El radar de intercepción aerotransportado de microondas en la Luftwaffe

Abordamos en este último artículo sobre los radares aerotransportados de la Luftwaffe durante la Segunda Guerra Mundial, la llegada del radar de microondas.

Las microondas llegan, pero demasiado tarde: el “asunto” Rotterdamm

El 3 de febrero de 1943, un bombardero Stirling fue derribado cerca de Rotterdam. Este aparato llevaba un equipo radar de ayuda a la navegación, denominado H2S, era uno de los primeros equipos que incorporaba un magnetrón como sistema de generación de ondas electromagnéticas.

Al inspeccionar los restos del avión, los alemanes encontraron el dispositivo, lo cual supuso una verdadera conmoción en la comunidad científica germana vinculada al desarrollo y operación del radar. Algún que otro “ya te lo dije” se escuchó en las conversaciones posteriores. Se muestra en la figura 2.

Bombardero Stirling Mark I, equipado con el radar H2S. En la parte trasera del fuselaje, es visible la cúpula inferior de protección de la antena del radar.

La respuesta alemana

En Alemania, una de las principales razones por las que se había desechado el trabajo sobre el radar de microondas fue la incapacidad de fabricar válvulas que respondieran a esas frecuencias, así como de la instrumentación adecuada para medir sus principales parámetros. Esto decantó prácticamente todo el trabajo de las compañías Telefunken, GEMA y Lorenz AG hacía frecuencias más bajas (por debajo de 600 MHz.).

No obstante, durante los primeros dos años de la guerra, algunos científicos habían continuado la investigación sobre las frecuencias de microondas, pero a medida que se necesitaba disponer cada vez de más medios para reforzar la defensa aérea, los escasos recursos de ingeniería fueron destinados a diseños que tenían, al menos a priori, mejores pronósticos de éxito. 

Pero la captura en Rotterdam del ejemplar del H2S puso de manifiesto los temores de algunos de los responsables científicos alemanes. Telefunken había continuado con varios proyectos encaminados a obtener válvulas de vacío para trabajar a dos frecuencias de microondas, f = 1,15 GHz. y f = 6 GHz., aunque sin éxito apreciable. 

Triunfaron los que descartaron el interés de las microondas para su utilización en el radar, debido a las predicciones teóricas de que muy poca de la radiación incidente en el blanco se reflejaría en éste como para poder ser detectada adecuadamente de nuevo en el equipo emisor.

El 22 de noviembre de 1942 Karl Rottgardt, director de Telefunken, presidió una demostración del último radar Würzburg que habían fabricado en su empresa, que trabajaba a f = 600 MHz. y afirmó que éste era el mejor radar posible para equipar a las unidades del sistema defensivo alemán, dado que la escasez de personal de investigación impedía explorar mejores alternativas.

Así pues, en el momento en que Alemania se había decidido que ya no valía la pena el esfuerzo de investigar en radares que trabajaran a las frecuencias de microondas, el Mando de Bombardero introdujo el radar H2S en los vuelos sobre el Reich. Cuando la Wehrmacht acababa de ser derrotada en Stalingrado, los responsables del radar alemán se dieron cuenta de que acababan de sufrir otra derrota crucial, esta vez en el laboratorio. 

El equipo H2S extraído del Stirling estaba gravemente dañado, pero la función del magnetrón fue comprendida inmediatamente. El General W. Martini, que desde noviembre de 1941 era Comisionado Especial para la Tecnología del Radar, comprendió la gravedad de la situación y organizó un comité especial para analizar el Rotterdam-Ger̈ät (dispositivo de Rotterdam), como se llegó a llamar. 

Como en tantas otras ocasiones, el problema se agravaba por las características del estado nazi, que creaba continuamente organizaciones que tendían a solaparse y a interferir de manera poco colaborativa entre ellas y la electrónica no fue ajena a esta situación. El comité Arbeitsgemeinschaft-Rotterdam (Grupo de Trabajo Rotterdam), se reunió por primera vez el 23 de febrero de 1943 en la sede de Telefunken en Berlín. 

Doce personas asistieron a la primera reunión, dos compañías, Telefunken y Lorenz AG, estuvieron representadas en el Comité, al igual que el Physikalische-Technische Reichsanstalt (Instituto Físico-Técnico del Reich), el laboratorio de estándares alemán, que al igual que sus homólogos británico y estadounidense estaba integrado por personal con una excelente competencia científica. Completaron el grupo representantes de la Wehrmacht y de la Luftwaffe.

La empresa GEMA no estuvo representada en la primera reunión; en ese momento GEMA estaba muy involucrada en proporcionar un radar de alerta temprana para el que las microondas tenían poco que ofrecer. Evidentemente, el “asunto” Rotterdam iba a estar controlado por Telefunken, empresa que no facilitó en absoluto que GEMA (su competencia directa) participara.

A las reuniones del grupo fue convocado Hans Hollmann, uno de los padres del radar alemán, que había escrito uno de los primeros libros de texto sobre microondas, que los británicos utilizaron con gran beneficio para ellos. Hollmann se había retirado del trabajo relacionado con las aplicaciones militares tras ver la deriva que tomaba el Tercer Reich y sentir un profundo rechazo por el régimen. Pero dada la urgencia de la situación, los responsables políticos decidieron “olvidar” esta cuestión.

En pocas semanas se supo que el H2S era un dispositivo de ayuda a la navegación y al bombardeo, realizados en condiciones de visibilidad reducida o nula. La pantalla de presentación de datos, de tipo panorámico, mostraba una representación muy realista en forma de mapa del terreno que sobrevolaba el avión, lo que supuso una desagradable sorpresa (una más) para los alemanes. Tras haber comprendido lo suficientemente bien el funcionamiento del H2S, se ordenó a Telefunken la construcción de seis dispositivos similares para su experimentación y prueba.

Al mismo tiempo, los receptores que debían detectar la radiación emitida por el H2S recibieron la máxima prioridad y fue aquí donde los ingenieros se dieron cuenta de lo que iba a ser el principal obstáculo para el desarrollo de todo el proyecto: Alemania no disponía de diodos rectificadores basados en semiconductores de buenas prestaciones. A esto se sumó la necesidad mucho más urgente de desarrollar equipos de contramedidas para interferir este radar que ahora resultaba indetectable.

El problema más urgente para resolver era el primero: detectar la radiación emitida por los H2S, para lo que se propusieron dos diseños: un dispositivo simple de baja ganancia llamado Naxos y un conjunto heterodino de alta ganancia llamado Korfu, que requería diodos semiconductores para su funcionamiento. Naxos, como casi todos los equipos de radar alemanes iba a aparecer en numerosas variantes. 

Incorporado a los cazas nocturnos en septiembre de 1943 en una versión denominada Naxos-Z, era esencialmente un dispositivo de localización que utilizaba las emisiones del H2S como baliza para rastrear las formaciones que lo transportaban, aunque no era capaz de detectar los aviones individualmente, es decir, era un sistema que detectaba el grueso de una formación.

La construcción de un dispositivo equivalente al magnetrón capturado en el Stirling derribado se retrasó por espacio de varios meses, a pesar del gran apoyo que recibió. El magnetrón y el duplexor (el sistema que cumplía el doble papel de Transmisor-Receptor) eran los componentes más fáciles de fabricar y en mayo estaban disponibles los primeros ejemplares equivalentes de producción alemanes: el magnetrón LMS10 y el duplexor TR LG76.

A mediados de junio de 1943 estaba listo un equipo basado en el dispositivo capturado en Rotterdam, una especie de “Frankenstein” hecho de componentes alemanes y británicos, debido a los retrasos que causaban los ataques aéreos a los talleres de Telefunken donde se estaba llevando a cabo el trabajo. 

Fue montado en un Heinkel He-111 y dio una representación razonable del suelo cuando voló a altitudes por debajo de 6.000 m. La producción de Telefunken de los seis equipos copia del capturado en Rotterdam fue siempre con retraso respecto al calendario previsto, siendo entregado el último del lote en diciembre de 1943. 

El FuG 240 Berlín

Prueba de la incapacidad de Alemania para disponer de radares de microondas es que hubo que esperara hasta las últimas semanas de la guerra, para que estuviera disponible el FuG 240 Berlín, un radar de interceptación aéreo que trabajaba a f = 3,25 GHz. Fue el primer radar alemán que incorporó un magnetrón de cavidad resonante como dispositivo transmisor, basado en el H2S capturado en Rotterdam.

Al trabajar a frecuencias tan elevadas, se eliminó la necesidad de instalar en el morro del avión los grandes conjuntos de antenas que llevaban los radares Lichtenstein y Neptun anteriores y, por lo tanto, aumentó en gran medida el rendimiento de los cazas nocturnos. Introducido por Telefunken en abril de 1945, solo unas 25-30 unidades entraron en servicio.

El radar Berlín utilizaba por primera vez en un radar alemán una antena parabólica situada en el morro del avión; esto redujo los problemas de resistencia aerodinámica porque el plato iba cubierto con un cono de madera contrachapada muy liviana, tal y como se muestra en las figuras 3 y 4.

Un caza nocturno Ju-88 G-6 con insignias británicas, capturado al final de la guerra. En la proa se puede ver el revestimiento de madera contrachapada de la antena del radar Berlin.

Un oficial de la RAF con un radar FuG 240 "Berlín" capturado. La antena primaria es visible justo a la izquierda del reflector en forma de disco, en el extremo del mástil.

(Ignacio Mártil, Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física)

Recojo aquí un extracto del contenido del Capítulo 6 de mi libro “El Radar en la historia del siglo XX. Una de las armas decisivas de la Segunda Guerra Mundial”