The search for the missing Malaysia Airlines flight 370 this month has raise many questions about how aircraft are tracked.um dos principais meios de rastrear a posição da aeronave é através do radar, um sistema que evoluiu antes da Segunda Guerra Mundial e tem sido constantemente refinado desde então, explica Dr. Graham Brooker, um engenheiro de radar da Escola de Engenharia Aeroespacial, mecânica e Mecatrônica da Universidade de Sydney.

A palavra RADAR é um acrônimo para RAdio Detection And Ranging, e em sua forma mais simples consiste de um sinal de rádio transmitido dirigida por uma antena em uma determinada direção, e um receptor que detecta os ecos dos objetos no caminho do sinal, diz ele.

O transmissor consiste de um circuito eletrônico que osciala em uma frequência específica, geralmente muito maior do que as frequências usadas para transmissões de rádio ou TV, diz Brooker. este sinal é enviado em pequenas rajadas de energia eletromagnética, chamadas pulsos, através da antena que produz um feixe estreito como o de uma tocha.

“Radar torna possível determinar a direção de um objeto, geralmente referido como o alvo, com base na direção que a antena está virada”, diz Brooker.

a distância para o alvo é determinada a partir do tempo decorrido entre a transmissão do pulso e a recepção do eco. Isso pode ser determinado com precisão porque o sinal de radar viaja à velocidade da luz, que é constante.

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controlo de tráfego aéreo

para radares de controlo de tráfego aéreo, o feixe tem a forma de um ventilador, estreito na direcção horizontal e largo na direcção vertical, para acomodar aviões de alta altitude.

Este feixe varre em torno de um círculo uma vez a cada dois ou três segundos e ecos são exibidos em uma tela circular chamada um indicador de posição de plano.

O controlador de tráfego aéreo – ou um computador-pode rastrear os ecos ou ‘blips’ na tela para determinar para onde a aeronave está indo. Chama-se radar primário.

“radar primário raramente é usado isoladamente, pois há muitos planos no céu”, diz Brooker.

“atualmente, radar secundário também é usado, em que uma sequência de pulso codificado é enviada para a aeronave e um transponder no avião gera um retorno codificado, contendo um monte de informações sobre a aeronave. Isto costumava ser chamado de amigo de identificação ou inimigo, ou IFF.”

os controladores de tráfego aéreo utilizam principalmente radares secundários para rastrear aeronaves comerciais e só utilizam radares reais no caso de os transponders não estarem instalados, estarem desligados ou avariados.

“houve um caso há algumas décadas atrás em que um jovem voou um avião leve a meio caminho através dos EUA sem ser detectado como os controladores de tráfego aéreo tiveram seus radares primários desligados ou pensaram que seu eco era de um bando de pássaros”, diz Brooker.

Se o transponder da aeronave estiver desligado, pode ser difícil identificar qual dos muitos principal radar “blips” no controle de tráfego aéreo display corresponde a aeronave que você está interessado, diz Brooker. esta pode ser a razão pela qual o transponder no voo 370 foi aparentemente desligado ao alcance onde a transferência ocorreu de um controlo de tráfego aéreo para outro.

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Limits to radar

a maioria das pessoas terá ouvido a expressão “voar abaixo do radar”. Este nome vem de um fenômeno verdadeiro, explica o Dr. Brooker. é causada pela interação do feixe de radar com o solo, o que resulta na elevação do feixe para fora do horizonte. Se uma aeronave estiver voando baixo o suficiente, o feixe dificilmente ilumina e o alcance em que pode ser visto é limitado.”

também existem limites para a distância ao longo da qual o radar pode ser usado. O principal problema com radar para operações de longa distância é o fato de que a quantidade de energia necessária para enviar e receber o sinal é dependente da distância para a aeronave elevado à potência de quatro, diz Brooker.

“portanto, se você quiser dobrar o intervalo em que você pode detectar uma aeronave, a quantidade de energia transmitida deve aumentar por um fator de 16.”

radares típicos usados para rastrear aviões até um alcance de 100 quilômetros ou mais transmitem potências de pico nos megawatts. No entanto, o pulso transmitido é curto, tipicamente um micro segundo ou assim, e eles ocorrem apenas algumas centenas de vezes por segundo, de modo que a potência média é bastante baixa.

para uma operação de longo alcance, a potência de pico necessária para enviar os impulsos de radar torna-se proibitivamente grande.

isso resultou no desenvolvimento de inovações como arrays de fase que consistem de um grande número de transmissores e receptores menores em uma superfície planar que operam em compressão de uníssono e pulso, o que permite que pulsos codificados de potência mais longa e menor a ser gerado, mantendo ainda boa precisão de alcance. outra limitação ao radar de longo alcance é causada pela atenuação através da atmosfera — mesmo em ar limpo, mas pior na chuva. Isto está inversamente relacionado com o comprimento de onda do sinal, por isso radares de longo alcance operam em baixa frequência.

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Hiding from radar

ondas eletromagnéticas “bounce” fora de objetos que conduzem eletricidade, então aeronaves antiquadas feitas de madeira e tela não produzem grandes ecos de radar, diz Brooker. O mesmo se aplica aos planos modernos feitos a partir de compostos de fibra de carbono. Os aviões com pele de alumínio são os melhores alvos.

” a forma da aeronave também é importante, e aeronaves de metal feitas de placas planas, cantos afiados e bordas geralmente produzem ecos fortes, então se você quiser fazer uma aeronave invisível, você pode fazê-lo a partir de placas planas ou facetas que estão alinhadas de tal forma que os sinais de radar refletem longe do receptor. O F-117 é um exemplo disso.”

alternativamente, a aeronave pode ser feita sem quaisquer ângulos retos, de modo que as asas são misturadas no corpo e as características externas são eliminadas. Fazer uma pele de aeronave que absorve energia de radar usando “materiais absorventes de radar” é outro método para minimizar o tamanho do eco, diz ele.

“o bombardeiro B-2 stealth é provavelmente o estado-da-arte, que usa a maioria dessas técnicas, e fornece um eco quase tão grande quanto o produzido por uma abelha.”

Dr. Graham Brooker um engenheiro de radar na Escola de Engenharia Aeroespacial, mecânica e Mecatrônica da Universidade de Sydney. Ele foi entrevistado por Stephen Pincock.