Como o radar funciona?

2 semanas ago
374 Views

No último trimestre do 19 º século, um diligente Heinrich Hertz demonstrou que James Clerk Maxwell foi, de fato, certo. Ele demonstrou, como Maxwell teorizou em sua teoria do eletro magnetismo, que existem misteriosas ondas de energia permeando nosso Universo que, ao contrário da luz, não podem ser detectadas a olho nu. Estas foram chamadas de ondas eletromagnéticas e a luz visível foi encontrada como uma.

onda eletromegnética

A luz é uma onda eletromagnética. (Crédito da foto: Pexels)

Em sua série de experimentos excêntricos, ele também demonstrou que essas ondas podem ser refletidas por objetos que conduzem eletricidade, como metais. Quando perguntado sobre as aplicações de suas descobertas, Hertz respondeu sombriamente: “Nada, eu acho.” No entanto, mal sabia ele que suas descobertas acabariam por sustentar toda a tecnologia moderna. O RADAR é uma dessas tecnologias.

Detecção de rádio e alcance

Radar é um acrônimo para Radio Detection and Ranging ou Radio Direction and Ranging; no entanto, a palavra agora é usada como substantivo e, portanto, raramente é escrita em maiúsculas. Radar, como o nome sugere, é uma tecnologia sem fio que usa ondas de rádio para detectar a direção, velocidade, forma, alcance e outras características de objetos distantes.

Máquina de radar no navio

(Crédito da foto: RF Cafe)

O uso mais precoce de ondas de rádio para detectar um objeto pode ser rastreado até o início do século XX , quando o físico Alexander Popov observou que as ondas de rádio transmitidas entre dois navios para fins de comunicação seriam interrompidas pela passagem de outro navio entre elas. As pessoas perceberam como as ondas poderiam ser usadas para detectar um navio obscurecido por denso nevoeiro. Mas isso é tudo que a tecnologia poderia fazer: sua utilidade limitava-se apenas a detectar a presença de um objeto, mas não sua distância do transmissor.

Hoje, a tecnologia é tão avançada que podemos não só detectar a presença de um objeto, mas também sua distância, forma, tamanho, velocidade e alcance. O mecanismo, pelo menos para determinar a distância, é muito simples: o transmissor emite ondas de rádio em pulsos curtos ou longos em direção ao objeto. O objeto absorve alguma energia de rádio e reflete o resto de volta.

Um receptor, geralmente, mas nem sempre na mesma direção do transmissor, recebe a energia e mede o tempo decorrido desde sua transmissão. A distância é calculada multiplicando a velocidade das ondas, que já sabemos, pela metade do tempo decorrido. Nós dividimos o tempo por dois simplesmente porque as ondas tomam duas jornadas (de e para).

funcionamento de radar

Determinar outras características do objeto, digamos, sua forma, no entanto, é um pouco mais complicado. Tome, por exemplo, determinando a velocidade do objeto. É difícil porque a freqüência refletida por um objeto em movimento varia, dependendo se está se movendo em nossa direção ou se está longe de nós. Devemos, em outras palavras, explicar o efeito Doppler, o mesmo efeito que faz com que uma sirene soe mais forte à medida que se aproxima de nós e diminui à medida que desaparece. No entanto, a resolução agora é tão grande que o radar pode identificar algo tão pequeno e evasivo quanto um pão voador a quilômetros de distância.

As restrições

No entanto, essa resolução ultrajante vem ao custo da atenuação. Resolução aumenta com uma diminuição no comprimento de onda. Isso ocorre porque uma onda só pode refletir a partir de um objeto e, portanto, detectá-lo se o tamanho do objeto for comparável ao comprimento de onda da onda. Uma onda de maior comprimento de onda simplesmente negligenciará um objeto pequeno.

Por outro lado, durante sua jornada, uma onda eletromagnética de baixo comprimento de onda ou de alta freqüência tende a perder sua força em uma taxa maior do que uma onda de alta ou baixa freqüência. Em outras palavras, a atenuação e o comprimento de onda compartilham uma relação inversa, o que significa que um compromisso deve ser alcançado entre a atenuação e a resolução. Então, para minimizar a perda de energia, podemos gerar identificações vagas, ou podemos identificar um pedaço de pão com uma incrível perda de poder.

mapa de radar

(Crédito da foto: Mysid / Wikimedia Commons)

É devido à mesma relação inversa que usamos ondas de rádio para nos comunicarmos sem fio. As ondas de rádio exibem os menores comprimentos de onda em todo o espectro eletromagnético, o que significa que eles são os menos atenuados e, portanto, podem percorrer as maiores distâncias. Isso não pode ser alcançado com ondas de alta frequência, como raios ultravioletas ou raios-X.

Outro compromisso deve ser feito entre energia e alcance. Para aumentar o alcance do radar, a potência não deve ser aumentada pelo mesmo fator, mas pelo mesmo fator elevado à potência de 4! Então, para simplesmente dobrar o alcance, precisamos aumentar o poder dezesseis vezes! Engenheiros então negociam entre essas qualidades e projetam um tipo particular de radar para um tipo particular de aplicação.

Sob o radar

A maioria das pessoas conhece o radar pelo mostrador verde icônico instalado no painel de cada aeronave sem ocasionalmente mostrar que nenhum drama de guerra moderno pode ser completo. O mostrador exibe pontos grossos, geralmente piscando, chamados blips, caindo em direção ao centro, sinalizando que um míssil ou um inimigo está se aproximando.

dial de radar

Radar foi desenvolvido para encontrar navios perdidos em denso nevoeiro, mas sua profunda aptidão para detecção, devido às exigências das duas Guerras, foi eventualmente aproveitada para detectar “alvos” em todos os reinos – terra, mar e ar. Naturalmente, essas metas logo começaram a encontrar novas maneiras de operar furtivamente.

Um objeto refletirá apenas as ondas de rádio se, como demonstrou Hertz, ele conduzir eletricidade. É por isso que os aviões feitos de alumínio são muito mais fáceis de encontrar por inimigos e, no caso de aviões não militares, unidades de controle de tráfego. O que se pode fazer para operar furtivamente é voar em aviões não metálicos. Isso inclui aviões feitos de madeira, como foram feitos na década de 1930, ou fibra de carbono, como muitos são agora.

Aviões Stealth no radar

Os engenheiros também constroem esses veículos furtivos de maneiras novas e engenhosas. Eles dão uma geometria que reflete as ondas de rádio ao acaso, ou pelo menos fora do alcance do receptor, ou constroem uma aeronave com um material ou composto de materiais que absorve a maior parte da energia de rádio transmitida, refletindo muito menos do que é necessário para detecção adequada. Então pode-se também voar “sob o radar”.

O radar é uma tecnologia de linha de visão; o transmissor desenha um cone de ondas de rádio e detecta os objetos que por acaso se encontram nele. No entanto, a Terra é redonda e os lados do cone são inflexíveis, o que significa que eles não podem traçar adequadamente a superfície curva da Terra. Uma aeronave pode voar sem ser detectada voando abaixo deste cone ou sob o radar, perto do horizonte! Os lados rígidos do cone não podem rastrear quedas repentinas no terreno, então uma aeronave pode voar furtivamente sob as sombras das montanhas também.

sob radar terra e montanha

Claro, a guerra não é apenas o que o radar é usado. Embora ainda seja usado para detectar navios, ele também ajuda na aversão à navegação e colisão, geólogos o usam para mapear a crosta terrestre, a polícia o usa para rastrear veículos, ele é subjacente às tecnologias móveis ou a maioria das tecnologias de comunicação sem fio e é indispensável a uma das invenções mais importantes da humanidade: a porta automática. “Nada, eu acho”, Hertz respondeu desanimadamente.

Referências:

  1. Bureau Of Meteorology
  2. Radartutorial
  3. Web Archive – Arquivo da Internet
Como o radar funciona?
5 (100%) 1 vote
Like
Like Love Haha Wow Sad Angry
Loading...

Comments

Leave a Comment

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

error: Conteúdo Protegido!!