.jpg/1280px-Original_cavity_magnetron,_1940_(9663811280).jpg)
La historia del radar (donde radar significa detección y alcance de radio ) comenzó con experimentos de Heinrich Hertz a finales del siglo XIX que demostraron que las ondas de radio eran reflejadas por objetos metálicos. Esta posibilidad fue sugerida en el trabajo fundamental de James Clerk Maxwell sobre electromagnetismo . Sin embargo, no fue hasta principios del siglo XX que los sistemas capaces de utilizar estos principios estuvieron ampliamente disponibles, y fue el inventor alemán Christian Hülsmeyer quien los utilizó por primera vez para construir un sencillo dispositivo de detección de barcos destinado a ayudar a evitar colisiones en la niebla (Reichspatent Nr. 165546). Durante las siguientes dos décadas se desarrollaron verdaderos radares, como el sistema de alerta temprana británico Chain Home , que proporcionaba información direccional sobre objetos en distancias cortas.
El desarrollo de sistemas capaces de producir pulsos cortos de energía de radio fue el avance clave que permitió la aparición de sistemas de radar modernos. Al cronometrar los pulsos en un osciloscopio , se podía determinar el alcance y la dirección de la antena revelaba la ubicación angular de los objetivos. Los dos, combinados, produjeron una "fijación", ubicando el objetivo en relación con la antena. En el período 1934-1939, ocho naciones desarrollaron de forma independiente y en gran secreto sistemas de este tipo: el Reino Unido, Alemania, Estados Unidos , la URSS , Japón, Países Bajos, Francia e Italia. Además, Gran Bretaña compartió su información con Estados Unidos y cuatro países de la Commonwealth: Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Sudáfrica, y estos países también desarrollaron sus propios sistemas de radar. Durante la guerra, Hungría se añadió a esta lista. [1] El término RADAR fue acuñado en 1939 por el Cuerpo de Señales de los Estados Unidos mientras trabajaba en estos sistemas para la Armada. [2]
Los avances durante la guerra fueron rápidos y de gran importancia, probablemente uno de los factores decisivos para la victoria de los aliados . Un avance clave fue el magnetrón en el Reino Unido, [3] que permitió la creación de sistemas relativamente pequeños con resolución submétrica. Al final de las hostilidades, Gran Bretaña, Alemania, Estados Unidos, la URSS y Japón tenían una amplia variedad de radares terrestres y marítimos, así como pequeños sistemas aéreos. Después de la guerra, el uso del radar se amplió a numerosos campos, entre ellos: la aviación civil , la navegación marítima, los radares para la policía, la meteorología e incluso la medicina. Los avances clave en el período de posguerra incluyen el tubo de ondas viajeras como una forma de producir grandes cantidades de microondas coherentes , el desarrollo de sistemas de retardo de señal que llevaron a radares de matriz en fase y frecuencias cada vez mayores que permiten resoluciones más altas. Los aumentos en la capacidad de procesamiento de señales debido a la introducción de computadoras de estado sólido también han tenido un gran impacto en el uso del radar.
El lugar del radar en la historia más amplia de la ciencia y la tecnología es argumentado de manera diferente por diferentes autores. Por un lado, el radar contribuyó muy poco a la teoría, que era ampliamente conocida desde los tiempos de Maxwell y Hertz. Por lo tanto, el radar no hizo avanzar la ciencia, sino que fue simplemente una cuestión de tecnología e ingeniería. Maurice Ponte, uno de los desarrolladores del radar en Francia, afirma:
El principio fundamental del radar pertenece al patrimonio común de los físicos; al fin y al cabo, lo que queda en crédito real de los técnicos se mide por la realización eficaz de los materiales operativos. [4]
Pero otros señalan las inmensas consecuencias prácticas del desarrollo del radar. Mucho más que la bomba atómica, el radar contribuyó a la victoria aliada en la Segunda Guerra Mundial. [5] Robert Buderi [6] afirma que también fue el precursor de gran parte de la tecnología moderna. De una reseña de su libro:
... el radar ha sido la raíz de una amplia gama de logros desde la guerra, produciendo un verdadero árbol genealógico de las tecnologías modernas. Gracias al radar, los astrónomos pueden trazar mapas de los contornos de planetas lejanos, los médicos pueden ver imágenes de órganos internos, los meteorólogos pueden medir la lluvia que cae en lugares distantes, viajar en avión es cientos de veces más seguro que viajar por carretera, las llamadas telefónicas de larga distancia son Más baratos que el envío postal, las computadoras se han vuelto omnipresentes y la gente común y corriente puede cocinar sus cenas diarias entre las comedias de situación, con lo que solía llamarse un alcance de radar. [7]
En años posteriores, el radar se utilizó en instrumentos científicos, como el radar meteorológico y el radar astronómico .
En 1886-1888, el físico alemán Heinrich Hertz llevó a cabo una serie de experimentos que demostraron la existencia de ondas electromagnéticas (incluidas las ondas de radio ), predichas en ecuaciones desarrolladas en 1862-4 por el físico escocés James Clerk Maxwell . En el experimento de Hertz de 1887, descubrió que estas ondas se transmitirían a través de diferentes tipos de materiales y también se reflejarían en las superficies metálicas de su laboratorio, así como en conductores y dieléctricos . Hertz y experimentos posteriores de otros físicos demostrarían que la naturaleza de estas ondas es similar a la luz visible en su capacidad de reflejarse, refractarse y polarizarse. [8]
El pionero de la radio Guglielmo Marconi notó que los objetos reflejaban ondas de radio hacia el transmisor en experimentos con radiobalizas que realizó el 3 de marzo de 1899 en la llanura de Salisbury. [9] En 1916, él y el ingeniero británico Charles Samuel Franklin utilizaron ondas cortas en sus experimentos, fundamentales para el desarrollo práctico del radar. [10] Relataría sus hallazgos 6 años después en un artículo de 1922 presentado ante la Institución de Ingenieros Eléctricos de Londres:
También describí las pruebas realizadas para transmitir un haz de ondas reflejadas a través del país... y señalé la posibilidad de la utilidad de tal sistema si se aplica a faros y buques faro, de modo que permita a los buques en tiempo de niebla localizar puntos peligrosos alrededor las costas... Me parece [ahora] que debería ser posible diseñar [un] aparato mediante el cual un barco pudiera irradiar o proyectar un haz divergente de estos rayos en cualquier dirección deseada, rayos que, si se cruzan, un objeto metálico, como otro vapor o barco, se reflejaría en un receptor apantallado del transmisor local del barco emisor y, por lo tanto, revelaría inmediatamente la presencia y el rumbo del otro barco en caso de niebla o tiempo denso. [11] [12] [13]
En 1904, Christian Hülsmeyer hizo demostraciones públicas en Alemania y los Países Bajos sobre el uso de ecos de radio para detectar barcos y evitar colisiones. Su dispositivo consistía en un simple explosor utilizado para generar una señal que era dirigida mediante una antena dipolo con un reflector parabólico cilíndrico . Cuando una señal reflejada desde un barco era captada por una antena similar conectada al receptor coherer separado , sonaba una campana. Durante el mal tiempo o la niebla, el dispositivo se haría girar periódicamente para comprobar si hay barcos cercanos. El aparato detectó la presencia de barcos de hasta 3 kilómetros (1,6 millas náuticas) y Hülsmeyer planeó ampliar su capacidad a 10 kilómetros (5,4 millas náuticas). No proporcionó información sobre el alcance (distancia), solo advirtió sobre un objeto cercano. Patentó el dispositivo, llamado telemobiloscopio , pero por falta de interés de las autoridades navales el invento no se puso en producción. [14]
Hülsmeyer también recibió una modificación de patente para estimar el alcance del barco. Mediante un barrido vertical del horizonte con el telemobiloscopio montado en una torre, el operador encontraría el ángulo en el que el retorno era más intenso y deduciría, por simple triangulación, la distancia aproximada. Esto contrasta con el desarrollo posterior del radar pulsado, que determina la distancia mediante el tiempo de tránsito bidireccional del pulso.
Christian Hülsmeyer construyó en Alemania un dispositivo de radio para indicar de forma remota la presencia de barcos en 1904. Esto ha sido reconocido por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos como la invención del primer sistema de radar en funcionamiento mediante la inauguración de un hito histórico del IEEE. en octubre de 2019. [15]
Durante las siguientes tres décadas en Alemania, se desarrollaron varios sistemas de detección por radio, pero ninguno era radar de impulsos. Esta situación cambió antes de la Segunda Guerra Mundial. Se describen los desarrollos en tres industrias líderes. [dieciséis]
A principios de la década de 1930, el físico Rudolf Kühnhold , director científico de la Kriegsmarine (marina alemana) Nachrichtenmittel-Versuchsanstalt (NVA—Instituto Experimental de Sistemas de Comunicación) en Kiel , intentaba mejorar los métodos acústicos de detección submarina de barcos. Llegó a la conclusión de que la precisión deseada en la medición de la distancia a los objetivos sólo podría lograrse mediante el uso de ondas electromagnéticas pulsadas .
En 1933, Kühnhold intentó por primera vez probar este concepto con un equipo de transmisión y recepción que funcionaba en la región de las microondas a 13,5 cm (2,22 GHz). El transmisor utilizaba un tubo de Barkhausen-Kurz (el primer generador de microondas) que producía sólo 0,1 vatios. Al no tener éxito, pidió ayuda a Paul-Günther Erbslöh y Hans-Karl Freiherr von Willisen, radioaficionados que estaban desarrollando un sistema VHF para comunicaciones. Estuvieron de acuerdo con entusiasmo y, en enero de 1934, formaron una empresa, Gesellschaft für Elektroakustische und Mechanische Apparate (GEMA), para el esfuerzo. Desde el principio la empresa siempre se llamó simplemente GEMA. [17]
En GEMA comenzaron a trabajar en serio en un Funkmessgerät für Untersuchung (dispositivo de medición de radio para investigación). Se incorporaron como consultores Hans Hollmann y Theodor Schultes, ambos afiliados al prestigioso Instituto Heinrich Hertz de Berlín. El primer aparato utilizó un magnetrón de ánodo dividido comprado a Philips en los Países Bajos. Esto proporcionó alrededor de 70 W a 50 cm (600 MHz), pero sufrió inestabilidad de frecuencia. Hollmann construyó un receptor regenerativo y Schultes desarrolló antenas Yagi para transmitir y recibir. En junio de 1934, grandes buques que pasaban por el puerto de Kiel fueron detectados mediante interferencia Doppler a una distancia de aproximadamente 2 km (1,2 millas). En octubre, se observaron fuertes reflejos en un avión que pasó por el haz; esto abrió la consideración de objetivos distintos de los barcos.
Luego, Kühnhold trasladó el trabajo de GEMA a un sistema modulado por impulsos. Se utilizó un nuevo magnetrón Philips de 50 cm (600 MHz) con mejor estabilidad de frecuencia. Fue modulado con pulsos de 2 μs a una PRF de 2000 Hz. La antena transmisora era un conjunto de 10 pares de dipolos con una malla reflectante. El receptor regenerativo de banda ancha utilizaba tubos Acorn de RCA y la antena receptora tenía tres pares de dipolos e incorporaba conmutación de lóbulos . Un dispositivo de bloqueo (un duplexor ), cierra la entrada del receptor cuando el transmisor pulsa. Se utilizó un tubo Braun (un CRT) para mostrar el rango.
El equipo se probó por primera vez en un emplazamiento del NVA en la bahía de Lübecker, cerca de Pelzerhaken. Durante mayo de 1935, detectó retornos de los bosques al otro lado de la bahía a una distancia de 15 km (9,3 millas). Sin embargo, tuvo un éxito limitado al detectar un barco de investigación, el Welle , a poca distancia. Luego se reconstruyó el receptor, convirtiéndose en un conjunto súper regenerativo con dos etapas de frecuencia intermedia. Con este receptor mejorado, el sistema rastreó fácilmente embarcaciones a una distancia de hasta 8 km (5,0 millas).
En septiembre de 1935 se realizó una demostración ante el comandante en jefe de la Kriegsmarine . El rendimiento del sistema fue excelente; el rango se leyó en el tubo Braun con una tolerancia de 50 metros (menos del 1 por ciento de variación) y el cambio de lóbulo permitió una precisión direccional de 0,1 grados. Históricamente, este fue el primer buque de guerra equipado con radar. Aunque este aparato no se puso en producción, GEMA recibió financiación para desarrollar sistemas similares que funcionen alrededor de 50 cm (500 MHz). Estos se convirtieron en el Seetakt de la Kriegsmarine y el Freya de la Luftwaffe (Fuerza Aérea Alemana).
Kühnhold permaneció en el NVA, pero también consultó con GEMA. Muchos en Alemania lo consideran el padre del radar. Entre 1933 y 1936, Hollmann escribió el primer tratado completo sobre microondas, Physik und Technik der ultrakurzen Wellen (Física y técnica de ondas ultracortas), Springer 1938.
En 1933, cuando Kühnhold en el NVA estaba experimentando por primera vez con microondas, había buscado información de Telefunken sobre tubos de microondas. (Telefunken era el mayor proveedor de productos de radio en Alemania) Allí, Wilhelm Tolmé Runge le había dicho que no había válvulas de vacío disponibles para estas frecuencias. De hecho, Runge ya estaba experimentando con transmisores de alta frecuencia y tenía el departamento de válvulas de Telefunken trabajando en dispositivos de longitud de onda cm.
En el verano de 1935, Runge, ahora director del Laboratorio de Investigación de Radio de Telefunken, inició un proyecto financiado internamente sobre detección basada en radio. Utilizando tubos de Barkhausen-Kurz se construyó un receptor de 50 cm (600 MHz) y un transmisor de 0,5 W. Con las antenas colocadas en el suelo a cierta distancia, Runge dispuso que un avión volara por encima y descubrió que el receptor emitía una fuerte señal de interferencia Doppler. [18]
Runge, ahora con Hans Hollmann como consultor, continuó desarrollando un sistema de 1,8 m (170 MHz) utilizando modulación de pulsos. Wilhelm Stepp desarrolló un dispositivo de transmisión y recepción (un duplexor ) para permitir una antena común. Stepp también nombró al sistema Darmstadt en honor a su ciudad natal, iniciando la práctica en Telefunken de dar a los sistemas nombres de ciudades. El sistema, con sólo unos pocos vatios de potencia de transmisión, se probó por primera vez en febrero de 1936 y detectó una aeronave a unos 5 km (3,1 millas) de distancia. Esto llevó a la Luftwaffe a financiar el desarrollo de un sistema de colocación de armas de 50 cm (600 MHz), el Würzburg . [19]
Desde antes de la Primera Guerra Mundial, Standard Elektrik Lorenz había sido el principal proveedor de equipos de comunicación para el ejército alemán y era el principal rival de Telefunken. A finales de 1935, cuando Lorenz descubrió que Runge en Telefunken estaba investigando equipos de detección por radio, comenzaron una actividad similar bajo la dirección de Gottfried Müller. Se construyó un conjunto de pulsos modulados llamado Einheit für Abfragung (DFA – Dispositivo de detección). Utilizaba un tubo tipo DS-310 (similar al Acorn) que operaba a 70 cm (430 MHz) y aproximadamente 1 kW de potencia, tenía antenas transmisoras y receptoras idénticas hechas con filas de dipolos de media longitud de onda respaldados por una pantalla reflectante.
A principios de 1936, los experimentos iniciales arrojaron reflexiones de grandes edificios a una distancia de hasta unos 7 km (4,3 millas). La potencia se duplicó utilizando dos tubos y, a mediados de 1936, el equipo se instaló en acantilados cerca de Kiel y se lograron buenas detecciones de barcos a 7 km (4,3 millas) y aviones a 4 km (2,5 millas).
Se informó a la Kriegsmarine del éxito de este conjunto experimental , pero no mostraron ningún interés; ya estaban totalmente comprometidos con GEMA para equipos similares. Además, debido a los amplios acuerdos entre Lorenz y muchos países extranjeros, las autoridades navales tenían reservas sobre la empresa que se ocupaba de los trabajos clasificados. Luego se demostró el DFA al Heer (ejército alemán), y contrataron a Lorenz para desarrollar Kurfürst (Elector), un sistema de apoyo a Flugzeugabwehrkanone (Flak, cañones antiaéreos).
En 1915, Robert Watson Watt se unió a la Oficina Meteorológica como meteorólogo , trabajando en una estación remota en Aldershot en Hampshire . Durante los siguientes 20 años, estudió los fenómenos atmosféricos y desarrolló el uso de señales de radio generadas por rayos para trazar la posición de las tormentas . La dificultad para localizar la dirección de estas señales fugaces mediante antenas direccionales giratorias llevó, en 1923, al uso de osciloscopios para visualizar las señales. La operación finalmente se trasladó a las afueras de Slough en Berkshire , y en 1927 formó la Estación de Investigación de Radio (RRS), Slough, una entidad dependiente del Departamento de Investigación Científica e Industrial (DSIR). Watson Watt fue nombrado Superintendente de RRS.
A medida que las nubes de guerra se acumulaban sobre Gran Bretaña, la probabilidad de ataques aéreos y la amenaza de invasión por aire y mar impulsaron un gran esfuerzo para aplicar la ciencia y la tecnología a la defensa. En noviembre de 1934, el Ministerio del Aire estableció el Comité para el Estudio Científico de la Defensa Aérea (CSSAD) con la función oficial de considerar "hasta qué punto pueden utilizarse los avances recientes en el conocimiento científico y técnico para fortalecer los métodos actuales de defensa contra aviones hostiles". . Comúnmente llamado "Comité Tizard" en honor a su presidente, Sir Henry Tizard , este grupo tuvo una profunda influencia en los avances técnicos en Gran Bretaña.
SE Wimperis, Director de Investigación Científica del Ministerio del Aire y miembro del Comité Tizard, había leído acerca de un artículo de un periódico alemán que afirmaba que los alemanes habían construido un rayo de la muerte utilizando señales de radio, acompañado de una imagen de una antena de radio muy grande. Preocupado y potencialmente entusiasmado por esta posibilidad, pero al mismo tiempo muy escéptico, Wimperis buscó un experto en el campo de la propagación de radio que pudiera opinar sobre el concepto. Watt, superintendente del RRS, estaba ahora bien establecido como una autoridad en el campo de la radio, y en enero de 1935, Wimperis se puso en contacto con él para preguntarle si la radio podría usarse para dicho dispositivo. Después de discutir esto con su asistente científico, Arnold F. 'Skip' Wilkins , Wilkins rápidamente produjo un cálculo aproximado que mostraba que la energía requerida sería enorme. Watt respondió que esto era poco probable, pero agregó el siguiente comentario: "Se está prestando atención al problema aún difícil, pero menos prometedor, de la detección de radio y se presentarán consideraciones numéricas sobre el método de detección por ondas de radio reflejadas cuando sea necesario". . [20]
Durante las siguientes semanas, Wilkins consideró el problema de la detección de radio. Esbozó un enfoque y lo respaldó con cálculos detallados de la potencia necesaria del transmisor, las características de reflexión de una aeronave y la sensibilidad necesaria del receptor. Propuso utilizar un receptor direccional basado en el concepto de detección de rayos de Watt, escuchando señales potentes de un transmisor separado. La sincronización, y por tanto las mediciones de distancia, se lograrían activando la traza del osciloscopio con una señal silenciada del transmisor y luego simplemente midiendo los retornos contra una escala. Watson Watt envió esta información al Ministerio del Aire el 12 de febrero de 1935, en un informe secreto titulado "La detección de aeronaves por métodos de radio".
La reflexión de las señales de radio era fundamental para la técnica propuesta y el Ministerio del Aire preguntó si esto podía demostrarse. Para probar esto, Wilkins instaló un equipo receptor en un campo cerca de Upper Stowe, Northamptonshire . El 26 de febrero de 1935, un bombardero Handley Page Heyford voló a lo largo de un camino entre la estación receptora y las torres transmisoras de una estación de onda corta de la BBC en la cercana Daventry . El avión reflejó la señal BBC de 6 MHz (49 m), y Arnold "Skip" Wilkins la detectó fácilmente utilizando interferencia Doppler -beat en rangos de hasta 8 millas (13 km). Esta convincente prueba, conocida como Experimento Daventry , fue presenciada por un representante del Ministerio del Aire y condujo a la autorización inmediata para construir un sistema de demostración completo. Este experimento fue reproducido más tarde por Wilkins para el episodio "To See a Hundred Miles" de la serie de televisión de la BBC de 1977 The Secret War .
Basado en la transmisión por impulsos utilizada para sondear la ionosfera , el equipo diseñó y construyó un sistema preliminar en el RRS. Su transmisor existente tenía una potencia máxima de aproximadamente 1 kW y Wilkins había estimado que se necesitarían 100 kW. Edward George Bowen se incorporó al equipo para diseñar y construir dicho transmisor. El transmisor de Bowens funcionaba a 6 MHz (50 m), tenía una frecuencia de repetición de impulsos de 25 Hz, una anchura de impulso de 25 μs y se acercaba a la potencia deseada.
Se seleccionó como lugar de prueba Orfordness , una estrecha península de 31 kilómetros (19 millas) en Suffolk a lo largo de la costa del Mar del Norte . En este caso, el equipo se utilizaría abiertamente como una estación de seguimiento ionosférico. A mediados de mayo de 1935, el equipo se trasladó a Orfordness. Se erigieron seis torres de madera, dos para encordar la antena transmisora y cuatro para las esquinas de las antenas receptoras cruzadas. En junio comenzaron las pruebas generales del equipo.
El 17 de junio, se detectó el primer objetivo: un hidroavión Supermarine Scapa a 27 km de alcance. [21] Es históricamente correcto que, el 17 de junio de 1935, se demostró por primera vez en Gran Bretaña la detección y determinación de distancias por radio [ cita necesaria ] . A Watson Watt, Wilkins y Bowen generalmente se les atribuye el mérito de iniciar lo que más tarde se llamaría radar en esta nación. [22]
En diciembre de 1935, el Tesoro británico asignó 60.000 libras esterlinas para un sistema de cinco estaciones llamado Chain Home (CH), que cubría los accesos al estuario del Támesis . El secretario del Comité Tizard, Albert Percival Rowe , acuñó el acrónimo RDF como tapadera para el trabajo, que significa Range and Direction Finding pero sugiriendo el ya conocido Radio Direction Finding .
A finales de 1935, en respuesta al reconocimiento de Lindemann de la necesidad de equipos de detección e interceptación nocturna, y al darse cuenta de que los transmisores existentes eran demasiado pesados para los aviones, Bowen propuso instalar sólo receptores, lo que más tarde se llamaría radar biestático . [23] Las propuestas de Frederick Lindemann sobre sensores infrarrojos y minas aéreas resultarían poco prácticas. [24] Se necesitarían los esfuerzos de Bowen, a instancias de Tizard, quien se preocupó cada vez más por la necesidad, de ver el radar de buques aire-tierra (ASV) y, a través de él, el radar de interceptación de aviones (AI) , para dar frutos. . [25]
En 1937, el equipo de Bowen configuró su tosco radar ASV , el primer equipo aerotransportado del mundo, para detectar la Home Fleet en condiciones climáticas adversas. [26] Sólo en la primavera de 1939, "con gran urgencia" después del fallo del sistema de reflectores Silhouette, [27] se prestó atención al uso de ASV para la interceptación aire-aire (AI). [27] Demostrada en junio de 1939, la IA obtuvo una cálida recepción por parte del mariscal jefe del aire Hugh Dowding , y más aún de Churchill . Esto resultó problemático. [27] Su precisión, que dependía de la altura de la aeronave, significaba que el CH, capaz de alcanzar solo 4 millas (6,4 km), no era lo suficientemente preciso como para colocar una aeronave dentro de su rango de detección, y se requería un sistema adicional. [28] Su chasis de madera tenía una inquietante tendencia a incendiarse (incluso con la atención de técnicos expertos), [29] tanto es así que Dowding, cuando le dijeron que Watson-Watt podía proporcionar cientos de aparatos, exigió "diez que funcionaran". [30] Los conjuntos Cossor y MetroVick tenían sobrepeso para su uso en aviones [27] y la RAF carecía de pilotos de combate nocturno , observadores [31] y aviones adecuados. [32] [ página necesaria ]
En 1940, John Randall y Harry Boot desarrollaron el magnetrón de cavidad , que hizo realidad el radar de diez centímetros (longitud de onda). Este dispositivo, del tamaño de un plato pequeño, podría transportarse fácilmente en aviones y la longitud de onda corta significaba que la antena también sería pequeña y, por tanto, adecuada para montar en aviones. La longitud de onda corta y la alta potencia lo hacían muy eficaz para detectar submarinos desde el aire.
Para ayudar a Chain Home a realizar cálculos de altura, a pedido de Dowding, se introdujo en 1940 la calculadora eléctrica tipo Q (comúnmente llamada "máquina de frutas") .
La solución a las intercepciones nocturnas la proporcionaría el Dr. WB "Ben" Lewis, quien propuso una nueva pantalla de control terrestre más precisa, el indicador de posición del plan (PPI), un nuevo radar de intercepción controlada desde tierra (GCI) y una IA confiable. Radar . [28] Los conjuntos de IA serían finalmente construidos por EMI . [29] GCI fue incuestionablemente retrasado por la oposición de Watson-Watt y su creencia de que CH era suficiente, así como por la preferencia de Bowen por usar ASV para la navegación, a pesar de que Bomber Command negó su necesidad, y por la dependencia de Tizard en el defectuoso. Sistema de silueta. [33]
En marzo de 1936, el trabajo en Orfordness se trasladó a Bawdsey Manor , cerca del continente. Hasta ese momento, el trabajo todavía estaba oficialmente a cargo del DSIR, pero ahora fue transferido al Ministerio del Aire. En la nueva Estación de Investigación de Bawdsey, se montó como prototipo el equipo Chain Home (CH). Hubo problemas con el equipo cuando la Royal Air Force (RAF) ejerció por primera vez la estación prototipo en septiembre de 1936. Estos problemas se solucionaron en abril siguiente y el Ministerio del Aire inició planes para una red más grande de estaciones.
El hardware inicial en las estaciones CH era el siguiente: el transmisor operaba en cuatro frecuencias preseleccionadas entre 20 y 55 MHz, ajustables en 15 segundos, y entregaba una potencia máxima de 200 kW. La duración del pulso se podía ajustar entre 5 y 25 μs, con una frecuencia de repetición seleccionable entre 25 o 50 Hz. Para la sincronización de todos los transmisores CH, el generador de impulsos se fijó en los 50 Hz de la red eléctrica británica. Cuatro torres de acero de 110 m (360 pies) sostenían antenas transmisoras y cuatro torres de madera de 73 m (240 pies) sostenían conjuntos de dipolos cruzados en tres niveles diferentes. Se utilizó un goniómetro para mejorar la precisión direccional de las múltiples antenas receptoras.
En el verano de 1937, 20 estaciones CH iniciales estaban en funcionamiento. Antes de finales de año se llevó a cabo un importante ejercicio de la RAF, que tuvo tal éxito que el Tesoro asignó 10.000.000 de libras esterlinas para una eventual cadena completa de estaciones costeras. A principios de 1938, la RAF asumió el control de todas las estaciones CH y la red comenzó a funcionar con regularidad.
En mayo de 1938, Rowe reemplazó a Watson Watt como superintendente en Bawdsey. Además del trabajo en CH y sistemas sucesores, ahora había un trabajo importante en equipos RDF aerotransportados. Esto fue dirigido por EG Bowen y se centró en aparatos de 200 MHz (1,5 m). La frecuencia más alta permitió antenas más pequeñas, apropiadas para la instalación en aviones.
Desde el inicio del trabajo de las RDF en Orfordness, el Ministerio del Aire había mantenido informados en general al ejército británico y a la Royal Navy; esto llevó a que ambas fuerzas tuvieran sus propios desarrollos RDF.
En 1931, en la Estación de Investigación de Woolwich del Establecimiento Experimental de Señales (SEE) del Ejército, WAS Butement y PE Pollard habían examinado señales pulsadas de 600 MHz (50 cm) para la detección de barcos. Aunque prepararon un memorando sobre este tema y realizaron experimentos preliminares, por razones indefinidas la Oficina de Guerra no lo consideró. [34]
A medida que avanzaba el trabajo del Ministerio del Aire sobre RDF, el coronel Peter Worlledge de la Junta Real de Ingenieros y Señales se reunió con Watson Watt y recibió información sobre el equipo y las técnicas de RDF que se estaban desarrollando en Orfordness. Su informe, "El método propuesto para la detección de aviones y sus perspectivas", llevó a la SEE a establecer una "Célula del Ejército" en Bawdsey en octubre de 1936. Esto estaba bajo la dirección de E. Talbot Paris y el personal incluía a Butement y Pollard. El trabajo de la Célula enfatiza dos tipos generales de equipos RDF: sistemas de colocación de armas (GL) para ayudar a los cañones antiaéreos y reflectores, y sistemas de defensa costera (CD) para dirigir la artillería costera y la defensa de las bases del Ejército en el extranjero.
Pollard dirigió el primer proyecto, un RDF armado con el nombre en código Unidad de Radio Móvil (MRU). Este sistema montado en camión fue diseñado como una versión pequeña de una estación CH. Funcionó a 23 MHz (13 m) con una potencia de 300 kW. Una única torre de 32 m (105 pies) sostenía una antena transmisora, así como dos antenas receptoras colocadas ortogonalmente para estimar el rumbo de la señal. En febrero de 1937, una unidad de desarrollo detectó un avión a una distancia de 96 km (60 millas). El Ministerio del Aire también adoptó este sistema como auxiliar móvil del sistema CH.
A principios de 1938, Butement inició el desarrollo de un sistema de CD basado en los equipos aéreos en evolución de 200 MHz (1,5 m) de Bowen. El transmisor tenía una frecuencia de pulso de 400 Hz, un ancho de pulso de 2 μs y una potencia de 50 kW (luego aumentada a 150 kW). Aunque se utilizaron muchos de los componentes del transmisor y receptor de Bowen, el sistema no estaría en el aire, por lo que no hubo limitaciones en el tamaño de la antena.
El crédito principal por la introducción de sistemas RDF con rayos en Gran Bretaña se lo debe dar a Butement. Para el CD, desarrolló un gran conjunto de dipolos, de 3,0 m (10 pies) de alto y 7,3 m (24 pies) de ancho, lo que proporciona haces mucho más estrechos y mayor ganancia. Este podría girar a una velocidad de hasta 1,5 revoluciones por minuto. Para una mayor precisión direccional, se adoptó la conmutación de lóbulos en las antenas receptoras. Como parte de este desarrollo, formuló la primera relación matemática (al menos en Gran Bretaña) que más tarde sería conocida como la "ecuación del alcance del radar".
En mayo de 1939, el CD RDF podía detectar aviones que volaban a una altura de hasta 500 pies (150 m) y a un alcance de 25 millas (40 km). Con una antena a 18 m (60 pies) sobre el nivel del mar, podría determinar el alcance de un barco de 2000 toneladas a 39 km (24 millas) y con una precisión angular de tan solo un cuarto de grado.
Aunque la Royal Navy mantuvo estrecho contacto con el trabajo del Ministerio del Aire en Bawdsey, optaron por establecer su propio desarrollo RDF en el Departamento Experimental de la Escuela de Señales de Su Majestad (HMSS) en Portsmouth , Hampshire , en la costa sur.
HMSS inició el trabajo de RDF en septiembre de 1935. Los esfuerzos iniciales, bajo RF Yeo, se realizaron en frecuencias entre 75 MHz (4 m) y 1,2 GHz (25 cm). Todo el trabajo se realizó bajo el máximo secreto; Ni siquiera se pudo discutir con otros científicos e ingenieros de Portsmouth. Finalmente se desarrolló un conjunto de solo rango de 75 MHz y se denominó Tipo 79X. Se realizaron pruebas básicas utilizando un buque escuela, pero el funcionamiento no fue satisfactorio.
En agosto de 1937, el desarrollo del RDF en el HMSS cambió y muchos de sus mejores investigadores se incorporaron a la actividad. John DS Rawlinson fue el responsable de mejorar el Tipo 79X. Para aumentar la eficiencia, disminuyó la frecuencia a 43 MHz (longitud de onda de 7 metros). Designado Tipo 79Y, tenía antenas de transmisión y recepción estacionarias separadas.
Los prototipos del sistema de alerta aérea Tipo 79Y se probaron con éxito en el mar a principios de 1938. El alcance de detección en los aviones era de entre 30 y 50 millas (48 y 80 km), dependiendo de la altura. Posteriormente, los sistemas se pusieron en servicio en agosto en el crucero HMS Sheffield y en octubre en el acorazado HMS Rodney . Estos fueron los primeros buques de la Royal Navy con sistemas RDF. [35]
En los Estados Unidos, tanto la Armada como el Ejército necesitaban medios para localizar de forma remota barcos y aviones enemigos. En 1930, ambos servicios iniciaron el desarrollo de equipos de radio que pudieran satisfacer esta necesidad. Hubo poca coordinación de estos esfuerzos; por lo tanto, se describirán por separado.
En el otoño de 1922, Albert H. Taylor y Leo C. Young del Laboratorio de RadioAeronáutica Naval de EE. UU. estaban realizando experimentos de comunicación cuando notaron que un barco de madera en el río Potomac estaba interfiriendo con sus señales. Prepararon un memorando sugiriendo que esto podría usarse para detectar barcos en la defensa de un puerto, pero su sugerencia no fue aceptada. [36] En 1930, Lawrence A. Hyland, trabajando con Taylor y Young, ahora en el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. (NRL) en Washington, DC, utilizó una disposición similar de equipo de radio para detectar un avión que pasaba. Esto dio lugar a una propuesta y una patente para utilizar esta técnica para detectar barcos y aviones. [37]
Un simple aparato de interferencia de ondas puede detectar la presencia de un objeto, pero no puede determinar su ubicación o velocidad . Para ello hubo que esperar a la invención del radar pulsado y, más tarde, a técnicas de codificación adicionales para extraer esta información de una señal CW. Cuando el grupo de Taylor en el NRL no logró que se aceptara la interferencia de radio como medio de detección, Young sugirió probar técnicas de pulsación. Esto también permitiría la determinación directa del alcance hasta el objetivo. En 1924, Hyland y Young construyeron un transmisor de este tipo para Gregory Breit y Merle A. Tuve en la Carnegie Institution de Washington para medir con éxito la altura de la ionosfera . [38]
Taylor asignó a Robert Morris Page para implementar la sugerencia de Young. Page diseñó un transmisor que funciona a 60 MHz y pulsa 10 μs de duración y 90 μs entre pulsos. En diciembre de 1934, el aparato se utilizó para detectar un avión a una distancia de una milla (1,6 km) volando arriba y abajo del Potomac. Aunque el rango de detección era pequeño y las indicaciones en el monitor del osciloscopio eran casi confusas, demostraba el concepto básico de un sistema de radar pulsado. [39] Basado en esto, a Page, Taylor y Young generalmente se les atribuye la construcción y demostración del primer radar pulsado del mundo.
Un importante desarrollo posterior de Page fue el duplexor , un dispositivo que permitía al transmisor y al receptor utilizar la misma antena sin abrumar ni destruir los sensibles circuitos del receptor. Esto también resolvió el problema asociado con la sincronización de antenas transmisoras y receptoras separadas, que es fundamental para la determinación precisa de la posición de objetivos de largo alcance.
Los experimentos con radar de impulsos continuaron, principalmente para mejorar el receptor para el manejo de impulsos cortos. En junio de 1936, se demostró a funcionarios gubernamentales el primer prototipo de sistema de radar del NRL, que ahora funciona a 28,6 MHz, y que rastreó con éxito un avión a distancias de hasta 25 millas (40 km). Su radar se basaba en señales de baja frecuencia , al menos según los estándares actuales, y por lo tanto requería antenas grandes , lo que lo hacía poco práctico para montarlo en barcos o aviones.
_on_27_April_1949_(80-G-K-9904).jpg/1280px-F8F-2_Bearcat_of_VF-111_on_USS_Valley_Forge_(CV-45)_on_27_April_1949_(80-G-K-9904).jpg)
El tamaño de la antena es inversamente proporcional a la frecuencia de funcionamiento; por lo tanto, la frecuencia operativa del sistema se incrementó a 200 MHz, permitiendo antenas mucho más pequeñas. La frecuencia de 200 MHz era la más alta posible con los tubos transmisores y otros componentes existentes. El nuevo sistema se probó con éxito en el NRL en abril de 1937. Ese mismo mes se realizó la primera prueba marítima. El equipo se instaló temporalmente en el USS Leary , con una antena Yagi montada en el cañón de un arma para barrer el campo de visión.
Basándose en el éxito de las pruebas en el mar, la NRL mejoró aún más el sistema. Page desarrolló el oscilador en anillo , que permite múltiples tubos de salida y aumenta la potencia del pulso a 15 kW en pulsos de 5 μs. Se utilizó una antena de "somier" de dipolos apilados de 20 por 23 pies (6 x 7 m). En una prueba de laboratorio realizada en 1938, el sistema, ahora designado XAF , detectó aviones a distancias de hasta 100 millas (160 km). Se instaló en el acorazado USS New York para pruebas en el mar a partir de enero de 1939 y se convirtió en el primer equipo operativo de detección y alcance por radio de la flota estadounidense.
En mayo de 1939 se otorgó un contrato a RCA para la producción. Designado CXAM , las entregas comenzaron en mayo de 1940. El acrónimo RADAR fue acuñado de "RadioDetection And Ranging". [40] Uno de los primeros sistemas CXAM se colocó a bordo del USS California , un acorazado que fue hundido en el ataque japonés a Pearl Harbor el 7 de diciembre de 1941.
Cuando comenzó la Gran Depresión , las condiciones económicas llevaron al Cuerpo de Señales del Ejército de EE. UU. a consolidar sus operaciones de laboratorio generalizadas en Fort Monmouth, Nueva Jersey . El 30 de junio de 1930, estos fueron designados Laboratorios del Cuerpo de Señales (SCL) y el Teniente Coronel (Dr.) William R. Blair fue nombrado Director del SCL.
Entre otras actividades, el SCL se encargó de la investigación en la detección de aeronaves por medios acústicos y de radiación infrarroja . Blair había realizado su investigación doctoral sobre la interacción de ondas electromagnéticas con materiales sólidos y, naturalmente, prestó atención a este tipo de detección. Inicialmente se intentó detectar la radiación infrarroja , ya sea procedente del calor de los motores de los aviones o reflejada por grandes reflectores con filtros de infrarrojos, así como de las señales de radio generadas por el encendido del motor.
Se logró cierto éxito en la detección infrarroja, pero poco se logró utilizando la radio. En 1932, los avances en el Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en materia de interferencias de radio para la detección de aeronaves se transmitieron al Ejército. Si bien no parece que Blair haya utilizado esta información, la SCL sí llevó a cabo un estudio sistemático de lo que entonces se sabía en todo el mundo sobre los métodos de generación, modulación y detección de señales de radio en la región de las microondas .
Los primeros esfuerzos definitivos del SCL en la detección de objetivos por radio comenzaron en 1934 cuando el Jefe del Cuerpo de Señales del Ejército, después de ver una demostración de microondas realizada por RCA , sugirió que se investigaran técnicas de radioeco. El SCL denominó a esta técnica radiolocalización (RPF). Basándose en investigaciones anteriores, el SCL probó primero con microondas. Durante 1934 y 1935, las pruebas de equipos RPF de microondas dieron como resultado la obtención de señales desplazadas por Doppler, inicialmente a sólo unos cientos de pies de distancia y luego a más de una milla. Estas pruebas implicaron una disposición biestática, con el transmisor en un extremo del camino de la señal y el receptor en el otro, y el objetivo reflectante pasando a través del camino o cerca de él.
Evidentemente, Blair no estaba al tanto del éxito de un sistema pulsado en el NRL en diciembre de 1934. En una nota interna de 1935, Blair había comentado:
Actualmente se está estudiando la posibilidad de proyectar una secuencia interrumpida de trenes de oscilaciones contra el objetivo y tratar de detectar los ecos en los intersticios entre las proyecciones. [ cita necesaria ]
En 1936, W. Delmar Hershberger, ingeniero jefe de SCL en ese momento, inició un modesto proyecto de transmisión de microondas pulsadas. Al no tener éxito con las microondas, Hershberger visitó el NRL (donde había trabajado anteriormente) y vio una demostración de su equipo pulsado. De vuelta en el SCL, él y Robert H. Noyes construyeron un aparato experimental utilizando un transmisor de 75 vatios, 110 MHz (2,73 m) con modulación de pulso y un receptor inspirado en el del NRL. El Departamento de Guerra rechazó una solicitud de financiación para un proyecto , pero se desviaron 75.000 dólares de una asignación anterior para un proyecto de comunicación.
En octubre de 1936, Paul E. Watson se convirtió en ingeniero jefe de SCL y dirigió el proyecto. Se realizó una instalación de campo cerca de la costa con el transmisor y el receptor separados por una milla. El 14 de diciembre de 1936, el equipo experimental detectó aviones con un alcance de hasta 11 km (7 millas) que entraban y salían de la ciudad de Nueva York. [41]
Luego se empezó a trabajar en un sistema prototipo. Ralph I. Cole encabezó el trabajo del receptor y William S. Marks lideró las mejoras en el transmisor. Se utilizaron receptores y antenas separados para la detección de azimut y elevación . Tanto las antenas receptoras como las transmisoras utilizaban grandes conjuntos de cables dipolo sobre marcos de madera. La salida del sistema estaba destinada a apuntar un reflector . La primera demostración del conjunto completo se realizó la noche del 26 de mayo de 1937. Se detectó un bombardero y luego se iluminó con el reflector. Entre los observadores se encontraban el Secretario de Guerra , Henry A. Woodring; quedó tan impresionado que al día siguiente se dieron órdenes para el desarrollo completo del sistema. El Congreso otorgó una asignación de 250.000 dólares.
La frecuencia se aumentó a 200 MHz (1,5 m). El transmisor utilizó 16 tubos en un circuito oscilador en anillo (desarrollado en el NRL), produciendo alrededor de 75 kW de potencia máxima. Se asignó al mayor James C. Moore la tarea de dirigir el complejo diseño eléctrico y mecánico de antenas de conmutación de lóbulos . Se contrató a ingenieros de Western Electric y Westinghouse para ayudar en el desarrollo general. Designado SCR-268 , un prototipo se demostró con éxito a finales de 1938 en Fort Monroe , Virginia. Western Electric inició la producción de equipos SCR-268 en 1939 y entró en servicio a principios de 1941.
Incluso antes de que el SCR-268 entrara en servicio, se había mejorado mucho. En un proyecto dirigido por el Mayor (Dr.) Harold A. Zahl , evolucionaron dos nuevas configuraciones: la SCR-270 (móvil) y la SCR-271 (sitio fijo). Se seleccionó el funcionamiento a 106 MHz (2,83 m) y un solo tubo refrigerado por agua proporcionó una potencia de salida de 8 kW (100 kW pulsados). Westinghouse recibió un contrato de producción y comenzó las entregas a finales de 1940.
El Ejército desplegó cinco de los primeros equipos SCR-270 alrededor de la isla de Oahu en Hawaii. A las 7:02 de la mañana del 7 de diciembre de 1941, uno de estos radares detectó un vuelo de aviones a una distancia de 136 millas (219 km) hacia el norte. La observación fue transmitida a un centro de alerta de aviones, donde fue identificada erróneamente como un vuelo de bombarderos estadounidenses que se sabía que se acercaban desde el continente. La alarma no fue escuchada y, a las 7:48, el avión japonés atacó por primera vez Pearl Harbor.
En 1895, Alexander Stepanovich Popov , instructor de física en la escuela de la Armada Imperial Rusa en Kronstadt , desarrolló un aparato que utilizaba un tubo cohesor para detectar rayos distantes. Al año siguiente, añadió un transmisor de chispas y demostró el primer equipo de comunicación por radio en Rusia. Durante 1897, mientras probaba esto en la comunicación entre dos barcos en el Mar Báltico , notó una interferencia causada por el paso de un tercer barco. En su informe, Popov escribió que este fenómeno podría usarse para detectar objetos, pero no hizo nada más con esta observación.
Pocos años después de la Revolución Rusa de 1917 y el establecimiento de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS o Unión Soviética) en 1924, la Luftwaffe de Alemania tenía aviones capaces de penetrar profundamente en territorio soviético. Por lo tanto, la detección de aviones de noche o sobre las nubes era de gran interés para las Fuerzas de Defensa Aérea Soviéticas (PVO).
El PVO dependía de dispositivos ópticos para localizar objetivos y tenía al físico Pavel K. Oshchepkov investigando una posible mejora de estos dispositivos. En junio de 1933, Oshchepkov cambió su investigación de la óptica a las técnicas de radio y comenzó el desarrollo de una razvedyvlatl'naya elektromagnitnaya stantsiya (estación electromagnética de reconocimiento). En poco tiempo, Oshchepkov asumió la responsabilidad de un sector de conocimientos técnicos de la PVO dedicado a las técnicas de radiolocalización (radiolocalización), así como la dirección de una Oficina de Diseño Especial (SKB, spetsialnoe konstruktorskoe byuro) en Leningrado .
La Glavnoe Artilleriyskoe Upravlenie (GAU, Administración Principal de Artillería) era considerada el "cerebro" del Ejército Rojo . No sólo contaba con ingenieros y físicos competentes en su personal central, sino que también contaba con varios institutos de investigación científica. Por lo tanto, a la GAU también se le asignó el problema de detección de aeronaves y el teniente general MM Lobanov quedó a cargo.
Después de examinar los equipos ópticos y acústicos existentes, Lobanov también recurrió a las técnicas de radiolocalización. Para ello se dirigió al Tsentral'naya Radiolaboratoriya (TsRL, Laboratorio Central de Radio) en Leningrado. Aquí, Yu. K. Korovin estaba realizando una investigación sobre comunicaciones VHF y había construido un transmisor de 50 cm (600 MHz) y 0,2 W utilizando un tubo Barkhausen-Kurz . Para probar el concepto, Korovin dispuso las antenas de transmisión y recepción a lo largo de la trayectoria de vuelo de un avión. El 3 de enero de 1934, se recibió una señal Doppler mediante reflexiones del avión a unos 600 m de alcance y entre 100 y 150 m de altitud. [42]
Para seguir investigando los métodos de detección, la Academia de Ciencias de Rusia (RAN) organizó una importante conferencia sobre este tema en la PVO . La conferencia se celebró en Leningrado a mediados de enero de 1934 y estuvo presidida por Abram Fedorovich Ioffe , director del Instituto Físico-Técnico de Leningrado (LPTI). Ioffe fue considerado en general el mejor físico ruso de su tiempo. Se examinaron todos los tipos de técnicas de detección, pero la mayor atención se centró en la radiolocalización.
Para distribuir los resultados de la conferencia a una audiencia más amplia, las actas se publicaron el mes siguiente en una revista. Esto incluía toda la información entonces existente sobre radiolocalización en la URSS, disponible (en ruso) para los investigadores en este campo en todo el mundo. [43]
Reconociendo el valor potencial de la radiolocalización para los militares, la GAU llegó a un acuerdo separado con el Instituto de Electrofísica de Leningrado (LEPI) para un sistema de radiolocalización. Este esfuerzo técnico estuvo dirigido por BK Shembel. La LEPI había construido un transmisor y un receptor para estudiar las características de radiorreflexión de diversos materiales y objetivos. Shembel rápidamente convirtió esto en un sistema experimental de radiolocalización biestático llamado Bistro (Rapid).
El transmisor Bistro , que operaba a 4,7 m (64 MHz), producía cerca de 200 W y estaba modulado en frecuencia por un tono de 1 kHz. Una antena transmisora fija daba una amplia cobertura de lo que se llamó radioekran (pantalla de radio). Un receptor regenerativo , ubicado a cierta distancia del transmisor, tenía una antena dipolo montada en un mecanismo alternativo accionado manualmente. Un avión que pasara por la zona protegida reflejaría la radiación y el receptor detectaría la interferencia Doppler entre las señales transmitidas y reflejadas.
Bistro se probó por primera vez durante el verano de 1934. Con el receptor a una distancia de hasta 11 km del transmisor, el equipo sólo podía detectar un avión que entraba en una pantalla a un alcance de aproximadamente 3 km (1,9 millas) y por debajo de los 1000 m. Con mejoras, se creía que tenía un alcance potencial de 75 km, y en octubre se encargaron cinco juegos para pruebas de campo. [44] Bistro se cita a menudo como el primer sistema de radar de la URSS; sin embargo, era incapaz de medir directamente el alcance y, por tanto, no podía clasificarse así.
LEPI y TsRL pasaron a formar parte del Nauchno-issledovatelsky institut-9 (NII-9, Instituto de Investigación Científica #9), una nueva organización GAU inaugurada en Leningrado en 1935. Mikhail A. Bonch-Bruyevich , un renombrado radiofísico que anteriormente trabajó en TsRL y la Universidad de Leningrado, fue nombrado Director Científico del NII-9.
La investigación sobre magnetrones comenzó en la Universidad de Jarkov en Ucrania a mediados de la década de 1920. Antes de finales de la década, esto había dado lugar a publicaciones de distribución mundial, como la revista alemana Annalen der Physik ( Anales de Física ). [45] Basado en este trabajo, Ioffe recomendó que una parte del LEPI se transfiriera a la ciudad de Kharkiv , lo que resultó en la formación del Instituto Ucraniano de Física y Tecnología (LIPT) en 1930. Dentro del LIPT, el Laboratorio de Oscilaciones Electromagnéticas (LEMO), dirigida por Abram A. Slutskin , continuó con el desarrollo del magnetrón. Dirigido por Aleksandr S. Usikov, evolucionaron varios magnetrones avanzados de ánodo segmentado. (Cabe señalar que estos y otros primeros magnetrones desarrollados en la URSS padecían inestabilidad de frecuencia, un problema en su uso en los sistemas de radar soviéticos).
En 1936, Shembel en el NII-9 utilizó uno de los magnetrones de Usikov que producía aproximadamente 7 W a 18 cm (1,7 GHz) como transmisor en un radioiskatel (buscador de radio) llamado Burya (Tormenta). Operando de manera similar a Bistro , el rango de detección era de aproximadamente 10 km y proporcionaba coordenadas de azimut y elevación estimadas con un margen de error de 4 grados. No se intentó convertirlo en un sistema pulsado, por lo que no podía proporcionar alcance y no estaba calificado para ser clasificado como radar. Sin embargo, fue el primer sistema de detección de radio por microondas.
Mientras Shembel y Bonch-Bruyevich trabajaban en sistemas de onda continua en NII-9, Oshehepkov en SKB y VV Tsimbalin del LPTI de Ioffe buscaban un sistema pulsado. En 1936, construyeron un equipo de radiolocalización que funcionaba a 4 m (75 MHz) con una potencia máxima de aproximadamente 500 W y una duración de pulso de 10 μs. Antes de finales de año, las pruebas realizadas en sitios de transmisión y recepción separados dieron como resultado la detección de una aeronave a 7 km. En abril de 1937, con la potencia máxima del pulso aumentada a 1 kW y la separación de las antenas también aumentada, las pruebas mostraron un alcance de detección de cerca de 17 km a una altura de 1,5 km. Aunque se trataba de un sistema pulsado, no era capaz de proporcionar alcance directamente: aún no se había desarrollado la técnica de utilizar pulsos para determinar el alcance.
En junio de 1937, todos los trabajos de radiolocalización en Leningrado se detuvieron repentinamente. La infame Gran Purga del dictador Joseph Stalin arrasó con los altos mandos militares y la comunidad científica que los apoyaba. El jefe de la PVO fue ejecutado. Oshchepkov, acusado de "crimen grave", fue condenado a 10 años en un campo de trabajos forzados del Gulag . NII-9 como organización se salvó, pero Shenbel fue despedido y Bonch-Bruyevich fue nombrado nuevo director. [46]
El Nauchnoissledovatel'skii ispytalel'nyi institut svyazi RKKA (NIIIS-KA, Instituto de Investigación Científica de Señales del Ejército Rojo), se había opuesto inicialmente a la investigación en radiolocalización, favoreciendo en cambio las técnicas acústicas. Sin embargo, esta porción del Ejército Rojo ganó poder como resultado de la Gran Purga y dio un giro radical, presionando con fuerza para lograr un rápido desarrollo de los sistemas de radiolocalización. Se hicieron cargo del laboratorio de Oshchepkov y se hicieron responsables de todos los acuerdos existentes y futuros para la investigación y la producción en fábrica. Al escribir más tarde sobre la Purga y sus efectos posteriores, el general Lobanov comentó que condujo a que el desarrollo se ubicara bajo una sola organización y a la rápida reorganización del trabajo. [47]
En el antiguo laboratorio de Oshchepkov, AI Shestako continuó trabajando con el sistema de transmisión por impulsos de 4 m (75 MHz). Mediante pulsaciones, el transmisor produjo una potencia máxima de 1 kW, el nivel más alto generado hasta el momento. En julio de 1938, un sistema experimental biestático de posición fija detectó un avión a unos 30 km de alcance a alturas de 500 m, y a 95 km de alcance, para objetivos de alto vuelo a 7,5 km de altitud. El sistema todavía era incapaz de determinar directamente el alcance. Luego, el proyecto pasó a manos del LPTI de Ioffe, lo que dio lugar al desarrollo de un sistema móvil denominado Redut (Reducto). Se utilizó una disposición de nuevos tubos transmisores, que dieron una potencia máxima cercana a los 50 kW con una duración de pulso de 10 μs. Se adoptaron antenas Yagi tanto para transmisión como para recepción.
El Redut fue probado por primera vez en campo en octubre de 1939, en un sitio cerca de Sebastopol , un puerto en Ucrania en la costa del Mar Negro . Esta prueba fue en parte para mostrar a la NKKF (Marina Soviética) el valor de la localización por radio de alerta temprana para proteger puertos estratégicos. Con el equipo en un acantilado a unos 160 metros sobre el nivel del mar, se detectó un hidroavión a una distancia de hasta 150 km. Las antenas Yagi estaban espaciadas a unos 1.000 metros; por lo tanto, se requirió una estrecha coordinación para apuntarlos en sincronización. Aksel Berg desarrolló una versión mejorada del Redut, el Redut-K, en 1940 y la colocó a bordo del crucero ligero Molotov en abril de 1941. Molotov se convirtió en el primer buque de guerra soviético equipado con radar. [48]
En el NII-9 dirigido por Bonch-Bruyevich, los científicos desarrollaron dos tipos de generadores de microondas muy avanzados. En 1938, Nikolay Devyatkov desarrolló un tubo de vacío de haz lineal y velocidad modulada (un klistrón ) , basado en diseños de Kharkiv. Este dispositivo produjo alrededor de 25 W a 15 a 18 cm (2,0 a 1,7 GHz) y luego se utilizó en sistemas experimentales. Devyatkov siguió esto con un dispositivo más simple de un solo resonador (un klistrón reflejo ). Al mismo tiempo, DE Malyarov y NF Alekseyev estaban construyendo una serie de magnetrones, también basados en diseños de Jarkov; el mejor de ellos produjo 300 W a 9 cm (3 GHz).
También en NII-9, DS Stogov fue encargado de las mejoras en el sistema Bistro . Redesignado como Reven (ruibarbo), fue probado en agosto de 1938, pero fue sólo marginalmente mejor que su predecesor. Con mejoras operativas menores adicionales, se convirtió en un sistema móvil llamado Radio Ulavlivatel Samoletov (RUS, Radio Catcher of Aircraft), pronto designado como RUS-1 . Este sistema biestático de onda continua tenía un transmisor montado en un camión que funcionaba a 4,7 m (64 MHz) y dos receptores montados en un camión.
Aunque el transmisor RUS-1 estaba en una cabina en la parte trasera de un camión, la antena tuvo que colgarse entre postes externos anclados al suelo. Un segundo camión que transportaba el generador eléctrico y otros equipos quedó atrapado contra el camión transmisor. Se utilizaron dos receptores, cada uno en una cabina montada en un camión con una antena dipolo en un poste giratorio extendido sobre su cabeza. En uso, los camiones receptores se colocaron a unos 40 km de distancia entre sí; así, con dos posiciones, sería posible hacer una estimación aproximada del alcance mediante triangulación en un mapa.
El sistema RUS-1 fue probado y puesto en producción en 1939, luego entró en servicio en 1940, convirtiéndose en el primer sistema de radiolocalización desplegado en el Ejército Rojo. Alrededor de 45 sistemas RUS-1 se construyeron en la fábrica Svetlana de Leningrado antes de finales de 1941 y se desplegaron a lo largo de las fronteras occidentales de la URSS y en el Lejano Oriente. Sin embargo, sin capacidad de alcance directo, los militares encontraron que el RUS-1 era de poco valor.
Incluso antes de que fracasaran los esfuerzos en Leningrado, el NIIIS-KA había contratado a la UIPT en Jarkov para investigar un sistema de localización por radio pulsado para aplicaciones antiaéreas. Esto llevó a LEMO, en marzo de 1937, a iniciar un proyecto financiado internamente con el nombre en clave Zenit (un equipo de fútbol popular en ese momento). El desarrollo del transmisor estuvo a cargo de Usikov, proveedor del magnetrón utilizado anteriormente en Buria . Para el Zenit , Usikov utilizó un magnetrón de 60 cm (500 MHz) pulsado con una duración de 10 a 20 μs y que proporcionaba una potencia pulsada de 3 kW, que luego aumentó a cerca de 10 kW. Semion Braude lideró el desarrollo de un receptor superheterodino utilizando un magnetrón sintonizable como oscilador local . El sistema tenía antenas de transmisión y recepción separadas, separadas por unos 65 m, construidas con dipolos respaldados por reflectores parabólicos de 3 metros .
El Zenit se probó por primera vez en octubre de 1938. En él se detectó un bombardero de tamaño medio a una distancia de 3 km. El NIIIS-KA observó las pruebas y consideró que eran suficientes para iniciar un esfuerzo contratado. En mayo de 1939 se llegó a un acuerdo que especificaba el rendimiento requerido y exigía que el sistema estuviera listo para su producción en 1941. Se aumentó la potencia del transmisor, se agregaron selsens a las antenas para permitirles realizar el seguimiento y se mejoró la sensibilidad del receptor. utilizando un triodo bellota RCA 955 como oscilador local.
En septiembre de 1940 se realizó una demostración del Zenit mejorado . En ella se demostró que el alcance, la altitud y el azimut de un avión que volaba a alturas entre 4.000 y 7.000 metros se podían determinar a una distancia de hasta 25 km. Sin embargo, el tiempo necesario para estas mediciones fue de unos 38 segundos, demasiado tiempo para ser utilizado por baterías antiaéreas. Además, con las antenas apuntadas en un ángulo bajo, había una zona muerta a cierta distancia causada por la interferencia de los reflejos a nivel del suelo. Si bien este desempeño no fue satisfactorio para aplicaciones inmediatas de colocación de armas, fue el primer sistema completo de localización por radio de tres coordenadas en la Unión Soviética y mostró el camino para sistemas futuros. [49]
El trabajo en LEMO continuó en Zenit , particularmente para convertirlo en un sistema de antena única denominado Rubin . Este esfuerzo, sin embargo, se vio interrumpido por la invasión de la URSS por parte de Alemania en junio de 1941. Al poco tiempo, se ordenó la evacuación de las actividades de desarrollo en Jarkov al Lejano Oriente. Los esfuerzos de investigación en Leningrado estuvieron igualmente dispersos. [50]
Después de ocho años de esfuerzos por parte de físicos e ingenieros altamente calificados, la URSS entró en la Segunda Guerra Mundial sin un sistema de radar completamente desarrollado y en uso.
Como nación marinera, Japón tuvo un interés temprano en las comunicaciones inalámbricas (radio). El primer uso conocido de la telegrafía inalámbrica en la guerra en el mar fue por parte de la Armada Imperial Japonesa , al derrotar a la Flota Imperial Rusa en 1904 en la Batalla de Port Arthur . Hubo un interés temprano en los equipos de radiogoniometría , para uso tanto en navegación como en vigilancia militar. La Armada Imperial desarrolló un excelente receptor para este propósito en 1921, y pronto la mayoría de los buques de guerra japoneses tenían este equipo.
En las dos décadas entre las dos guerras mundiales, la tecnología de radio en Japón logró avances a la par con la de las naciones occidentales. Sin embargo, a menudo hubo impedimentos para transferir estos avances al ejército. Durante mucho tiempo, los japoneses habían creído que tenían la mejor capacidad de combate de todas las fuerzas militares del mundo. Los líderes militares, que entonces también controlaban el gobierno, sentían sinceramente que las armas, los aviones y los barcos que habían construido eran plenamente suficientes y, tal como estaban, el ejército y la marina japoneses eran invencibles. En 1936, Japón se unió a la Alemania nazi y la Italia fascista en un Pacto Tripartito .
La ingeniería de radio era fuerte en las instituciones de educación superior de Japón, especialmente en las universidades imperiales (financiadas por el gobierno). Esto incluyó estudios de pregrado y posgrado, así como investigación académica en este campo. Se establecieron relaciones especiales con universidades e institutos extranjeros, particularmente en Alemania, y los profesores e investigadores japoneses a menudo viajaban al extranjero para realizar estudios avanzados.
La investigación académica tendió a mejorar las tecnologías básicas, más que a sus aplicaciones específicas. Hubo una investigación considerable sobre osciladores de alta frecuencia y alta potencia, como el magnetrón , pero la aplicación de estos dispositivos generalmente se dejó en manos de investigadores industriales y militares.
Uno de los investigadores de radio más conocidos de Japón en las décadas de 1920 y 1930 fue el profesor Hidetsugu Yagi . Después de realizar estudios de posgrado en Alemania, Inglaterra y Estados Unidos, Yagi se unió a la Universidad de Tohoku , donde su investigación se centró en antenas y osciladores para comunicaciones de alta frecuencia. En un artículo fundamental de 1928 de Yagi figuraba un resumen del trabajo de investigación sobre radio en la Universidad de Tohoku. [51]
Junto con Shintaro Uda , uno de los primeros estudiantes de doctorado de Yagi, surgió una antena radicalmente nueva. Tenía una serie de elementos parásitos (directores y reflectores) y pasaría a ser conocida como antena Yagi-Uda o Yagi . Se asignó a RCA una patente estadounidense, expedida en mayo de 1932 . A día de hoy, esta es la antena direccional más utilizada en todo el mundo.
El magnetrón de cavidad también era de interés para Yagi. Este dispositivo HF (~10 MHz) había sido inventado en 1921 por Albert W. Hull en General Electric , y Yagi estaba convencido de que podía funcionar en la región VHF o incluso UHF . En 1927, Kinjiro Okabe , otro de los primeros estudiantes de doctorado de Yagi, desarrolló un dispositivo de ánodo dividido que finalmente generaba oscilaciones en longitudes de onda de hasta aproximadamente 12 cm (2,5 GHz).
Investigadores de otras universidades e instituciones japonesas también iniciaron proyectos en el desarrollo de magnetrones, lo que condujo a mejoras en el dispositivo de ánodo dividido. Entre ellos se encontraban Kiyoshi Morita, del Instituto Tecnológico de Tokio , y Tsuneo Ito, de la Universidad de Tokoku .
Shigeru Nakajima de Japan Radio Company (JRC) vio el potencial comercial de estos dispositivos y comenzó a seguir desarrollando y posteriormente produciendo muy rentablemente magnetrones para el mercado de calentamiento dieléctrico médico (diatermia). El único interés militar en los magnetrones lo mostró Yoji Ito en el Instituto de Investigación Técnica Naval (NTRI).
El NTRI se formó en 1922 y entró en pleno funcionamiento en 1930. Ubicado en Meguro, Tokio , cerca del Instituto de Tecnología de Tokio, científicos, ingenieros y técnicos de primer nivel participaban en actividades que iban desde el diseño de submarinos gigantes hasta la construcción de nuevos tubos de radio. . Se incluyeron todos los precursores del radar, pero esto no significó que los jefes de la Armada Imperial aceptaran estos logros.
En 1936, Tsuneo Ito (sin relación con Yoji Ito) desarrolló un magnetrón de 8 ánodos divididos que producía alrededor de 10 W a 10 cm (3 GHz). Por su apariencia, se le llamó Tachibana (o mandarina, una fruta cítrica de color naranja). Tsuneo Ito también se unió al NTRI y continuó su investigación sobre magnetrones en asociación con Yoji Ito. En 1937, desarrollaron la técnica de acoplar segmentos adyacentes (llamado push-pull), lo que dio como resultado estabilidad de frecuencia, un avance extremadamente importante del magnetrón.
A principios de 1939, NTRI/JRC habían desarrollado conjuntamente un magnetrón tipo mandarín de frecuencia estable (Nº M3) de 10 cm (3 GHz) que, con refrigeración por agua, podía producir 500 W de potencia. En el mismo período, se construyeron magnetrones con 10 y 12 cavidades que operaban a tan solo 0,7 cm (40 GHz). La configuración del magnetrón M3 era esencialmente la misma que la utilizada más tarde en el magnetrón desarrollado por Boot y Randall en la Universidad de Birmingham a principios de 1940, incluida la mejora de las cavidades atadas. Sin embargo, a diferencia del magnetrón de alta potencia de Gran Bretaña, el dispositivo inicial del NTRI generaba sólo unos pocos cientos de vatios. [52]
En general, no faltaban capacidades científicas y de ingeniería en Japón; sus buques de guerra y aviones mostraron claramente altos niveles de competencia técnica. Estaban por delante de Gran Bretaña en el desarrollo de magnetrones y su antena Yagi era el estándar mundial para sistemas VHF. Simplemente, los altos líderes militares no reconocieron cómo la aplicación de la radio en la detección y medición de distancias –lo que a menudo se llamaba Radio Range Finder (RRF)– podía ser valiosa, particularmente en cualquier función defensiva; La ofensiva, no la defensa, dominaba totalmente su pensamiento.
En 1938, ingenieros de la Oficina de Investigación de Nippon Electric Company ( NEC ) estaban realizando pruebas de cobertura en transmisores de alta frecuencia cuando se observó un rápido desvanecimiento de la señal. Esto ocurría cada vez que un avión pasaba sobre la línea entre el transmisor y el medidor receptor. Masatsugu Kobayashi, director del Departamento de Tubos de NEC, reconoció que esto se debía a la interferencia de frecuencia de la señal directa y la señal Doppler desplazada reflejada desde el avión.
Kobayashi sugirió al Instituto de Investigación Científica del Ejército que este fenómeno podría utilizarse como método de alerta para los aviones. Aunque el Ejército había rechazado propuestas anteriores para el uso de técnicas de detección de radio, esta tenía atractivo porque se basaba en un método fácilmente comprensible y requeriría poco costo y riesgo de desarrollo para demostrar su valor militar. NEC asignó a Kinji Satake de su Instituto de Investigación el desarrollo de un sistema llamado Detector de interferencia Doppler biestático (BDID).
Para probar el sistema prototipo, se instaló en una zona recientemente ocupada por Japón a lo largo de la costa de China. El sistema operaba entre 4,0 y 7,5 MHz (75 a 40 m) e involucraba varias estaciones muy espaciadas; esto formó una pantalla de radio que podía detectar la presencia (pero nada más) de una aeronave a distancias de hasta 500 km (310 millas). El BDID fue el primer sistema de detección por radio implementado por el Ejército Imperial, puesto en funcionamiento a principios de 1941.
Satake desarrolló un sistema similar para el territorio japonés. Los centros de información recibieron advertencias orales de los operadores en las estaciones BDID, generalmente espaciadas entre 65 y 240 km (40 y 150 millas). Para reducir la vulnerabilidad de localización (un gran temor de los militares), los transmisores funcionaban con sólo unos pocos vatios de potencia. Aunque originalmente se pretendía que fueran temporales hasta que estuvieran disponibles mejores sistemas, permanecieron en funcionamiento durante toda la guerra. No fue hasta después del inicio de la guerra que el Ejército Imperial dispuso de equipos que podrían llamarse radar. [53]
A mediados de la década de 1930, algunos de los especialistas técnicos de la Armada Imperial se interesaron por la posibilidad de utilizar la radio para detectar aviones. Para realizar consultas, recurrieron al profesor Yagi, director del Laboratorio de Investigación de Radio de la Universidad Imperial de Osaka. Yagi sugirió que esto podría hacerse examinando el cambio de frecuencia Doppler en una señal reflejada.
Se proporcionó financiación al Laboratorio de Osaka para la investigación experimental de esta técnica. Kinjiro Okabe, el inventor del magnetrón de ánodo dividido y que había seguido a Yagi a Osaka, dirigió el esfuerzo. Los análisis teóricos indicaron que las reflexiones serían mayores si la longitud de onda fuera aproximadamente la misma que el tamaño de las estructuras de los aviones. Por lo tanto, para el experimento se utilizó un transmisor y un receptor VHF con antenas Yagi separadas a cierta distancia.
En 1936, Okabe detectó con éxito un avión que pasaba mediante el método de interferencia Doppler; Esta fue la primera demostración registrada en Japón de detección de aviones por radio. Con este éxito, el interés de investigación de Okabe pasó de los magnetrones a los equipos VHF para la detección de objetivos. Sin embargo, esto no generó ninguna financiación significativa. Los niveles superiores de la Armada Imperial creían que cualquier ventaja de utilizar la radio para este propósito se veía ampliamente superada por la intercepción enemiga y la revelación de la presencia del remitente.
Históricamente, los buques de guerra en formación utilizaban luces y bocinas para evitar colisiones durante la noche o cuando había niebla. También se podrían utilizar técnicas más nuevas de comunicaciones por radio VHF y radiogoniometría, pero todos estos métodos eran muy vulnerables a la interceptación enemiga. En el NTRI, Yoji Ito propuso que la señal UHF de un magnetrón podría usarse para generar un haz muy estrecho que tendría una posibilidad muy reducida de detección del enemigo.
El desarrollo del sistema de microondas para evitar colisiones comenzó en 1939, cuando la Armada Imperial proporcionó financiación al JRC para experimentos preliminares. En un esfuerzo cooperativo en el que participaron Yoji Ito del NTRI y Shigeru Nakajima del JRC, se diseñó y construyó un aparato que utiliza un magnetrón de 3 cm (10 GHz) con modulación de frecuencia. El equipo se utilizó en un intento de detectar reflejos de estructuras altas a pocos kilómetros de distancia. Este experimento dio malos resultados, atribuidos a la muy baja potencia del magnetrón.
El magnetrón inicial fue sustituido por uno que funcionaba a 16 cm (1,9 GHz) y con una potencia considerablemente mayor. Los resultados fueron entonces mucho mejores y, en octubre de 1940, el equipo obtuvo ecos claros de un barco en la Bahía de Tokio a una distancia de unos 10 km (6,2 millas). Todavía no había ningún compromiso por parte de los altos funcionarios navales japoneses para utilizar esta tecnología a bordo de buques de guerra. No se hizo nada más en ese momento, pero a finales de 1941, el sistema se adoptó para un uso limitado.
A finales de 1940, Japón organizó dos misiones técnicas para visitar Alemania e intercambiar información sobre sus avances en tecnología militar. El comandante Yoji Ito representó el interés de la Armada en las aplicaciones de radio y el teniente coronel Kinji Satake hizo lo mismo por el Ejército. Durante una visita de varios meses, intercambiaron importante información general, así como material secreto limitado sobre algunas tecnologías, pero poco directamente relacionado con las técnicas de detección de radio. Ninguna de las partes mencionó siquiera los magnetrones, pero los alemanes aparentemente sí revelaron su uso de técnicas pulsadas.
Después de recibir los informes del intercambio técnico en Alemania, así como los informes de inteligencia sobre el éxito de Gran Bretaña en el disparo con RDF, el Estado Mayor Naval dio marcha atrás y tentativamente aceptó la tecnología de transmisión de pulsos. El 2 de agosto de 1941, incluso antes de que Yoji Ito regresara a Japón, se asignaron fondos para el desarrollo inicial de radares modulados por pulsos. El comandante Chuji Hashimoto del NTRI fue el responsable de iniciar esta actividad.
Un prototipo que operaba a 4,2 m (71 MHz) y producía alrededor de 5 kW se completó en caso de accidente. Con el NTRI a la cabeza, la empresa NEC y el Laboratorio de Investigación de la Japan Broadcasting Corporation ( NHK ) hicieron importantes contribuciones al esfuerzo. Kenjiro Takayanagi , ingeniero jefe de la estación de televisión experimental de NHK y llamado "el padre de la televisión japonesa", fue especialmente útil en el rápido desarrollo de los circuitos de formación de impulsos y temporización, así como la pantalla del receptor. A principios de septiembre de 1941, se probó por primera vez el prototipo; detectó un solo bombardero a 97 km (60 millas) y un vuelo de aviones a 145 km (90 millas).
El sistema, el primer telémetro de radio completo (RRF - radar) de Japón, fue designado Mark 1 Modelo 1. Se otorgaron contratos a tres empresas para la producción en serie; NEC construyó los transmisores y moduladores de pulso, Japan Victor los receptores y pantallas asociadas, y Fuji Electrical las antenas y sus servoaccionadores. El sistema funcionó a 3,0 m (100 MHz) con una potencia máxima de 40 kW. Se utilizaron conjuntos de dipolos con reflectores tipo mate+ en antenas separadas para transmitir y recibir.
En noviembre de 1941, el primer RRF fabricado se puso en servicio como sistema terrestre de alerta temprana en Katsuura, Chiba , una ciudad en la costa del Pacífico a unos 100 km (62 millas) de Tokio. Un sistema grande, pesaba cerca de 8.700 kg (19.000 lb). El rango de detección fue de aproximadamente 130 km (81 millas) para aviones individuales y 250 km (160 millas) para grupos. [54]
Los primeros métodos de detección por radio en los Países Bajos se realizaron mediante dos líneas independientes: una, un sistema de microondas de la empresa Philips y la otra, un sistema VHF de un laboratorio de las Fuerzas Armadas. [55]
La empresa Philips de Eindhoven , Países Bajos, operaba el Natuurkundig Laboratorium ( NatLab ) para investigaciones fundamentales relacionadas con sus productos. El investigador del NatLab, Klaas Posthumus, desarrolló un magnetrón dividido en cuatro elementos. [56] Al desarrollar un sistema de comunicación utilizando este magnetrón, CHJA Staal estaba probando la transmisión mediante el uso de antenas parabólicas de transmisión y recepción colocadas una al lado de la otra, ambas dirigidas a una placa grande a cierta distancia. Para superar la inestabilidad de frecuencia del magnetrón, se utilizó modulación de pulsos. Se descubrió que la placa reflejaba una señal fuerte.
Al reconocer la importancia potencial de este dispositivo como dispositivo de detección, NatLab organizó una demostración para la Koninklijke Marine ( Marina Real de los Países Bajos ). Esto se llevó a cabo en 1937 a través de la entrada del principal puerto naval de Marsdiep . Los reflejos de las olas del mar oscurecieron el regreso del barco objetivo, pero la Armada quedó lo suficientemente impresionada como para iniciar el patrocinio de la investigación. En 1939, se demostró un conjunto mejorado en Wijk aan Zee, que detectó una embarcación a una distancia de 3,2 km (2,0 millas).
Philips construyó un prototipo de sistema y la empresa Nederlandse Seintoestellen Fabriek (una filial de Philips) inició planes para construir una cadena de estaciones de alerta para proteger los puertos principales. Se realizaron algunas pruebas de campo del prototipo, pero el proyecto se interrumpió cuando Alemania invadió los Países Bajos el 10 de mayo de 1940. Sin embargo, dentro del NatLab, el trabajo continuó en gran secreto hasta 1942. [57]
A principios de la década de 1930, hubo rumores generalizados sobre el desarrollo de un "rayo de la muerte". El Parlamento holandés creó un Comité para las Aplicaciones de la Física en Armas bajo la dirección de GJ Elias para examinar este potencial, pero el Comité rápidamente descartó los rayos mortales. Sin embargo, el Comité creó el Laboratorium voor Fysieke Ontwikkeling (LFO, Laboratorio para el Desarrollo Físico), dedicado a apoyar a las Fuerzas Armadas de los Países Bajos.
Operando en gran secreto, la LFO abrió una instalación llamada Meetgebouw (Edificio de Medidas) ubicada en la llanura de Waalsdorp. En 1934, JLWC von Weiler se unió al LFO y, con el SG Gratama, comenzó a investigar un sistema de comunicación de 1,25 m (240 MHz) para ser utilizado en la detección de artillería. [58]
En 1937, mientras se realizaban pruebas con este sistema, una bandada de pájaros que pasaba perturbó la señal. Al darse cuenta de que este podría ser un método potencial para detectar aviones, el Ministro de Guerra ordenó la continuación de los experimentos. Weiler y Gratama se propusieron desarrollar un sistema para dirigir reflectores y apuntar cañones antiaéreos.
El "dispositivo de escucha eléctrica" experimental funcionó a 70 cm (430 MHz) y utilizó transmisión pulsada a un RPF de 10 kHz. Se desarrolló un circuito de bloqueo de transmisión-recepción para permitir una antena común. La señal recibida se mostró en un tubo CR con una base de tiempo circular. Este conjunto se demostró al ejército en abril de 1938 y detectó un avión a una distancia de 18 km (11 millas). Sin embargo, el conjunto fue rechazado porque no podía soportar las duras condiciones de combate del Ejército.
La Marina se mostró más receptiva. Se proporcionaron fondos para el desarrollo final y se incorporó a Max Staal al equipo. Para mantener el secreto, dividieron el desarrollo en partes. El transmisor se construyó en la Escuela Técnica Superior de Delft y el receptor en la Universidad de Leiden . Se montarán diez decorados bajo la supervisión personal de JJA Schagen van Leeuwen, director de la empresa Hazemeijer Fabriek van Signaalapparaten.
El prototipo tenía una potencia máxima de 1 kW y utilizaba una longitud de pulso de 2 a 3 μs con una PRF de 10 a 20 kHz. El receptor era de tipo superheterodino y utilizaba tubos Acorn y una etapa IF de 6 MHz. La antena constaba de 4 filas de 16 dipolos de media onda respaldados por una pantalla de malla de 3 por 3 metros. El operador utilizó un accionamiento tipo bicicleta para girar la antena y la elevación se podía cambiar con una manivela. [59]
Se completaron varios conjuntos y uno se puso en funcionamiento en Malieveld en La Haya justo antes de que los Países Bajos cayesen ante Alemania en mayo de 1940. El conjunto funcionó bien, detectando aviones enemigos durante los primeros días de combate. Para evitar la captura, se destruyeron las unidades operativas y los planos del sistema. Von Weiler y Max Staal huyeron a Inglaterra a bordo de uno de los últimos barcos que pudieron partir, llevando consigo dos equipos desmontados. Más tarde, Gratama y van Leeuwen también escaparon a Inglaterra.
En 1927, los físicos franceses Camille Gutton y Emile Pierret experimentaron con magnetrones y otros dispositivos que generaban longitudes de onda de hasta 16 cm. El hijo de Camille, Henri Gutton, estaba en la Compagnie générale de la télégraphie sans fil (CSF), donde él y Robert Warneck mejoraron los magnetrones de su padre.
En 1934, tras estudios sistemáticos sobre el magnetrón, la rama de investigación del CSF, dirigida por Maurice Ponte, presentó una solicitud de patente para un dispositivo diseñado para detectar obstáculos utilizando radiación continua de longitudes de onda ultracortas producida por un magnetrón. [60] Estos todavía eran sistemas CW y dependían de la interferencia Doppler para su detección. Sin embargo, como ocurre con la mayoría de los radares modernos, las antenas estaban colocadas juntas. [61] El dispositivo medía la distancia y el acimut, pero no directamente como en el posterior "radar" en una pantalla (1939). Aún así, esta fue la primera patente de un aparato operativo de detección de radio que utiliza longitudes de onda centimétricas.
El sistema fue probado a finales de 1934 a bordo del carguero Oregon , con dos transmisores trabajando en longitudes de onda de 80 cm y 16 cm. Se detectaron costas y barcos en un rango de 10 a 12 millas náuticas. Se eligió la longitud de onda más corta para el diseño final, que ya a mediados de 1935 equipó al transatlántico SS Normandie para su uso operativo.
A finales de 1937, Maurice Elie en SFR desarrolló un medio de tubos transmisores de modulación de pulsos. Esto dio lugar a un nuevo sistema de 16 cm con una potencia máxima cercana a los 500 W y un ancho de pulso de 6 μs. Las patentes francesa y estadounidense se presentaron en diciembre de 1939. [62] Se planeó probar el sistema en el mar a bordo del Normandie , pero se canceló al estallar la guerra.
Al mismo tiempo, Pierre David del Laboratoire National de Radioélectricité (Laboratorio Nacional de Radioelectricidad, LNR) experimentó con señales de radio reflejadas en aproximadamente un metro de longitud de onda. A partir de 1931, observó que los aviones provocaban interferencias en las señales. Luego, el LNR inició una investigación sobre una técnica de detección denominada barrera électromagnétique (cortina electromagnética). Si bien esto podría indicar la ubicación general de la penetración, no fue posible determinar con precisión la dirección y la velocidad.
En 1936, la Défense Aérienne du Territoire (Defensa del Territorio Aéreo) realizó pruebas con la cortina electromagnética de David. En las pruebas, el sistema detectó la mayoría de los aviones que entraban, pero muchos fueron pasados por alto. A medida que la guerra se acercaba, la necesidad de detectar un avión se hacía crítica. David se dio cuenta de las ventajas de un sistema pulsado y en octubre de 1938 diseñó un sistema modulado por pulsos de 50 MHz con una potencia máxima de pulso de 12 kW. Este fue construido por la firma SADIR. [63]
Francia declaró la guerra a Alemania el 3 de septiembre de 1939 y había una gran necesidad de un sistema de detección de alerta temprana. El sistema SADIR fue llevado cerca de Toulon y detectó y midió el alcance de los aviones invasores hasta 55 km (34 millas). El sistema pulsado SFR se instaló cerca de París, donde detectó aviones a distancias de hasta 130 km (81 millas). Sin embargo, el avance alemán fue abrumador y hubo que tomar medidas de emergencia; Ya era demasiado tarde para que Francia desarrollara radares por sí sola y se decidió que sus avances se compartirían con sus aliados.
A mediados de 1940, Maurice Ponte, de los laboratorios de CSF en París, presentó un magnetrón de cavidad diseñado por Henri Gutton en SFR (ver arriba) a los laboratorios GEC en Wembley , Gran Bretaña. Este magnetrón fue diseñado para funcionamiento pulsado a una longitud de onda de 16 cm. A diferencia de otros diseños de magnetrones de esa época, como el magnetrón Boots y Randall (véanse las contribuciones británicas más arriba), este tubo utilizaba un cátodo recubierto de óxido con una potencia máxima de 1 kW, lo que demuestra que los cátodos de óxido eran la solución para producir alta potencia. pulsos de energía en longitudes de onda cortas, un problema que había eludido a los investigadores británicos y estadounidenses durante años. La importancia de este evento fue subrayada por Eric Megaw, en una revisión de 1946 de los primeros desarrollos del radar: "Éste fue el punto de partida del uso del cátodo de óxido en prácticamente todas nuestras ondas de transmisión pulsadas posteriores y, como tal, fue una contribución significativa a la revolución británica". radar La fecha era el 8 de mayo de 1940". [64] Una versión modificada de este magnetrón alcanzó una potencia máxima de 10 kW en agosto de 1940. Fue ese modelo el que, a su vez, fue entregado a los estadounidenses como muestra de buena fe [65] durante las negociaciones realizadas por Tizard. delegación en 1940 para obtener de Estados Unidos los recursos necesarios para que Gran Bretaña explotara todo el potencial militar de su trabajo de investigación y desarrollo.
Guglielmo Marconi inició en Italia la investigación sobre la tecnología de detección por radio. En 1933, mientras participaba con su empresa italiana en experimentos con un enlace de comunicaciones de 600 MHz a través de Roma, notó perturbaciones en la transmisión causadas por objetos en movimiento adyacentes a su trayectoria. Esto llevó al desarrollo en su laboratorio de Cornegliano de un sistema de detección Doppler CW de 330 MHz (0,91 m) al que llamó radioecometro . Se utilizaron tubos Barkhausen-Kurz tanto en el transmisor como en el receptor.
En mayo de 1935, Marconi demostró su sistema al dictador fascista Benito Mussolini y a miembros del Estado Mayor militar; sin embargo, la potencia de salida era insuficiente para uso militar. Si bien la manifestación de Marconi despertó un interés considerable, poco más se hizo con su aparato.
Mussolini ordenó que se desarrollara aún más la tecnología de detección por radio y fue asignada al Regio Istituto Elettrotecnico e delle Comunicazioni (RIEC, Real Instituto de Electrotecnia y Comunicaciones). La RIEC se fundó en 1916 en el campus de la Academia Naval Italiana en Livorno . Para dirigir el proyecto a tiempo parcial se asignó al teniente Ugo Tiberio , profesor de física y radiotecnología de la Academia. [66]
Tiberio preparó un informe sobre el desarrollo de un aparato experimental al que llamó telemetro radiofonico del rivelatore (RDT, Radio-Detector Telemetría). El informe, presentado a mediados de 1936, incluía lo que más tarde se conoció como la ecuación del alcance del radar. Cuando se puso en marcha el trabajo, se añadió a Nello Carrara , un instructor de física civil que había estado investigando en la RIEC en microondas, [67] como responsable del desarrollo del transmisor RDT.
Antes de finales de 1936, Tiberio y Carrara habían demostrado el EC-1, el primer sistema RDT italiano. Tenía un transmisor de FM que funcionaba a 200 MHz (1,5 m) con una sola antena cilíndrica parabólica . Detectó mezclando las señales transmitidas y reflejadas con desplazamiento Doppler, lo que resultó en un tono audible.
El EC-1 no proporcionó una medición de alcance; Para añadir esta capacidad, en 1937 se inició el desarrollo de un sistema pulsado. El capitán Alfeo Brandimarte se unió al grupo y diseñó principalmente el primer sistema pulsado, el EC-2. Este operaba a 175 MHz (1,7 m) y utilizaba una única antena fabricada con varios dipolos equifases. La señal detectada estaba destinada a mostrarse en un osciloscopio. Hubo muchos problemas y el sistema nunca llegó a la etapa de prueba.
Luego, el trabajo se centró en desarrollar mayor potencia y frecuencias operativas. Carrara, en colaboración con la empresa FIVRE, desarrolló un dispositivo similar a un magnetrón. Este estaba compuesto por un par de triodos conectados a una cavidad resonante y producía 10 kW a 425 MHz (70 cm). Se utilizó para diseñar dos versiones del EC-3, una para a bordo y otra para defensa costera. [68]
Italia, uniéndose a Alemania, entró en la Segunda Guerra Mundial en junio de 1940 sin un RDT operativo. Se construyó y probó una placa del EC-3 desde lo alto de un edificio de la Academia, pero la mayor parte del trabajo de RDT se detuvo porque el apoyo directo a la guerra tomó prioridad.
A principios de 1939, el gobierno británico invitó a representantes de las naciones de la Commonwealth técnicamente más avanzadas a visitar Inglaterra para recibir información y realizar demostraciones sobre la tecnología altamente secreta RDF (radar). Sobre esta base, en septiembre de 1939 se iniciaron los desarrollos de RDF en Australia, Canadá, Nueva Zelanda y Sudáfrica. Además, esta tecnología se desarrolló de forma independiente en Hungría a principios del período de guerra.
Australia: el Laboratorio de Radiofísica de Australia se estableció en la Universidad de Sydney bajo el control del Consejo de Investigaciones Científicas e Industriales; John H. Piddington fue responsable del desarrollo de RDF. El primer proyecto fue un sistema de defensa costera de 200 MHz (1,5 m) para el ejército australiano . Designado ShD, se probó por primera vez en septiembre de 1941 y finalmente se instaló en 17 puertos. Tras el ataque japonés a Pearl Harbor , la Real Fuerza Aérea Australiana necesitaba urgentemente un sistema de alerta aérea, y el equipo de Piddington, utilizando el ShD como base, armó el AW Mark I en cinco días. Se estaba instalando en Darwin, Territorio del Norte , cuando Australia recibió el primer ataque japonés el 19 de febrero de 1942. Poco tiempo después, se convirtió en una versión ligera y transportable, el LW-AW Mark II; Esto fue utilizado por las fuerzas australianas, así como por el ejército estadounidense, en los primeros desembarcos en islas del Pacífico Sur. [69]
Canadá: Los primeros desarrollos de RDF en Canadá se realizaron en la Sección de Radio del Consejo Nacional de Investigación de Canadá . Utilizando componentes comerciales y esencialmente sin más ayuda de Gran Bretaña, John Tasker Henderson dirigió un equipo en el desarrollo del Night Watchman, un sistema de alerta de superficie para la Marina Real Canadiense para proteger la entrada al puerto de Halifax . Probado con éxito en julio de 1940, este equipo funcionaba a 200 MHz (1,5 m), tenía una salida de 1 kW con una longitud de pulso de 0,5 μs y utilizaba una antena fija relativamente pequeña. A esto le siguió un equipo a bordo de un barco designado Surface Warning 1st Canadian (SW1C) con la antena girada manualmente mediante el uso de un volante Chevrolet en el compartimiento del operador. El SW1C se probó por primera vez en el mar a mediados de mayo de 1941, pero el rendimiento fue tan pobre en comparación con el radar a bordo de barcos Modelo 271 de la Royal Navy que la Royal Canadian Navy finalmente adoptó el 271 británico en lugar del SW1C. [70]
Para la defensa costera por parte del ejército canadiense , se desarrolló un equipo de 200 MHz con un transmisor similar al Night Watchman. Designado CD, utilizaba una gran antena giratoria encima de una torre de madera de 21 m (70 pies). El CD se puso en funcionamiento en enero de 1942. [71]
Nueva Zelanda : Ernest Marsden representó a Nueva Zelanda en las reuniones informativas en Inglaterra y luego estableció dos instalaciones para el desarrollo de RDF: una en Wellington, en la Sección de Radio de la Oficina Central de Correos de Nueva Zelanda, y otra en el Canterbury University College en Christchurch . Charles N. Watson-Munro dirigió el desarrollo de decorados terrestres y aéreos en Wellington, mientras que Frederick WG White dirigió el desarrollo de decorados a bordo en Christchurch.
Antes de finales de 1939, el grupo Wellington había convertido un transmisor existente de 180 MHz (1,6 m) y 1 kW para producir pulsos de 2 μs y lo había probado para detectar grandes embarcaciones a una distancia de hasta 30 km; esto fue designado CW (Observación Costera). Un conjunto similar, designado CD (Coast Defense), usaba un CRT para la visualización y tenía conmutación de lóbulos en la antena receptora; esto se implementó en Wellington a finales de 1940. Marsden trajo desde Gran Bretaña un conjunto ASV de 200 MHz parcialmente terminado, y otro grupo en Wellington lo incorporó a un conjunto de aviones para la Real Fuerza Aérea de Nueva Zelanda ; Este voló por primera vez a principios de 1940. En Christchurch, había menos personal y el trabajo fue más lento, pero en julio de 1940, se probó un equipo de 430 MHz (70 cm) y 5 kW. La Marina Real de Nueva Zelanda puso en servicio dos tipos, denominados SW (Ship Advertencia) y SWG (Ship Advertencia, Artillería), a partir de agosto de 1941. En total, se desarrollaron unos 44 tipos en Nueva Zelanda durante la Segunda Guerra Mundial. [72]
Los sistemas de radar se desarrollaron a partir de 1939; Inicialmente se fabricó en Nueva Zelanda, pero luego (debido a las dificultades para conseguir componentes) se fabricó en Gran Bretaña. Se desplegaron equipos de radar GCI transportables en el Pacífico, incluido uno con personal de la RNZAF en el aeródromo estadounidense en Henderson Field, Guadalcanal en septiembre de 1942, donde los equipos SCR 270-B estadounidenses no podían trazar alturas, por lo que eran inadecuados contra las frecuentes incursiones nocturnas japonesas. En la primera mitad de 1943, se enviaron unidades y personal de radar adicionales de Nueva Zelanda al Pacífico a petición del COMOSPAC, el almirante Halsey. [73]
Sudáfrica no tuvo un representante en las reuniones de 1939 en Inglaterra, pero a mediados de septiembre, cuando Ernest Marsden regresaba en barco a Nueva Zelanda, Basil FJ Schonland subió a bordo y recibió tres días de sesiones informativas. Schonland, una autoridad mundial en rayos y director del Instituto de Geofísica Bernard Price de la Universidad de Witwatersrand , comenzó inmediatamente un desarrollo RDF utilizando componentes de radioaficionados y equipos de monitoreo de rayos del Instituto. Designado JB (por Johannesburgo ), el sistema móvil de 90 MHz (3,3 m) y 500 W se probó en noviembre de 1939, apenas dos meses después de su inicio. El prototipo fue operado en Durban antes de finales de 1939, detectando barcos y aviones a distancias de hasta 80 km, y en marzo siguiente las brigadas antiaéreas de las Fuerzas de Defensa de Sudáfrica desplegaron un sistema . [74]
Hungría: Zoltán Lajos Bay en Hungría fue profesor de Física en la Universidad Técnica de Budapest y director de investigación de Egyesült Izzolampa (IZZO), una empresa de fabricación de radio y electricidad. A finales de 1942, el Ministro de Defensa ordenó a IZZO que desarrollara un sistema de radiolocalización ( rádiólokáció , radar). Utilizando artículos de revistas sobre mediciones ionosféricas para obtener información sobre transmisión pulsada, Bay desarrolló un sistema llamado Sas (Eagle) alrededor del hardware de comunicaciones existente.
El Sas operaba a 120 MHz (2,5 m) y estaba en una cabina con conjuntos de dipolos de transmisión y recepción separados adjuntos; todo el montaje se realizó sobre una plataforma giratoria. Según registros publicados, el sistema fue probado en 1944 en la cima del monte János y tenía un alcance de "mejor que 500 km". Se instaló un segundo Sas en otra ubicación. No hay indicios de que alguna de las instalaciones de Sas haya estado alguna vez en servicio regular. Después de la guerra, Bay utilizó un Sas modificado para hacer rebotar con éxito una señal en la luna. [75]
Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial , en septiembre de 1939, tanto el Reino Unido como Alemania conocían los esfuerzos mutuos en materia de radionavegación y sus contramedidas : la " batalla de los haces ". Además, ambas naciones estaban en general conscientes e intensamente interesadas en los desarrollos de la otra en materia de detección y seguimiento por radio, y participaron en una campaña activa de espionaje y filtraciones falsas sobre sus respectivos equipos. En el momento de la Batalla de Gran Bretaña , ambos bandos estaban desplegando unidades de alcance y radiogoniometría (radares) y estaciones de control como parte de la capacidad integrada de defensa aérea. Sin embargo, los sistemas alemanes Funkmessgerät (dispositivos de medición de radio) no pudieron desempeñar un papel ofensivo y, por lo tanto, no contaron con el apoyo de Adolf Hitler . Además, la Luftwaffe no apreció suficientemente la importancia de las estaciones británicas de radiogoniometría (RDF) como parte de la capacidad de defensa aérea de la RAF , lo que contribuyó a su fracaso.
Si bien el Reino Unido y Alemania lideraron los avances previos a la guerra en el uso de la radio para la detección y seguimiento de aeronaves, también hubo avances en los Estados Unidos, la Unión Soviética y el Japón. Se resumirán los sistemas en tiempos de guerra en todas estas naciones. El acrónimo RADAR (Radio Detección y Rango) fue acuñado por la Marina de los EE. UU. en 1940, y el nombre posterior "radar" pronto se utilizó ampliamente. Los radares de búsqueda XAF y CXAM fueron diseñados por el Laboratorio de Investigación Naval y fueron los primeros radares operativos de la flota estadounidense, producidos por RCA.
Cuando Francia acababa de caer en manos de los nazis y Gran Bretaña no tenía dinero para desarrollar el magnetrón de cavidad a escala masiva, Churchill acordó que Sir Henry Tizard debería ofrecer el magnetrón de cavidad a los estadounidenses a cambio de su ayuda financiera e industrial (la Misión Tizard ). . En septiembre de 1940 se entregó al gobierno de Estados Unidos una versión temprana de 6 kW , construida en Inglaterra por los Laboratorios de Investigación de General Electric Company , Wembley , Londres (que no debe confundirse con la compañía estadounidense de nombre similar General Electric). mil veces más potente que el mejor transmisor americano de la época y producía impulsos precisos. [76] En ese momento, el productor de microondas equivalente más potente disponible en los EE. UU. (un klistrón) tenía una potencia de sólo diez vatios. El magnetrón de cavidad se utilizó ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial en equipos de radar de microondas y a menudo se le atribuye haber dado a los radares aliados una considerable ventaja de rendimiento sobre los radares alemanes y japoneses, influyendo así directamente en el resultado de la guerra. Más tarde, el destacado historiador James Phinney Baxter III lo describió como "el cargamento más valioso jamás traído a nuestras costas". [77]
Los Laboratorios Bell Telephone fabricaron una versión producible del magnetrón entregado a Estados Unidos por la Misión Tizard, y antes de finales de 1940, se había instalado el Laboratorio de Radiación en el campus del Instituto Tecnológico de Massachusetts para desarrollar varios tipos de radar utilizando el magnetrón. A principios de 1941, se estaban probando radares centimétricos portátiles en aviones estadounidenses y británicos. [76] A finales de 1941, el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones de Gran Bretaña utilizó el magnetrón para desarrollar un revolucionario radar aerotransportado de cartografía terrestre con nombre en código H2S ; y fue desarrollado en parte por Alan Blumlein y Bernard Lovell . Los radares de magnetrón utilizados por EE.UU. (p. ej. H2X ) y Gran Bretaña podían detectar el periscopio de un submarino .
La Segunda Guerra Mundial, que impulsó el gran desarrollo del radar, terminó entre los Aliados y Alemania en mayo de 1945, seguida por Japón en agosto. Con esto, las actividades de radar en Alemania y Japón cesaron durante varios años. En otros países, particularmente en Estados Unidos, Gran Bretaña y la URSS, los años políticamente inestables de la posguerra vieron mejoras continuas de los radares para aplicaciones militares. De hecho, estas tres naciones hicieron esfuerzos significativos para traer científicos e ingenieros de Alemania para trabajar en sus programas de armas; En Estados Unidos, esto fue bajo la Operación Paperclip .
Incluso antes del final de la guerra, se iniciaron varios proyectos dirigidos a aplicaciones no militares del radar y tecnologías estrechamente relacionadas. Las Fuerzas Aéreas del Ejército de EE. UU. y la RAF británica habían logrado avances en tiempos de guerra en el uso del radar para manejar el aterrizaje de aviones, y esto se expandió rápidamente al sector civil. El campo de la radioastronomía era una de las tecnologías relacionadas; Aunque se descubrió antes de la guerra, floreció inmediatamente a finales de la década de 1940 y muchos científicos de todo el mundo establecieron nuevas carreras basadas en su experiencia con el radar.
A finales del decenio de 1940 y principios del de 1950 se perfeccionaron cuatro técnicas, muy importantes en los radares de la posguerra: Doppler de impulsos, monopulso, matriz en fase y apertura sintética; los tres primeros fueron conocidos e incluso utilizados durante los acontecimientos en tiempos de guerra, pero maduraron más tarde.
Una de las primeras aplicaciones de las computadoras digitales fue la conmutación de la fase de la señal en elementos de grandes antenas en fase. A medida que surgieron computadoras más pequeñas, estas se aplicaron rápidamente al procesamiento de señales digitales utilizando algoritmos para mejorar el rendimiento del radar.
Otros avances en sistemas y aplicaciones de radar en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial son demasiados para incluirlos aquí. Las siguientes secciones están destinadas a proporcionar ejemplos representativos.
En Estados Unidos, el Rad Lab del MIT cerró oficialmente a finales de 1945. El Laboratorio de Investigación Naval (NRL) y el Laboratorio de Señales Evans del Ejército continuaron con nuevas actividades en el desarrollo de radares centimétricos. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF), separada del Ejército en 1946, concentró la investigación de radares en su Centro de Investigación de Cambridge (CRC) en Hanscom Field , Massachusetts. En 1951, el MIT abrió el Laboratorio Lincoln para desarrollos conjuntos con el CRC. Mientras los Laboratorios Bell Telephone se embarcaban en importantes mejoras en las comunicaciones, continuaron con el Ejército en el radar para su programa de defensa aérea Nike en curso.
En Gran Bretaña, el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) de la RAF y el Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Radares (RRDE) del Ejército continuaron a niveles reducidos en Malvern, Worcestershire , y luego, en 1953, se combinaron para formar el Establecimiento de Investigación de Radares. En 1948, todas las actividades de I+D de radio y radar de la Royal Navy se combinaron para formar el Admiralty Signal and Radar Establishment , ubicado cerca de Portsmouth , Hampshire . La URSS, aunque devastada por la guerra, se embarcó inmediatamente en el desarrollo de nuevas armas, incluidos radares.
Durante el período de la Guerra Fría posterior a la Segunda Guerra Mundial, el "eje" principal del combate pasó a situarse entre los Estados Unidos y la Unión Soviética . En 1949, ambos bandos tenían armas nucleares transportadas en bombarderos. Para proporcionar una alerta temprana de un ataque, ambos desplegaron enormes redes de radar cada vez más sofisticadas en lugares cada vez más remotos. En Occidente, el primer sistema de este tipo fue la Línea Pinetree , desplegada en todo Canadá a principios de la década de 1950, respaldada por piquetes de radar en barcos y plataformas petroleras frente a las costas este y oeste.
La línea Pinetree utilizó inicialmente radares pulsados antiguos y pronto se complementó con la línea Mid-Canada (MCL). Las mejoras tecnológicas soviéticas hicieron que estas líneas fueran inadecuadas y, en un proyecto de construcción que involucró a 25.000 personas, la Línea de Alerta Temprana Distante (Línea DEW) se completó en 1957. Extendiéndose desde Alaska hasta la isla de Baffin y cubriendo más de 6.000 millas (9.700 km), la Línea DEW constaba de 63 estaciones con radares AN/FPS-19 de banda L pulsada de alta potencia, la mayoría aumentados por sistemas Doppler de pulso AN/FPS-23. La unidad soviética probó su primer misil balístico intercontinental (ICBM) en agosto de 1957, y en unos pocos años la función de alerta temprana pasó casi por completo a la más capaz Línea DEW.
Tanto Estados Unidos como la Unión Soviética tenían entonces misiles balísticos intercontinentales con ojivas nucleares, y cada uno comenzó el desarrollo de un importante sistema de misiles antibalísticos (ABM). En la URSS, este era el Fakel V-1000, y para ello desarrollaron potentes sistemas de radar. Este finalmente se desplegó alrededor de Moscú como el sistema de misiles antibalísticos A-35 , apoyado por radares designados por la OTAN como Cat House , Dog House y Hen House.
En 1957, el ejército de EE. UU. inició un sistema ABM llamado por primera vez Nike-X; este pasó por varios nombres, hasta convertirse finalmente en Programa de Salvaguarda . Para ello, había un radar de adquisición perimetral (PAR) de largo alcance y un radar de sitio de misiles (MSR) más preciso y de menor alcance. [82]
El PAR estaba ubicado en un edificio reforzado nuclearmente de 128 pies (39 m) de altura con una cara con una inclinación de 25 grados orientada al norte. Este contenía 6.888 elementos de antena separados en conjuntos en fase de transmisión y recepción. El transmisor de banda L utilizaba 128 tubos de ondas viajeras (TWT) de larga duración , con una potencia combinada en el rango de megavatios. El PAR podía detectar misiles entrantes fuera de la atmósfera a distancias de hasta 2.900 km (1.800 millas).
El MSR tenía una estructura piramidal truncada de 80 pies (24 m), y cada cara sostenía una antena de matriz en fase de 13 pies (4,0 m) de diámetro y contenía 5.001 elementos de matriz utilizados tanto para transmisión como para recepción. Operando en la Banda S, el transmisor utilizó dos klistrones funcionando en paralelo, cada uno con una potencia de nivel de megavatios. El MSR podría buscar objetivos desde todas las direcciones, adquiriéndolos en un alcance de hasta 300 millas (480 km).
Un sitio de Safeguard, destinado a defender los silos de misiles ICBM Minuteman cerca de la base aérea de Grand Forks en Dakota del Norte , finalmente se completó en octubre de 1975, pero el Congreso de los Estados Unidos retiró todos los fondos después de que estuvo operativo solo un día. Durante las décadas siguientes, el Ejército y la Fuerza Aérea de los EE. UU. desarrollaron una variedad de grandes sistemas de radar, pero el BTL, que llevaba mucho tiempo en servicio, abandonó el trabajo de desarrollo militar en los años 1970.
Un radar moderno desarrollado por la Marina estadounidense es el AN/SPY-1 . Implementado por primera vez en 1973, este sistema de banda S de 6 MW ha pasado por varias variantes y es un componente importante del sistema de combate Aegis . Se trata de un sistema automático de detección y seguimiento controlado por computadora mediante cuatro antenas tridimensionales pasivas complementarias escaneadas electrónicamente para proporcionar cobertura hemisférica.
Las señales de radar, que viajan con propagación en la línea de visión , normalmente tienen un alcance hasta objetivos terrestres limitado por el horizonte visible , o menos de aproximadamente 10 millas (16 km). Los objetivos aéreos pueden ser detectados por radares a nivel del suelo a distancias mayores, pero, en el mejor de los casos, a varios cientos de millas. Desde los inicios de la radio se sabía que las señales de frecuencias apropiadas (3 a 30 MHz) podían "rebotar" desde la ionosfera y recibirse a distancias considerables. A medida que surgieron los bombarderos y misiles de largo alcance, surgió la necesidad de que los radares dieran alertas tempranas a grandes distancias. A principios de la década de 1950, un equipo del Laboratorio de Investigación Naval ideó el radar Over-the-Horizon (OTH) para este propósito.
Para distinguir los objetivos de otros reflejos, fue necesario utilizar un sistema Doppler de fase. Fue necesario desarrollar receptores muy sensibles con amplificadores de bajo ruido . Dado que la señal que iba al objetivo y regresaba tenía una pérdida de propagación proporcional al alcance elevado a la cuarta potencia, se necesitaba un transmisor potente y antenas grandes. Para analizar los datos era necesaria una computadora digital con considerable capacidad (nueva en ese momento). En 1950, su primer sistema experimental pudo detectar lanzamientos de cohetes a 970 kilómetros (600 millas) de distancia, en Cabo Cañaveral, y la nube de una explosión nuclear en Nevada, a 2.700 kilómetros (1.700 millas) de distancia.
A principios de la década de 1970, un proyecto conjunto estadounidense-británico, cuyo nombre clave era Cobra Mist , utilizó un radar OTH de 10 MW en Orfordness (el lugar de nacimiento del radar británico), Inglaterra, en un intento de detectar lanzamientos de aviones y misiles sobre la URSS occidental. Debido a los acuerdos ABM entre Estados Unidos y la URSS, esto se abandonó al cabo de dos años. [83] En el mismo período, los soviéticos estaban desarrollando un sistema similar; esto detectó con éxito el lanzamiento de un misil a 2.500 km (1.600 millas). En 1976, esto había madurado hasta convertirse en un sistema operativo llamado Duga ("Arc" en inglés), pero conocido por la inteligencia occidental como Steel Yard y llamado Woodpecker por los radioaficionados y otras personas que sufrían su interferencia; se estimaba que el transmisor tenía una potencia de 10MW. [84] Australia, Canadá y Francia también desarrollaron sistemas de radar OTH.
Con la llegada de los satélites con capacidad de alerta temprana, los militares perdieron la mayor parte de su interés en los radares OTH. Sin embargo, en los últimos años, esta tecnología se ha reactivado para detectar y rastrear el transporte marítimo en aplicaciones como el reconocimiento marítimo y la lucha contra las drogas.
También se han desarrollado sistemas que utilizan una tecnología alternativa para la detección en el horizonte. Debido a la difracción , las ondas electromagnéticas de la superficie se dispersan hacia la parte trasera de los objetos y estas señales pueden detectarse en una dirección opuesta a las transmisiones de alta potencia. Llamado OTH-SW (SW por Surface Wave), Rusia está utilizando un sistema de este tipo para monitorear el Mar de Japón , y Canadá tiene un sistema de vigilancia costera.
Los años de la posguerra vieron el comienzo de un desarrollo revolucionario en el control del tráfico aéreo (ATC): la introducción del radar. En 1946, la Administración de Aeronáutica Civil (CAA) presentó una torre experimental equipada con un radar para el control de vuelos civiles. En 1952, la CAA había comenzado su primer uso rutinario del radar para el control de aproximación y salida. Cuatro años más tarde, realizó un pedido importante de radares de largo alcance para su uso en ATC en ruta ; estos tenían la capacidad, a mayores altitudes, de ver aviones dentro de 200 millas náuticas (370 km). En 1960, se requirió que los aviones que volaban en ciertas áreas llevaran un transpondedor de radar que identificara el avión y ayudara a mejorar el rendimiento del radar. Desde 1966, la agencia responsable se llama Administración Federal de Aviación (FAA).
Un control de aproximación por radar terminal (TRACON) es una instalación ATC generalmente ubicada en las cercanías de un aeropuerto grande. En la Fuerza Aérea de los EE. UU. se lo conoce como RAPCON (Radar Approach Control) y en la Marina de los EE. UU. como RATCF (Radar Air Traffic Control Facility). Normalmente, TRACON controla aeronaves dentro de un radio de 30 a 50 millas náuticas (56 a 93 km) del aeropuerto a una altitud de entre 10.000 y 15.000 pies (3.000 a 4.600 m). Utiliza uno o más radares de vigilancia aeroportuaria (ASR-8, 9 y 11, ASR-7 está obsoleto), barriendo el cielo una vez cada pocos segundos. Estos radares ASR primarios normalmente se combinan con radares secundarios (interrogadores de balizas de radar de tráfico aéreo o ATCBI) de los tipos ATCBI-5, Modo S o MSSR. A diferencia del radar primario, el radar secundario se basa en un transpondedor basado en la aeronave, que recibe una interrogación desde tierra y responde con un código digital apropiado que incluye la identificación de la aeronave e informa la altitud de la misma. El principio es similar al IFF militar de identificación de amigo o enemigo . El conjunto de antenas de radar secundario se monta encima del plato de radar primario en el sitio del radar, y ambos giran a aproximadamente 12 revoluciones por minuto.
El radar de vigilancia digital de aeropuertos (DASR) es un sistema de radar TRACON más nuevo que reemplaza los antiguos sistemas analógicos con tecnología digital. La nomenclatura civil de estos radares es ASR-9 y ASR-11, y el ejército utiliza AN/GPN-30.
El ASR-11 incluye dos sistemas de radar. El principal es un sistema de banda S (~2,8 GHz) con una potencia de pulso de 25 kW. Proporciona seguimiento tridimensional de la aeronave objetivo y también mide la intensidad de las precipitaciones. El secundario es un sistema de banda P (~1,05 GHz) con una potencia máxima de aproximadamente 25 kW. Utiliza un transpondedor configurado para interrogar a la aeronave y recibir datos operativos. Las antenas de ambos sistemas giran sobre una torre alta. [85]
Durante la Segunda Guerra Mundial , los operadores de radares militares notaron ruido en los ecos devueltos debido a elementos climáticos como lluvia, nieve y aguanieve . Justo después de la guerra, los científicos militares regresaron a la vida civil o continuaron en las Fuerzas Armadas y continuaron su trabajo para desarrollar un uso para esos ecos. En Estados Unidos, David Atlas , [86] para el grupo Air Force al principio, y más tarde para el MIT , desarrolló los primeros radares meteorológicos operativos. En Canadá, JS Marshall y RH Douglas formaron el "Stormy Weather Group [87] " en Montreal. Marshall y su estudiante de doctorado Walter Palmer son bien conocidos por su trabajo sobre la distribución del tamaño de las gotas de lluvia en latitudes medias que llevó a la comprensión de la relación ZR, que correlaciona una reflectividad de radar determinada con la velocidad a la que el agua cae al suelo. En el Reino Unido, continuaron las investigaciones para estudiar los patrones de eco del radar y elementos meteorológicos como la lluvia estratiforme y las nubes convectivas , y se realizaron experimentos para evaluar el potencial de diferentes longitudes de onda de 1 a 10 centímetros.
Entre 1950 y 1980, los servicios meteorológicos de todo el mundo construyeron radares de reflectividad, que miden la posición y la intensidad de las precipitaciones. En Estados Unidos, la Oficina Meteorológica de Estados Unidos , creada en 1870 con la misión específica de proporcionar observaciones meteorológicas y avisar de tormentas que se aproximan, desarrolló el WSR-1 (Weather Surveillance Radar-1), uno de los primeros radares meteorológicos. Esta era una versión modificada del radar AN/APS-2F , que la Oficina Meteorológica adquirió de la Marina. El WSR-1A, WSR-3 y WSR-4 también fueron variantes de este radar. [88] A esto le siguió el WSR-57 (Radar de vigilancia meteorológica - 1957), que fue el primer radar meteorológico diseñado específicamente para una red de alerta nacional. Utilizando tecnología de la Segunda Guerra Mundial basada en tubos de vacío, solo proporcionó datos de reflectividad aproximados y ninguna información de velocidad. Operando a 2,89 GHz (Banda S), tenía una potencia máxima de 410 kW y un alcance máximo de aproximadamente 580 millas (930 km). AN/FPS-41 era la designación militar del WSR-57.
Los primeros meteorólogos tenían que observar un tubo de rayos catódicos . Durante la década de 1970, los radares comenzaron a estandarizarse y organizarse en redes más grandes. El siguiente cambio significativo en los Estados Unidos fue la serie WSR-74 , que comenzó a operar en 1974. Había dos tipos: el WSR-74S, para reemplazos y llenar vacíos en la red nacional WSR-57, y el WSR-74C, principalmente para uso local. Ambos estaban basados en transistores y su principal diferencia técnica estaba indicada por la letra, banda S (más adecuada para largo alcance) y banda C , respectivamente. Hasta la década de 1990, había 128 radares modelo WSR-57 y WSR-74 repartidos por todo ese país.
Durante el mismo período se desarrollaron los primeros dispositivos para capturar imágenes de radar. Se aumentó el número de ángulos escaneados para obtener una vista tridimensional de la precipitación, de modo que se pudieran realizar cortes transversales horizontales ( CAPPI ) y verticales. Los estudios sobre la organización de las tormentas fueron posibles entonces para el Alberta Hail Project en Canadá y, en particular , para el National Severe Storms Laboratory (NSSL) en los EE.UU. El NSSL, creado en 1964, comenzó a experimentar con señales de polarización dual y usos del efecto Doppler . En mayo de 1973, un tornado devastó Union City, Oklahoma , justo al oeste de Oklahoma City . Por primera vez, un radar Dopplerizado de longitud de onda de 10 cm del NSSL documentó todo el ciclo de vida del tornado. [89] Los investigadores descubrieron una rotación de mesoescala en la nube en lo alto antes de que el tornado tocara el suelo: la firma del vórtice del tornado . La investigación de NSSL ayudó a convencer al Servicio Meteorológico Nacional de que el radar Doppler era una herramienta de pronóstico crucial. [89]
Entre 1980 y 2000, las redes de radares meteorológicos se convirtieron en la norma en América del Norte, Europa, Japón y otros países desarrollados. Los radares convencionales fueron reemplazados por radares Doppler, que además de la posición y la intensidad podían rastrear la velocidad relativa de las partículas en el aire. En Estados Unidos, la construcción de una red formada por radares de longitud de onda de 10 cm (4 pulgadas), denominada NEXRAD o WSR-88D (Weather Service Radar 1988 Doppler), se inició en 1988 tras la investigación de NSSL. [89] En Canadá, Environment Canada construyó la estación King City , [90] con un radar Doppler de investigación de cinco centímetros, en 1985; La Universidad McGill dopplerizó su radar ( JS Marshall Radar Observatory ) en 1993. Esto dio lugar a una red Doppler canadiense completa [91] entre 1998 y 2004. Francia y otros países europeos cambiaron a la red Doppler a finales de los años 1990 y principios de los años 2000. Mientras tanto, los rápidos avances en la tecnología informática llevaron a algoritmos para detectar señales de clima severo y una gran cantidad de "productos" para los medios de comunicación y los investigadores.
Después de 2000, la investigación sobre la tecnología de polarización dual pasó a ser de uso operativo, aumentando la cantidad de información disponible sobre el tipo de precipitación (por ejemplo, lluvia frente a nieve). "Doble polarización" significa que se emite radiación de microondas polarizada tanto horizontal como verticalmente (con respecto al suelo). Se espera un despliegue a gran escala para finales de la década en algunos países como Estados Unidos, Francia [92] y Canadá.
Desde 2003, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. ha estado experimentando con un radar de matriz en fase como reemplazo de la antena parabólica convencional para proporcionar más resolución temporal en el sondeo atmosférico . Esto sería muy importante en el caso de tormentas severas, ya que su evolución se puede evaluar mejor con datos más oportunos.
También en 2003, la Fundación Nacional de Ciencias estableció el Centro de Investigación en Ingeniería para la Detección Adaptativa Colaborativa de la Atmósfera , "CASA", una colaboración multidisciplinaria y multiuniversitaria de ingenieros, informáticos, meteorólogos y sociólogos para realizar investigaciones fundamentales y desarrollar tecnología habilitadora. y desplegar prototipos de sistemas de ingeniería diseñados para aumentar los sistemas de radar existentes mediante el muestreo de la troposfera inferior, generalmente submuestreada, con radares económicos, de escaneo rápido, de doble polarización, de escaneo mecánico y de matriz en fase.
El indicador de posición en planta , que data de los primeros días del radar y sigue siendo el tipo de visualización más común, proporciona un mapa de los objetivos que rodean la ubicación del radar. Si la antena del radar de un avión apunta hacia abajo, se genera un mapa del terreno y cuanto más grande es la antena, mayor es la resolución de la imagen. Después de que surgiera el radar centimétrico, los radares orientados hacia abajo, el H2S (banda L) y el H2X (banda C), proporcionaron mapas en tiempo real utilizados por Estados Unidos y Gran Bretaña en bombardeos sobre Europa de noche y a través de densas nubes.
En 1951, Carl Wiley dirigió un equipo de Goodyear Aircraft Corporation (más tarde Goodyear Aerospace ) en el desarrollo de una técnica para ampliar y mejorar en gran medida la resolución de las imágenes generadas por radar. Llamado radar de apertura sintética (SAR), se utiliza una antena de tamaño ordinario fijada al costado de una aeronave con un procesamiento de señales altamente complejo para brindar una imagen que de otro modo requeriría una antena de escaneo mucho más grande; de ahí el nombre de apertura sintética. A medida que se emite cada pulso, se irradia a través de una banda lateral hacia el terreno. El retorno se extiende en el tiempo debido a los reflejos de elementos a diferentes distancias. El movimiento del vehículo a lo largo de la trayectoria de vuelo da los incrementos horizontales. El procesador de señal combina la amplitud y la fase de los retornos utilizando técnicas de transformada de Fourier para formar la imagen. La técnica general es muy similar a la holografía óptica .
A lo largo de los años, se han realizado muchas variaciones del SAR con el resultado de aplicaciones diversificadas. En los sistemas iniciales, el procesamiento de señales era demasiado complejo para el funcionamiento a bordo; las señales fueron grabadas y procesadas posteriormente. Luego se probaron procesadores que utilizaban técnicas ópticas para generar imágenes en tiempo real, pero los avances en la electrónica de alta velocidad ahora permiten procesos integrados para la mayoría de las aplicaciones. Los primeros sistemas daban una resolución de decenas de metros, pero los sistemas aéreos más recientes proporcionan resoluciones de unos 10 cm. Los sistemas actuales de banda ultraancha tienen resoluciones de unos pocos milímetros.
Existen muchos otros sistemas y aplicaciones de radar de posguerra. Sólo se señalarán algunos.
El dispositivo de radar más extendido en la actualidad es sin duda el cañón de radar . Se trata de un pequeño radar Doppler , generalmente portátil, que se utiliza para detectar la velocidad de objetos, especialmente camiones y automóviles, al regular el tráfico, así como pelotas de béisbol, corredores u otros objetos en movimiento en los deportes. Este dispositivo también se puede utilizar para medir la velocidad superficial del agua y de materiales fabricados en continuo. Una pistola de radar no devuelve información sobre la posición del objeto; Utiliza el efecto Doppler para medir la velocidad de un objetivo. Desarrollados por primera vez en 1954, la mayoría de los radares funcionan con muy baja potencia en las bandas X o Ku. Algunos utilizan radiación infrarroja o luz láser ; Estos suelen denominarse LIDAR . Una tecnología relacionada para mediciones de velocidad en líquidos o gases que fluyen se llama velocimetría láser Doppler ; esta tecnología data de mediados de la década de 1960.
Cuando se desarrollaron inicialmente los radares de impulsos, se examinó el uso de impulsos muy estrechos. La longitud del pulso determina la precisión de la medición de distancias por radar: cuanto más corto sea el pulso, mayor será la precisión. Además, para una frecuencia de repetición de pulso (PRF) determinada, un pulso más corto da como resultado una potencia máxima más alta. El análisis armónico muestra que cuanto más estrecho es el pulso, más amplia es la banda de frecuencias que contiene la energía, lo que lleva a que estos sistemas también se denominen radares de banda ancha. Al principio, la electrónica para generar y recibir estos pulsos no estaba disponible; por lo tanto, inicialmente no se hicieron esencialmente aplicaciones de esto.
En la década de 1970, los avances en la electrónica generaron un renovado interés en lo que a menudo se llamaba radar de pulso corto. Con mayores avances, resultó práctico generar pulsos que tuvieran una anchura del mismo orden que el período de la portadora de RF (T = 1/f). Esto ahora se llama generalmente radar de impulso.
La primera aplicación importante de esta tecnología fue en el radar de penetración terrestre (GPR). Desarrollado en la década de 1970, el GPR se utiliza ahora para análisis de cimientos estructurales, mapeo arqueológico, búsqueda de tesoros, identificación de municiones sin detonar y otras investigaciones superficiales. Esto es posible porque el radar de impulso puede localizar de forma concisa los límites entre el medio general (el suelo) y el objetivo deseado. Sin embargo, los resultados no son únicos y dependen en gran medida de la habilidad del operador y de la interpretación posterior de los datos.
En suelos y rocas secos o favorables, a menudo es posible una penetración de hasta 300 pies (91 m). Para mediciones de distancia en estos rangos cortos, el pulso transmitido suele tener una duración de sólo un ciclo de radiofrecuencia; Con una portadora de 100 MHz y una PRF de 10 kHz (parámetros típicos), la duración del pulso es de solo 10 ns (nanosegundos). lo que lleva a la designación de "impulso". Se encuentran disponibles comercialmente una variedad de sistemas GPR en versiones de mochila y carro de ruedas con potencia de pulso de hasta un kilovatio. [93]
Con el desarrollo continuo de la electrónica, se hicieron posibles sistemas con duraciones de pulso medidas en picosegundos . Las aplicaciones son tan variadas como sensores de seguridad y movimiento, detectores de vigas en edificios, dispositivos de advertencia de colisiones y monitores de dinámica cardíaca. Algunos de estos dispositivos tienen el tamaño de una caja de cerillas e incluyen una fuente de energía de larga duración. [94]
A medida que se desarrollaba el radar, los astrónomos consideraron su aplicación para realizar observaciones de la Luna y otros objetos extraterrestres cercanos. En 1944, Zoltán Lajos Bay tenía este objetivo principal cuando desarrolló un radar en Hungría. El ejército soviético conquistador le quitó su telescopio de radar y tuvo que reconstruirlo, lo que retrasó el experimento. En el marco del Proyecto Diana , llevado a cabo por el Laboratorio de Señales Evans del Ejército en Nueva Jersey, se utilizó un radar SCR-271 modificado (la versión de posición fija del SCR-270 ) que operaba a 110 MHz con una potencia máxima de 3 kW para recibir ecos del Luna el 10 de enero de 1946. [95] La Bahía de Zoltán logró esto el 6 de febrero siguiente. [96]
La radioastronomía también tuvo sus inicios después de la Segunda Guerra Mundial, y muchos científicos involucrados en el desarrollo del radar ingresaron a este campo. Durante los años siguientes se construyeron varios radioobservatorios; sin embargo, debido al costo adicional y la complejidad de involucrar transmisores y equipos receptores asociados, muy pocos se dedicaron a la astronomía por radar. De hecho, prácticamente todas las actividades principales de astronomía por radar se han llevado a cabo como complemento de los observatorios de radioastronomía.
El radiotelescopio del Observatorio de Arecibo , inaugurado en 1963, era el más grande del mundo. Propiedad de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y operado por un contratista, se utilizó principalmente para radioastronomía, pero había equipos disponibles para astronomía por radar. Esto incluía transmisores que operaban a 47 MHz, 439 MHz y 2,38 GHz, todos con una potencia de pulso muy alta. Tiene un reflector primario de 305 m (1000 pies) fijo en su posición; el reflector secundario está sobre rieles para permitir apuntar con precisión a diferentes partes del cielo. Se han realizado muchos descubrimientos científicos importantes utilizando el telescopio radar de Arecibo, incluido el mapeo de la rugosidad de la superficie de Marte y observaciones de Saturno y su luna más grande, Titán . En 1989, el radar del observatorio tomó imágenes de un asteroide por primera vez en la historia.
Después de una falla en los cables auxiliar y principal del telescopio en agosto y noviembre de 2020, respectivamente, la NSF anunció la decisión de desmantelar el telescopio mediante una demolición controlada, pero que las otras instalaciones del Observatorio seguirían operativas en el futuro. Sin embargo, antes de que pudiera ocurrir el desmantelamiento seguro del telescopio, los cables de soporte restantes de una torre fallaron rápidamente en la mañana del 1 de diciembre de 2020, lo que provocó que la plataforma del instrumento se estrellara contra el plato, cortando la parte superior de las torres de soporte y parcialmente dañando algunos de los otros edificios, aunque no hubo heridos. NSF ha declarado que todavía tiene la intención de mantener operativas las otras instalaciones del Observatorio lo antes posible y está estudiando planes para reconstruir un nuevo instrumento telescópico en su lugar.
Varias naves espaciales que orbitan alrededor de la Luna, Mercurio, Venus, Marte y Saturno han llevado radares para mapear la superficie; En la misión Mars Express se llevaba un radar de penetración terrestre . Los sistemas de radar de varios aviones y naves espaciales en órbita han cartografiado toda la Tierra con diversos fines; En la misión de topografía del radar Shuttle , se cartografió todo el planeta con una resolución de 30 m.
El Observatorio Jodrell Bank , una operación de la Universidad de Manchester en Gran Bretaña, fue iniciado originalmente por Bernard Lovell como una instalación de astronomía por radar. Inicialmente utilizó un sistema de radar GL-II excedente de guerra que operaba a 71 MHz (4,2 m). Las primeras observaciones fueron de rastros ionizados en la lluvia de meteoritos de las Gemínidas durante diciembre de 1945. Si bien la instalación pronto evolucionó hasta convertirse en el tercer observatorio de radio más grande del mundo, algo de astronomía por radar continuó. El mayor (250 pies o 76 m de diámetro) de sus tres radiotelescopios totalmente orientables entró en funcionamiento justo a tiempo para rastrear por radar el Sputnik 1 , el primer satélite artificial, en octubre de 1957. [97]
Pero en 1940, fueron los británicos quienes lograron un avance espectacular: el magnetrón de cavidad resonante, un transmisor de radar mucho más potente que sus predecesores... El magnetrón sorprendió a los estadounidenses. Su investigación estuvo años fuera de ritmo.
Le principe fondamental du radar appartient au patrimoine commun des physiciens: ce qui demeure en fin de compte au crédit réel des techniciens se mesure à la réalisation Effective de matériels opérationnels
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )