La guerra sin GPS. ¿Cómo?

Los aviones de vigilancia de la Armada y los de combate de la Fuerza Aérea operan cumpliendo el requisito claro y sencillo saber dónde se encuentran en relación con las fuerzas propias, el enemigo y el terreno circundante. Se llama Positioning, Navigation and Timing (PNT), un término que connota las variables clave necesarias en las misiones de guerra, pero que puede ser fácilmente atacado por los enemigos.

Esa es la razón por la que el Pentágono trabaja intensamente para fortalecer las redes GPS y disponer de tecnologías alternativas de PNT a fin de garantizar la funcionalidad en caso de interferencia o ataque enemigo.

Con esto en mente, el Pentágono y la industria trabajan en un número de sistemas destinados a fortalecer y mejorar la PNT. Northrop Grumman está desarrollando una capacidad de navegación emergente, que integrará la tecnología inercial más avanzada junto con una sincronización mejorada y señales modernizadas de código M del GPS para fortalecer el GPS y la PNT.

La tecnología, conocida como Embedded Global Positioning System/Inertial Navigation System-Modernization (EGI-M), se está integrando en el avión de vigilancia Hawkeye E2D de la Armada y en el avión de combate sigiloso F-22 de la Fuerza Aérea. El sistema acaba de completar lo que se llama una Revisión Crítica de Diseño, un paso clave antes del diseño detallado y el desarrollo del hardware y software de producción que conduce a la integración en el avión.

Las especificaciones técnicas de cómo el EGI-M logra sus datos de PNT son, en efecto, bastante complejas, ya que pertenecen a principios científicos avanzados, software y tecnología informática capaz de calcular «medidas» esenciales de movimiento, aceleración y cambios de posición. White explicó que los «giróscopos y acelerómetros» pueden rastrear los movimientos de un objeto de acuerdo con ciertas leyes físicas establecidas.

Brandon White, Vicepresidente de Navigation and Positioning Systems, Northrop Grumman, dijo a The National Interest en una entrevista que el nuevo PNT usa lo que se llama Giroscopio de Fibra Óptica, una tecnología que opera de acuerdo con los fenómenos científicos establecidos en relación con el efecto de la rotación angular en los haces de luz de contrapropagación.

Un sistema de navegación basado en mediciones inerciales de giroscopios y acelerómetros puede comenzar con, complementar y fortalecer una señal GPS o alternativamente funcionar independientemente según sea necesario, dijo White.

La detección inercial, dijo White, se establece por cómo «el giróscopo puede medir una diferencia en la fase de la luz que se propaga a través de una bobina de fibra óptica». Curiosamente, el proceso científico, que se basa en un famoso concepto llamado el efecto Sagnac, incluye una forma de evaluar las rotaciones generadas cuando se inyectan dos rayos de luz en la misma fibra en direcciones opuestas, según un ensayo de 1996 llamado » The Fundamentals of The Interferometric Fiber-Optic Gyroscope». (Herve Lefevre)

La interferometría, un proceso de medición basado en ondas electromagnéticas y ópticas, se usa para analizar la «frecuencia angular» y la «velocidad» de la luz, explica el ensayo de Lefevre. En pocas palabras, la ciencia de los movimientos de medición permite a los ordenadores calcular una trayectoria continua con detalles de localización específicos. Este complejo proceso científico, explicó White, naturalmente tiene mucho que ver con el rendimiento en combate.

Además de las tecnologías de ingeniería para aprovechar u optimizar los resultados que surgen de estos fenómenos científicos, los desarrolladores de Northrop Grumman han incorporado medidas de seguridad adicionales en el EGI-M, separando o calentando elementos específicos del sistema que podrían ser vulnerables a la interferencia si se dejan abiertos o «agrupados» dentro de un ámbito más amplio de áreas funcionales.

«La verdadera magia es que estamos aislando las funciones para la navegación central, la aeronavegabilidad y la ciberseguridad de una zona abierta, que puede ser usada para insertar nuevas aplicaciones, incluso de terceros, para requisitos de misiones específicas», dijo White.

Además, a diferencia de los giroscopios mecánicos que se han utilizado en sistemas de misiles durante varias décadas, los de fibra óptica son intrínsecamente más seguros, según un ensayo del año 2000 de la Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica llamado “Progress in the Development of Gyroscopes for Use in Tactical Weapon Systems.”.

«Una FOG proporciona información extremadamente precisa de la tasa de rotación, en parte debido a su falta de sensibilidad de eje cruzado a la vibración, aceleración y choque. A diferencia del clásico giroscopio de masa giratoria o de los giroscopios resonantes/mecánicos, el FOG no tiene partes móviles y no depende de la resistencia inercial al movimiento», afirma el ensayo. (Paul Ruffin)

Ruffin continúa explicando que el desarrollo de los Giroscopios de Fibra Óptica del Pentágono ha aumentado rápidamente en los últimos años, basándose en años de trabajo aplicando las tecnologías de los Giroscopios a los sistemas de armas.

«Durante las dos últimas décadas, se han hecho enormes progresos en el avance de la capacidad de rendimiento de los giroscopios ópticos de estado sólido para su uso en sistemas de armas tácticas», escribe Ruffin.

White añadió que el EGI-M está diseñado para el futuro, ya que ya está siendo migrado a sistemas adicionales. Esto se agiliza mediante el uso de normas técnicas cuidadosamente establecidas con el fin de permitir una modernización continua y actualizaciones de software a lo largo del tiempo.

En última instancia, el objetivo con el EGI-M es «posicionar todas las plataformas del DoD para integrar las actualizaciones del software de navegación tan rápido como cambie el entorno de la amenaza», dijo White.

Fte. The National Interest