Transponder y Radares

Imagina que vas a bordo de un brioso Supermarine Spitfire, son las 7 de la tarde de un día cualquiera de la primavera de 1943, sobrevuelas el Canal de la Mancha de retorno a tu base. Desde ella ven tu avión como un punto que se acerca en el horizonte, mientras aparece en el radar. Pero ese avión ¿es amigo o enemigo? (Friendor Foe?).

Esta pregunta, así en inglés, es la base del sistema de detección de aviones aliados durante la Segunda Guerra Mundial. El sistema se llamó IFF, Identification Friend or Foe. Los aviones aliados incorporaban un sistema transmisor-receptor para dar a conocer su pertenencia al bando de los aliados. También en inglés, el que transmite y responde es un “Transmitter & Responder”, y dado lo práctico que les resulta a los anglosajones la fusión de las palabras esa fusión dió origen a la palabra “Trans-ponder”, la cual, castellanizada “comme il faut”, a la nuestra “Transpondedor”.

Volviendo a tu Spitfire, lo que llevas, el transponder, se llama en argot “el loro” (Parrot, en inglés) y lo que emite se llama, como no, graznidos o chillidos (Squawks, en inglés). En realidad el transponder lo que hace es responder a la pregunta de ¿y tú quién eres?, para lo que incorpora las funcionalidades de un receptor y las de un emisor, por frecuencias diferentes. El uso del transponder complementó al del radar y sustituyó la necesaria comunicación radiofónica con el piloto para cerciorarse de a qué bando pertenecía.

En la versión actual de los radares la pregunta la realiza el mismo sistema de radar, de tal forma que las respuestas recibidas pueden desligarse tanto en la posición del avión como en la información recibida del transponder, el squawk. Este es un código de 4 cifras numéricas, del 0 al 7 (por motivos de empaquetamiento binario de la información, algo un poco largo de explicar aquí). Eso da un total de 4096 combinaciones posibles. Ese squawk de respuesta es el que el piloto selecciona en su aparato transponder. Aclaremos que aunque al aparato se le llame transponder en realidad el transponder incluye también las antenas de recepción/transmisión, normalmente de forma triangular y que se aprecian en la superficie del fuselaje. El transponder recibe la señal entrante en la frecuencia 1030 Mhz y emite su respuesta usando la frecuencia de 1090 Mhz.

La codificación del squawk permite al controlador de tierra conocer algo más de información en cuanto al avión. Son asignados por los controladores a los aviones en vuelo, con excepciones. En estos momentos observo varios aviones en aproximación a BCN, uno con 4053, otro con 2263, otro con 7133, todos ellos valores asignados por los controladores, dependiendo de qué centro los asigna hay rango de valores posibles.

Hay varios códigos squawk que no los asignan los controladores, por su propio significado, e identifican el tipo de avión o la situación del avión. Entre ellos hay que destacar:

1200 – Aeronaves con control aéreo visual

7500 – Secuestro

7600 – Fallo de comunicaciones radio

7700 – Emergencia

7777 – Pruebas en tierra

El transponder puede apagarse, en cuyo caso el avión simplemente deja de responder y aparece como desconocido en la pantalla de radar. ¡Cualquier avión en una situación similar recibirá muy pronto la visita de un avión interceptor!

En funcionamiento normal debe pasar del OFF, en tierra antes de la llegada de la tripulación, al standby (SBY) antes del despegue y al ON una vez en el aire (no se pasa a ON en tierra para evitar ecos innecesarios). Una posición ALT permite el envío de más información a tierra que el simple squawk, y la posición TST permite realizar un test del aparato pero sin realizar envío de respuestas, solo para verificar que funciona.

Existen varios modos de funcionamientos del transponder, es decir, varios tipos de interrogación, que se diferencian por el espaciado de tiempo entre dos o más pulsos de interrogación. Los modos 1 a 5 son para uso militar y los modos A, B, C, D y S son para uso civil.

Según qué tipo de aeronaves aeronaves deben contar obligatoriamente con un transponder de modo S, que permite una compleja comunicación tierra-aire o aire-aire, que da soporte al sistema anticolisión TCAS, a alertas, informaciones meteorológicas y otros servicios. Este modo es obligatorio en España para aparatos de más de 19 pasajeros (junto con otras especificaciones de obligatoriedad), puesto que el sistema obligatorio “ACAS II” implica su uso. El sistema TCAS (Trafficalert and Collision Avoidance System) es la versión comercial basada en el OACIACAS (Airborne Collision Avoidance System).

El ACAS incluye los tipos:

  • ACAS I – alertas de tráfico (Traffic Advisory, TA).
  • ACAS II – alertas de tráfico (TA) más resolución de conflictos (Resolution Advisory, RA).
  • ACAS III – TA/RA tanto en plano horizontal como en vertical. No implementado todavía, proporcionaría avisos de solo de “ascienda” / “descienda” sino también de giros laterales.

La interrogación realizada por el sistema TCAS se produce varias veces por segundo, analizándose en cada momento las probabilidades de colisión, es decir, de pasar al mismo tiempo ambas aeronaves por un área delimitada, no exactamente en el mismo punto

Los sistemas TCAS de ambas aeronaves acuerdan la maniobra correctiva necesaria (ascender, descender) que es representada visualmente en el visor TCAS de la aeronave y anunciada por voz sintetizada en la cabina de pilotaje.

En cuanto al transponder, la lista completa de modos incluye los siguientes:

Modo 1 (militar)–Código de 2 cifras en 5 bits. La primera puede ir del 0 al 7 y la segunda del 0 al 3, lo queda un total de 32 posibles códigos. Se utiliza para la identificación del tipo de aeronave y de la misión.

Modo 2 (militar)–Código de 4 cifras, todas ellas con valores posibles del 0 al 7, lo que da un total de 4096 códigos posibles. Se identifica en este modo el “número de cola” del avión.

Modo 3/A (militar/civil) – proporciona un código de 4 dígitos octales, del 0 al 7, de identificación de la aeronave, asignada por el controlador de tránsito aéreo. Véase más arriba el “squawk”.

Modo 4 (militar) – proporciona una respuesta compleja con una parte de sincronización y una parte en código cifrado. Comprende un módulo separado con un calculador criptográfico en el que se cargan las partes secretas “A” y “B”. En tiempos de guerra sirve para distinguir aviones amigos de aviones enemigos.

Modo C  (civil y militar)- proporciona código de 4 dígitos octales para la altitud barométrica del avión.

Modo S (civil y militar) – ofrece múltiples formatos de información a una interrogación selectiva. Por lo general las aeronaves se les asigna la dirección de un único de 24 bits en Modo S. La dirección del Modo S se divide y un grupo de rangos de direcciones se asignan a cada país. En algunos países se cambie la dirección asignada por razones de seguridad, y por lo tanto puede que no sea una dirección única.

Modo 5 (militar)–Equivalente militar del modo S. Suministra esa información en forma criptográfica y con posicionamiento ABS-B GPS.

Nota: Los modos de 4 y 5 son designados para el uso de la fuerzas de la OTAN.

Pero volviendo a los radares, en la Segunda Guerra Mundial el IFF (los militares aun lo llaman así) se representaba en una pantalla conocida como PPI (Plane Position Indicator) y que era muy similar a las utilizadas, actualmente por los osciloscopios.

Foto de un H2S PPI en un avión durante un bombardeo en Colonia, 2ª Guerra Mundial

Lo que aparecía en ella, básicamente, era una línea de base y sobre ella una serie de pulsos separados en tiempo (micro segundos). Dependiendo de la separación de estos pulsos quedaba determinado el código en vigor para el momento determinado. Posteriormente estos IFF fueron asociados a radares de búsqueda consiguiéndose así, que, superpuesto al “blanco” (avión) apareciese el código de IFF y bastaba con ampliar el blanco en la pantalla para que pudiesen ser leídos los código. Aquí en España se empezó así, sobre todo con los radares militares, aunque estos no se fiaban demasiado de él. Su base para operar eran los radares de vigilancia que estaban situados en los famosos “Picos” y conocidos como Escuadrones  de Alerta y Control. Nuestro Control de Trafico Aéreo, durante algún tiempo, utilizo la información que ellos proporcionaban. Posteriormente, los radares fueron incorporándose a la aviación civil para gestionar el espacio aéreo de la nación. Aquí los llamábamos Primario (para la vigilancia aérea) que solo presentaba azimut y distancia del blanco con respecto a la antena (la clásica mancha brillante en la pantalla) y el Secundario que no era otra cosa que un IFF modernizado que interrogaba al transponder del avión, éste, a su vez, mandaba la respuesta al receptor que mediante un proceso informático (llamar a aquello proceso informático es muy pretencioso ya que era un “ordenador” de cableado que se direccionaba mediante interruptores) permitía que junto a la señal de primario apareciese una etiqueta numérica con el código que el controlador asignaba al avión.

PPI de 1985, ya en color. Imagen de un frente tormentoso

Ambos radares, primario y secundario estaban sincronizados en forma que no viene al caso explicar. Los primeros radares que se utilizaron en nuestro país fueron del tipo ASR (Airport Surveillance Radar), el Primario, y SSR (Secondary System Radar) como Secundario. Naturalmente eran norteamericanos de la marca Texas Instruments y Cutler Hammer, respectivamente, denominados ASR-7 (que con el paso del tiempo fueron actualizados en repetidas ocasiones, y el TPX-42 que permaneció tal cual hasta el final de su vida operativa. Del estudio y desarrollo de este último se diseñó un radar secundario totalmente español fabricado por una empresa española que se llamaba CESELSA (actual INDRA) y que se denominó IRS-10 que junto a los radares primarios S-511 sustituyeron a los viejos ASR Y TPX tras 20 años de operación. Los radares primarios y secundarios se situaron en las proximidades de los principales aeropuertos y tenían, en el caso del primario, 60Nm de alcance y 220Nm en el caso del secundario. Se sitúan en esas zonas ya que OACI exige que la información de SSR esté, siempre, asociada a la del primario, con el fin de dar vectores en aproximación al aeropuerto. Los SSR, que, por aquel entonces no necesitaban tanta precisión, ya que el tráfico existente no lo exigía, fueron utilizados como radares de ruta. Posteriormente, INDRA, fue mejorando los secundarios creando el IRS-20 y el IRS-20MP que para asombro de muchos ha sido instalado en muchos países europeos desbancando a los Selenia y Raytheon.

En la actualidad usamos un radar primario digital, totalmente nuevo, asociado a un secundario IRS-MP/S que colocados en aproximación y rutas dan una cobertura formidable a nuestro espacio aéreo. Esa información radar es enviada al sistema SACTA (Sistema Automatizado de Control Aéreo) y que debidamente procesada por él, (este sí que es un ordenador de verdad) entrega al controlador, una cantidad de datos impresionantes. Compañía y nº de vuelo, altura, velocidad y rumbo, distancia, tiempos de estimada o de cruce y sobre todo estos secundarios trabajan en modo S lo cual amplía la capacidad de manejo de aviones de forma impresionante ya que el Modo C estaba saturándose.

Existe un tercer sistema de control, fuera del alcance radar ya que los convencionales están muy condicionado por los obstáculos y el propio horizonte, llamado ADS por el que mediante la interrogación vía satélite y respuestas a través de ellos se ven los blancos en una pantalla de radar (ya son TFT multicolor) exactamente igual que las de datos radar. Con ese sistema que ya está funcionando en Canarias (extraoficialmente) se supo cual fue la última posición del Air France accidentado en el Atlántico, el AF447.

 

José María Rebés

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