Autor: ALEXC
Autor: JC65
Analisis aficionado Por JC65/Septiembre 20 - 2015
Antecedentes
La labor de detectar, identificar y ubicar las fuerzas enemigas, siempre ha sido una prioridad en la guerra, y para ello tradicionalmente se ha recurrido al uso de lugares altos, incluido globos aerostáticos, que permitan la observación del campo de batalla, y al aparecer la aviación fue natural la utilización de aviones para cumplir dicho cometido.
Al evolucionar la tecnología se ha extendido el campo del reconocimiento y observación, más allá del ámbito visual, tomando vital importancia el de las señales electrónicas, es decir de las ondas radioeléctricas, naciendo la disciplina del SIGINT, u obtención de información o inteligencia sobre estas señales, la cual a su vez se puede dividir en COMINT o inteligencia sobre las señales de comunicaciones, y el ELINT o inteligencia sobre señales no comunicacionales (radar, radiaciones no deseadas, etc.)
Lo anterior, aunque no reconocido por la mayoría de los autores como parte de la EW o guerra electrónica (electronic warfare), desde un sentido amplio y considerando que esta se basa en usar el espectro electromagnético para beneficio propio, mientras se le niega al enemigo, bien podremos catalogar a estos aviones como parte de esta EW.
También estas plataformas suelen llevar nombres como ISR (Inteligencia, vigilancia y reconocimiento), ISTAR (Información, vigilancia, adquisición de objetivos y reconocimiento), o cualquier otra que en algún momento favorezca la adjudicación de algún contrato militar.
Al final de cuentas es detectar, clasificar, ubicar y estudiar al enemigo en base a las emisiones de sus equipos electrónicos, y adicionalmente usar emisiones propias como la de radares, con la misma función.
Para limitar el alcance y contenido del presente artículo, nos limitaremos a plataformas ISR de corto rango, usadas principalmente en la lucha asimétrica o también denominada lucha contra el terrorismo.
Anatomía de una plataforma ISR
Para poder detectar, luego clasificar y geo-localizar, y eventualmente interceptar (escuchar y hasta interferir) señales radioeléctricas, en un amplio abanico de frecuencias se requiere de una buena cantidad y variedad de antenas, las cuales en un sistema terrestre o marítimo no presentan mayores problemas de instalación, pero que en un avión generan problemas para su protección, por lo cual suelen usarse distintos domos y protuberancias, que a su vez generan algunos problemas aerodinámicos para el avión.
Para entender porque estas antenas tienen estas formas y tamaños es necesario explicar 2 propiedades de las ondas radioeléctricas: La longitud de onda y la polarización.
La longitud de onda( λ ), no es más que la distancia entre una cresta o pico de energía y la siguiente cresta (recuérdese que son ondas, o si se quiere ver así: olas), la cual es de magnitud inversamente proporcional a la frecuencia de dicha oscilación, y la razón de la proporción es la velocidad de desplazamiento de dichas ondas, en este caso la velocidad de la luz c (300.000 Km/s), así para una frecuencia de 10 GHz corresponderá una λ de 3 cm, para 1 GHz la λ será de 30 cm, para 100 KHz corresponderá un λ de 3 Mts y así sucesivamente.
A su vez, y por razones que por lo breve de este artículo, no se explicarán, la longitud ideal de una antena simple será de λ/2, así para una f=10 GHz (banda X) la antena ideal correspondiente será de apenas 1.5 cm, mientras que para 100 KHz (VHF) esta será de 1.5 Mts.
Como se ve, a altas frecuencias las antenas serán pequeñas y fácilmente ubicables en el fuselaje de un avión, incluso agrupar varias de ellas para formar un arreglo (array) y mejorar sus propiedades, pero a relativamente bajas frecuencias, estas deben ser apreciablemente grandes, y difíciles de situar.
Antena en banda VHF
Antena equivalente en banda X
Polarización, esta propiedad se deriva del hecho que las ondas radioeléctricas se generan por la interacción de dos polos, y dependiendo de la posición espacial de dichos polos se generará un plano de avance de estas ondas. Así, si los polos se encuentran uno arriba del otro, es decir alineados en la vertical, se dice que existe polarización vertical (PV), por el contrario si un polo está al lado del otro la polarización será horizontal (PH).
Esto es de vital importancia debido al hecho de que la transferencia de señal ideal o máxima, se logrará solo si las antenas trasmisoras y receptoras tienen la misma alineación, es decir la misma polarización, y esta transferencia llegará a ser nula, o al menos mínima si las antenas están perpendiculares entre sí. Luego si deseamos detectar señales con PV, nuestra antena debe ser colocada en forma vertical, si nuestras señales de interés son de PH, y orientadas hacia el norte, de igual manera debe ser nuestra antena receptora.
En este punto ya debe ser obvio que la mayoría de sistemas de comunicaciones tendrán PV, para que todo interesado en recibir la señal solo deba orientar su antena en la vertical, mientras que sistemas altamente direccionales como los radares y sistemas de transmisión punto a punto, pueden usar tanto PV como PH.
Otro hechos a conocer sobre la polarización, es que si se combinan en el tiempo PH y PV se puede generar un nuevo tipo, la polarización circular, la cual puede ser hacia la derecha (PCD) o hacia la izquierda (PCI), y que al rebotar la señal en objetos, la señal puede verse alterada en varias formas, entre ellas en su polarización.
Conocido esto, ya podemos pasar a analizar la anatomía de uno de estos aviones de vigilancia electrónica, y sus distintas antenas:
Las características de la mayoría de estas plataformas aéreas son clasificadas como secretas, así que usaremos una que puede considerarse como un clásico del tema, con más de 40 años de servicio, y no menos de 12 modelos o sub-variantes, y amplia información ya desclasificada: El RC-12 Hurón
Este se basa en el popular avión civil Beechcraft 1900 Super King Air, el cual porta 2 motores turbohélice de 850 (Editado por el sistema) c/u, y autonomía de 8 horas de patrulla (la vigilancia es una labor que requiere de mucha paciencia) con más de 1 TM de carga útil.
1.-Antena posterior con capacidad de rotar sobre su eje para variar su polarización (VHF/UHF)
2.-Antenas de cable, HF (PV y PH)
3.-AN/APR-44 , sistema de alerta de radar RWR (Banda X)
4.-Pod de ELINT y DF.( bandas L,S y C)
5.-Antenas helicoidales de AN/APR-39, RWR con capacidad de DF (bandas C,X y K)
6.-Antenas de dipolo VHF/UHF, se combinan con la antena #1 y #11 para DF
7.-Antena de GPS
8.-Antena de SINCGARS, radio de voz y data con capacidad de “hopping” (VHF)
9.-Pod delantero de datalink en banda ancha.
10.-Antena con PH y PV de detección por scanning en bandas L,S y C
11.- Antenas de dipolo VHF/UHF, se combinan con las antenas #1 y #6 para DF
12.-Antenas de HF/VHF (PV y PH)
13.-Arreglo de antenas VHF/UHF con capacidad de DF
14.-Dispensador de señuelos de radar e IR
15.-Transpondedor e IFF (UHF)
16.-Antena en banda “p” (UHF) de PCD y PCI.
17.- Pod trasero de datalink en banda ancha
18.-Antena del sistema VOR, para navegación
19.-Aletas agregadas para compensar la aerodinámica del avión.
Pasemos a aclarar algunos términos que puedan encontrar como extraños, como por ejemplo las bandas de radiofrecuencias, que son los sectores o rangos de frecuencias y que de menor a mayor son las siguientes: HF, VHF, UHF, L, S, C, X y K.
La detección por Scanning, es simplemente lo que hace el radio-receptor de nuestro vehículo al pisar el botón “scan” al buscar una emisora FM, comienza a variar la frecuencia de recepción hasta que consigue una señal lo suficientemente fuerte y coherente para considerarla una estación transmisora. En el caso del SIGINT, esta búsqueda es constante y presentada gráficamente en un monitor, quedando de parte del operador la selección de la(s) señal(es) a monitorear (escuchar).
Continua....
El término DF significa Direction Finding, o “encontrador de dirección”, es un dispositivo capaz de indicar la dirección de donde proviene una señal, lo cual es el primer paso para geolocalizar su origen.
Existen varias estrategias para hacer esto, nombraré tres:
-Usar una antena de alta directividad y rotarla hasta que se consiga la máxima amplitud de la señal estudiada, esta señalará entonces, cual veleta, el origen de la señal. Para ello se usa un dispositivo mecánico que hace rotar la antena, esto es un radiogoniómetro básico. Su principal desventaja es el tiempo necesario para determinar la dirección.
-Usar interferometría de magnitud, esto es con un arreglo de antenas direccionadas hacia distintos puntos, comparar la fuerza de la señal en todas las antenas. Esto es útil cuando se pueden tener varias antenas de gran ganancia y direccionalidad, separadas por una distancia mucho mayor al λ de la señal estudiada. Útil en bandas L, S, C, X y K
-Usar interferometría de fase, esto es medir la diferencia de fases o la diferencia en el tiempo de arribo de la señal a cada una de las antenas de un arreglo (normalmente circular) de baja ganancia, útil cuando la distancia entre las antenas es muy inferior al λ de la señal, es decir bandas HF, VHF, UHF
Ejemplos de los tres casos
Y para ser montados en un avión, estos dispositivos son protegidos por cápsulas, cúpulas o alerones:
Las dos últimas estrategias permiten encontrar la dirección en forma instantánea para cada frecuencia estudiada, y con una precisión que suele variar entre 1º y 8º, siendo mejor a mayor frecuencia de la señal.
Una vez encontrada la dirección desde varios puntos ampliamente separados pero bien conocida su ubicación (gracias al GPS), obtener la localización de origen de la señal se resume a un simple problema de trigonometría (triangulación)
Una vez que la señal es detectada, se clasifica, se determina dirección de origen, geo-localización, y si es de voz, se escucha, si es digital cabe la posibilidad de desencriptarla, y si se cuenta con los equipos de interferencia, se puede jammear o interrumpir.
Cuando cabe la posibilidad de escucha en vivo, se debe contar con el personal suficiente para atender los distintos canales, y de ser necesario de traductores.
Si la señal corresponde a radares y otros sistemas diferentes a los de comunicaciones, cabe la posibilidad de grabarlas para su posterior estudio, y por supuesto determinar la geolocalización de la fuente.
El último eslabón es la comunicación con los centros de tomas de decisiones y/o tropas amigas en tierra, para lo cual se debe contar con radios VHF seguros, con capacidad de saltos de frecuencia, enlaces satelitales (SATCOM) y sistemas de datalink.
Antena SatCom de ELTA
Radares y sistemas Electro-ópticos.
Estas plataformas, además de los dispositivos pasivos mencionados (detectores, scanner, DF) suelen llevar algún radar y/o dispositivos de observación electro-ópticos.
Adicional al radar meteorológico ubicado en la nariz del avión se puede ubicar algún radar de banda X, y cobertura de 360º, bajo el fuselaje. Este permite mediante el uso de tecnología SAR o de apertura sintética la obtención de imágenes radioeléctricas de alta definición, que rivalizan en detalle con los equipos fotográficos, pero este tema será objeto de un posterior artículo, al igual que los sistemas electro-ópticos.
Lo que se no quiero dejar de mencionar es la tecnología SAR pero en radares de banda “P” (UHF) , los cuales pueden obtener imágenes de mediana resolución, pero atravesando el follaje de las selvas y bosques, e incluso detectar objetos metálicos en la selva más espesa y hasta enterrados. Esto los hacen especialmente útiles en los escenarios de guerra asimétrica tropicales. Un ejemplo de esto es el Foliage Penetration Radar (FPR) de Elbit, o el CARABAS de Saab.
Por último dejo la imagen al estilo Shipbucket de una imaginaria y especulativa adaptación del avión de transporte CN-235 que la FAC hizo del mismo para convertirlo en una plataforma de EW
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