radar

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Un’eco per guardare lontano

Il radar è un’apparecchiatura che permette di rivelare la presenza di ogni oggetto che rifletta le radiazioni elettromagnetiche emesse dal radar stesso. Questo strumento, inizialmente usato per scopi bellici, oggi trova moltissime applicazioni preziose per la sicurezza nella vita civile, come nel caso del controllo del traffico aereo

Onde diverse per oggetti diversi

Radar è un acronimo dell’inglese radio detection and ranging, traducibile con «localizzazione e stima della distanza tramite onde radio». Un primo antenato di questo strumento fu brevettato già nel 1904 dall’ingegnere tedesco Christian Hülsmeyer, e anche Guglielmo Marconi lavorò al suo sviluppo. Il primo radar moderno realmente affidabile fu brevettato però da Sir Robert Alexander Watson-Watt in Gran Bretagna nel 1935. Utilizzato inizialmente per scopi di ricerca sull’atmosfera, trovò immediatamente applicazioni militari durante la Seconda guerra mondiale per rivelare con grande anticipo l’arrivo di aerei, navi o mezzi terrestri avversari.

Il radar funziona in modo concettualmente semplice: è infatti un trasmettitore di onde elettromagnetiche (onde e oscillazioni) a varie radiofrequenze e allo stesso tempo un ricevitore delle stesse. Le radiofrequenze sono quelle emesse da onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda superiore a quella della radiazione luminosa (onde radio). Il principio di funzionamento è quello dell’eco: le onde elettromagnetiche emesse dal radar, che si spostano alla velocità della luce, quando incontrano un oggetto sul loro cammino vengono riflesse e ritornano, in parte, al radar stesso. La misura del tempo intercorso fra l’emissione e la ricezione permette di calcolare la distanza tra radar e oggetto. Il principio quindi non è complicato in linea di principio, ma gli accorgimenti tecnici devono tener conto di una casistica molto varia: per esempio gli oggetti metallici come aerei, navi, automobili riflettono le onde emesse dal radar molto più di altri materiali; inoltre occorre utilizzare onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda diversa a seconda del materiale che si desidera rivelare. Lunghezze d’onda fra i 10 e i 100 m vengono usate per i radar costieri, per sorvegliare il traffico in mare; quelle fra i 15 ed i 30 cm servono per controllare il traffico aereo; quelle fra 1 e 2 cm sono utilizzate dai radar meteorologici che sorvegliano le perturbazioni atmosferiche.

Forma e velocità

Grazie a rilevazioni tramite i radar è possibile anche avere un’idea della forma di un oggetto o almeno delle sue dimensioni, e soprattutto della distanza e della velocità con cui si avvicina o si allontana. Per calcolare la velocità dell’oggetto che si rileva è sufficiente analizzare la variazione nella frequenza dell’onda ricevuta (rispetto a quella emessa) dovuta allo spostamento dell’oggetto stesso. Se la frequenza è maggiore di quella delle onde emesse l’oggetto si sta avvicinando, viceversa si sta allontanando. Tanto maggiore è questa differenza tanto più grande è la velocità di avvicinamento o di allontanamento. Quantificare invece distanza e posizione di un oggetto è meno semplice dato che i radar più comuni irraggiano segnali in tutte le direzioni ed egualmente li ricevono senza avere la capacità di discriminare da dove siano arrivati. Per risolvere questo problema sono stati sviluppati vari sistemi, come quello di dotare il radar di due antenne riceventi distanziate fra loro. Così facendo si ricevono due segnali di ritorno, in tempi che possono essere anche diversi a seconda della mutua posizione fra oggetto e antenne, che stanno ai vertici di un triangolo ideale in cui uno dei lati, la distanza fra le due antenne, è conosciuto e gli altri due possono essere calcolati a partire dalle differenze temporali dei segnali ricevuti. Con questo si può più facilmente calcolare la distanza dell’oggetto.

Radar e anti-radar

I radar, anche se oggi trovano le principali e più diffuse applicazioni nella vita civile, sono stati inventati e utilizzati inizialmente soprattutto come strumento militare. Di pari passo, sempre nel campo militare, sono state sviluppate anche tecniche anti-radar per neutralizzarne – o almeno diminuirne – l’efficacia. Quando possibile, per esempio, vengono utilizzati su aerei e navi militari materiali metallici con una forte capacità di assorbimento delle onde radio emesse dai radar. In questo modo la quantità di onde radio riflesse è minore e diventa più difficile localizzare l’obiettivo. Nella stessa logica alcuni aerei militari hanno forme molto smussate, con pochi angoli e altri accorgimenti, per ridurre al minimo la riflessione delle radiazioni. Il velivolo militare statunitense Stealth – noto anche come ‘l’aereo invisibile ai radar’ – è forse il migliore esempio di questo tipo realizzato fino a oggi.