Radionavegación: mirando a las estrellas

En la antigüedad el hombre miró al cielo para guiarse. Descubrió que había estrellas que no cambiaban de posición (o eso parecía). Los griegos ya las usaron como puntos de referencia. Otros pueblos aún más antiguos también se dieron cuenta de la importancia de las estrellas para orientarse, pero los griegos dieron un gran paso adelante porque les pusieron nombres y las catalogaron. 

La Odisea de Homero, por ejemplo, describe cómo las estrellas pueden servir de guía en la navegación y en la Ilíada se hace referencia a constelaciones tan conocidas como la Osa Mayor. Navegar nunca ha sido sencillo, de hecho, siempre se ha dicho que la navegación es un arte. La navegación empezó siendo marítima y se definía a menudo como el arte y la ciencia de guiar una embarcación desde una situación de salida (zarpado) hasta otra de llegada, eficientemente y con responsabilidad. Es arte por la destreza que debe tener el navegante para sortear los peligros de la navegación, y es ciencia porque se basa en conocimientos físicos, matemáticos, oceanográficos, cartográficos, astronómicos, etc. A la navegación que utilizaba las estrellas se la llamó navegación celestial o navegación estelar.

El problema principal de los astros para navegar es que no estaban disponibles todo el tiempo. Cuando anochecía solo podían verse en días despejados. Por ello cuando surgió la aviación (con una dimensión más a tener en cuenta; la altura, se tuvo que inventar algo que estuviera disponible todo el tiempo. Los antiguos útiles de navegación visual dieron paso a diferentes sistemas que funcionan en base a ondas electromagnéticas (ondas de radio). Con los instrumentos adecuados, las ondas de radio nos ayudan a posicionar y guiar nuestra aeronave. De ahí precisamente viene el nombre de radionavegación. En este sentido la radionavegación, según mi opinión, ya no puede considerarse como un arte, sino más bien como una técnica que cualquier piloto moderno debe de dominar. Las ondas de radio desde estaciones en tierra se pueden usar para encontrar la dirección (rumbo), la distancia y también la velocidad hacia o desde una estación que emite ondas de radio. Mediante la triangulación, se pueden trazar los rumbos desde dos estaciones y la intersección de las líneas es la posición. Fijar una posición (encontrar donde estamos) es lo que se denomina en inglés "fixing". 

La posición también se puede hallar trazando el rumbo y la distancia desde una única estación si esta cuenta también con un sistema de medición de distancia, como en el caso de los VOR/DME. Se dice que la introducción de la radionavegación en aviación fue un gran avance en cuanto a precisión se refiere, si lo comparamos sobre todo con el sistema al que reemplazó; la navegación celestial. Pero esto no es del todo cierto. El SR-71, por ejemplo, volaba tan alto que no había nunca nubes a esas alturas. 

Además, llevaba a bordo un sistema de navegación estelar tan avanzado y sensible que podía detectar estrellas incluso de día. Con este sistema podía fijar su posición con un error muy pequeño. Todo ello de forma pasiva, esto es, sin emitir ondas de ninguna clase para no ser detectado. Esta precisión en una época en la que el GPS no existía es algo tan notable que no deja de sorprendernos. 

El sistema del SR-71, por lo complicado y preciso, era conocido cariñosamente como R2D2. Se trataba en realidad de un Sistema de navegación astro-inercial denominado NAS-14V2 de la casa Nortronics. La unidad estaba montada detrás de la cabina del SR-71 y solucionaba problemas de navegación usando estrellas que se captaban a través de la lente en la parte superior de la unidad. 

Estas correcciones se usaban para actualizar y corregir el sistema de navegación inercial y proporcionaban una guía de rumbo con una precisión de 90 metros (300 pies).  La USAF siempre buscó un sistema de navegación de precisión a velocidades muy altas y la respuesta vino de la mano de la citada Nortronics. Esta compañía era una división de desarrollo de electrónica de Northrop Corporation. Nortronics tenía experiencia por haber desarrollado un sistema de orientación astro-inercial (ANS), que podía corregir errores inerciales del sistema de navegación con observaciones celestes. Este sistema se aplicó al misil SM-62 Snark, y otro parecido se desarrolló para el misil AGM-48 Skybolt. Basado en este último, la compañía adaptó el ANS del misil al SR-71.

 

Detalle de la cabina del piloto del SR-71, y el panel de selección de forma de guiado con el ANS.

Antes del despegue, una alineación primaria se encargaba de que el sistema inercial del ANS quedara alineado con un alto grado de precisión. En vuelo, el ANS, que estaba situado detrás del asiento del Oficial de Sistemas de Reconocimiento (RSO), rastreaba las estrellas a través de una ventana circular de vidrio de cuarzo en la parte superior del fuselaje. El rastreador de estrellas tenía una fuente de "luz azul", que podía "ver" las estrellas tanto de día como de noche. Rastreaba continuamente una gran variedad de estrellas a medida que la posición de la aeronave cambiaba. Las bases de datos (efemérides) digitales de las computadoras del sistema contenían datos de 56 (más tarde 61) estrellas.

El ANS podía suministrar altitud y posición a los controles de vuelo y otros sistemas, incluido el registrador de datos de misión, dirección de navegación automática a puntos de destino predeterminados, señalamiento automático y control de cámaras y sensores, y visualización óptica o SLR de puntos de fijación cargados en el ANS antes de despegar. Según Richard Graham, un ex piloto de SR-71, el sistema de navegación era lo suficientemente bueno como para limitar el error de navegación a 300 metros a una velocidad de Mach 3 y superior. Los famosos B-52 y la lanzadera espacial también llevaban un sistema similar. Algunos aviones actuales y los sistemas de misiles intercontinentales también usan versiones mejoradas de este método. La razón es sencilla. Los sistemas de posicionamiento global (GNSS) son susceptibles de ser atacados y sus señales alteradas. En otras ocasiones la altura de los misiles y naves espaciales hace que la señal de los satélites no se puede usar para prevenir que un hipotético enemigo pueda utilizar nuestro propio sistema de satélites para atacarnos. Esto es lo que se conoce como límite CoCom. Cuando lo que de verdad importa es la misión debemos de tener un sistema de reserva y por eso tenemos las radioayudas basadas en tierra y los sistemas de navegación estelar.

A pesar de todo, el hombre ha construido un sistema muy complejo de posicionamiento global que orbita a más de 20.000 km de altura y tiene una precisión que no podíamos ni imaginar hace tan solo algunas décadas. En general, las constelaciones de satélites GNSS podrían ser consideradas las estrellas modernas, y en esencia, después de tanto tiempo, el hombre sigue mirando al cielo para navegar. Estas estrellas artificiales emiten señales radioeléctricas, por lo que su uso está englobado también en lo que se entiende por radionavegación.

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Comentario destacado de un lector:

Me parece un buen libro después de haber trabajado 38 años manteniendo sistemas de comunicaciones y radioayudas para el Organismo Autónomo Aeropuertos Nacionales, Aviacion Civil y luego AENA. El libro debiera utilizarse para la formación de los técnicos de mantenimiento a nivel general. Enhorabuena a su autor.

Las radioayudas o radionavegación puede definirse como el conjunto de señales radioeléctricas, generalmente generadas en instalaciones terrestres y recibidas a bordo, que permiten a la aeronave guiarse. En este trabajo se habla de las radioayudas con un lenguaje sencillo para poder entender los principios básicos de varios sistemas: VOR, NDB, DME, LORAN, ILS, MLS y GPS entre otros. También se habla del RADAR y sus variantes. Todos los pilotos comerciales modernos deben de familiarizarse con lesta tecnología ya que es la base de lo que hoy se conoce como PBN.