La búsqueda del vuelo 370 de Malaysia Airlines que falta este mes ha planteado muchas preguntas sobre cómo se rastrean las aeronaves.

Uno de los medios clave para rastrear la posición de los aviones es a través del radar, un sistema que evolucionó antes de la Segunda Guerra Mundial y que se ha perfeccionado constantemente desde entonces, explica el Dr. Graham Brooker, ingeniero de radar de la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, Mecánica y Mecatrónica de la Universidad de Sydney.

La palabra RADAR es un acrónimo de RAdio Detección y alcance, y en su forma más simple consiste en una señal de radio transmitida dirigida por una antena en una dirección particular, y un receptor que detecta los ecos de cualquier objeto en el camino de la señal, dice.

El transmisor consiste en un circuito electrónico que se oscila a una frecuencia específica, generalmente mucho más alta que las frecuencias utilizadas para transmisiones de radio o televisión, dice Brooker.

Esta señal se envía en ráfagas cortas de energía electromagnética, llamadas pulsos, a través de la antena que produce un haz estrecho como el de una antorcha.

«El radar permite determinar la dirección de un objeto, generalmente denominado objetivo, en función de la dirección hacia la que se dirige la antena», dice Brooker.

La distancia al objetivo se determina a partir del tiempo transcurrido entre la transmisión del pulso y la recepción del eco. Esto se puede determinar con precisión porque la señal de radar viaja a la velocidad de la luz, que es constante.

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Control de tráfico aéreo

Para los radares de control de tráfico aéreo, el haz tiene la forma de un ventilador, estrecho en la dirección horizontal y ancho en la dirección vertical, para acomodar aviones de alto vuelo.

Este haz escanea alrededor en un círculo una vez cada dos o tres segundos y los ecos se muestran en una pantalla circular llamada indicador de posición en planta.

El controlador de tránsito aéreo, o una computadora, puede rastrear los ecos o’ blips ‘ en la pantalla para determinar hacia dónde se dirige la aeronave. Esto se llama radar primario.

«El radar primario ya rara vez se usa de forma aislada, ya que hay demasiados aviones en el cielo», dice Brooker.

«En estos días, también se utiliza un radar secundario, en el que se envía una secuencia de impulsos codificada a la aeronave y un transpondedor en el avión genera un retorno codificado, que contiene mucha información sobre la aeronave. Esto solía llamarse identificación amigo o enemigo, o IFF.»

Los controladores de tránsito aéreo utilizan principalmente radar secundario para rastrear aeronaves comerciales y solo utilizan radar real en el caso de que los transpondedores no estén instalados, apagados o rotos.

«Hubo un caso hace un par de décadas en el que un joven voló un avión ligero a mitad de camino a través de los Estados Unidos sin ser detectado, ya que los controladores de tráfico aéreo tenían sus radares primarios apagados o pensaban que su eco era de una bandada de aves», dice Brooker.

Si el transpondedor de la aeronave está apagado, puede ser difícil identificar cuál de los muchos «parpadeos» de radar primario en la pantalla de control de tráfico aéreo corresponde al avión en el que está interesado, dice Brooker.

«Esta puede ser la razón por la que el transpondedor del vuelo 370 aparentemente se apagó en el rango donde se produjo la entrega de un control de tráfico aéreo a otro.

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Límites al radar

La mayoría de la gente habrá oído la expresión ‘volar por debajo del radar’. Lleva el nombre de un fenómeno real, explica el Dr. Brooker.

«es causada por la interacción del haz de radar con el suelo, lo que resulta en la viga de elevación del horizonte. Si un avión vuela lo suficientemente bajo, el haz apenas lo ilumina y el alcance en el que se puede ver es limitado.»

También hay límites a la distancia sobre la que se puede usar el radar. El principal problema con el radar para operaciones de larga distancia es el hecho de que la cantidad de energía requerida para enviar y recibir la señal depende de la distancia a la aeronave elevada a la potencia de cuatro, dice Brooker.

«Por lo tanto, si desea duplicar el alcance en el que puede detectar una aeronave, la cantidad de potencia transmitida debe aumentar en un factor de 16.»

Los radares típicos utilizados para rastrear aviones a un alcance de 100 kilómetros o más transmiten potencias máximas en los megavatios. Sin embargo, el pulso transmitido es corto, típicamente un microsegundo más o menos, y solo ocurren unos pocos cientos de veces por segundo, por lo que la potencia promedio es bastante baja.

Para una operación de gran alcance, la potencia máxima requerida para enviar los pulsos del radar se vuelve prohibitivamente grande.

Esto ha dado lugar al desarrollo de innovaciones como arreglos de fases que consisten en un gran número de transmisores y receptores más pequeños en una superficie plana que operan al unísono y compresión de pulsos, lo que permite generar pulsos codificados de potencia más larga y más baja, manteniendo al mismo tiempo una buena precisión de alcance.

Otra limitación del radar de largo alcance es causada por la atenuación a través de la atmósfera, incluso en aire despejado, pero peor en la lluvia. Esto está inversamente relacionado con la longitud de onda de la señal, por lo que los radares de largo alcance funcionan a baja frecuencia.

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Esconderse del radar

Las ondas electromagnéticas «rebotan» en objetos que conducen electricidad, por lo que los aviones anticuados hechos de madera y lona no produjeron grandes ecos de radar, dice Brooker. Lo mismo se aplica a los aviones modernos hechos de compuestos de fibra de carbono. Los aviones con piel de aluminio son los mejores blancos.

«La forma del avión también es importante, y los aviones de metal hechos de placas planas, esquinas y bordes afilados generalmente producen ecos fuertes, por lo que si desea hacer que un avión sea invisible, puede hacerlo a partir de placas planas o facetas que estén alineadas de tal manera que las señales de radar se reflejen lejos del receptor. El avión de ataque furtivo F-117 es un ejemplo de esto.»

Alternativamente, los aviones se pueden hacer sin ángulos rectos para que las alas se mezclen con el cuerpo y se eliminen las características externas. Crear una piel de avión que absorba la energía del radar utilizando «materiales absorbentes de radar» es otro método para minimizar el tamaño del eco, dice.

«El bombardero sigiloso B-2 es probablemente el estado de la técnica, que utiliza la mayoría de estas técnicas, y proporciona un eco casi tan grande como el producido por un abejorro.»

Dr. Graham Brooker ingeniero de radar en la Escuela de Ingeniería Aeroespacial, Mecánica y Mecatrónica de la Universidad de Sídney. Fue entrevistado por Stephen Pincock.