Una espoleta de proximidad (también llamada espoleta VT [1] [2] [3] o "espoleta de tiempo variable") es una espoleta que detona un dispositivo explosivo automáticamente cuando se acerca a una cierta distancia de su objetivo. Las espoletas de proximidad están diseñadas para objetivos militares escurridizos, como aviones y misiles, así como barcos en el mar y fuerzas terrestres. Este sofisticado mecanismo de activación puede aumentar la letalidad de 5 a 10 veces en comparación con la espoleta de contacto común o la espoleta temporizada. [4] [5]
Antes de la invención de la espoleta de proximidad, la detonación se inducía por contacto directo, un temporizador programado en el lanzamiento o un altímetro. Todos estos métodos anteriores tienen desventajas. La probabilidad de un impacto directo en un objetivo pequeño en movimiento es baja; un proyectil que no alcanza el objetivo por poco no explotará. Una espoleta activada por tiempo o altura requiere una buena predicción por parte del artillero y una sincronización precisa por parte de la espoleta. Si alguno de los dos es incorrecto, entonces incluso los proyectiles apuntados con precisión pueden explotar sin causar daño antes de alcanzar el objetivo o después de pasarlo. Al comienzo de los Blitz , se estimó que se necesitaban 20.000 disparos para derribar un solo avión; [6] otras estimaciones elevan la cifra a 100.000 [7] o tan solo a 2.500. [8] Con una espoleta de proximidad, el proyectil o misil solo necesita pasar cerca del objetivo en algún momento durante su vuelo. La espoleta de proximidad simplifica el problema que los métodos anteriores.
Las espoletas de proximidad también son útiles para producir explosiones aéreas contra objetivos terrestres. Una espoleta de contacto explotaría al impactar contra el suelo; no sería muy eficaz para dispersar la metralla. Una espoleta con temporizador puede programarse para que explote a unos pocos metros sobre el suelo, pero el momento es vital y normalmente requiere que los observadores proporcionen información para ajustar el momento. Los observadores pueden no ser prácticos en muchas situaciones, el terreno puede ser irregular y la práctica es lenta en cualquier caso. Las espoletas de proximidad instaladas en armas como artillería y granadas de mortero resuelven este problema al tener un rango de alturas de explosión establecidas [por ejemplo, 2, 4 o 10 m (7, 13 o 33 pies)] sobre el suelo que son seleccionadas por las dotaciones de los cañones. El proyectil explota a la altura apropiada sobre el suelo.
La idea de una espoleta de proximidad se consideró útil desde hacía tiempo desde el punto de vista militar. Se habían barajado varias ideas, incluidos sistemas ópticos que proyectaban una luz, a veces infrarroja , y se activaban cuando el reflejo alcanzaba un umbral determinado, varios medios de activación terrestre que utilizaban señales de radio y métodos capacitivos o inductivos similares a un detector de metales . Todos estos métodos adolecían del gran tamaño de los componentes electrónicos anteriores a la Segunda Guerra Mundial y de su fragilidad, así como de la complejidad de los circuitos necesarios.
Los investigadores militares británicos del Telecommunications Research Establishment (TRE) Samuel Curran , William Butement , Edward Shire y Amherst Thomson concibieron la idea de una espoleta de proximidad en las primeras etapas de la Segunda Guerra Mundial . [9] Su sistema involucraba un pequeño radar Doppler de corto alcance . Las pruebas británicas se llevaron a cabo entonces con "proyectiles no rotados" (el término británico contemporáneo para los cohetes no guiados). Sin embargo, los científicos británicos no estaban seguros de si se podría desarrollar una espoleta para proyectiles antiaéreos, que tenían que soportar aceleraciones mucho mayores que los cohetes. Los británicos compartieron una amplia gama de posibles ideas para diseñar una espoleta, incluida una espoleta fotoeléctrica y una espoleta de radio, con Estados Unidos durante la Misión Tizard a fines de 1940. Para funcionar en proyectiles, una espoleta necesitaba ser miniaturizada, sobrevivir a la alta aceleración del lanzamiento del cañón y ser confiable. [10]
El Comité de Investigación de Defensa Nacional asignó la tarea al físico Merle Tuve del Departamento de Magnetismo Terrestre. Finalmente, también se incorporaron investigadores de la Oficina Nacional de Normas (esta unidad de investigación de la NBS pasó a formar parte del Laboratorio de Investigación del Ejército ). El trabajo se dividió en 1942, con el grupo de Tuve trabajando en espoletas de proximidad para proyectiles, mientras que los investigadores de la Oficina Nacional de Normas se centraron en la tarea técnicamente más sencilla de las bombas y los cohetes. El trabajo sobre la espoleta de radio para proyectiles lo completó el grupo de Tuve, conocido como Sección T, en el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins . [11] [12] Se movilizaron más de 100 empresas estadounidenses para construir unos 20 millones de espoletas para proyectiles. [13]
La espoleta de proximidad fue una de las innovaciones tecnológicas más importantes de la Segunda Guerra Mundial. Fue tan importante que se mantuvo en secreto al mismo nivel que el proyecto de la bomba atómica o la invasión del Día D. [14] [15] [16] El almirante Lewis Strauss escribió que,
Uno de los desarrollos militares más originales y eficaces de la Segunda Guerra Mundial fue la espoleta de proximidad, o "VT", que se utilizó tanto en el Ejército como en la Marina y se empleó en la defensa de Londres. Aunque ningún invento ganó la guerra, la espoleta de proximidad debe incluirse entre el grupo muy pequeño de desarrollos, como el radar, de los que dependió en gran medida la victoria. [17]
Más tarde se descubrió que la espoleta podía detonar proyectiles de artillería en ráfagas aéreas , aumentando enormemente sus efectos antipersonal. [18]
En Alemania, se desarrollaron o investigaron más de 30 (quizás hasta 50) [19] diseños diferentes de espoletas de proximidad para uso antiaéreo, pero ninguna entró en servicio. [10] Estos incluían espoletas acústicas activadas por el sonido del motor, una desarrollada por Rheinmetall-Borsig basada en campos electrostáticos y espoletas de radio. A mediados de noviembre de 1939, un tubo de lámpara de neón alemán y un diseño de un prototipo de espoleta de proximidad basado en efectos capacitivos fueron recibidos por la Inteligencia británica como parte del Informe de Oslo .
En la era posterior a la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron varios sistemas nuevos de espoletas de proximidad que utilizaban métodos de detección por radio, ópticos y otros. Una forma común utilizada en las armas aire-aire modernas utiliza un láser como fuente óptica y tiempo de vuelo para determinar la distancia. [20]
La primera referencia al concepto de radar en el Reino Unido fue hecha por WAS Butement y PE Pollard, quienes construyeron un pequeño modelo de placa de pruebas de un radar pulsado en 1931. Sugirieron que el sistema sería útil para las unidades de artillería costera para medir con precisión la distancia a los barcos incluso de noche. El Ministerio de Guerra no estaba interesado en el concepto y les dijo a los dos que trabajaran en otras cuestiones. [21] [22]
En 1936, el Ministerio del Aire se hizo cargo de Bawdsey Manor en Suffolk para seguir desarrollando sus prototipos de sistemas de radar que surgieron al año siguiente como Chain Home . El ejército se interesó de repente en el tema del radar y envió a Butement y Pollard a Bawdsey para formar lo que se conocería como la "Célula del Ejército". Su primer proyecto fue un resurgimiento de su trabajo original en defensa costera, pero pronto se les dijo que comenzaran un segundo proyecto para desarrollar un radar de solo alcance para ayudar a los cañones antiaéreos . [23]
A medida que estos proyectos pasaron de la etapa de desarrollo a la de prototipo a finales de la década de 1930, Butement dirigió su atención a otros conceptos, y entre ellos estaba la idea de una espoleta de proximidad:
...En este contexto intervino WAS Butement, diseñador de los radares CD/CHL y GL , con una propuesta el 30 de octubre de 1939 para dos tipos de espoleta de radio: (1) un radar rastrearía el proyectil y el operador transmitiría una señal a un receptor de radio en la espoleta cuando el alcance, la cantidad difícil de determinar para los artilleros, fuera el mismo que el del objetivo y (2) una espoleta emitiría ondas de radio de alta frecuencia que interactuarían con el objetivo y producirían, como consecuencia de la alta velocidad relativa del objetivo y el proyectil, una señal de frecuencia Doppler detectada en el oscilador. [24]
En mayo de 1940, Butement, Edward Shire y Amherst Thomson enviaron una propuesta formal al British Air Defence Establishment basada en el segundo de los dos conceptos. [9] Se construyó un circuito de prueba y el concepto se probó en el laboratorio moviendo una lámina de estaño a varias distancias. Las primeras pruebas de campo conectaron el circuito a un disparador de tiratrón que operaba una cámara montada en una torre que fotografiaba a los aviones que pasaban para determinar la distancia de la función de la espoleta.
En junio de 1940 se construyeron prototipos de espoletas que se instalaron en "proyectiles no rotados", el nombre encubierto británico para los cohetes de combustible sólido , y se dispararon contra objetivos sostenidos por globos. [9] Los cohetes tienen una aceleración relativamente baja y no generan fuerza centrífuga , por lo que las tensiones en la delicada espoleta electrónica son relativamente benignas. Se entendió que la aplicación limitada no era ideal; una espoleta de proximidad sería útil en todo tipo de artillería y especialmente en la artillería antiaérea, pero estas tenían aceleraciones muy altas.
Ya en septiembre de 1939, John Cockcroft inició un proyecto de desarrollo en Pye Ltd. para desarrollar válvulas termoiónicas (tubos electrónicos) capaces de soportar estas fuerzas mucho mayores. [25] La investigación de Pye se transfirió a los Estados Unidos como parte del paquete tecnológico entregado por la Misión Tizard cuando Estados Unidos entró en la guerra. El grupo de Pye aparentemente no pudo lograr que sus robustos pentodos funcionaran de manera confiable bajo altas presiones hasta el 6 de agosto de 1941, que fue después de las pruebas exitosas del grupo estadounidense. [26] [27]
En busca de una solución a corto plazo para el problema de las válvulas, en 1940 los británicos encargaron a la Western Electric Company y a la Radio Corporation of America 20.000 tubos electrónicos en miniatura destinados a ser utilizados en audífonos . Un equipo estadounidense dirigido por el almirante Harold G. Bowen, Sr. dedujo correctamente que estaban destinados a experimentos con espoletas de proximidad para bombas y cohetes. [10]
En septiembre de 1940, la Misión Tizard viajó a los EE. UU. para presentar a sus investigadores una serie de desarrollos británicos, y se planteó el tema de las espoletas de proximidad. Los detalles de los experimentos británicos se transmitieron al Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos y al Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC). [9] También se compartió información con Canadá en 1940 y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá delegó el trabajo sobre la espoleta a un equipo de la Universidad de Toronto . [28]
Antes y después de recibir los diseños de circuitos de los británicos, Richard B. Roberts, Henry H. Porter y Robert B. Brode llevaron a cabo varios experimentos bajo la dirección del presidente de la Sección T de la NDRC, Merle Tuve. [9] El grupo de Tuve era conocido como Sección T, y estuvo ubicado en APL durante toda la guerra. [29] Como Tuve dijo más tarde en una entrevista: "Escuchamos algunos rumores sobre circuitos que estaban usando en los cohetes en Inglaterra, luego nos dieron los circuitos, pero yo ya había articulado la cosa en los cohetes, las bombas y el proyectil". [27] [30] Como Tuve entendió, el circuito de la espoleta era rudimentario. En sus palabras, "La característica más destacada en esta situación es el hecho de que el éxito de este tipo de espoleta no depende de una idea técnica básica: todas las ideas son simples y bien conocidas en todas partes". [27] El trabajo crítico de adaptar la espoleta para los proyectiles antiaéreos se realizó en los Estados Unidos, no en Inglaterra. [31] Tuve dijo que a pesar de estar satisfecho con el resultado de la demanda de patentes de Butement et al. vs. Varian , que afirmó que la espoleta era una invención del Reino Unido y por lo tanto le ahorró a la Marina de los EE. UU. millones de dólares al renunciar a las regalías, el diseño de espoleta entregado por la Misión Tizard "no era el que hicimos funcionar". [32]
Una mejora clave fue introducida por Lloyd Berkner , quien desarrolló un sistema que utilizaba circuitos de transmisión y recepción separados. En diciembre de 1940, Tuve invitó a Harry Diamond y Wilbur S. Hinman, Jr, de la Oficina Nacional de Normas de los Estados Unidos (NBS) para investigar la espoleta mejorada de Berkner y desarrollar una espoleta de proximidad para cohetes y bombas para usar contra aviones de la Luftwaffe alemana . [9] [33] [34]
En sólo dos días, Diamond fue capaz de idear un nuevo diseño de espoleta y logró demostrar su viabilidad a través de pruebas exhaustivas en el Campo de Pruebas Navales de Dahlgren, Virginia. [35] [36] El 6 de mayo de 1941, el equipo de NBS construyó seis espoletas que se colocaron en bombas lanzadas desde el aire y se probaron con éxito sobre el agua. [9]
Teniendo en cuenta su trabajo previo en radio y radiosondas en la NBS, Diamond y Hinman desarrollaron la espoleta de proximidad que empleaba el efecto Doppler de las ondas de radio reflejadas. [34] [37] [38] El uso del efecto Doppler desarrollado por este grupo se incorporó más tarde a todas las espoletas de proximidad de radio para aplicaciones de bombas, cohetes y morteros. [33] Más tarde, la División de Desarrollo de Artillería de la Oficina Nacional de Normas (que se convirtió en los Laboratorios Harry Diamond -y más tarde se fusionó con el Laboratorio de Investigación del Ejército- en honor a su antiguo jefe en los años siguientes) desarrolló las primeras técnicas de producción automatizadas para fabricar espoletas de proximidad de radio a bajo coste. [38]
Mientras trabajaba para un contratista de defensa a mediados de la década de 1940, el espía soviético Julius Rosenberg robó un modelo funcional de una espoleta de proximidad estadounidense y se la entregó a la inteligencia soviética. [39] No era una espoleta para proyectiles antiaéreos, el tipo más valioso. [40]
En los EE. UU., la NDRC se centró en espoletas de radio para su uso con artillería antiaérea, donde la aceleración era de hasta 20 000 g , en comparación con los aproximadamente 100 g de los cohetes y mucho menos de las bombas lanzadas. [41] Además de la aceleración extrema, los proyectiles de artillería giraban por el estriado de los cañones de los cañones a cerca de 30 000 rpm, lo que creaba una inmensa fuerza centrífuga. Trabajando con Western Electric Company y Raytheon Company , se modificaron tubos de audífonos en miniatura para soportar esta tensión extrema. La espoleta T-3 tuvo un 52 % de éxito contra un objetivo acuático cuando se probó en enero de 1942. La Armada de los Estados Unidos aceptó esa tasa de fallas. Una prueba de condiciones de batalla simuladas comenzó el 12 de agosto de 1942. Las baterías de armas a bordo del crucero USS Cleveland (CL-55) probaron munición con espoleta de proximidad contra objetivos de aviones no tripulados controlados por radio sobre la bahía de Chesapeake . Las pruebas debían durar dos días, pero se detuvieron cuando los drones fueron destruidos a principios del primer día. Los tres drones fueron destruidos con solo cuatro proyectiles. [9] [42]
Una aplicación especialmente exitosa fue el proyectil de 90 mm con espoleta VT con el radar de seguimiento automático SCR-584 y el ordenador de control de tiro M9 Gun Director . La combinación de estos tres inventos permitió derribar con éxito muchas bombas volantes V-1 dirigidas a Londres y Amberes, objetivos difíciles para los cañones antiaéreos debido a su pequeño tamaño y alta velocidad.
La espoleta de los Aliados utilizaba interferencias constructivas y destructivas para detectar su objetivo. [43] El diseño tenía cuatro o cinco tubos electrónicos. [44] Un tubo era un oscilador conectado a una antena; funcionaba como transmisor y detector (receptor) autodino . Cuando el objetivo estaba lejos, poca de la energía transmitida por el oscilador se reflejaba en la espoleta. Cuando un objetivo estaba cerca, reflejaba una parte significativa de la señal del oscilador. La amplitud de la señal reflejada correspondía a la proximidad del objetivo. [notas 1] Esta señal reflejada afectaba a la corriente de placa del oscilador, lo que permitía la detección.
Sin embargo, la relación de fase entre la señal transmitida del oscilador y la señal reflejada desde el objetivo variaba dependiendo de la distancia de ida y vuelta entre la espoleta y el objetivo. Cuando la señal reflejada estaba en fase, la amplitud del oscilador aumentaba y la corriente de placa del oscilador también aumentaba. Pero cuando la señal reflejada estaba desfasada, la amplitud de la señal de radio combinada disminuía, lo que a su vez disminuía la corriente de placa. Por lo tanto, la relación de fase cambiante entre la señal del oscilador y la señal reflejada complicaba la medición de la amplitud de esa pequeña señal reflejada.
Este problema se resolvió aprovechando el cambio de frecuencia de la señal reflejada. La distancia entre la espoleta y el objetivo no era constante, sino que cambiaba constantemente debido a la alta velocidad de la espoleta y a cualquier movimiento del objetivo. Cuando la distancia entre la espoleta y el objetivo cambiaba rápidamente, la relación de fase también cambiaba rápidamente. Las señales estaban en fase un instante y desfasadas unos cientos de microsegundos después. El resultado era una frecuencia de batido heterodino que correspondía a la diferencia de velocidad. Visto de otra manera, la frecuencia de la señal recibida se desplazaba por efecto Doppler con respecto a la frecuencia del oscilador por el movimiento relativo de la espoleta y el objetivo. En consecuencia, en la terminal de la placa del oscilador se desarrollaba una señal de baja frecuencia, correspondiente a la diferencia de frecuencia entre el oscilador y la señal recibida. Se utilizaron dos de los cuatro tubos de la espoleta VT para detectar, filtrar y amplificar esta señal de baja frecuencia. Nótese aquí que la amplitud de esta señal de "batido" de baja frecuencia corresponde a la amplitud de la señal reflejada desde el objetivo. Si la amplitud de la señal de frecuencia de pulso amplificada era lo suficientemente grande como para indicar la presencia de un objeto cercano, entonces se activaba el cuarto tubo: un tiratrón lleno de gas . Al activarse, el tiratrón conducía una gran corriente que activaba el detonador eléctrico.
Para poder utilizarla con proyectiles de cañón, que experimentan una aceleración y fuerzas centrífugas extremadamente altas, el diseño de la espoleta también necesitaba utilizar muchas técnicas de endurecimiento por impacto. Estas incluían electrodos planos y el relleno de los componentes con cera y aceite para igualar las tensiones. [ cita requerida ] Para evitar una detonación prematura, la batería incorporada que armaba el proyectil tenía un retraso de varios milisegundos antes de que se activaran sus electrolitos, lo que le daba tiempo al proyectil para despejar el área del cañón. [45]
La designación VT significa 'tiempo variable'. [46] El capitán SR Shumaker, director de la División de Investigación y Desarrollo de la Oficina de Artillería, acuñó el término para que fuera descriptivo sin hacer alusión a la tecnología. [47]
El campo de tiro de artillería antiaérea de la base aérea Kirtland en Nuevo México se utilizó como una de las instalaciones de prueba para la espoleta de proximidad, donde se realizaron casi 50.000 disparos de prueba entre 1942 y 1945. [48] También se realizaron pruebas en el campo de pruebas de Aberdeen en Maryland, donde se lanzaron alrededor de 15.000 bombas. [37] Otras ubicaciones incluyen Ft. Fisher en Carolina del Norte y Blossom Point, Maryland.
El desarrollo y la producción inicial de la Marina de los EE. UU. se subcontrataron a la empresa Wurlitzer , en su fábrica de órganos de barril en North Tonawanda, Nueva York . [49]
La primera producción a gran escala de tubos para las nuevas espoletas [9] se realizó en una planta de General Electric en Cleveland, Ohio, que anteriormente se utilizaba para la fabricación de lámparas para árboles de Navidad. El ensamblaje de las espoletas se completó en las plantas de General Electric en Schenectady, Nueva York y Bridgeport, Connecticut . [50] Una vez que se completaron las inspecciones del producto terminado, se envió una muestra de las espoletas producidas de cada lote a la Oficina Nacional de Normas, donde se sometieron a una serie de pruebas rigurosas en el Laboratorio de Pruebas de Control especialmente construido. [37] Estas pruebas incluyeron pruebas de baja y alta temperatura, pruebas de humedad y pruebas de sacudidas repentinas.
En 1944, una gran parte de la industria electrónica estadounidense se concentró en la fabricación de espoletas. Los contratos de adquisición aumentaron de 60 millones de dólares en 1942 a 200 millones en 1943, a 300 millones en 1944 y fueron superados por 450 millones en 1945. A medida que aumentaba el volumen, la eficiencia entró en juego y el costo por espoleta cayó de 732 dólares en 1942 a 18 dólares en 1945. Esto permitió la compra de más de 22 millones de espoletas por aproximadamente mil millones de dólares (14.600 millones de dólares en 2021 USD ) [51] ). Los principales proveedores fueron Crosley , RCA , Eastman Kodak , McQuay-Norris y Sylvania . También hubo más de dos mil proveedores y subproveedores, que iban desde fabricantes de pólvora hasta talleres de máquinas. [52] [53] Fue una de las primeras aplicaciones de producción en masa de circuitos impresos . [54]
Vannevar Bush , director de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD) de Estados Unidos durante la guerra, atribuyó a la espoleta de proximidad tres efectos significativos. [55]
Al principio, las espoletas solo se utilizaban en situaciones en las que los alemanes no podían capturarlas. Se utilizaron en la artillería terrestre en el Pacífico Sur en 1944. También en 1944, las espoletas se asignaron al Mando Antiaéreo del Ejército británico , que se dedicaba a defender a Gran Bretaña contra la bomba volante V-1. Como la mayoría de los cañones antiaéreos pesados británicos estaban desplegados en una franja costera larga y delgada (dejando el interior libre para los interceptores de cazas), los proyectiles fallidos caían al mar, a salvo de su alcance. En el transcurso de la campaña alemana contra la bomba V-1, la proporción de bombas volantes que fueron destruidas al atravesar el cinturón de cañones costero aumentó del 17% al 74%, alcanzando el 82% en un día. Un problema menor con el que se encontraron los británicos fue que la espoleta era lo suficientemente sensible como para detonar el proyectil si pasaba demasiado cerca de un ave marina y se registraron varias "muertes" de aves marinas. [57]
El Pentágono se negó a permitir que la artillería de campaña aliada utilizara las espoletas en 1944, aunque la Armada de los Estados Unidos disparó proyectiles antiaéreos con espoletas de proximidad en la Batalla de Gela de julio de 1943 durante la invasión de Sicilia. [58] Después de que el general Dwight D. Eisenhower exigiera que se le permitiera utilizar las espoletas, se utilizaron 200.000 proyectiles con espoletas VT (nombre en código "POZIT" [59] ) en la Batalla de las Ardenas en diciembre de 1944. Hicieron que la artillería pesada aliada fuera mucho más devastadora, ya que todos los proyectiles ahora explotaban justo antes de tocar el suelo. [60] Las divisiones alemanas se vieron atrapadas al descubierto ya que se habían sentido a salvo del fuego sincronizado porque se pensó que el mal tiempo impediría una observación precisa. El general estadounidense George S. Patton atribuyó la introducción de espoletas de proximidad a la salvación de Lieja y afirmó que su uso requería una revisión de las tácticas de guerra terrestre. [61]
Las bombas y los cohetes equipados con espoletas de proximidad por radio estaban en servicio limitado tanto en la USAAF como en la USN al final de la Segunda Guerra Mundial. Los principales objetivos de estas bombas y cohetes detonados con espoletas de proximidad eran emplazamientos antiaéreos y aeródromos . [62]
La detección por radiofrecuencia ( radar ) es el principio principal de detección de los proyectiles de artillería.
El dispositivo descrito en la patente de la Segunda Guerra Mundial [63] funciona de la siguiente manera: la carcasa contiene un microtransmisor que utiliza el cuerpo de la carcasa como una antena y emite una onda continua de aproximadamente 180–220 MHz. A medida que la carcasa se acerca a un objeto reflectante, se crea un patrón de interferencia. Este patrón cambia con la distancia decreciente: cada media longitud de onda en la distancia (una media longitud de onda en esta frecuencia es de aproximadamente 0,7 metros), el transmisor entra o sale de resonancia. Esto provoca un pequeño ciclo de la potencia radiada y, en consecuencia, la corriente de suministro del oscilador de aproximadamente 200–800 Hz, la frecuencia Doppler . Esta señal se envía a través de un filtro de paso de banda , se amplifica y activa la detonación cuando excede una amplitud dada. [ cita requerida ]
El sistema de detección óptica fue desarrollado en 1935 y patentado en el Reino Unido en 1936 por un inventor sueco, probablemente Edward W. Brandt, utilizando un petoscopio . Primero se probó como parte de un dispositivo de detonación para bombas que se lanzarían sobre aviones bombarderos, parte del concepto de "bombas sobre bombarderos" del Ministerio del Aire del Reino Unido. Se consideró (y luego patentó Brandt) su uso con misiles antiaéreos disparados desde tierra. En ese momento, utilizaba una lente toroidal que concentraba toda la luz de un plano perpendicular al eje principal del misil en una fotocélula. Cuando la corriente de la célula cambiaba una cierta cantidad en un intervalo de tiempo determinado, se activaba la detonación.
Algunos misiles aire-aire modernos (por ejemplo, el ASRAAM y el AA-12 Adder ) utilizan láseres para provocar la detonación. Proyectan haces estrechos de luz láser perpendiculares al vuelo del misil. A medida que el misil se dirige hacia su objetivo, la energía del láser simplemente se proyecta hacia el espacio. Cuando el misil pasa por su objetivo, parte de la energía impacta en el objetivo y se refleja en el misil, donde los detectores la detectan y detonan la ojiva.
Las espoletas acústicas de proximidad se activan mediante las emisiones acústicas de un objetivo (por ejemplo, el motor de un avión o la hélice de un barco). La activación puede realizarse a través de un circuito electrónico acoplado a un micrófono o hidrófono , o mecánicamente utilizando una lengüeta vibratoria resonante conectada a un filtro de tono de diafragma. [64] [65]
Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes tenían al menos cinco espoletas acústicas para uso antiaéreo en desarrollo, aunque ninguna entró en servicio operativo. El diseño de espoleta acústica alemana más avanzado en términos de desarrollo fue el Rheinmetall-Borsig Kranich (en alemán, " grúa" ), que era un dispositivo mecánico que utilizaba un filtro de tono de diafragma sensible a frecuencias entre 140 y 500 Hz conectado a un interruptor de lengüeta vibratorio resonante utilizado para disparar un encendedor eléctrico. Los misiles guiados Schmetterling , Enzian , Rheintochter y X4 fueron diseñados para su uso con la espoleta de proximidad acústica Kranich. [64] [66]
Durante la Segunda Guerra Mundial , el Comité Nacional de Investigación de Defensa (NDRC) investigó el uso de espoletas acústicas de proximidad para armas antiaéreas , pero concluyó que existían enfoques tecnológicos más prometedores. La investigación del NDRC destacó la velocidad del sonido como una limitación importante en el diseño y uso de espoletas acústicas, particularmente en relación con misiles y aviones de alta velocidad. [65]
La influencia hidroacústica se utiliza ampliamente como mecanismo de detonación de minas navales y torpedos . La hélice de un barco que gira en el agua produce un potente ruido hidroacústico que se puede captar con un hidrófono y utilizar para el rastreo y la detonación. Los mecanismos de disparo por influencia suelen utilizar una combinación de receptores de inducción acústica y magnética . [67] [68]
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La detección magnética sólo se puede aplicar para detectar grandes masas de hierro, como los barcos. Se utiliza en minas y torpedos. Las espoletas de este tipo se pueden anular mediante desmagnetización , utilizando cascos no metálicos para barcos (especialmente dragaminas ) o mediante bucles de inducción magnética instalados en aeronaves o boyas remolcadas .
Algunas minas navales utilizan espoletas de presión que pueden detectar la onda de presión de un barco que pasa por encima. Los sensores de presión se utilizan generalmente en combinación con otras tecnologías de detonación de espoletas, como la inducción acústica y magnética . [68]
Durante la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron espoletas activadas por presión para las bombas de proyectiles (o trenes) con el fin de crear explosiones en el aire sobre el suelo . La primera bomba del tren estaba equipada con una espoleta de impacto , mientras que las otras bombas estaban equipadas con detonadores accionados por diafragma sensibles a la presión. La explosión de la primera bomba se utilizaba para activar la espoleta de la segunda bomba, que explotaría sobre el suelo y, a su vez, detonaría la tercera bomba, repitiéndose el proceso hasta la última bomba de la serie. Debido a la velocidad de avance del bombardero , las bombas equipadas con detonadores de presión explotarían todas aproximadamente a la misma altura sobre el suelo a lo largo de una trayectoria horizontal. Este diseño se utilizó tanto en la "Pistola" británica Nº 44 como en las espoletas alemanas Rheinmetall-Borsig BAZ 55A. [64] [65]
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