de intercambios nucleares al principio de la guerra ya no era creíble. Parecía que una guerra convencional prolongada precedería a cualquier guerra nuclear, o que nunca llegaría a ser nuclear. [22]
En este contexto, los soviéticos podrían bombardear los radares costeros o incluso el L1 con armas convencionales sin temor a provocar una guerra nuclear. De ese modo, tendrían acceso sin restricciones al espacio aéreo del Reino Unido. Dado que el sistema Linesman estaba diseñado principalmente para la alerta temprana y la antiinterferencia durante una breve guerra nuclear total, no tenía la capacidad necesaria para hacer frente a ataques posteriores. Este cambio en la percepción de la amenaza implicaba que el sistema Linesman era extremadamente vulnerable. Peor aún, el carcinotrón podría utilizarse contra los enlaces de microondas entre las estaciones, lo que dejaría al sistema inservible. Incluso antes de que alcanzara su fase 1 de disponibilidad, se decidió abandonar las mejoras adicionales del sistema y utilizar esos fondos para diseñar y comprar su reemplazo lo antes posible. [23]
Marconi ya había estado desarrollando nuevos sistemas de radar utilizando un diseño de receptor único y respondió a esta necesidad introduciendo la serie Marconi Martello de radares de matriz de barrido electrónico pasivo (PESA). Por diversas razones, estos eran mucho menos susceptibles a interferencias que los radares que tenían que escanear mecánicamente y, para la mayoría de los usos, esto hacía que el carcinotrón fuera mucho menos efectivo. Los Martello entraron en servicio con la RAF como AMES Tipo 90 y Tipo 91 como parte de un sistema nacional conocido como UKADGE mejorado , reemplazando todo el sistema Linesman en 1984. [24]
La antena de alta velocidad (HSA) fue diseñada para tener un enfoque vertical parcial que le permitiera escanear en ángulos de elevación elevados. Durante la recepción normal, una serie de bocinas de alimentación permitían recibir señales desde cualquier punto del frente de la antena en un patrón de aproximadamente 70 grados de ancho. [18]
Esta falta de enfoque era deliberada, ya que significaba que las dos antenas en una línea base no tenían que apuntar al mismo objetivo al mismo tiempo, algo que solo sería posible si ya se conocía la ubicación aproximada. En cambio, las antenas simplemente tenían que apuntar al mismo punto general en la rosa de los vientos , y si un objetivo estaba en cualquier lugar frente a cualquiera de ellas, sus señales se alinearían en el correlador. [18]
Como la antena tenía una amplia área de aceptación y su propio sistema de escaneo, no necesariamente tenía que rotar. En algunos modos, podía configurarse en uno de los cuatro ángulos fijos dispuestos para cubrir ambos lados de la línea base entre el HSA y su Type 85 asociado. Había dos configuraciones en cada lado, "mirada cercana" y "mirada lejana". Alternativamente, el HSA podía rotar en sincronía con la antena Type 85, realizando normalmente un escaneo completo de 360 grados a 4 RPM, o alternativamente un escaneo sectorial a la misma velocidad angular de 24 grados por segundo. Esto significaba que el radar y el PDS tenían la misma "velocidad de datos". [18]
Durante las operaciones normales, el Type 85 asociado escaneaba continuamente. Cuando el Type 85 escaneaba más allá de un bloqueador, la señal del bloqueador alcanzaba brevemente al correlador. Mientras el HSA apuntara en la misma dirección general, enviaba la misma señal al correlador, y el correlador emitía una "coincidencia". Cuando se detectaba una coincidencia, el HSA utilizaba su escáner de tubos de órgano para escanear rápidamente en sentido horizontal. El haz estrecho del Type 85 pintaba cualquier objetivo individual durante sólo 1 ⁄ 50 de segundo, y el HSA escaneaba todo el espacio de 70 grados frente a él durante ese período. Este es el origen del nombre "alta velocidad". [18]
Durante el escaneo, la señal del bloqueador aún sería visible para el Tipo 85, y también aparecería en dos o tres de las bocinas de alimentación del HSA. Estas señales se introdujeron en un banco de correladores. La correlación lleva algún tiempo, por lo que se necesitaban múltiples correladores para realizar las comparaciones en paralelo para varias de las bocinas de alimentación al mismo tiempo. Este era el propósito de almacenar los resultados en una computadora; en lugar de un correlador para cada bocina de alimentación, el sistema utilizó un número más pequeño organizado en un bucle, y tan pronto como se completaba una correlación, su medición se almacenaba en la computadora y luego se usaba para realizar la correlación en la siguiente bocina de alimentación. [18]
Una vez finalizado el escaneo, estos datos se enviaban a una pantalla "theta-phi" exclusiva. La pantalla se dibujaba escaneando verticalmente, en lugar de hacerlo horizontalmente como en la televisión analógica convencional . [f] Cada escaneo vertical mostraba el valor del correlador medido a través de una de las bocinas de alimentación, y luego se movía ligeramente hacia la derecha para repetir esto para el siguiente valor de la bocina de alimentación. El resultado era una pantalla XY con la coordenada X siendo el ángulo y la coordenada Y el rango. [25]
Dado que la señal probablemente sería visible en varias de las bocinas de alimentación, ya que sus patrones de recepción se superponían ligeramente en el eje horizontal, el objetivo no aparecía como un solo punto sino como una "constelación" de puntos muy espaciados. El operador podía controlar la ganancia para hacer desaparecer los puntos más débiles y luego estimar la ubicación de la aeronave en el conjunto restante. Luego usarían un enlace telefónico de voz normal con un operador en la estación L1, quien ingresaría manualmente la ubicación en las pantallas principales. Para facilitar la conversión de XY a una ubicación de mapa, la pantalla agregó líneas verticales adicionales para dividir la pantalla en "sectores" que luego se podían buscar en un mapa. [25]
Gracias a los haces verticales "apilados" del Tipo 85, todavía era posible determinar la altura examinando qué haces recibían la señal de interferencia y cuáles estaban libres de ella. [26]