sexta-feira, 27 de fevereiro de 2015

RADAR – RADIO DETECTION AND RANGING – UMA DAS MAIORES INVENÇÕES DA HUMANIDADE

CIÊNCIA


A atriz hollywoodiana HEDY LAMARR inventou o sistema que serviu de base para os celulares. Durante a Segunda Guerra Mundial, criou um sofisticado aparelho de interferência em rádio para despistar radares nazistas e o patenteou em 1940, usando o seu verdadeiro nome, Hedwig Eva Maria Kiesler. (Leia mais sobre a atriz e inventora aqui neste Blog)

O radar, do inglês Radio Detection And Ranging (Detecção e Telemetria pelo Rádio), é um dispositivo que permite detectar objetos a longas distâncias.
Ondas eletromagnéticas que são refletidas por objetos distantes. A detecção das ondas refletidas permite determinar a localização do objeto.
O primeiro radar foi construído em 1904, por Christian Hülsmeyer na Alemanha, naquela época não houve utilidade prática para o dispositivo, de baixa precisão, construção difícil, e sistema de detecção de eco ineficiente.
Em 1934, Pierre David, revisando teoria eletromagnética, encontrou o estudo realizado pelo alemão, iniciou então, experiências para o desenvolvimento de um sistema de detecção por ondas de rádio de alta frequência, eficiente para a localização de aviões. Simultaneamente, Henri Gutton e Maurice Ponte, conseguiram criar um dispositivo de detecção que funcionou com grande precisão.
Em 1935, foi instalado o primeiro sistema de Radiotelemetria no navio Normandie com o objetivo de localizar e prevenir a aproximação de obstáculos.

No início da Segunda Guerra Mundial (1939), Watson-Watt, melhorou e desenvolveu novas tecnologias, utilizando o sistema de telemetria fixa e rotatória.


Os radares foram muito importantes na previsão de ataques inimigos, pois os ingleses sabiam com precisão a distância, velocidade e direção do ataque, tendo tempo de dar o alarme para a população se proteger, diminuindo imensamente as baixas civis, apesar do bombardeio constante efetuado pelos alemães.
As Potências do Eixo, também estavam a desenvolver sistema similar, porém seu uso era diferente, os radares alemães, eram para aumentar a precisão de tiro, facilitando o direcionamento dos projéteis ao alvo.
Um radar é composto por uma antena transmissora receptora de sinais para Super Alta Freqüência (SHF), a transmissão é um pulso eletromagnético de alta potência, curto período e feixe muito estreito. Durante a propagação pelo espaço, o feixe se alarga em forma de cone, até atingir ao alvo que está sendo monitorado, sendo então refletido, e, retornando para a antena, que neste momento é receptora de sinais.
Como se sabe a velocidade de propagação do pulso, e pelo tempo de chegada do eco, pode-se facilmente calcular a distância do objeto. É possível também, saber se o alvo está se afastando, ou se aproximando da estação, isto se deve ao Efeito Doppler, isto é, pela defasagem de frequência entre o sinal emitido e recebido.
Na marinha, os radares são utilizados para a navegação, detectando e monitorando obstáculos ou outros navios que possam oferecer riscos até distâncias de 200 km, aproximadamente.
No caso de navios de guerra, existem radares para a detecção, aquisição e seguimento de alvos, e também para o controlo de tiro de forma a aumentar a probabilidade de atingir o alvo com os projéteis disparados por peças de artilhariametralhadoras, e para controlo de lançamento de foguetesmísseis e torpedos.
Existem os radares de defesa antiaérea com alcance de até 200 km para detectar aeronaves inimigas orientando as defesas na sua direção. De igual forma os radares de aviso de superfície realizam a mesma função para alvos de superfície.
Atualmente os navios de guerra possuem sistemas de combate que recolhem a informação obtida por todos os radares instalados a bordo, facilitando a apresentação dessa mesma informação aos operadores e aos decisores, podendo enviar automaticamente a informação para os sistemas de armas.


Nos Porta-aviões, existem radares de controle de tráfego aéreo, semelhantes aos dos aeroportos para controlar o lançamento e recolha de aeronaves com segurança e em movimento.
O emprego de radares na aeronáutica se dá, principalmente, no Controle e Vigilância do Tráfego Aéreo em Rota e em Terminal Aérea. Para o Controle de Tráfego Aéreo em Rota ela emprega radares primários, bi e tridimensionais, instalados em locais que permitam um melhor desempenho, alcance e visualização, daí, serem colocados em cima de montanhas. Na área da Amazônia são instalados nas proximidades dos aeródromos para melhor proteção e apoio. Os radares de Terminal são, em sua maioria, instalados na área do aeroporto e são bidimensionais, isto é, só fornecem informação de azimute e distância, não informando a altitude. No controle do tráfego aéreo em geral são também instalados juntos com os radares primários, os radares secundários que passam a fornecer para o controle de tráfego aéreo a altitude das aeronaves, caso estas estejam munidas do equipamento *transponder*. Há locais que só dispõem de radares secundários. Hoje seu uso é obrigatório nas terminais de maior movimento de aeronaves. Há também os radares instalados nos aeroportos que controlam o movimento no solo das aeronaves e são instalados em locais onde as condições meteorológicas se tornam adversas, como é o caso de Guarulhos em São Paulo. Nas bases aéreas também são instalados os radares de precisão (PAR), que levam as aeronaves de um determinado ponto em torno de 6 milhas náuticas da cabeceira da pista até o seu ponto de toque no início da pista. Neste caso, a aeronave é guiada por um controlador militar habilitado em terra que dispõe de informações precisas de sua posição quer em altitude ou em distância. Várias aeronaves civis já se utilizaram destes radares no Brasil devido às condições severas de mau tempo reinante na área.


A defesa aérea e vigilância utilizam radares mais específicos com detecção de alvos até 300 km para aviões em grande altitude, e alcance de até 30 km para aeronaves voando em baixa altitude.
Os radares de direcionamento bélico são utilizados para orientar os mísseis balísticos no momento inicial de arremesso, para depois da decolagem, internamente estes artefatos possuem equipamentos de orientação autônomos para dirigi-los até seu alvo.
Existem também radares de controle de tráfego e vigilância aérea de maior alcance, o sistema não se dá por uma única estação de vigilância e rastreamento, e sim por muitas interligadas e com os sinais processados de forma redundante pela somatória e processamento de todos os dados numa central, no Brasil, o SISCEAB (Sistema de Controle do Espaço Aéreo Brasileiro) possui um sistema que funciona desta forma, onde existem conjuntos de radares com alcance de até 4000 km, que interligados cobrem os 8,5 milhões de km² do território nacional.
As aeronaves de combate possuem radares de interceptação, radares de ataque com pulsos eletromagnéticos de alta definição que permitem o voo em baixa altitude sem visão direta do solo, além de radares nos mísseis ar-ar e ar-terra, para busca de alvos por sistemas de detecção eletromagnética, pois os sensores de calor são obsoletos e fáceis de ser despistados.


Existe também o radar meteorológico usados nos aviões, esse por sua vez tem a função de detectar no ar nuvens e até mesmo granizo, fazendo assim com o que os pilotos detectem essas formações e façam os desvios necessários em voo evitando assim uma possível entrada inadvertida em tempestades ou nuvens perigosas que podem gerar grande turbulência em voo. As informações são mostradas em uma tela na cabine de comando para os pilotos como manchas no formato da nuvem e através de cores mostrando a intensidade dessas nuvens. Formações de nuvens comuns e mais leves são vistas como manchas verdes e formações mais densas e perigosas são mostradas como manchas vermelhas. O alcance desses radares é ajustável, variando de 20 a 100 milhas náuticas nos radares mais modernos.
Na força terrestre, o exército, temos os radares de Patrulha aérea, com alcance de até 300 km, radares de aquisição de alcance até 100 km, de tiro e perseguição de mísseis terra-ar, anti-artilharia, para reconstituição das trajetórias dos projéteis, para localização das peças de artilharia com alcance de até 10 km, e, radares de vigilância terrestre para detectar alvos móveis e regulagem de tiro de alta precisão.
Os radares de pequeno alcance estão sendo desenvolvidos para a guerra moderna, entre eles se destacam os Rasura com alcance de 5 km usados pela infantaria, o Rapace utilizado nos carros de combate blindados com alcance de até cinco quilômetros, além do Ratac utilizado pelas peças de artilharia para detectar alvos à 30 km.
Redes de radares meteorológicos estão espalhadas por uma vasta área em vários países do mundo. Possuem longo alcance e hoje são de suma importância para o monitoramento da atmosfera, facilitando assim atividades como a agricultura, aeronáutica, entre outras. Eles detectam com precisão os movimentos das massas de ar, dando subsídios aos meteorologistas para prevenir desde geadas, vendavais e chuvas de granizo, até tempestades. O vapor de água não reflete as ondas tão bem quanto gotas de chuva ou cristais de gelo, por isso a detecção de chuva e neve aparece mais forte no radar do que as nuvens. Poeira na atmosfera também reflete as ondas do radar, mas o retorno só é significativo se existir uma concentração de poeira maior do que o usual. Os radares meteorológicos usam o efeito Doppler para determinar a velocidade do vento numa tempestade, e podem detectar se a tempestade é acompanhada de poeira ou de chuva.


Cientistas usam o radar para várias aplicações espaciais. Os Estados Unidos, Reino Unido e Canadá, por exemplo, rastreiam objetos em órbitas ao redor da Terra. Isto ajuda os cientistas e engenheiros a vigiar lixo espacial (satélites abandonados, partes de foguetes abandonados, etc.). Durante viagens espaciais os radares também são utilizados para medir distâncias precisas, como nas missões da Apollo nas décadas de 1960 e 1970. A sonda espacial US Magellan mapeou a superfície do planeta Vênus com um radar de 1990 a 1994.
Autoridades em diversos países fazem uso da tecnologia dos radares para controlar a velocidade dos veículos nas vias públicas. Para esta finalidade existem basicamente dois tipos de radares.
O primeiro e mais utilizado é o radar fixo, onde na via são instalados três sensores também chamados de laços detectores, formando um campo magnético. Estes sensores são ligados a um computador e a uma câmera que geralmente ficam alocados em um poste na lateral à pista. Quando o veículo passa pelo primeiro sensor, o campo magnético é interrompido até que o mesmo passe pelo segundo sensor, então o sistema automaticamente calcula a velocidade de acordo com este tempo de interrupção utilizando o efeito Doppler.1 Se a velocidade do veículo for superior a permitida então uma imagem é capturada pela câmera e armazenada no computador, de maneira a servir como prova da infração. Durante a noite, as câmeras funcionam com um sistema infravermelho o qual permite uma boa visualização da placa e do veículo mesmo com pouca luminosidade, sem que o infrator perceba que foi multado.
Como o medidor de velocidade faz para distinguir qual veículo excedeu a velocidade se muitos passam ao mesmo tempo sobre a via?


Os medidores de veículos automotores baseiam-se na medição do tempo de passagem de um veículo entre dois sensores instalados sob o asfalto. Como a distância entre esses sensores é fixa e conhecida, se medirmos o tempo de passagem de um determinado veículo sobre esses sensores, teremos a velocidade. Cada conjunto de sensores de uma faixa a identifica no sistema de processamento do medidor de velocidade de veículos automotores, ou seja, está associado a uma determinada faixa na via. Portanto, o sistema de medição, reconhece a faixa onde a velocidade limite da via foi ultrapassada e assim, o veículo infrator. O sistema fotográfico ou de registro de imagem, sempre é acionado quando em alguma faixa a velocidade limite é ultrapassada.
No Brasil, o item 5.18 do Regulamento Técnico Metrológico aprovado pela Portaria Inmetro nº 115/98 estabelece que quando dois ou mais veículos com velocidades distintas entrarem na área de medição, o medidor de velocidade não deverá fornecer resultado de medida.
O segundo tipo de radar utilizado no transito é o móvel, que pode funcionar de duas formas: a primeira é um modelo italiano que utiliza dois feixes de laser e em função do tempo de interrupção dos feixes o computador dispara a câmera, caso a velocidade medida for superior a permitida, e a segunda é um modelo holandês que emite uma micro-onda oblíqua em um ângulo de 20 graus em relação à pista; o computador então calcula o tempo que a onda leva para fazer o percurso, e quando é interrompida calcula a velocidade do veículo da mesma forma que os outros radares. Os dois modelos utilizam uma máquina fotográfica comum e filmes coloridos de 35 mm e 36 poses idênticos ao que usamos no dia a dia.


Os radares móveis são capazes de monitorar até três faixas de trânsito ao mesmo tempo entretanto, não conseguem registrar a imagem de mais de um veiculo passando pelo ângulo de fiscalização no momento do disparo e durante a noite a câmera utiliza um flash para que a imagem do infrator seja capturada.
ecolocalização, também chamada de “biossonar”, é uma capacidade natural, encontrada em golfinhos e morcegos, de utilização de emissão de ondas ultrassons para locomoção e captura de presas.
A partir do estudo da mesma, os seres humanos desenvolveram a “ecolocalização artificial”, com o advento do radar, sonar e aparelhos de ultrassonografia. Na realidade, nenhuma dessas “imitações humanas” se compara à qualidade e perfeição da ecolocalização animal.
Origem: Wikipédia

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