Engañando al Radar

Las aplicaciones militares del RADAR tuvieron su mayor crecimiento durante el desarrollo de la 2GM, siendo una ayuda inestimable a la hora de detectar formaciones de aviones enemigos o bien aparatos aislados, lo que en muchas ocasiones evitaba tener aviones de reconocimiento. Su efectividad quedó demostrada en acontecimientos como la famosa batalla de Inglaterra o cuando uno de los primeros radares, entregado a los americanos de manos inglesas, fue capaz de detectar a los aviones japoneses que se dirigían a efectuar el raid sobre Pearl Harbor. (A pesar de ser un radar de tipo primitivo detectó las oleadas de aviones que se avecinaban, pero el error fue humano, ya que supusieron que se trataba de unos bombarderos B-17 que se esperaba que llegaran ese mismo día a Pearl Harbor)

Semejantes capacidades del RADAR tuvieron como efecto, como con toda tecnología militar exitosa, una frenética búsqueda de técnicas para mermar su efectividad. A lo largo de la contienda se sentaron las bases de lo que hoy en día se ha convertido en la denominada “Guerra Electrónica”. A continuación analizaremos algunas de sus formas:

Volando bajo

Sin entrar en detalles, un RADAR se basa en una ráfaga de microondas moduladas por pulsos digitales, que es emitida en la dirección del espacio a explorar. Éstos pulsos “rebotan” parcialmente contra los objetos que encuentran en su camino, y una parte ínfima de la potencia transmitida en un principio acaba siendo recogida de nuevo por la antena transmisora, que pasa a actuar como receptora (o bien por otra antena distinta).

Esto nos plantea un problema si el objeto a detectar se encuentra a baja altitud. Se da el hecho de que el suelo (o el agua en su defecto) son materiales conductores de la electricidad, no tan buenos como los metales, pero con un efecto apreciable (recordemos que los enchufes domésticos tienen todos una “toma de tierra”, o que los pararrayos se conectan a tierra para drenar la intensidad eléctrica de los posibles rayos). Esta conductividad provoca que, cuando una onda electromagnética incide en el suelo, sea parcialmente reflejada con el mismo ángulo incidente, exactamente tal y como sucede con la imagen en un espejo.

Pensemos ahora en la situación de un radar detectando a un avión. Tenemos nuestro radar, emitimos nuestra ráfaga y ésta incide en el fuselaje del avión. El fuselaje del avión hace que rebote la energía (más aún si el avión es metálico). Pero el avión no es una estructura pensada como reflector, por lo que la energía rebotará aleatoriamente en varias direcciones del espacio. Una de estas direcciones será necesariamente la que apunte de vuelta a la antena de RADAR, pero esto supone una ínfima porción de espacio. Otra buena parte de la energía reflejada irá al suelo y de los posibles ángulos que forma el sistema (Ver figura A) uno llevará de vuelta al suelo por lo que se denomina camino indirecto. Sin embargo al ser la altura elevada, la diferencia de camino recorrida por el rayo indirecto hará que éste llegue como un eco más tardío y bien diferenciado con el principal, por lo que no afectará a la detección. (El eco falso siempre ha de llegar necesariamente más tarde que el real, por lo que lo podremos identificar)

Ahora tomemos el avión a baja altura. Cuanto más bajo vuele el aparato, menor será la diferencia de caminos entre los pulsos, por lo que se acercarán más en sus tiempos de llegada. Y llegará un momento en que ambos pulsos se solapen y tengamos una interferencia en el radar, que recibirá una señal muy contaminada. Y para agravar el problema, nuestro radar no podrá ser nunca infinitamente direccional (la direccionalidad es la capacidad de la antena de concentrar la energía en una dirección del espacio puntual), como tampoco lo será la señal de retorno del avión, por lo que interferencias indirectas de ángulos parecidos también se mezclarán. En consecuencia, en vez de un tren de pulsos limpios de retorno tendremos un “borrón” electromagnético que puede ser identificado como cualquier cosa menos como un avión.

Lanzando aluminio

Otra forma de engaño, menos simple que la anterior, pero muy efectiva, consiste en lanzar al aire desde el avión grandes nubes de tiras de papel de aluminio. Éstas cintas quedaban en suspensión durante un tiempo, y al ser metálicas, reaccionaban reflejando los pulsos electromagnéticos. Cuanto más extendidas estuvieran, mayor sería el falso eco que devolviesen, pudiendo bien camuflar la posición exacta de un avión o haciendo creer que había aviones donde en realidad no había nada. Este sistema era conocido por los ingleses con el nombre clave “Window”, y actualmente se denomina “Chaff”.

El problema que planteaba es que, para ser eficientes radiando, las tiras de aluminio han de presentar una determinada longitud relacionada con la longitud de onda de la portadora usada en el radar (como el radar trabaja en microondas, estas longitudes son del orden del centímetro, haciendo factible el construir las tiras y lanzarlas. Si bajásemos en frecuencia, harían falta varillas, para mantenerse rígidas, de metal de decímetro, o incluso de metros de longitud, lo cual es inviable). Por ello, los alemanes desarrollaron un radar que permitía la variación de la frecuencia de trabajo, haciendo que las tiras de aluminio diseñadas para una longitud de onda específica perdiesen efectividad.

El Jamming

Otra forma de fastidiar al radar se basa ya no en tratar de engañarlo, sino directamente en intentar cegarlo, y es lo que se conoce como “Jamming” (se podría traducir como “abarrotamiento”). Un RADAR en búsqueda es como un faro electromagnético que emite “luz” en todas direcciones. Por ello es posible, por procedimientos de triangulación, localizar su posición. Una vez que sabemos donde está, sólo tenemos que tomar una antena que trabaje a su misma frecuencia, enfocarlo hacía él, y comenzar a emitir, con lo que conseguiremos disminuir su efectividad a costa de bombardearlo con señales del tipo de las que el RADAR espera recibir. El procedimiento es similar a apuntar un láser a una cámara de vídeo que está intentando grabarte; al final la imagen se distorsionará (aunque es este ejemplo se trate de luz, es el mismo principio aplicado en el Jamming). En la 2GM se conseguían disminuciones de prestaciones de hasta un 25% por Jamming. También el cambio de frecuencia de trabajo permitía paliar esta interferencia, por lo que se diseñaron a su vez Jammers de banda ancha que permitían variar sus rangos de emisión. Estas tecnologías se han ido desarrollado hasta nuestros tiempos, y están presentes en sistemas de telefonía móvil que implementan el sistema denominado “Frecuency-Hopping” (salto en frecuencias) para dificultar el “escaneo” de llamadas telefónicas privadas.

Antena emisora de jamming de banda ancha que podía trabajar a varias frecuencias y que emitía en contrapolarización con el radar enemigo para minimizar su relación señal a ruido

Tecnología Stealth

En la actualidad, una nueva técnica desarrollada para eludir al radar ha sido la tecnología “Stealth” (silenciosa), que se basa en dos conceptos muy simples pero muy eficaces: construir el avión con materiales composites que absorben la mayor parte de la energía electromagnética emitida en vez de reflejarla (este tipo de materiales no ha sido descubiertos hasta hace poco), y construirlos con perfiles angulosos que desvían la energía del RADAR hacia puntos distintos de aquel del que proviene la energía.

Aunque este segundo concepto sea muy básico, no se ha podido emplear hasta ahora porque es difícil conseguir fuselajes que consigan a la vez este desvío del radar a la par que tengan una aerodinámica aceptable para poder volar. Por ello, los aviones de la 2GM tenían formas redondeadas que son idóneas para la detección por radar.

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Esteban Soteras
"RitterVonHawat"
hawat@eresmas.com

Bibliografía:

"Field and Wave Electromagnetics" de David K.Cheng. Editorial Adison Wesley

"Introduction to Radar Systems", M.Skolnik, Mc Graw Hill, 1969

"Radar Design Principles", F.Nathanson, McGraw Hill, 1990

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