Una de las limitaciones de los radares es que tienen trayectoria lineal mientras que la tierra es curva. El horizonte limita al radar de la detección de los sistemas convencionales. Aeronaves volando bajo no pueden ser detectadas y los radares solo pueden detectar blancos a larga distancia que vuelan alto. Un medio de contraponer eso fueron las aeronaves de alerta anticipado (AEW) como el E-3 Sentry y el E-2 Hawkeye.
Un otro medio de detectar aeronaves más allá del horizonte son los radares OTH. Los radares OTH (Over-The-Horizon) son divididos en backscatter (OTH-B) y Surface Waves (OTH-SW).
La concepción de los radares OTH backscatters data de la década de 1930. El sistema se basa en la característica de que, en frecuencias abajo de 30 Mhz (banda HF), la ionosfera, llamada plasma encima de la atmósfera a 200 km de altura, refleje haces de ondas dirigidos hacia ella, permitiendo que un radar en la superficie de la tierra detectar y rastrear embarcaciones y aeronaves a distancias superiores a las que serían posibles con el uso de radares convencionales de microondas.
El OTH depende, por lo tanto, de las condiciones de la ionosfera. Esta sube cuando está de noche y por eso los OTH operan mejor de noche. La ionosfera absorbe ondas de radio y cuanto mayor la frecuencia, menor la absorción. La distancia independe de la potencia de salida. Frecuencias encima de un máximo no son reflejadas y continúan en la dirección que estaban rumbo al espacio.
En la región ecuatorial, donde la ionosfera es altamente instable y turbulenta, presentando propiedades eléctricas variables, el desempeño del OTH permanece seriamente comprometido.
Los OTH-B tiene la ventaja de cubrir áreas grandes a largas distancias. El FPS-118 americano cubre un sector de 120 grados a distancias de 800 a 3.000 km de profundidad. Estas pueden cubrir distancias todavía mayores con reflexiones múltiplas en el solo y ionosfera, pero eso no es siempre garantizado que pueda acontecer.
Efecto de la ionosfera en las ondas de radio HF.
El lado positivo es poder usar pulsos de gran energía y son buenos para extraer efecto Doppler de los contactos. Cuando entró en operación en Amchitka, en los USA, el FPS-118 podía detectar aeronaves aterrizando en Rusia.
Debido à su gran energía, banda de radio, frecuencia y parámetros atmosféricos, son difíciles de interferir. Usan antenas grandes y fijas, difíciles de camuflar, pero están distantes del lugar de acción, siendo vulnerables a pocas plataformas y armas.
Por usar ondas largas, estas tienen poca precisión. Son usados para alerta anticipado y para controlar aeronaves interceptores ó de reconocimiento, hasta intruso en el aire ó mar.
El OTH tiene baja aplicabilidad en el control de tráfico aéreo, ya que su precisión presenta variaciones entre 20 y 30 kilómetros. ó sea, el sistema detecta la presencia de los objetos dentro de un cuadrilátero de 20 a 30 kilómetros de lado, pero es incapaz de localizarlo, precisamente, dentro de esa área. Con eso, el sistema es inaceptable para los patrones de seguridad del control de tráfico aéreo, que demandan radares con nivel de precisión de apenas centenas de metros, para evitarse, por ejemplo, el riesgo de colisión entre aeronaves.
Los radares OTH-B también son caros para desarrollar, construir y mantener. El OTH JORN Australiano ya gastó US$ 673 millones y puede exceder US$ 827 millones cuando permanecer pronto.
Los radares OTH están en uso en Australia, Canadá, China, USA, Reino Unido y Rusia.
Los australianos y los rusos dicen que consiguieron adaptar sus sistemas de radar OTH para detectar aeronaves furtivas. Los radares OTH tienen facilidad para detectar aeronave furtivas por operar con ondas largas (10-60m). Las ondas HF no son dispersadas por técnicas de la forma y el material RAM es optimizado para ondas curtas.
Otra técnica es procurar por quedas ó sombras de energía en las reflexiones del radar. Los radares OTH australianos ya consiguieron rastrear la sombra del B-2 que estaba volando sobre Texas a 11.000 km de distancia.
El Jindalee Operational Radar Network (JORN) australiano es un radar OTH-B pulso Doppler de onda continua (CW) biestático, que opera en alta frecuencia (HF) de 3-30 MHz.
El sistema es formado por de los estaciones. Una, en Longreach (Queensland), tiene una antena trasmisora de 400 m de longitud y el receptor de 3 km permanece a 100 km del trasmisor para evitar interferencia mutua con los 480 receptores digitales. La otra estación permanece en Alice Springs (Território del Norte) con un trasmisor de 800 m y receptor de 6 km de 960 receptores a 85 km de distancia con cobertura de 180º.
El receptor del JORN tiene dos brazos, cada un de 3,4km de longitud, consistiendo de 960 antenas individuales que no pueden estar más que 10mm fuera de alineamiento. El alcance máximo llega a 3.000km con resolución es de 20-40km.
La señal de 20kW de los trasmisores del JORN provistos por la GEC Marconi es mayor que la mayoría de las estaciones de radio.
Área de cobertura del JORN. El JORN debe ser instalado en tres estaciones en Australia. Los estudios fueron iniciados en la década de 1970 y los pruebas iniciados en 1978. Entre las funciones están el alerta de tempestad y apoyo a la Guarda Costera.
En la década de 1970 los USA inició investigaciones al respecto para detectar bombarderos convencionales. El objetivo era acompañar aeronaves mascaradas por el terreno a larga distancia por la curvatura de la tierra.
El radar OTH-B americano AN/FPS-118 entró en operación en 1970. Costó cerca de US$ 1,5 mil millones y seria usado para dar alerta anticipado de bombarderos de la URSS cuando estaban a centenas de kilómetros de los USA. La antena con 12 trasmisores de 6 MW de potencia operando en la banda 5-29 MHz de FM/CW, divididas en 6 bandas. El sistema es del tipo bi-estático con el receptor y trasmisor separados entre 150-200km. La antena 1200m de longitud por 12 a 45m altura. El receptor tiene 246 elementos con 1.517-1.700m de longitud y 20-22m de altura. El alcance es de 800 a 2.880km dando un alerta de una a una hora y media contra aeronaves de alta velocidad.
El radar debería permanecer operacional en 1990 cubriendo tres sectores. Con el fin de la Guerra Fría apenas un radar fue construido. El radar en el Maine fue re-dirigido para el sur y está siendo usada para detección de aeronaves ilegales, que pueden estar llevando drogas. Funciona cerca de 40 h por semana y también es usado para análisis meteorológica, pues consigue percibir movimientos en los vientos, con gastos de US$ 1-1,5 millones por año para operar en investigación ambiental. El radar que seria instalado en el Alaska costaría US$ 530 millones, debido a la localización alejada.
El Raytheon AN/TPS-71 Relocatable OTH Radar (ROTHR) es un proyecto de la US Navy operado desde 1987 para dar alerta anticipado táctico para Fuerzas Tarefas, de amenazas aéreas y de superficie a distancias ultra-largas. Las antenas cubren el Caribe, parte del Atlántico y Golfo del México. Las antenas en la Virginia, Texas y Puerto Rico son ahora usados para control de tráfico de drogas.
El ROTHR funciona en la frecuencia de 5-28mhz con arco de 64 grados a distancias de 926km a 2964km, con resolución de 6km por 15km en azimut. El TPS-71 es sistema biestático con receptor y trasmisores separados por 92-185km.
La Thomson-CSF francesa esta testando un radar OTH designado RIAS (Radar a Impulsion et Antenne Synthetiques), que esta siendo desarrollado con contrato del gobierno francés. El RIAS tiene una arreglo circular de radio de 360m que genera emisiones de onda ominidirecional directa/superficie que puede detectar blancos a "centenas de kilómetros".
El Instituto de investigación francés Onera esta desarrollando un radar experimental de largo alcance llamado Nostradamus, siendo que la Armée de l'Air y Marina de Francia están interesadas en adquirir versiones operacionales
El radar tiene 288 antenas emisoras y receptoras en un patrón en estrella con tres brazos espaciados regularmente. La señal de baja frecuencia (3-30MHz) refleja en la ionosfera en altitudes entre 100 y 300km creando un espejo gigante virtual que puede iluminar un cuadrilátero de 500km de lado.
El sistema funciona como una "antena virtual" formada por la emisión de las 288 antenas menores para formar un haz por la modificación de fase del señal. El sistema puede funcionar como radar biestático usando emisiones de banda baja no cooperativo.
El radar instalado en Dreux, a 200km de Paris, fue capaz de observar el tráfico marítimo y aéreo entre Marsella y el otro lado del mar Mediterráneo.
En 2002 el radar estacionado a 100km de Paris, mostró ser capaz de localizar aeronaves volando bajo sobre el Mar Mediterráneo entre Bizerte, Túnez y Cerdenia (1.400km).
El radar tiene algunas limitaciones pues no es preciso, detectando blancos a 1700km que puede estar en un radio de 5km. Como opera en la banda HF, su desempeño depende del horario del día y de la actividad solar que modifica las propiedades de la ionosfera. La Italia y Reino Unido están interesadas en el programa.
Dependiendo de la frecuencia y del ángulo de emisión, la energía del radar refleje en diferentes camadas de la ionosferas, pudiendo detectar blancos entre 800 y 3.000km. Un supercomputador coordina las antenas para el señal cubrir 360 grados. El sistema opera en el modo de detección Doppler, siendo que cuanto más rápido el blanco, más fácil será la detección.
Entre las futuras modernizaciones incluye la capacidad de detectar navíos y icebergs. El radar tiene capacidad de detectar cualquier blanco furtivo.
El radar es relativamente barato por usar componentes comerciales. Entre las ventajas citadas por los franceses en relación a los radares OTH americanos y australianos, es ser un sistema monoestático, con receptor y trasmisor en la misma antena, y poder cubrir 360 grados.
El radar OTH ruso tuvo sus estudios iniciados en el fin década de 1950. El primero radar permaneció operacional en la década de 1970 y detectaba disturbio de misiles en la atmósfera. La computación de la época era limitada y por eso no funcionaba muy bien. El radar opera en la banda de 5 a 28 MHz siendo un sistema biestático con las antenas separadas entre 20-200km. La cobertura es de 60º para un alcance de 2.000km. La potencia era de 30MW.
China está probando un radar de defensa aérea tipo OTH-B desarrollado por la China National Electronics Import & Export Corp. El radar tiene alcance de 3.500km operando en la banda de 5 a 29MHz con potencia 1MW.
Alcance mínimo y máximo de un radar OTH francés Nostradamus si es instalado en el planalto central. El OTH no sirve para control de tráfico aéreo por ser mucho impreciso, pero es mucho buen para alerta anticipado. Dependiendo del lugar de instalación un OTH puede dar cobertura en la mayor parte del Atlántico Sur apoyando también a la Marinha do Brasil.
High-Frequency Surface-Wave Radars (HFSWRs)
El High-frequency surface-wave radars (HFSWRs) ó Suface Wave exploran ondas de superficie entre las camadas de aire bajas y la superficie del mar para transmitir reflexiones hasta 400 km de distancia ó más. El sistemas está en uso para control de la EEZ y alerta de ataque de misiles volando bajo, siendo capaz de descubrir plataformas furtivas.
Los HFSWR usan el longitud de onda de 12-20 m en la frecuencia de 15-25 MHz. Son más precisos que los OTH-B y no tienen problemas de alcance mínimo de centenas de kilómetros.
La US Navy está testando un HFSWR de la Lockheed Martin Sanders desde 1990 contra misiles sea-skimmer. El sistema americano no tiene capacidad de identificación. La resolución es de 1-2º en azimut y 1 km en alcance. Es capaz de detectar un misil de pequeño RCS a 40 km ó aeronave a 74 km volando bajo, dando un alerta adicional de 30 s.
La HMS Brazen fue equipada con un HFSWR antes de ir para las Malvinas en 1982, pero el sistema no funcionó tan bien como en los pruebas y fue retirado después de la guerra. Las 24 antenas eran distribuidas en todo longitud del navío.
La China usa un sistema SW para vigiar Taiwán, cubriendo todo el estrecho y la costa del país.
El OTH-SW SWR-503 de la Raytheon Canada
Receptor de SW típico instalado en la playa para vigilancia de EEZ.
La Alenia Marconi Systems está proponiendo un concepto de HFSWR embarcado que puede ser capaz de detectar cazas volando bajo y pequeños barcos a 70km de distancia y navíos grandes a 200km. La tecnología puede ayudar contra amenazas como ataques múltiplos y blancos volando mucho bajo. El astillero Blohm+Voss afirma que los receptores serán instalados en la lateral del navío y la antena trasmisora permanece en un palo vertical encima de la estructura.
Los radares OTH de la Alenia son llamados serie S120. El S124 es usado para detectar navíos a una distancia de 370km en un sector de 120 grados. El S123 es usado para detectar aeronaves. La antena tiene 500-800m de longitud y 30m de altura.
La Raytheon Canada Limited está ofreciendo a los USA un sistema de vigilancia marítima integrada basada en una cadena de estaciones de radares costeros tipo HF surface wave radar (HFSWR). Estos radares son capaces de detectar navíos y aeronaves a hasta 400km. Las estaciones serían instaladas en las de los costas, más allá de radares en el México y en Guantanamo y Porto Rico.
Los sistemas actuales de vigilancia marítima son limitados y caros, dependiendo de comunicación voluntaria y en la visualización de navíos y aeronaves. La vigilancia es hecha con el uso de medios en patrullas regulares. Por motivos económicos y prácticos, los navíos y aeronaves de patrulla no pueden mantener una cobertura continua y son limitados a áreas de gran actividad para realizar reconocimiento en misiones específicas.
Para resolver este problema la Raytheon Canada desarrolló un radar HFSWR de bajo costo y móvil ya en uso por el Canadá. El sistema da vigilancia continua en cualquier tiempo. Otros medios son usados para apoyar el radar, como satélites, aeronaves de patrulla (identificación positiva y fotografía), y navíos patrulla (para asegurar soberanía y interdictar blancos).
El HFSWR también puede apoyar misiones de búsqueda y salvamento por ser capaz de mostrar la última posición del navío ó aeronave con problema.
El HFSWR está disponible en tres variantes:
- SWR-503 que opera en la banda 3.-5,5MHz optimizado para vigilancia de largo alcance de navíos, aeronaves y icebergs a hasta 400km.
- SRW-610 que opera en la banda 6-10MHz y es optimizado para medio alcance. El longitud de onda menor disminuye el alcance, pero permite detectar blancos menores.
- SWR-1018 que opera en la banda 10-18MHz. El alcance es todavía menor, pero puede detectar hasta pequeñas lanchas rápidas. Está en uso en las Bahamas.
La plataforma de hardware y software es idéntica para todas las versiones. Apenas las antenas y los filtros limitadores de banda son diferentes.
La empresa Ucraniana Radio Technical Institute está ofreciendo en el mercado un radar SW con base en tierra ó navíos para detectar aeronaves furtivas ó misiles balísticos.
Es un radar removible que opera en la frecuencia de 18-25 MHz, cubriendo un arco de 60º encima de 200 km, con receptores distribuidos en 330 m en un arreglo de 64 "vibradores" de 6 m, separados del trasmisor de ocho antenas verticales por 3 a 12 km.
Una versión de alcance de 300 km opera en la banda de 6-24 MHz. El sistema es capaz de detectar un vehículo aéreo de RCS de 1m² volando a 10-100 m ó 120 km volando a 100-10.000 m, ó 300 km volando encima de 10.000 metros. Navíos con RCS de 20 dB/m² pueden ser detectados a 180 km y con 40 dB/m2 a 300 km. El sistema puede rastrear cerca de cien navíos ó 50 aeronaves simultáneamente.
La variante embarcada opera en la banda 15-30MHz, cubriendo un arco de 45º encima de 170 km de distancia. El receptor de 60 m permanece de cada lado del navío, con dos trasmisores en el tope del mástil. El sistema puede detectar misiles a 5 m de altura a una distancia de 50 km, una aeronave a 80 km (10-100 m altura) ó 130km (encima de 100 m).
La variante móvil es mucho mayor y puede ser usada para detectar el lanzamiento de misiles balísticos, así como rastrear navíos y aeronaves. Con una tripulación de 15, el radar tiene un receptor de 600 m separado por 20-200 km del trasmisor. El trasmisor es transportado por ocho vehículos y consisten de 12 antenas verticales polarizadas conectadas a un generador propio de 15 kW. El computador asociado procesa 450 MFLOP/sec.
El radar opera en la frecuencia de 5-28 MHz y cubre un arco de 60º encima de 2.000 km, con alcance mínimo de 600 km (15 para SW) y máximo de 2.600 km. puede detectar blancos aéreos entre 10 m y 60 km y misiles balísticos entre 5-100 km, el primero si esta moviendo a 100-3.600 km/h y el último a 40-3.600m/s.
La velocidad mínima para detectar blancos de superficie es de 18 km/h. El número máximo de blancos aéreos rastreados, simultáneamente, es de 1.200. Más de 50 misiles pueden ser rastreados en una área determinada y más de 300 navíos en seis zonas controladas, periódicamente.
Antenas transmisoras del radar SW Ucraniano.
Fuente: Sistema de Armas
