Gee-H , a veces escrito GH o GEE-H , fue un sistema de navegación por radio desarrollado por Gran Bretaña durante la Segunda Guerra Mundial para ayudar al Mando de Bombardeo de la RAF . El nombre hace referencia al uso que hacía el sistema del anterior equipo Gee , así como al uso del "principio H" o "principio de doble alcance" para determinar la ubicación. [1] Su nombre oficial era AMES Type 100 .
El sistema Gee-H se utilizó para sustituir al sistema de bombardeo Oboe , que funcionaba de forma similar. Midiendo y manteniendo una distancia fija hasta una estación de radio, el bombardero podía navegar a lo largo de un arco en el cielo. Las bombas se lanzaban cuando alcanzaban 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 solo podía dirigir un avión a la vez. Gee-H utilizaba sistemas mucho más pequeños en los aviones y, aunque algo menos precisos, podían dirigir hasta ochenta aviones a la vez.
El Gee-H entró en servicio en octubre de 1943 y se utilizó por primera vez con éxito en noviembre contra la acería Mannesmann en Düsseldorf en la noche del 1 al 2 de noviembre, cuando aproximadamente la mitad de los equipos fallaron y solo quedaron 15 aviones para bombardear la fábrica. El Gee-H se mantuvo en uso durante toda la guerra, aunque estuvo sujeto a considerables interferencias por parte de los alemanes. También siguió siendo un accesorio estándar de los aviones de la RAF de posguerra, como el English Electric Canberra . El Gee-H fue adaptado por RCA al sistema SHORAN de Estados Unidos en tiempos de guerra con una precisión mejorada. El mismo concepto básico sigue siendo de uso generalizado hoy en día como sistema DME civil .
Para determinar la ubicación en un espacio 2D se necesitan dos mediciones de ángulo o de alcance: dos mediciones de ángulo, dos mediciones de distancia o un ángulo y una distancia. La navegación por radio en sus inicios se basaba generalmente en la toma de dos mediciones de ángulo mediante radiogoniómetros , pero estos tenían una precisión de unos pocos grados y solo proporcionaban una precisión del orden de decenas de millas. El desarrollo de sistemas basados en el alcance tuvo que esperar hasta la invención de la medición precisa del tiempo de las señales de radio, que fue posible gracias al 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. El Y-Gerät utilizaba un haz similar al de Knickebein para dirigir al bombardero en la dirección adecuada y un transpondedor a bordo para medir la distancia. Se enviaba periódicamente 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 utilizaba un osciloscopio para medir el tiempo entre la transmisión y la recepción y deducía el alcance de una manera similar a los sistemas de radar convencionales. Luego transmitía esta información por radio al bombardero por voz, indicándole cuándo debía lanzar sus bombas. [3]
Una falla del sistema de navegación de tipo haz es que los haces no se pueden enfocar perfectamente y en la práctica tienen forma de abanico, se hacen más anchos con la distancia desde el transmisor, la precisión disminuye con la distancia. [4] Las mediciones de distancia dependen solo de la precisión del equipo y son independientes de la distancia. Esto significa que su precisión es un porcentaje fijo de la medición y, por lo tanto, es lineal con la distancia. Es posible utilizar dos mediciones para proporcionar una ubicación fija , pero estos sistemas son generalmente difíciles de usar, ya que requieren que se realicen dos mediciones de distancia 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 fines de 1941 y se utilizó experimentalmente en 1942. Oboe evitó los problemas con dos mediciones de distancia al usar 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 mi (378 km); se dibujaría un arco con un radio de 235 mi (378 km) alrededor de la estación, pasando por Düsseldorf. [6] Ahora se calcularía el "rango" de las bombas que se lanzarían, la distancia entre el punto donde se lanzan las bombas y el punto en el que impactan. Para misiones a unos 6.100 m de altitud, el alcance suele ser del orden de 2,4 km para un avión de alta velocidad como el De Havilland Mosquito . Los planificadores calculaban el lugar a lo largo del arco donde habría que lanzar las bombas para alcanzar el objetivo. Este cálculo, realizado en tierra, podía requerir tanto tiempo como fuera necesario, ya que permitía tener en cuenta los vientos, la presión atmosférica e incluso la pequeña fuerza centrífuga generada por el avión siguiendo la curva de radio de 378 km. [6]
Durante la salida, la tripulación del bombardero volaría hasta un extremo del arco utilizando cualquier medio de navegación, incluida la navegación a estima . Cuando estuvieran cerca de la ubicación, se encendería el transpondedor y la estación Oboe mediría su distancia. Esta estación "cat" enviaría entonces una señal de radio de frecuencia de voz de puntos o rayas, 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 vigilarían la posición de la aeronave, enviando señales de corrección según fuera necesario para que el piloto pudiera ajustar la ruta 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 se debían lanzar las bombas. Cuando esta estación de ratón veía que el bombardero se acercaba al punto de lanzamiento, enviaba señales en código Morse para informar al piloto de que el punto de lanzamiento se estaba acercando. En el momento adecuado, enviaba otra señal Morse que lanzaba las bombas automáticamente. [6]
La principal limitación del sistema Oboe era que sólo podía ser utilizado por un avión a la vez. Como el bombardero tardaba unos diez minutos en entrar en el arco, este retraso significaba que el sistema no podía utilizarse para una gran incursión con aviones en sucesión. El sistema Oboe se utilizaba para guiar a los aviones de señalización de objetivos de la fuerza de reconocimiento, lo que proporcionaba a los bombarderos de la Fuerza Principal un punto de mira preciso en cualquier condición meteorológica. El sistema Oboe se utilizaba a veces para ataques a objetivos de precisión con uno o un pequeño número de aviones que caían uno tras otro. En las pruebas, el sistema Oboe demostró una precisión mayor que la de las miras ópticas durante el día y con buen tiempo. [7]
Oboe estaba limitado a una aeronave porque el transpondedor de a bordo enviaba pulsos cada vez que las estaciones terrestres lo consultaban. Si más de una aeronave encendía su transpondedor, las estaciones terrestres comenzaban a recibir varios pulsos de retorno para cada consulta, sin forma de distinguirlos. Una solución a este problema es que cada estación Oboe envíe una señal ligeramente diferente, normalmente cambiando la envolvente de la señal que transmite a la aeronave. Se pueden ubicar estaciones similares con diferentes modificaciones de señal en todo el Reino Unido, de modo que todas sean visibles para una aeronave sobre Alemania. Una aeronave que enciende su transpondedor recibirá y retransmitirá señales de todas ellas. Aunque todas las estaciones terrestres recibirán todas las señales, pueden distinguir las suyas buscando su señal única. Este cambio permite que muchas estaciones Oboe estén operativas al mismo tiempo, aunque no ayuda a la situación si más de una aeronave enciende su transpondedor. Al intercambiar los transmisores y receptores , de modo que el receptor esté en la aeronave y el transmisor en tierra, 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 aeronaves puede usar la misma estación al mismo tiempo. Siempre que la estación terrestre esté equipada para cambiar rápidamente las señales y las aeronaves no realicen 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 navegación por radio que operó el Mando de Bombarderos fue el Gee . Este funcionaba enviando dos pulsos de tiempo conocido desde estaciones terrestres que eran captados por el avión y leídos 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 el receptor se encendía 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 sintonizaba su oscilador hasta que los pulsos dejaban de moverse, lo que significaba que el oscilador local estaba ahora exactamente en la misma frecuencia de pulso que el de la estación terrestre. El receptor tenía dos sistemas de este tipo, lo que permitía al operador recibir señales de dos estaciones y compararlas fácilmente y hacer 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 transmisora que activara el transceptor de la estación terrestre. Esta fue diseñada para operar en las mismas frecuencias que Gee, de modo que se pudieran usar los equipos de recepción y visualización existentes en los bombarderos. [5] El nuevo transmisor enviaba pulsos unas 100 veces por segundo. La sincronización de los pulsos se adelantó o retrasó ligeramente de 100 por segundo. Esto significaba que cada avión tenía una sincronización ligeramente diferente. La misma señal también se enviaba a la unidad de visualización de Gee para iniciar el movimiento del haz de la pantalla a través de la cara de la pantalla, en lugar de usar el oscilador sintonizado manualmente de Gee. De esta manera, las señales recibidas que no tenían la misma sincronización entre pulsos parecían moverse en un sentido u otro, como un Gee desajustado. Solo las señales que se originaban en el propio transmisor del avión se alineaban en la pantalla y permanecían inmóviles. Este ajuste deliberado del tiempo se conocía como "jittering". [5]
El retardo del Gee original todavía se utilizaba; el navegante primero fijaba el retardo del trazo superior en la pantalla Gee a una cifra conocida que coincidía con el radio del arco por el que querían volar. Esto movería el "blip" desde el transmisor local a lo largo de la pantalla. Las señales recibidas se invertirían y se enviarían a la pantalla. El navegante podría entonces dirigir al piloto hacia el camino correcto dándole instrucciones hasta que los blips superior e inferior se alinearan. Lo mismo se hacía para el segundo canal, fijándolo en el rango calculado donde debían lanzarse las bombas. Dado que se mantenían a la misma distancia de una estación, el operador solo tenía que comprobarlo periódicamente, mientras observaba el trazo inferior en constante movimiento a medida que el blip activo se movía lentamente a lo largo de la pantalla hacia el blip del temporizador hasta que se superponían y se lanzaban las bombas. [10]
El tiempo que tardaba el transceptor en recibir un pulso, enviar la respuesta y volver a la condición de recepción era de unos 100 microsegundos. Con una temporización de pulsos de unos 100 por segundo, un transceptor estaría ocupado durante 10 ms de cada segundo respondiendo a las señales de cualquier avión. Esto dejaría 990 ms libres para responder a otros aviones, lo que daría una capacidad teórica de 100 aviones. En la práctica, debido al "jitter", 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 propio tiempo, lo que dificultaba la interferencia. Con la mayoría de los sistemas de navegación por pulsos, como el Gee y el Y-Gerät, es relativamente fácil interferir en el sistema simplemente enviando pulsos adicionales en la misma frecuencia, lo que obstruye la pantalla y dificulta mucho la lectura de la señal por parte del operador. Los británicos habían utilizado esta técnica con gran eficacia contra el Y-Gerät, y los alemanes le devolvieron el favor contra el Gee. A finales de la guerra, el Gee era generalmente inútil para bombardear y se utilizaba principalmente como ayuda a la navegación cuando se regresaba a Inglaterra. [11]
En el caso de Gee-H, cada avión tenía una sincronización única; para interferir 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 con tiempos ligeramente diferentes. Como también había docenas de transceptores, muchas señales señuelo sin usar, la magnitud del problema de interferencia era considerablemente peor. [11] Como el sistema Gee-H usaba equipo Gee, apagar el transmisor de interrogación lo convertía de nuevo en una unidad Gee normal. En una misión típica, el equipo se usaría para Gee mientras salía de Inglaterra y se formaba 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. Como Gee se podía leer directamente en un mapa, era extremadamente útil para la navegación general, mientras que Gee-H solo se usaba prácticamente para navegar a un lugar. [11]
El fallo principal de Gee-H se debía a que utilizaba equipos Gee; el uso de una frecuencia más alta permitiría una envolvente más ajustada, lo que permitiría mediciones de tiempo más precisas y, por lo tanto, mejoraría la precisión. Debido a que el sistema utilizaba el pequeño osciloscopio de Gee para las mediciones, no tenía la misma precisión visual que Oboe, que utilizaba osciloscopios de 12 pulgadas desarrollados específicamente para este propósito. Gee-H alcanzó una precisión de aproximadamente 150 yd (140 m) a 300 mi (480 km), mientras que Oboe era bueno hasta aproximadamente 50 yd (46 m). Al igual que con todos los sistemas basados en VHF y UHF, Gee-H estaba limitado a distancias justo fuera de la línea de visión , en este caso limitándolo a aproximadamente 300 mi (480 km). [5]
El Gee-H fue utilizado 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 se encontraba a 320 km de distancia, en Normandía. Los bombarderos equipados con Gee-H del Escuadrón 218 volaron a baja altura, en círculos cerrados, arrojando proyectiles de tipo ventana (chaff) sobre los pequeños buques equipados con transpondedores de radar, para engañar a los radares alemanes y hacerles creer que eran la principal flota de invasión. [12]