Tanto la luz como las ondas de radio son parte del espectro electromagnético, lo que significa que están formadas por patrones fluctuantes de energía eléctrica y magnética que atraviesan el aire. Las ondas que produce un magnetrón son en realidad microondas, similares a las generadas por un horno microondas.
Radar :
Podemos ver objetos en el mundo que nos rodea porque la luz (generalmente del Sol) se refleja en nuestros ojos. Si quieres caminar por la noche, puedes encender una antorcha para ver a dónde vas. El haz de luz sale de la antorcha, se refleja en los objetos frente a ti y rebota en tus ojos. Tu cerebro calcula instantáneamente lo que esto significa: te dice qué tan lejos están los objetos y hace que tu cuerpo se mueva para que no tropieces con las cosas.
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El radar funciona de la misma manera. La palabra “radar” significa detección y detección de radio, y eso da una pista bastante grande de lo que hace y cómo funciona. Imagine un avión volando por la noche a través de la espesa niebla. Los pilotos no pueden ver a dónde van, por lo que usan el radar para ayudarlos.
El radar de un avión es un poco como una antorcha que usa ondas de radio en lugar de luz. El avión transmite un rayo de radar intermitente (por lo que envía una señal solo una parte del tiempo) y, durante el resto del tiempo, “escucha” cualquier reflejo de ese rayo de los objetos cercanos. Si se detectan reflejos, el avión sabe que algo está cerca, y puede usar el tiempo que tardan en llegar los reflejos para determinar qué tan lejos está. En otras palabras, el radar es un poco como el sistema de ecolocalización que los murciélagos “ciegos” usan para ver y volar en la oscuridad.
El radar funciona:
Ya sea que esté montado en un avión, un barco o cualquier otra cosa, un conjunto de radar necesita el mismo conjunto básico de componentes: algo para generar ondas de radio, algo para enviarlas al espacio, algo para recibirlas y algunos medios para mostrar información para que el operador del radar pueda entenderlo rápidamente.
Las ondas de radio utilizadas por el radar son producidas por un equipo llamado magnetrón. Las ondas de radio son similares a las ondas de luz: viajan a la misma velocidad, pero sus ondas son mucho más largas y tienen frecuencias mucho más bajas. Las ondas de luz tienen longitudes de onda de aproximadamente 500 nanómetros (500 billonésimas de metro, que es aproximadamente 100–200 veces más delgada que un cabello humano), mientras que las ondas de radio utilizadas por el radar generalmente varían de unos pocos centímetros a un metro, la longitud de un dedo a la longitud de su brazo, o aproximadamente un millón de veces más largo que las ondas de luz.
La diferencia es que el magnetrón en un radar tiene que enviar las ondas muchas millas, en lugar de solo unas pocas pulgadas, por lo que es mucho más grande y más poderoso.
Una vez que se han generado las ondas de radio, una antena, que funciona como transmisor , las lanza al aire frente a ella. La antena generalmente es curva, por lo que enfoca las ondas en un haz preciso y estrecho, pero las antenas de radar también suelen rotar para que puedan detectar movimientos en un área grande. Las ondas de radio viajan hacia afuera desde la antena a la velocidad de la luz (186,000 millas o 300,000 km por segundo) y continúan hasta que golpean algo. Luego, algunos de ellos rebotan hacia la antena en un haz de ondas de radio reflejadas que también viajan a la velocidad de la luz. La velocidad de las olas es de vital importancia. Si un avión jet enemigo se acerca a más de 3,000 km / h (2,000 mph), el rayo del radar debe viajar mucho más rápido que este para alcanzar el avión, regresar al transmisor y activar la alarma a tiempo. ¡Eso no es problema, porque las ondas de radio (y la luz) viajan lo suficientemente rápido como para dar siete vueltas al mundo en un segundo! Si un avión enemigo está a 160 km (100 millas) de distancia, un rayo de radar puede recorrer esa distancia y retroceder en menos de una milésima de segundo.
La antena funciona como receptor de radar y transmisor. De hecho, alterna entre los dos trabajos. Por lo general, transmite ondas de radio durante unas pocas milésimas de segundo, luego escucha los reflejos durante varios segundos antes de volver a transmitir. Las ondas de radio reflejadas recogidas por la antena se dirigen a un equipo eléctrico que las procesa y las muestra de forma significativa en una pantalla similar a la televisión, observada todo el tiempo por un operador humano. El equipo receptor filtra los reflejos inútiles del suelo, los edificios, etc., mostrando solo reflejos significativos en la pantalla. Usando el radar, un operador puede ver cualquier barco o avión cercano, dónde están, qué tan rápido viajan y hacia dónde se dirigen. Mirar una pantalla de radar es como jugar un videojuego, excepto que los puntos en la pantalla representan aviones y barcos reales y el más mínimo error podría costar la vida de muchas personas.
Hay una pieza más importante de equipo en el aparato de radar. Se llama duplexor y hace que la antena cambie entre ser un transmisor y un receptor. Mientras la antena está transmitiendo, no puede recibir, y viceversa. Eche un vistazo al diagrama en el cuadro a continuación para ver cómo encajan todas estas partes del sistema de radar.
Usos del radar
Foto: Un científico ajusta un plato de radar para rastrear globos meteorológicos a través del cielo. Los globos meteorológicos, que miden las condiciones atmosféricas, llevan objetivos reflectantes debajo de ellos para rebotar las señales de radar de manera eficiente. Foto por cortesía del Departamento de Energía de EE. UU.
El radar sigue siendo más familiar como tecnología militar. Las antenas de radar montadas en aeropuertos u otras estaciones terrestres se pueden utilizar para detectar aviones o misiles enemigos que se aproximan, por ejemplo. Estados Unidos tiene un sistema de alerta temprana de misiles balísticos (BMEWS) muy elaborado para detectar misiles entrantes, con tres estaciones detectoras de radar principales en Clear en Alaska, Thule en Groenlandia y Fylingdales Moor en Inglaterra. Sin embargo, no solo los militares usan el radar. La mayoría de los aviones civiles y embarcaciones y barcos más grandes ahora también tienen radar como ayuda general para la navegación. Cada aeropuerto importante tiene una gran antena de exploración de radar para ayudar a los controladores de tránsito aéreo a guiar a los aviones dentro y fuera, sin importar el clima. La próxima vez que se dirija a un aeropuerto, busque el plato de radar giratorio montado en o cerca de la torre de control.
Es posible que haya visto a agentes de policía usando pistolas de radar al costado del camino para detectar personas que conducen demasiado rápido. Estos se basan en una tecnología ligeramente diferente llamada radar Doppler . Probablemente hayas notado que la sirena de un camión de bomberos parece caer en tono cuando pasa de largo. A medida que el motor avanza hacia usted, las ondas de sonido de su sirena llegan con mayor frecuencia porque la velocidad del vehículo los hace viajar un poco más rápido. Cuando el motor se aleja de usted, la velocidad del vehículo funciona en sentido contrario, haciendo que las ondas de sonido viajen más despacio y lleguen con menos frecuencia. Entonces escuchas una caída notable en el tono de la sirena en el momento exacto en que pasa. Esto se llama efecto Doppler .
La misma ciencia está trabajando en una pistola de radar. Cuando un oficial de policía dispara un rayo de radar a su automóvil, la carrocería metálica refleja el rayo hacia atrás. Pero cuanto más rápido viaje su automóvil, más cambiará la frecuencia de las ondas de radio en el haz. Los equipos electrónicos sensibles en la pistola de radar utilizan esta información para calcular qué tan rápido va su automóvil.
El radar tiene muchos usos científicos. El radar Doppler también se usa en el pronóstico del tiempo para determinar qué tan rápido se mueven las tormentas y cuándo es probable que lleguen a pueblos y ciudades en particular. Efectivamente, los pronosticadores del tiempo disparan rayos de radar hacia las nubes y usan los rayos reflejados para medir qué tan rápido viaja la lluvia y qué tan rápido cae. Los científicos usan una forma de radar visible llamado lidar (detección de luz y alcance) para medir la contaminación del aire con láser. Los arqueólogos y geólogos apuntan el radar hacia el suelo para estudiar la composición de la Tierra y encontrar depósitos enterrados de interés histórico.
Un lugar donde no se usa el radar es a bordo de submarinos. Las ondas electromagnéticas no viajan fácilmente a través del agua de mar densa (es por eso que está oscuro en las profundidades del océano). En cambio, los submarinos usan un sistema muy similar llamado SONAR (Sound Navigation And Ranging), que usa el sonido para “ver” objetos en lugar de ondas de radio.
Foto: Un geólogo mueve un transmisor de radar (montado en una rueda de bicicleta) a través del suelo para estudiar la composición de la Tierra debajo. Su compañero en la camioneta detrás interpreta las señales de radar en una pantalla electrónica. Este tipo de radar de penetración en el suelo (GPR) es un ejemplo de geofísica. Foto por cortesía del Departamento de Energía de EE. UU.
Contramedidas: cómo evitar el radar
El radar es extremadamente efectivo para detectar aviones y barcos enemigos, ¡tanto que los científicos militares tuvieron que desarrollarse de alguna manera! Si tienes un excelente sistema de radar, es probable que tu enemigo también tenga uno. Si puedes ver sus aviones, él puede ver los tuyos. Así que realmente necesitas aviones que de alguna manera puedan “ocultarse” dentro del radar del enemigo sin ser vistos. La tecnología Stealth está diseñada para hacer precisamente eso. Es posible que haya visto el bombardero sigiloso B2 de aspecto siniestro de la fuerza aérea estadounidense. Sus líneas angulosas y afiladas y sus ventanas recubiertas de metal están diseñadas para dispersar o absorber haces de ondas de radio para que los operadores de radar enemigos no puedan detectarlas. ¡Un avión sigiloso es tan efectivo para hacer esto que aparece en una pantalla de radar sin más energía que un pájaro pequeño!
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