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Sistema de repetición de satélites






Los satélites han revolucionado el mundo de las comunicaciones al proporcionar enlaces telefónicos por todo el mundo y retransmisiones en directo. El satélite recibe una señal de microondas procedente de una estación en tierra (el enlace ascendente), la amplifica y la retransmite de nuevo hacia una estación receptora en tierra con una frecuencia diferente (el enlace descendente). Un satélite de comunicaciones se halla en órbita geoestacionaria, lo que significa que se desplaza con la misma velocidad de giro que la tierra. El satélite permanece en una misma posición relativa a la superficie terrestre, de forma que la estación emisora nunca pierde el contacto con el receptor.


jueves, 17 de febrero de 2011

La Teledetección







Teledetección
Los satélites estadounidenses Landsat giran en órbitas situadas a 900 km de la Tierra, y llevan detectores multiespectrales que registran la radiación electromagnética emitida desde el suelo. Esto permite observar características geológicas y naturales como roca desnuda, tierra o fango (gris), masas de agua (azul oscuro), bosques (caoba) y tierras de cultivo o praderas (rojo claro). Estas tres imágenes de los alrededores del volcán Saint Helens, en Estados Unidos, que entró en erupción en 1980, fueron tomadas el 15 de septiembre de 1973 (izquierda), el 22 de mayo de 1983 (centro) y el 31 de agosto de 1988 (derecha) . El volcán está en el centro de las imágenes.


Teledetección, técnica empleada para obtener información a distancia sobre objetos y zonas de la superficie de la Tierra, basada fundamentalmente en el análisis de las imágenes obtenidas desde aeronaves y satélites preparados para ello. Las cámaras y otros instrumentos que registran esta información se denominan sensores, que son transportados en aviones y satélites artificiales. Estos sistemas de teledetección se emplean de forma habitual para el reconocimiento, la confección de mapas y la observación de los recursos y el medio ambiente de la Tierra. También se han empleado para explorar otros planetas (véase Astronáutica).
La mayoría de los sensores remotos registran la energía electromagnética radiada o reflejada por los objetos (véase Radiación electromagnética). La forma más familiar de energía electromagnética es la luz. Cuando la película de una cámara se expone a la luz, está registrando la energía electromagnética. Muchos sistemas de teledetección se basan en la toma de fotografías; otros en el registro de energía electromagnética invisible como rayos infrarrojos o microondas.
Las cámaras fotográficas son uno de los sensores remotos más frecuentes. Desde finales de la década de 1930 los científicos han fotografiado regularmente la superficie terrestre desde aviones. Esas fotografías se han empleado para levantar mapas, registrar los cambios en el uso del suelo y en la vegetación, planificar ciudades y observar operaciones militares (véase Reconocimiento aéreo; Fotogrametría; Fotografía).
La principal técnica desarrollada por la teledetección espacial es la fotografía multiespectral, realizada con sensores denominados exploradores multiespectrales. Esta técnica permite fotografiar la Tierra desde diferentes longitudes de onda, generalmente en el campo de las radiaciones visibles, cercanas al infrarrojo. Las cámaras multiespectrales son cámaras de barrido que no utilizan películas, sino detectores electrónicos que registran radiaciones electromagnéticas. Los científicos que trabajan en teledetección utilizan frecuentemente ordenadores o computadoras para mejorar la calidad de las imágenes y contribuir a la automatización de la recogida de información, tratamiento de datos y confección de mapas.
Los sensores infrarrojos y de microondas registran energía electromagnética invisible. El calor de los objetos puede medirse por la energía infrarroja que irradian. Los sensores infrarrojos crean imágenes que muestran las variaciones de temperatura en una zona. Los científicos emplean imágenes infrarrojas para determinar las condiciones de vegetación, estudiar los cambios de temperatura en la superficie del agua, localizar daños en canalizaciones subterráneas y registrar determinados accidentes geográficos superficiales y subterráneos.
Los sensores de microondas, como el radar, transmiten ondas electromagnéticas hacia un objeto y registran las ondas que éste refleja. A diferencia de otros sensores, los de microondas pueden recoger información sobre una zona a través de las nubes. Explorando una zona con radar y procesando los datos con una computadora, los científicos pueden crear mapas de radar. Con esta técnica se han confeccionado mapas de la superficie de Venus, que está totalmente oculta por nubes muy densas. El radar también se ha empleado para la navegación oceánica, la detección de características geológicas e incluso el cálculo del contenido de humedad del suelo.
Los satélites han resultado ser muy útiles para el desarrollo de sistemas de teledetección. La Agencia Europea del Espacio (ESA), Estados Unidos, la India, Japón y Rusia han lanzado satélites de observación terrestre. Los satélites estadounidenses Landsat han proporcionado una enorme cantidad de información sobre la Tierra. El primero, el Landsat-1, se lanzó en 1972. El Landsat-5 produce imágenes de casi toda la superficie terrestre una vez cada 16 días. Cada imagen del Landsat cubre más de 31.000 km2 y muestra objetos de 900 m2 de extensión. Los satélites franceses SPOT (Système Probatoire d’Observation de la Terre) facilitan imágenes que muestran objetos de tan sólo 100 m2 de superficie.
Los satélites meteorológicos, como la serie europea Meteosat, emplean sistemas de teledetección para producir imágenes que se utilizan en la predicción meteorológica (véase Meteorología). Los sensores remotos de estos satélites pueden seguir el movimiento de las nubes y registrar los cambios de temperatura en la atmósfera.

Telemetría







Telemetría, en ingeniería, el uso de equipos eléctricos o electrónicos para detectar, acumular y procesar datos físicos en un lugar, para después transmitirlos a una estación remota donde puedan analizarse y almacenarse. Un ejemplo de la utilidad de la telemetría es la medida, transmisión y grabación de magnitudes físicas que realizan aviones, cohetes y naves espaciales. Esos datos pueden ser, por ejemplo, la temperatura del aire, la velocidad del viento o la intensidad de la radiación en el espacio exterior.
La medición a distancia es, sin embargo, relativa, ya que la telemetría también se utiliza para obtener información en lugares cercanos pero de acceso difícil, peligroso e incluso imposible. Por ejemplo, se introducen en el cuerpo humano muchos tipos de sensores biológicos que transmiten información médica a detectores externos. Otras aplicaciones son: probar motores, detectar errores o cambios de comportamiento de sistemas industriales y para obtener datos de instalaciones nucleares. Los meteorólogos utilizan diferentes dispositivos telemétricos para recabar información sobre las capas más altas de la atmósfera que después interpretan para realizar sus pronósticos. Las aplicaciones para la meteorología fueron, de hecho, las primeras para las que se desarrollaron las técnicas de radiotelemetría.
El equipo utilizado en cualquier sistema de telemetría debe ser capaz de medir una magnitud física, producir una señal que pueda modificarse de alguna manera para transportar los datos medidos y transmitir esa señal codificada por algún tipo de canal de transmisión. El equipo receptor debe ser capaz de decodificar la señal y de mostrarla en algún formato adecuado para su análisis y almacenamiento. Por lo general se envía más de una señal al mismo tiempo por el canal de transmisión. Las técnicas de codificación que se utilizan suelen ser digitales. La codificación por modulación de impulsos, por la cual las ondas se transforman en una señal en código binario, se ha desarrollado en las últimas décadas gracias a los avances acaecidos en el campo de la computación digital y en la microelectrónica.


Sistemas de defensa






Sistemas de defensa, defensa estratégica de un país contra un ataque militar extranjero. El concepto de defensa estratégica ha sufrido un profundo cambio durante el siglo XX debido a las nuevas armas, en particular los misiles balísticos intercontinentales (ICBM, Intercontinental Ballistic Missiles) y los misiles balísticos lanzados desde submarinos (SLBM, Submarine-Launched Ballistic Missiles), dotados de cabezas nucleares (véase Misiles teledirigidos; Armas nucleares). Estas armas han hecho obsoletas las estrategias defensivas basadas en las fortalezas o construcciones de defensa en la costa o en las fronteras nacionales, y han dado lugar a una estrategia establecida en la disuasión más que en la destrucción de las fuerzas atacantes. La defensa activa contra misiles balísticos con armamento nuclear se ha descartado en favor de la amenaza que representa la capacidad de represalia, es decir, la aptitud de las fuerzas ofensivas (o contrafuerza) de un país atacado para sobrevivir al primer golpe de ataque y responder con un segundo golpe de contraataque. En teoría, la aptitud para lanzar un segundo golpe funciona en el sentido de inhibir el lanzamiento del ataque inicial por parte del agresor.
Esta estrategia de la disuasión, base de la política de defensa estadounidense desde la década de 1960, depende de la eficacia de una fuerza con capacidad nuclear y de la protección de esa fuerza contra un primer golpe de ataque. La fuerza con capacidad nuclear corriente consiste en una triada de sistemas de armas: bombarderos de largo alcance con misiles nucleares aire-tierra, ICBM con bases en Estados Unidos, y SLBM lanzados desde submarinos nucleares. La defensa de esta fuerza es más compleja y consiste casi por completo en sistemas de defensa pasiva, diseñados para proporcionar una alerta avanzada de un ataque de misiles, así como para proteger los misiles desplazándolos en submarinos, dispersándolos en lanzadoras móviles o resguardándolos en silos subterráneos. Hasta la ruptura de la Unión Soviética en 1991, la estrategia del Kremlin estuvo dirigida a anular la posibilidad del segundo golpe estadounidense, mediante el desarrollo de ICBM capaces en teoría de destruir los misiles estadounidenses en sus silos, el mantenimiento de un extenso sistema de defensa aérea activo contra bombarderos convencionales y la construcción de una vasta fuerza naval antisubmarina. Después de 1991 algunas de esas armas y sistemas fueron destruidos o desactivados, pero otros pasaron a estar controlados por la Comunidad de Estados Independientes o por las repúblicas ahora separadas, de forma destacada Rusia, Ucrania y Kazastán. Durante el periodo de la Guerra fría, los soviéticos desarrollaron también sistemas de defensa pasiva, entre los que se encontraban proyectos de defensa civil a gran escala que posibilitaban la supervivencia de una parte significativa de la población ante un posible segundo golpe asestado por Estados Unidos, cuya capacidad de disuasión se vería por tanto mermada.
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CONTRAFUERZA
Las fuerzas nucleares estratégicas de Estados Unidos comprenden tanto elementos ofensivos activos como medidas de defensa pasiva. A finales de la década de 1980, los 36 submarinos nucleares dotados de misiles balísticos de la Marina estadounidense contaban con 640 Poseidón mejorados y con SLBM Trident, cuyo mayor alcance proporciona al submarino una mayor maniobrabilidad. Esas naves englobaban un número creciente de submarinos mayores Ohio, cada uno de ellos con 24 misiles Trident; ICBM con bases en tierra y bombarderos tripulados formaban parte del Comando Aéreo Estratégico (SAC, Strategic Air Command) de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, con 1.000 ICBM y 378 bombarderos. Los silos subterráneos fijos albergaban tanto misiles Minuteman a combustible sólido como el nuevo sistema MX Peacemaker; este último, que utilizaba un sistema de misiles de carga múltiple (véase MIRV, Multiple-Warhead Missile System), estaba en principio diseñado para desplazarse entre un número de silos y así confundir al atacante potencial. La fuerza de bombardeo estratégico estadounidense, constituida sobre todo por bombarderos B-52 y carros de combate KC-135 para el reabastecimiento aéreo, se considera también vulnerable a un ataque de misiles y depende de sistemas de alarma avanzada para abandonar con rapidez aeródromos desprotegidos. En caso de un ataque nuclear, el salvamento de las autoridades militares y nacionales con capacidad de decisión se confía a la huida en un avión especial más que a un sistema de refugios subterráneos dispersos.
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SISTEMAS DE DEFENSA PASIVA
La protección de la contrafuerza estadounidense descansa casi por completo en sistemas de defensa pasiva para la vigilancia, evaluación y alerta ante un ataque de misiles. Ese esfuerzo se inicia con un vasto programa de captación de elementos para la inteligencia y el análisis con los que determinar la naturaleza de la amenaza. La información se recoge de diversas fuentes extendidas por el mundo, desde los satélites de extrema sensibilidad a los comunicados de prensa de los gobiernos extranjeros. La información sobre cualquier amenaza puede referirse al tamaño y las capacidades de una fuerza atacante potencial o cualquier tipo de medidas de defensa pasiva que puedan anular el efecto de la contrafuerza estadounidense. Basados en el análisis de la amenaza, los dirigentes del ejecutivo estadounidense, del Congreso y de las fuerzas militares colaboran en el establecimiento de un programa de defensa efectiva adecuado a las necesidades evaluadas.
El funcionamiento de la defensa aérea y espacial está encomendado al Comando de Defensa Aeroespacial Norteamericano (NORAD, North American Aerospace Defense Command), una organización conjunta de Estados Unidos y Canadá. El NORAD cuenta con el apoyo del Comando Aeroespacial Estadounidense (ADCOM) y del Comando de Defensa de las Fuerzas Aéreas Canadienses. El ADCOM cuenta, a su vez, con el apoyo del Comando Aéreo Táctico de las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos (radares de defensa aérea, centros de control e interceptores), del SAC (alarma de misiles y sensores de vigilancia espacial) y del Comando de Comunicaciones de la Fuerza Aérea de Estados Unidos.
El NORAD utilizaba una variedad de medios para controlar a las fuerzas provistas con misiles estratégicos de la Unión Soviética, que en un momento concreto a mediados de la década de 1980 consistían en 1.398 ICBM y 983 SLBM. Los aparatos de detección y seguimiento instalados por el NORAD engloban el radar y el sonar, rayos láser, artificios ópticos de alta resolución con iluminación natural o artificial, y sensores magnéticos, térmicos, químicos y acústicos. Semejante equipo puede estar localizado en tierra, en mar, en aviones o en satélites espaciales y, cuando se organiza como un todo mediante un control central para un conjunto específico de misiones, constituye un complejo defensivo. El más importante de estos complejos es el Sistema de Alarma Avanzada de Misiles Balísticos (BMEWS, Ballistic Missiles Early Warning System), una red de radares de alarma y seguimiento con bases en Alaska, Groenlandia y Reino Unido. Este equipo puede detectar un misil a una distancia tan lejana como los 4.800 kilómetros y dar la alarma de un ataque sobre Estados Unidos con 15 minutos de antelación. El BMEWS cuenta con el apoyo del Sistema para la Caracterización del Radar y la Averiguación del Perímetro (PARCS, Perimeter Acquisition Radar Characterization System), una antigua unidad de seguimiento del sistema de defensa de misiles balísticos Safeguard. El PARCS, que opera en el interior de Estados Unidos, es lo bastante poderoso y preciso como para conocer el número de cargas en aproximación y sus áreas de impacto concreto. La alarma ante el lanzamiento de SLBM se desarrolla mediante sistemas de radar que utilizan antenas de despliegue por fases, localizadas a lo largo de las costas del Atlántico, del Pacífico, Alaska y del golfo de México, en sustitución de los viejos radares semiautomáticos de defensa aérea en tierra. A todo ello se añaden los satélites de alerta avanzada con sensores para detectar lanzamientos de misiles y ayudar a establecer sus trayectorias.
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SISTEMAS DE DEFENSA ACTIVA
Dado que la amenaza representada por los bombarderos tripulados soviéticos fue decayendo de forma constante, las defensas aéreas de Estados Unidos se fueron reduciendo a la vez. Casi todas las baterías de misiles tierra-aire se desmontaron o se situaron en el extranjero, y la fuerza estadounidense de interceptación se redujo de los 40 escuadrones con que contaba en 1964 a los 5 a mediados de la década de 1980 (aumentados con las unidades aéreas tácticas y de la Guardia Nacional del Aire disponibles). Aún se mantienen cinturones de estaciones de radar como la Línea de Alerta Avanzada Distante (DEW, Distant Early Warning) en el norte de Canadá, que proporcionan información relativa a un ataque aéreo convencional, mientras que el reciente Sistema de Vigilancia Conjunta (JSS, Joint Surveillance System) coordina la vigilancia y el seguimiento de todos los objetos que sobrevuelan el espacio aéreo estadounidense a través de ocho centros de control regionales. El JSS es dirigido de un modo conjunto por la Fuerza Aérea de Estados Unidos y la Administración Federal de la Aviación, tanto para la defensa como para el control aéreo. La defensa aérea cuenta con la significativa ayuda representada por el avión E-3A que dispone del sistema aerotransportado de detección y control (AWACS, Airborne Warning and Control System), que es, de hecho, una estación de radar volante.
Estados Unidos no cuenta con ningún sistema operativo de misiles antibalísticos activos (ABM, Antiballistic Missile). Los tratados sobre ABM de 1972 y 1974 autorizaban un despliegue limitado de tales sistemas en Estados Unidos y la Unión Soviética, pero ninguno de los dos países recurrió a la ejecución de tales previsiones. De hecho, se clausuró el sistema ABM Safeguard en Grand Forks (Dakota del Norte) para la protección de los radares PARCS. Los misiles ABM Golash soviéticos, localizados en las inmediaciones de Moscú, sólo tenían una capacidad limitada. Mientras que los ABM estadounidenses acrecentaban la protección de las localizaciones de ICBM y radares, el despliegue paralelo de ABM por parte de la Unión Soviética tendía a reducir cualquier ventaja defensiva, y su construcción, mantenimiento y desarrollo hubiera llegado a ser muy costoso para ambos países. A comienzos de la década de 1980 Estados Unidos consideró la reapertura de los silos de ABM y el uso de unos nuevos misiles tipo impacto, de elevada precisión, concebidos para reemplazar a las versiones de tipo nuclear utilizadas por el sistema Safeguard. La prioridad se concedió, sin embargo, al desarrollo del Peacemaker MX y al Programa para el misil ABM, dentro de las previsiones del plan de Iniciativa de Defensa Estratégica.
Los sistemas estadounidenses de defensa más efectivos son los utilizados por la Marina para detectar y destruir submarinos capaces de lanzar misiles balísticos. A los sonares montados en destructores y fragatas se añade ahora el despliegue de sonares arrastrados debajo del agua, que rechazan las corrientes térmicas de distorsión y eliminan las falsas reverberaciones y otros trastornos. Los helicópteros para el transporte aéreo capaces de sumergir pequeños equipos de sonar, las balizas de sonar abandonadas y los submarinos de alta velocidad equipados con sonar contribuyen también a acrecentar las posibilidades de detección. Los radares de alta sensibilidad instalados en aviones y barcos pueden localizar en la superficie del mar pequeños objetos, como periscopios, y los aviones dotados de detectores de anomalías magnéticas (MAD, Magnetic Anomaly Detectors) son capaces de percibir pequeñas variaciones causadas en el campo magnético terrestre por grandes objetos metálicos, como las naves submarinas. Una vez detectados, los submarinos pueden ser atacados con una variedad de armas, desde las cargas nucleares de profundidad lanzadas con misiles, a los torpedos guiados por radio y lanzados desde barcos o helicópteros. Sin la alarma adecuada a un ataque inminente, es muy poco lo que estas fuerzas pueden hacer para impedir que los submarinos lancen un primer golpe de ataque con misiles.


Sistema de Posicionamiento Global






Sistema de Posicionamiento Global
Puesta en órbita de un satélite Navstar de Sistema de Posicionamiento Global (GPS) mediante cohetes Delta. Los satélites GPS transmiten continuamente datos relativos a su posición y la hora exacta. La navegación militar y civil utiliza la información recibida de distintos satélites para determinar su propia posición.


Sistema de Posicionamiento Global, conocido también como GPS, es un sistema de navegación basado en 24 satélites, que proporcionan posiciones en tres dimensiones, velocidad y tiempo, las 24 horas del día, en cualquier parte del mundo y en todas las condiciones climáticas. Al no haber comunicación directa entre el usuario y los satélites, el GPS puede dar servicio a un número ilimitado de usuarios.
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HISTORIA Y DESARROLLO
Dirigido por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, el Sistema de Posicionamiento Global Navstar se creó en 1973 para reducir los crecientes problemas en la navegación. Al ser un sistema que supera las limitaciones de la mayoría de los sistemas de navegación existentes, el GPS consiguió gran aceptación entre la mayoría de los usuarios. Desde los primeros satélites, se ha probado con éxito en las aplicaciones de navegación habituales. Como puede accederse a sus funciones de forma asequible con equipos pequeños y baratos, el GPS ha fomentado muchas aplicaciones nuevas.
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CARACTERÍSTICAS
El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) está disponible en dos formas básicas: SPS, iniciales de Standard Positioning Service (Servicio de Posicionamiento Estándar), y PPS, siglas de Precise Positioning Service (Servicio de Posicionamiento Preciso). El SPS proporciona la posición absoluta de los puntos con una precisión de 100 m. El código PPS permite obtener precisiones superiores a los 20 m; este código es accesible sólo a los militares de Estados Unidos y sus aliados, salvo en situaciones especiales.
Las técnicas de mejora, como el GPS diferencial (DGPS), permiten a los usuarios alcanzar hasta 3 m de precisión. Los investigadores fueron los primeros en usar portadoras para calcular posiciones con una precisión de 1 cm. Todos los usuarios tienen a su disponibilidad SPS, DGPS y técnicas portadoras.
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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
Los satélites GPS llevan relojes atómicos de alto grado de precisión. La información horaria se sitúa en los códigos de transmisión mediante los satélites, de forma que un receptor puede determinar en cada momento en cuánto tiempo se transmite la señal. Esta señal contiene datos que el receptor utiliza para calcular la ubicación de los satélites y realizar los ajustes necesarios para precisar las posiciones. El receptor utiliza la diferencia de tiempo entre el momento de la recepción de la señal y el tiempo de transmisión para calcular la distancia al satélite. El receptor tiene en cuenta los retrasos en la propagación de la señal debidos a la ionosfera y a la troposfera. Con tres distancias a tres satélites y conociendo la ubicación del satélite desde donde se envió la señal, el receptor calcula su posición en tres dimensiones.

Determinación de la posición con el sistema GPS
Los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) describen órbitas a gran altura sobre la Tierra en ubicaciones precisas. Permiten que el usuario de un receptor de GPS determine de forma exacta su latitud, longitud y altitud. El receptor mide el tiempo que tardan en llegar las señales enviadas desde los diferentes satélites (A, B y C). A partir de esos datos, el receptor triangula la posición exacta. En todo momento, cada punto de la Tierra recibe cobertura de varios satélites. Se necesitan tres satélites para determinar la latitud y la longitud, mientras que un cuarto satélite (D) es necesario para determinar la altitud.


Sin embargo, para calcular directamente las distancias, el usuario debe tener un reloj atómico sincronizado con el Sistema de Posicionamiento Global. Midiendo desde un satélite adicional se evita que el receptor necesite un reloj atómico. El receptor utiliza cuatro satélites para calcular la latitud, la longitud, la altitud y el tiempo.
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PARTES DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL
El Sistema de Posicionamiento Global consta de tres divisiones: espacio, control y usuario. La división espacio incluye los satélites y los cohetes Delta que lanzan los satélites desde Cabo Cañaveral, en Florida, Estados Unidos. Los satélites GPS se desplazan en órbitas circulares a 17.440 km de altitud, invirtiendo 12 horas en cada una de las órbitas. Éstas tienen una inclinación de 55° para asegurar la cobertura de las regiones polares. La energía la proporcionan células solares, por lo que los satélites se orientan continuamente dirigiendo los paneles solares hacia el Sol y las antenas hacia la Tierra. Cada satélite cuenta con cuatro relojes atómicos.
La división control incluye la estación de control principal en la base de las Fuerzas Aéreas Falcon, en Colorado Springs, Estados Unidos, y las estaciones de observación situadas en Falcon AFB, Hawai, en la isla de Ascensión en el Atlántico, en Diego García en el océano Índico, y en la isla Kwajalein en el Pacífico sur. Las divisiones de control utilizan las medidas recogidas en las estaciones de observación para predecir el comportamiento de las órbitas y relojes de cada satélite. Los datos de predicción se conectan a los satélites para transmitirlos a los usuarios. La división control también se asegura de que las órbitas de los satélites GPS permanezcan entre los límites y de que los relojes no se alejen demasiado del comportamiento nominal.
La división usuario es un término en principio asociado a los receptores militares. Los GPS militares utilizan equipos integrados en armas de fuego, armamento pesado, artillería, helicópteros, buques, submarinos, carros de combate, vehículos de uso múltiple y los equipos individuales para soldados. Además de las actividades básicas de navegación, su aplicación en el campo militar incluye designaciones de destino, apoyo aéreo, municiones ‘terminales’ y puntos de reunión de tropas. La lanzadera espacial está dotada de un Sistema de Posicionamiento Global.
Con más de medio millón de receptores de GPS, los usuarios civiles tienen una división propia, grande y diversa. Incluso antes de que todos los componentes de los satélites estuvieran en órbita, los investigadores utilizaban el Sistema de Posicionamiento Global para adelantar días o semanas los métodos oficiales de investigación. El GPS se usa hoy en aeroplanos y barcos para dirigir la navegación en las aproximaciones a los aeropuertos y puertos. Los sistemas de control de seguimiento envían camionetas y vehículos de emergencia con información óptima sobre las rutas. El método denominado ‘granja de precisión’ utiliza el GPS para dirigir y controlar la aplicación de fertilizantes y pesticidas. También se dispone de sistemas de control de seguimiento como elemento de ayuda a la navegación en los vehículos utilizados por excursionistas.
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APLICACIONES FUTURAS
En la actualidad hay 24 satélites GPS en producción, otros están listos para su lanzamiento y las empresas constructoras han recibido encargos para preparar más y nuevos satélites para el siglo XXI. Al aumentar la seguridad y disminuir el consumo de carburante, el Sistema de Posicionamiento Global será el componente clave de los sistemas aeroespaciales internacionales y se utilizará desde el despegue hasta el aterrizaje. Los conductores lo utilizarán como parte de los sistemas inteligentes en carretera y los pilotos para realizar los aterrizajes en aeropuertos cubiertos por la niebla y otros servicios de emergencia. El sistema ha tenido una buena acogida y se ha generalizado en aplicaciones terrestres, marítimas, aéreas y espaciales.


Real Observatorio de Greenwich






Real Observatorio de Greenwich, observatorio astronómico situado en el Instituto de Astronomía en la Universidad de Cambridge (Gran Bretaña). El emplazamiento original de este observatorio en Greenwich, al sureste de Londres, estableció de forma arbitraria en 1884 el meridiano de longitud 0°. Una placa en el edificio original señala el punto cero a partir del que se calcula la longitud. Dado que la niebla de Londres, imposibilitaba casi las observaciones astronómicas precisas, el equipo del observatorio se fue trasladando entre 1946 y 1953 al castillo Herstmonceux en East Sussex, 97 km al sureste de Greenwich. Por razones de presupuesto todos los trabajos del observatorio se transfirieron (1986-1990) a la Universidad de Cambridge.
El observatorio fue fundado en 1675 por Carlos II de Inglaterra para mantener tablas precisas de la posición de la Luna que permitieran a los barcos ingleses calcular la longitud. En 1750 empezó la publicación de las tablas en Observaciones Astronómicas, y desde 1838 se publicaron anualmente. Desde este observatorio se tomaron fotografías del Sol a diario, cuando las condiciones lo permitían, y se guardó un registro fotográfico ininterrumpido desde 1873. William Lassell descubrió débiles satélites en los planetas Neptuno y Urano en 1846 y en 1851 respectivamente utilizando un telescopio reflector de 61 cm. Otro descubrimiento de este observatorio fueron los ocho satélites de Júpiter. El observatorio se sigue denominando Real Observatorio de Greenwich (RGO) y está dirigido por el Consejo de Investigación Científica.


El Radar






Robert A. Watson-Watt
El físico británico Robert A. Watson-Watt desarrolló, en 1935, un dispositivo de radiolocalización que llevó a la utilización eficaz del primer sistema práctico de radar.


Radar, sistema electrónico que permite detectar objetos fuera del alcance de la vista y determinar la distancia a que se encuentran proyectando sobre ellos ondas de radio. La palabra ‘radar’ corresponde a las iniciales de “radio detection and ranging”. El radar, que designaba diversos equipos de detección, fue utilizado por las fuerzas aliadas durante la II Guerra Mundial. No sólo indicaba la presencia y distancia de un objeto remoto, denominado objetivo, sino que fijaba su posición en el espacio, su tamaño y su forma, así como su velocidad y la dirección de desplazamiento. Aunque en sus orígenes fue un instrumento bélico, hoy se utiliza ampliamente para fines pacíficos, como la navegación, el control del tráfico aéreo, la detección de fenómenos meteorológicos y el seguimiento de aeronaves.
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DESARROLLO
Todos los sistemas de radar utilizan un transmisor de radio de alta frecuencia que emite un haz de radiación electromagnética, con una radiación de longitud de onda comprendida entre algunos centímetros y cerca de 1 m. Los objetos que se hallan en la trayectoria del haz reflejan las ondas de nuevo hacia el transmisor. El radar se fundamenta en las leyes de la reflexión de las ondas de radio, implícitas en las ecuaciones que controlan el comportamiento de las ondas electromagnéticas, planteadas por el físico británico James Clerk Maxwell en 1864. Estas leyes quedaron demostradas por primera vez en 1886 a la vista de los experimentos del físico alemán Heinrich Hertz. El ingeniero alemán Christian Hülsmeyer fue el primero en sugerir el aprovechamiento de este tipo de eco mediante su aplicación a un dispositivo de detección diseñado para evitar colisiones en la navegación marítima. En 1922, el inventor italiano Guglielmo Marconi desarrolló un aparato similar.
El primer experimento satisfactorio de detección a distancia tuvo lugar en 1924, cuando el físico británico Edward Victor Appleton utilizó el eco de las ondas de radio para averiguar la altura de la ionosfera —una capa ionizada de la atmósfera más alta capaz de reflejar las ondas de radio más largas. Al año siguiente, los físicos estadounidenses Gregory Breit y Merle Antony Tuve llegaron de forma independiente a los mismos valores para la ionosfera al usar la técnica de radioimpulsos, que más tarde se incorporó a todos los sistemas de radar. Su desarrollo no fue posible hasta la década de 1930, cuando se perfeccionaron las técnicas y equipos electrónicos.
El primer sistema útil de radar lo construyó en 1935 el físico británico Robert Watson-Watt. Sus investigaciones proporcionaron a Inglaterra una ventaja de partida en la aplicación de esta tecnología estratégica; en 1939 ya disponía de una cadena de estaciones de radar en las costas meridionales y orientales capaces de detectar agresiones tanto por aire como por mar. Ese mismo año, dos científicos británicos lograron el avance más importante para la tecnología del radar durante la II Guerra Mundial. El físico Henry Boot y el biofísico John T. Randall inventaron un tubo de electrones denominado magnetrón de cavidad resonante. Este tipo de tubo es capaz de generar impulsos de radio de alta frecuencia con mucha energía, lo que permitió el desarrollo del radar de microondas, que trabaja en la banda de longitudes de onda muy pequeñas, inferiores a 1 cm, usando el láser. El radar de microondas, conocido también como LIDAR (light detection and ranging), se utiliza hoy en el sector de las comunicaciones y para medir la contaminación atmosférica.
Los sistemas de radar más evolucionados que se construyeron en la década de 1930 desempeñaron un papel decisivo en la batalla de Inglaterra, que se libró en 1940, y en la que la Luftwaffe de Adolf Hitler fracasó en su intento de adueñarse del espacio aéreo inglés. Aunque los alemanes disponían de sistemas propios de radar, los ejércitos británico y estadounidense supieron preservar su superioridad técnica hasta el final del conflicto.
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FUNCIONAMIENTO
Las ondas de radio se desplazan aproximadamente a 300.000 km/s, la velocidad de la luz. Los equipos de radar están compuestos por un transmisor, una antena, un receptor y un indicador. A diferencia de la radiodifusión, en la que el transmisor emite ondas de radio que son captadas por el receptor, los transmisores y receptores de radar suelen hallarse juntos. El transmisor emite un haz de ondas electromagnéticas a través de una antena, que concentra las ondas en un haz coherente apuntando en la dirección deseada. Cuando las ondas chocan con un objeto que se halla en la trayectoria del haz, algunas se reflejan y forman una señal de eco. La antena capta la energía contenida en dicha señal y la envía al receptor. Mediante un proceso de amplificación y tratamiento informático, el receptor del radar genera una señal en el dispositivo de visualización, por lo general una pantalla de ordenador o computadora.
3.1
Transmisores
El funcionamiento del radar implica que el transmisor emita una gran cantidad de energía para recibir, detectar y cuantificar una mínima fracción (una millonésima de una billonésima) de toda la energía de radio devuelta en forma de eco. Una forma de solucionar el problema de detectar este eco ínfimo en presencia de la enorme señal emitida es el sistema de impulsos. Durante un lapso de 0,1 a 5 microsegundos se emite un impulso de energía; a continuación, el transmisor permanece en silencio durante un espacio de centésimas o milésimas de microsegundo. Durante la fase de impulso, o emisión, el receptor queda aislado de la antena por medio de un conmutador TR (transmisor-receptor); durante el periodo entre impulsos, esta desconexión se efectúa con un conmutador ATR (anti-TR).
El radar de onda continua emite una señal continua, en vez de impulsos. El radar Doppler, que se utiliza a menudo para medir la velocidad de objetos como un coche o una pelota, transmite con una frecuencia constante. Las señales reflejadas por objetos en movimiento respecto a la antena presentarán distintas frecuencias a causa del efecto Doppler. La diferencia de frecuencias guarda la misma relación con la emitida que la existente entre las velocidades del objetivo y la de la luz. Un objetivo que se desplaza hacia el radar con una velocidad de 179 km/h altera la frecuencia de un radar de 10-cm (3.000 megahercios, MHz) exactamente en 1 kilohercio.
Si el receptor del radar está diseñado de forma que rechace aquellos ecos que poseen la misma frecuencia que el transmisor y sólo amplifica los de frecuencia distinta, únicamente visualizará los objetivos móviles. Estos receptores pueden seleccionar vehículos en movimiento en total oscuridad, como hace la policía para medir la velocidad de los automóviles.
El radar de frecuencia modulada (FM) emite una señal continua cuya frecuencia va cambiando de manera uniforme. La diferencia entre las frecuencia del eco y la del transmisor en el momento de la recepción de aquél permite calcular la distancia existente entre transmisor y objetivo. Estos sistemas son más exactos que los de impulsos, aunque tienen un alcance menor.
3.2
Antenas
Las antenas de radar tienen que ser muy directivas, es decir, tienen que generar un haz bastante estrecho. Como la anchura del haz es directamente proporcional a la longitud de onda de la radiación e inversamente proporcional a la anchura de la antena, y dado que no resulta viable utilizar antenas grandes en las unidades móviles de radar, surgió la necesidad de construir el radar de microondas.
Otras ventajas de los radares de microondas son su menor vulnerabilidad a las medidas preventivas del enemigo, como las perturbaciones, y la mayor resolución de los objetivos. El movimiento necesario del haz del radar se consigue imprimiendo un movimiento denominado barrido. La forma más sencilla de barrido consiste en hacer girar lenta y continuamente la antena. Los radares de tierra que se emplean para la detección de aviones, a menudo llevan dos equipos de radar: uno efectúa el barrido en sentido horizontal para visualizar el avión y calcular el acimut, la distancia angular horizontal, y el otro lo realiza en sentido vertical para fijar su elevación. Muchas de las actuales antenas de radar llevan una batería con direccionamiento electrónico.
3.3
Receptores
El receptor ideal debe ser capaz de amplificar y medir una señal muy débil con una frecuencia muy elevada. Como hasta ahora no se ha conseguido construir un amplificador móvil que cumpla esta función de forma satisfactoria, la señal se convierte a una frecuencia intermedia de 30 MHz mediante un circuito superheterodino y se amplifica a dicha frecuencia. La altísima frecuencia de la señal del radar exige un oscilador y un mezclador con una precisión muy superior a la que se utiliza en los receptores normales de radio; no obstante, ya se han construido circuitos apropiados que utilizan como osciladores tubos de microondas de alta potencia denominados klistrones. La conversión de la frecuencia intermedia se efectúa de forma habitual y la señal se envía a continuación a una computadora.
3.4
Tratamiento informático
La mayoría de los radares modernos convierten la señal analógica recibida a una secuencia de números por medio de un convertidor analógico digital. Un ordenador de alta velocidad se encarga de procesar esta secuencia y extraer la información relativa al objetivo. En primer lugar, la señal retorna de tierra, donde se eliminan los objetos irrelevantes mediante un filtro indicador de objetivo móvil (MTI). A continuación se fracciona la señal en componentes discretos de frecuencia por medio de un transformador rápido de frecuencias (FFT). Por último, una vez combinadas las señales de muchos pulsos, se determina el objetivo mediante el procesador de frecuencia constante de falsa alarma (CFAR).
Los sistemas de radar cuya función principal consiste en detectar objetivos tienen que indicar la presencia o ausencia de éstos. Si el objetivo se halla realmente presente, el radar tendrá que detectarlo correctamente o ignorarlo por error. Si el objetivo no está presente de verdad, el radar puede indicar que no hay presencia del objetivo o puede producir una falsa alarma. La computadora CFAR tiene que ponderar de forma óptima las detecciones frente a las falsas alarmas.
3.5
Pantallas de radar
Las pantallas modernas de radar recuerdan a los complejos visores de los videojuegos. La detección de objetivos, la velocidad y la posición se pueden sobreponer a un mapa con la representación de carreteras u otras características importantes. Ciertos radares aéreos o en órbita espacial procesan las señales que retornan de tierra y proyectan un mapa de alta resolución del terreno. A menudo se pueden reconocer objetos tan pequeños como un camión a varios kilómetros de distancia, de noche y en condiciones meteorológicas adversas. La mayoría de los últimos avances en cuanto a pantallas y procesos de radar son consecuencia de los adelantos en el mundo de las computadoras y la electrónica de alta velocidad.
3.6
Modulador de impulsos
Todo equipo de radar normal posee otro componente importante: el modulador de impulsos. Este dispositivo se encarga de extraer continuamente corriente de una fuente de energía, como un generador, para alimentar el magnetrón del transmisor con impulsos del voltaje, potencia, duración e intervalo precisos. El impulso debe comenzar y finalizar de manera abrupta, pero la potencia y el voltaje no deben variar de forma apreciable durante el impulso.
4
SISTEMA SECUNDARIO DE RADAR
Los sistemas de radar descritos reciben el nombre de sistemas primarios y funcionan sobre el principio de un eco pasivo procedente del objetivo. Hay otro grupo de equipos de radar, conocidos globalmente como sistemas secundarios, que se basan en una respuesta del objetivo; la mayoría de estos equipos se utilizan en la navegación y en la comunicación.
4.1
Radiofaro de respuesta
Un faro de radar, también denominado racon, es un equipo secundario de radar que emite un impulso cada vez que recibe otro. Estos faros amplían en gran medida el alcance de los radares, ya que un impulso emitido, aunque proceda de un transmisor de baja potencia, siempre es mucho más potente que el eco. El transmisor de radar que emite el impulso inicial se denomina el interrogador y la acción de este impulso sobre el faro recibe el nombre de disparo. El radiofaro en su versión más sencilla emite, casi instantáneamente, un único impulso de la misma frecuencia recibida, que actúa como un potente eco.
Sin embargo, los radiofaros pueden presentar muchas variantes; por ejemplo, el faro puede responder con una frecuencia distinta o puede incorporar un retardo, de manera que parezca hallarse a mayor distancia del interrogador. Estos retardos se utilizan en los sistemas de aterrizaje asistido para medir la distancia desde la pista de aterrizaje en vez de desde el radiofaro. El radiofaro puede estar diseñado para que sólo se dispare por impulsos dentro de una estrecha gama de frecuencias, con una longitud determinada o cualquier otra característica; los radiofaros también pueden devolver una respuesta codificada, garantizando que el navegante no pueda confundir el punto que aparece en su pantalla. En tiempos de paz, los radiofaros más sencillos resultan de gran utilidad como ayudas a la navegación, sobre todo si se emplean junto con equipos de radar de baja potencia.
4.2
Identificación de radar (IFF)
Se trata de un radiofaro codificado, instalado en aviones con fines de identificación en tiempo de guerra; IFF es la abreviatura de Identification, Friend or Foe. Durante la II Guerra Mundial, todos los aviones y barcos aliados llevaban equipos IFF y, aunque muchos de ellos cayeron en manos del enemigo, nunca pudieron ser utilizados de forma eficaz para confundir a las fuerzas aliadas, ya que la codificación de la interrogación y la respuesta se modificaba habitualmente. El mayor problema planteado por el IFF radicaba en la confusión de señales en situaciones de gran densidad de tráfico aéreo. Los equipos IFF poseían un interruptor de emergencia, que al ser accionado por un miembro de la tripulación de un avión en apuros alertaba de inmediato al radar interrogador fijando la posición de aquél.
5
CONTRAMEDIDAS
Durante la I Guerra Mundial apenas se practicó la perturbación de las comunicaciones de radio enemigas. Sin embargo, durante la II Guerra Mundial la interferencia de las comunicaciones de radar tuvo una importancia estratégica, ya que ambos bandos se apoyaron en el radar para desarrollar diferentes actividades bélicas. Hay dos métodos básicos para perturbar el radar del enemigo: la perturbación electrónica, transmitiendo con frecuencias capaces de interferir los receptores del enemigo, y la mecánica, lanzando objetos como pequeñas láminas de aluminio, que producen ecos e interfieren la detección de los objetivos reales. En la actualidad, dada la proliferación de emisiones de televisión, teléfonos móviles y otros radares, gran parte de las interferencias son involuntarias.
5.1
Radar en órbita espacial
Los radares instalados en satélites que se hallan en órbita espacial sirven para controlar los recursos terrestres y marítimos, una actividad de creciente importancia en una época de recalentamiento global y escasez de recursos naturales cada vez mayor. Otras aplicaciones importantes son el control de las cosechas y la predicción meteorológica. Los radares en órbita constituyen un componente esencial en la SDI, la Iniciativa de Defensa Estratégica.
6
APLICACIONES PACÍFICAS
Aparte de en la navegación marítima y aérea, el radar ha encontrado una aplicación casi universal en la meteorología y la predicción del tiempo, no sólo para localizar perturbaciones importantes como los huracanes o los tornados, sino para efectuar seguimientos de las condiciones climatológicas locales. Los equipos de radar también proporcionan información acerca del volumen de las precipitaciones, y permiten alertar con antelación sobre posibles inundaciones.
Un importante desarrollo reciente es el uso del LIDAR para controlar la contaminación atmosférica y otras partículas en suspensión, pues a menudo se pueden identificar otros tipos de sustancias químicas y medir su concentración.
La policía utiliza otro tipo de radar en el control del tráfico, para determinar la velocidad de los vehículos y cuantificar la densidad del tráfico en las principales calles, así como para controlar automáticamente los semáforos.
Una de las aplicaciones principales del radar es el control del tráfico aéreo a fin de guiar los aviones hasta las pistas de aterrizaje y tener controlados a los que se encuentran en vuelo (véase Control aéreo). El sistema de aproximación controlado desde tierra se compone de dos haces de radar diferentes, uno que efectúa el barrido en vertical y el otro en horizontal. El piloto dispone de un receptor de radio, y de hecho es conducido totalmente por los técnicos de tierra. A este fin también se utilizan los faros de radar. Se diferencian de los primeros por cuanto precisan de un radar a bordo del avión. La mayoría de los radares van equipados con un conmutador para pasar de la función de búsqueda a la de faro. Los impulsos de éste son relativamente prolongados; cuando son emitidos por el avión, los capta el faro de radar que comunica al avión su posición, apareciendo en la pantalla.
Los últimos avances, entre los que se incluyen la mejora de las técnicas para aumentar el contraste entre las señales buenas en el radar y las de ruido aleatorio, han aumentado de manera notable el alcance operativo del radar, ampliando su aplicación a la observación de los misiles de gran altitud y los satélites artificiales. Estas técnicas también encuentran aplicación en la astronomía radar. El radar es, además, un elemento esencial de los sistemas de defensa a la hora de detectar los misiles balísticos intercontinentales.


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