O radar usa ondas de rádio para nos permitir ver o que está ao nosso redor, mesmo quando nossos olhos não podem.

Crédito da imagem: Getty

O radar foi um dos avanços técnicos mais importantes da Segunda Guerra Mundial. A tecnologia ajudou a Grã-Bretanha e seus aliados a saírem vitoriosos durante a Batalha da Grã-Bretanha, a guerra aérea travada nos céus do Reino Unido em 1940, de acordo com o Imperial War Museums (IWM).  

Radar, que significa Radio Detection and Ranging (Detecção e Distanciometria por Rádio), é um sistema de detecção que usa ondas de rádio para localizar objetos. Ainda é amplamente utilizado hoje, mas à medida que a tecnologia avançou, eles agora costumam aproveitar as micro-ondas, de acordo com o Laboratório de Observação da Terra. Elas estão na extremidade de frequência mais alta do espectro de rádio e fornecem leituras mais precisas. 

INVENÇÃO DO RADAR

Embora esse teste literal de fogo tenha tornado o radar um nome familiar, a tecnologia por trás dele começou muito antes que se concentrou no estudo de ondas eletromagnéticas (EM).

A radiação EM é uma forma de energia que está em toda parte e pode assumir muitas formas diferentes, como ondas de rádio, micro-ondas, raios X, raios gama e ultravioleta (luz solar). As ondas EM também formam a base de como funcionam os telefones celulares e as redes de computadores sem fio.  

E em 1885, foi o físico escocês James Clerk Maxwell quem teve a ideia de que talvez as ondas de rádio pudessem ser refletidas por objetos metálicos, assim como as ondas de luz.

Operadores humanos no controle de tráfego aéreo precisam manter um olho constante em suas telas de radar. Crédito da imagem: Getty

Alguns anos depois, o físico alemão Heinrich Hertz decidiu provar isso. Em um experimento que ele conduziu em 1888, ele descobriu que eles eram realmente refletidos de volta. Como a primeira pessoa a aplicar as teorias de Maxwell, a unidade de frequência de uma onda EM recebeu o nome de hertz em sua homenagem. Em 1904, uma patente foi emitida para um engenheiro alemão chamado Christian Hülsmeyer para o que foi chamado de "um detector de obstáculos e dispositivo de navegação de navios". Não é um nome cativante, mas mesmo assim, um tipo de sistema de radar inicial havia nascido. 

Apesar disso, foi somente na década de 1930 que houve a necessidade da tecnologia, principalmente devido à invenção de bombardeiros militares de longo alcance, o que levou os países a investir em um sistema que pudesse detectar sua aproximação e fornecer alerta precoce, segundo Enciclopédia Britânica. 

Todas as grandes potências mundiais da época continuaram a pesquisa, mas foram os EUA e o Reino Unido que conseguiram refinar a tecnologia. O físico escocês Sir Robert Watson-Watt, conhecido como "o pai do radar", pegou a ciência que havia antes e criou o sistema viável que formou a base do radar moderno, de acordo com a Royal Society.

COMO FUNCIONA O RADAR?

Um sistema típico tem quatro componentes principais, são eles: 

1. Transmissor: A fonte do pulso de rádio.
2. Antena: Necessária para enviar o pulso para o éter e recebê-lo quando for refletido de volta.
3. Switch: Isso informa à antena quando transmitir ou receber os pulsos.
4. Receptor: Necessário para detectar e girar os pulsos, que voltam ao formato visual para serem lidos por um operador.

• O prato da antena refletora é suficientemente grande para receber poderosas reflexões de pulso de radar.
• Design resistente: O SEA-POL foi projetado para ser robusto para poder operar mesmo nos ambientes oceânicos mais severos.
• Posicionador de antena: Isso permite o posicionamento em azimute e elevação para que a direção dos pulsos do radar possa ser controlada.
• Pintura protetora: A parte externa é coberta com tinta hidrofóbica para reduzir a formação de filmes de água que podem distorcer as leituras.
• Radome de fibra de vidro: Um radome de fibra de vidro de proteção abriga a antena e o pedestal, bem como vários componentes elétricos.

• Plataforma Radome: Este é o local onde a tripulação se posiciona para realizar manutenção e reparos.

• Antena INU: A antena da unidade de navegação inercial detecta o pitch and roll da plataforma de radar enquanto estiver no mar.
• Proteção de radar: Usa um contêiner de transporte modificado que pode ser facilmente movido por equipamentos nas docas, como empilhadeiras.

O processo de direcionar ondas de rádio artificiais para objetos é chamado de iluminação. Embora as ondas de rádio sejam invisíveis ao olho humano, bem como às câmeras ópticas. Segundo a NASA, elas são enviadas a aproximadamente 300.000.000 metros por segundo, a velocidade da luz. 

Algumas das ondas de rádio refletidas (ecos) são direcionadas de volta para o radar onde são recebidas e amplificadas, com os dados sendo interpretados por operadores qualificados com a ajuda de computadores, de acordo com o Australian Bureau of Meteorology. Uma vez devolvidos, elas fornecem informações como distância e direção. 

O custo é baixo para gerar as ondas de rádio, podem passar pela neve, névoa e neblina e são seguras, ao contrário dos raios gama e raios X. 

O radar pode ser usado para detectar navios, aviões e satélites, ou as proximidades de casa, os dispositivos de radar de velocidade são usados pela polícia para calcular a velocidade dos carros, com qualquer um que esteja indo rápido demais, resultando em multa, de acordo com a Encyclopaedia Britannica. Os meteorologistas também usam radares para mapear e rastrear sistemas climáticos em todo o mundo. 

BATALHA DA GRÃ-BRETANHA

A Alemanha perdeu mais de 1.700 aviões na Batalha da Grã-Bretanha, quase o dobro dos britânicos. Crédito da imagem: Getty

Durante a Batalha da Grã-Bretanha, o radar permitiu que a RAF detectasse aeronaves alemãs usando ondas de rádio, de acordo com o site do Museu da RAF. 

De torres de radar espalhadas pelo sul e leste do país, o sistema enviaria essas ondas, que continuariam viajando até atingirem algo, como um avião chegando, e seriam refletidas de volta para serem captadas pelo receptor. Ao calcular quanto tempo as ondas levam para retornar, operadores habilidosos puderam descobrir a altitude, o alcance e o direção dos aviões inimigos que se aproximavam, de acordo com a RAF.

Ao fazer isso, deu à RAF tempo suficiente para a execução de seus próprios aviões para enfrentar a ameaça que se aproximava. Estar no lugar certo na hora certa ajudou o Reino Unido a vencer a batalha e desferir um golpe mortal nos planos de invasão do Terceiro Reich, segundo relato de um operador de radar, publicado pela BBC. 

RADAR DOPPLER

O dispositivos de controle de velocidade da polícia usam radares Doppler para rastrear a velocidade dos veículos que estão se movendo. Crédito da imagem: Getty

Sem dúvida, um dos maiores avanços na tecnologia de radar do pós-guerra foi o radar Doppler, segundo a Enciclopédia Britânica. Com a necessidade de se defender contra bombardeiros, a nova motivação para refinar a tecnologia foi usá-la para rastrear o clima.

Enquanto o radar comum pode descobrir o alcance e a localização, o Doppler também pode nos fornecer informações sobre a velocidade de um objeto. Ele funciona com base no princípio do efeito Doppler, a ideia de que as ondas produzidas por um objeto serão comprimidas se ela estiver se movendo em sua direção, ou se espalharão se estiver se afastando.

Isso é usado para rastrear sistemas climáticos que estão constantemente em movimento, de acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA).

Eles também podem coletar uma enorme quantidade de informações, de modo que os radares Doppler modernos dependem do aumento do poder de processamento. O radar Doppler também é o que você encontraria em um dispositivo de controle de velocidade da polícia! 

RECURSOS ADICIONAIS E LEITURA

• Você pode observar e rastrear a precipitação detectada pela tecnologia de radar da NOAA ao vivo usando a página do visualizador de radar interativo. 
• Quer saber mais sobre como a tecnologia de radar está transformando a segurança no transporte? Ouça um painel de especialistas no Future of the Car Summit 2020 neste vídeo da NXP.

BIBLIOGRAFIA

• "Robert Alexander Watson-Watt. 13 de abril de 1892 - 5 de dezembro de 1973". Memórias biográficas de membros da Royal Society (1975). https://www.jstor.org/stable/769695
• "Grandes Desafios no Processamento de Sinais de Radar". Processamento de sinal de radar (2021). https://www.frontiersin.org
• "Sondagem de radar Doppler da atmosfera clara". Boletim da Sociedade Meteorológica Americana (1978).  https://journals.ametsoc.org

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook e no twitter. Inscreva-se no boletim informativo. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:

SMITH, Mark. How radar works: The technology made famous by war. Live Science, 12, an. 2022. Disponível em: <https://www.livescience.com/how-radar-works>. Acesso em: 26, mar. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.