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Como funcionam os radares? |
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O
radar é algo que está presente a nossa volta, embora
seja normalmente invisível. O controle de tráfego
aéreo usa radares para rastrear aviões no solo como
no ar, além de usá-lo também na hora de orientar os
pilotos para que façam pousos suaves.
Além
disso, quem também usa os radares é a polícia, mas
com o objetivo de detectar a velocidade dos
automóveis. Já a NASA os usa para mapear a Terra e
outros planetas, para rastrear satélites e
fragmentos espaciais e para ajudar na hora de
manobrar suas aeronaves. Os militares, por sua vez,
usam radares para detectar os inimigos e guiar suas
armas até os alvos.
Os
meteorologistas usam radares para rastrear
tempestades, furacões e tornados. Até o dispositivo
que faz as portas das lojas abrirem automaticamente
é um tipo de radar. Depois de ver todos esses casos,
nem preciso dizer que o radar é uma tecnologia
extremamente útil.
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Soldado
especialista em operações Gilbert Lundgren opera
equipamento de radar no
centro
de informações de combate do USS Carney
(Foto
cedida para Divulgação pelo Departamento de Defesa
dos EUA) |
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Quando as pessoas usam radares, geralmente estão
tentando fazer uma destas 3 coisas:
•
detectar a presença de um objeto distante: o
normal é detectar objetos que estejam em movimento,
como um avião, mas os radares também podem ser
usados para detectar objetos imóveis enterrados;
•
detectar a velocidade de um objeto: esta é a
razão por que a polícia usa o radar;
•
mapear algo: o ônibus espacial e os satélites
artificiais em órbita usam algo chamado de Radar de
Abertura Sintética (SAR) para criar mapas
topográficos detalhados da superfície dos planetas e
de suas luas.
O
interessante é que essas três atividades podem ser
realizadas usando duas coisas com as quais você deve
estar bem familiarizado no seu dia-a-dia: o eco e o
efeito Doppler.
Estes
dois conceitos são fáceis de entender em termos de
som porque seus ouvidos escutam ecos e o efeito
Doppler todos os dias. Pois é, o radar aproveita
essas duas coisas, só que utilizando ondas de rádio.
Neste artigo, vamos revelar todos os segredos dos
radares.
Primeiro, vamos dar uma olhada na versão sonora, já
que ela é mais familiar para você.
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O eco e
o efeito Doppler |
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O eco é algo perceptível. Se você
gritar na direção de um poço ou cânion, o
eco volta logo depois. Mas por que isso
ocorre? O eco acontece porque algumas das
ondas sonoras do seu grito se refletem em
uma superfície e fazem todo o caminho de
volta até os seus ouvidos. O tempo levado
entre o momento em que você gritou e o
momento em que ouviu o eco é determinado
pela distância entre você e a superfície que
o criou.
Mas não é só o eco que é comum, o efeito
Doppler também o é. Você deve senti-lo todos
os dias, mas provavelmente não nota. Ele
acontece quando o som é gerado, ou
refletido, por um objeto em movimento ou
refletido nele. Em casos de velocidade
extrema é o efeito Doppler que cria o ruído
sônico (veja abaixo). O efeito Doppler pode
ser entendido da seguinte forma: digamos que
há um carro vindo na sua direção a 60 km/h e
o motorista está buzinando. Você vai ouvir a
buzina tocando uma "nota" enquanto o carro
se aproxima, mas quando o carro passar por
você, o som da buzina vai mudar para uma
nota mais grave. O efeito Doppler causa essa
mudança.
O que acontece é o seguinte: a velocidade do
som que se propaga pelo ar do estacionamento
é fixa. Para simplificar nossos cálculos,
vamos dizer que essa velocidade é de 900
km/h (a velocidade exata depende da pressão
do ar, da temperatura e da umidade). Imagine
que o carro está parado a uma distância de
exatamente 1,0 km de você e fica buzinando
por um minuto, nem um segundo a mais, nem um
segundo a menos. As ondas sonoras da buzina
se propagam na sua direção a uma velocidade
de 900 km/h. Você vai ficar sem ouvir nada
nos quatro primeiros segundos (tempo para o
som percorrer 1,0 km a uma velocidade de 900
km/h), seguidos de um minuto do som da
buzina.
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Quando gritamos em um poço, o som do
grito vai até lá embaixo e é
refletido (ecoa) na superfície da
água existente no fundo desse poço.
Se você contar o tempo que o eco
demora para retornar e souber a
velocidade do som, dá para calcular
a profundidade do poço com muita
precisão. |
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Efeito Doppler: a pessoa atrás do carro ouve
uma nota mais grave do que o motorista,
porque o carro está se distanciando. A
pessoa na frente ouve uma nota mais aguda
do que o motorista, porque o carro está se
aproximando dela. |
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Agora,
vamos imaginar que o carro está se movendo na sua
direção a 60 km/h. Ele começa a se movimentar quando
está a 1,0 km de você e buzina por um minuto exato.
Você vai continuar a ouvir com quatro segundos de
atraso, mas agora o som vai tocar por apenas 56 s.
Isso acontece porque o carro vai estar junto a você
depois de 1 min, fazendo com que o som emitido
naquele momento chegue até você instantaneamente. No
entanto, nada mudou, pois o carro (da perspectiva do
motorista) buzinou por 1 min. Porém, como ele estava
em movimento, esse minuto de som foi condensado em
56 s a partir da sua perspectiva, ou seja, a mesma
quantidade de ondas sonoras foi colocada em uma
quantidade de tempo menor. É por isso que a
freqüência aumenta e a buzina chega até você com um
tom mais agudo. A medida que o carro se distancia de
você, o processo se inverte e o som se expande para
preencher um intervalo de tempo maior, o que faz com
que o tom fique mais grave.
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Ruído sônico
Já que
estamos falando de som e movimento, vamos
aproveitar para entender os ruídos sônicos.
Digamos que o carro esteja indo na sua
direção exatamente na mesma velocidade que o
som: por volta de 1.126 km/h. E a buzina
continua a toda! As ondas sonoras geradas
pela buzina não conseguem ir mais rápido do
que a velocidade do som, o que significa que
tanto o carro como o som da buzina estão
vindo na sua direção na mesma velocidade,
compactando todo o som que vem do carro.
Apesar de não ouvir nada, dá para ver que o
carro vem vindo. Quando ele finalmente chega
até você, todo o som chega junto com ele, e
acredite, este som é ALTO! Isso é que é o
ruído sônico.
A mesma coisa
acontece quando um barco viaja pela água
mais rapidamente do que as ondas que
percorrem essa água (as ondas em um lago se
movem a uma velocidade de cerca de 8 km/h;
lembre-se de que todas as ondas percorrem um
meio a uma velocidade fixa). As ondas que o
barco gera "compactam-se" e formam aquela
onda em forma de V (rastro) que você percebe
atrás do barco. Essa onda em forma de V não
deixa de ser um tipo de ruído sônico. É a
combinação compactada de todas as ondas que
o barco gerou, deixando o rastro com forma
de V, cujo ângulo é controlado pela
velocidade do barco..
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Para
combinar o eco com o efeito Doppler, temos que fazer
o seguinte: imagine que você emitiu um som muito
alto na direção de um carro que está vindo em sua
direção. Algumas das ondas sonoras vão rebater no
carro (um eco), mas como o carro está vindo na sua
direção, elas serão comprimidas, fazendo com
que o som do eco seja mais agudo do que o som que
você emitiu. Agora, o interessante mesmo é que, se
você medir a frequência do eco, dá para determinar a
velocidade do carro.
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Entendendo os radares |
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Já
vimos que o eco criado por um som pode ser usado
para determinar a distância a uma referência e
também vimos que podemos usar o efeito Doppler do
eco para determinar também a velocidade de um
objeto. Com isso, já é possível criar um "radar
sonoro" e é exatamente isso o que um sonar é.
Submarinos e barcos usam sonares o tempo todo. Além
disso, é possível usar os mesmos princípios com o
som que se propaga pelo ar, mas há alguns problemas
a serem considerados:
• o
som não chega muito longe (1,6 km no máximo);
• todo
mundo consegue ouvir sons, então um "radar sonoro"
causaria irritação em todos na vizinhança (para
eliminar esse problema é só usar ultra-som em vez de
som audível);
• como
o eco seria muito fraco, provavelmente, ficaria
difícil de ser detectado.
E é
por esses motivos que, em vez de usar som, o radar
usa ondas de rádio. Afinal de contas, elas percorrem
grandes distâncias, são inaudíveis para humanos e
fáceis de serem detectadas mesmo quando estão
fracas.
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À esquerda: as antenas do Complexo de
Comunicações com o Espaço Distante Goldstone,
parte integrante da Rede de centros de
comunicação com o espaço distante da NASA,
auxiliam as comunicações de rádio com as
naves da NASA À direita: radares de busca
aérea
e de superfície são montados no mastro da
proa de um navio de mísseis teleguiados.
(Fotos cedidas para divulgação pela NASA e
pelo Departamento de Defesa dos EUA)
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Vamos
considerar um radar comum projetado para detectar
aviões durante o vôo. O equipamento liga seu
transmissor e dispara uma rajada curta e de alta
intensidade de ondas de rádio de alta freqüência.
Essa rajada pode durar apenas um microssegundo.
Então, o radar desliga o transmissor e liga o
receptor para ouvir o eco. Em seguida, ele mede o
tempo que o eco levou para chegar, assim como o
efeito Doppler do eco. As ondas de rádio viajam na
velocidade da luz, cerca de 300.000 km/s, o que
significa que, se o equipamento tiver um relógio de
alta velocidade, é possível medir a distância do
avião com bastante precisão. Caso use um equipamento
especial de processamento de sinais, o radar também
pode medir o efeito Doppler com uma boa precisão e,
dessa forma, determinar a velocidade do avião.
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A antena
do radar envia um pulso curto e de alta potência de
ondas de rádio a uma frequência conhecida que,
ao
atingir um objeto, cria um eco cujo som é alterado
pelo efeito Doppler. |
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Nos
radares de solo, há mais possíveis interferências do
que nos radares montados no ar. Quando um radar de
trânsito dispara um pulso, ele ecoa em todos os
tipos de objetos: pontes, montanhas, prédios etc. A
maneira mais fácil de remover esse tipo de
interferência é filtrá-la distinguindo o que sofreu
o efeito Doppler e o que não sofreu. Um radar de
trânsito faz isso: ele tem a capacidade de observar
apenas os sinais alterados pelo efeito Doppler (além
disso, a emissão do radar é concentrada em um ponto
tão estreito que acaba atingindo somente o carro).
A
polícia também está utilizando a técnica a laser
para medir a velocidade dos carros. Esta técnica é
chamada de LIDAR e utiliza luz no lugar das ondas de
rádio.
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Fonte: Marshall Brain. "HowStuffWorks
- Como funciona o radar".
Publicado em 01 de abril de 2000 (atualizado
em 07 de maio de 2008)
http://ciencia.hsw.uol.com.br/radar1.htm (19
de fevereiro de 2009)
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Como funcionam os radares na
aviação? |
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O
Radar é um receptor de sinais transmitidos por
transponders em MODE ADS-B/S, que aeronaves mais
modernas costumam estar equipadas.
Os
transponders em MODE ADS-B/S têm a característica de
transmitirem uma vez por segundo uma serie de dados,
entre eles: Callsign (Vôo), GPS (coordenadas
geográficas), altura, velocidade, razão de
subida/descida. De posse destes dados, o programa
consegue plotar uma aeronave no mapa, e a cada
segundo atualizar a sua posição, altura, velocidade,
etc.
O
radar também recebe outros modos além do ADS-B/S,
mas, uma vez que eles não enviam dados GPS, e que
são necessários para o programa plotar a aeronave no
mapa, estas aeronaves somente irão aparecer numa
tabela auxiliar da tela do radar, com dados apenas
de altura.
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Radar ao Vivo - Qual a
cobertura? |
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Em
media umas 180 NMs, embora varios fatores influem
nesta distância, como a altura da aeronave, presença
de obstáculos entre a antena e a aeronave, etc.
Existe
uma função que permite receber dados do outros
RadarBoxes de usuários pelo mundo via internet, mas
os dados recebidos sofrem de um atraso de 5 minutos
e são atualizados a cada 30 segundos, ao contrário
dos dados recebidos diretamente por antena, que são
atualizados a cada segundo.
A
seguinte imagem mostra o diagrama polar da área
coberta pelo radar do Máquinas, sendo que o círculo
interno representa 210 NM e o externo representa 240
NM. A área cega a sudeste se deve a obstáculo bem
perto da antena.
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Radar ao Vivo - Como é
colocado na Internet? |
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Para colocar o Radar ao Vivo junto com a fonia na
internet são necessários:
1-
Radio VHF aniônico ou scanner
2-
Estar bem perto do aeroporto (devido à recepção VHF)
3- Um
radar Virtual (Radarbox ou SBS-1)
4- Um
computador rodando Windows Media Encoder
5- Uma
conexão banda larga
6- Um
provedor de internet com serviços de media streaming
7-
Deixar 24 Horas ao dia no ar
Devido
à localização das instalações do Máquinas Voadoras,
conseguimos colocar no ar Congonhas, Guarulhos e
Marte e ainda o Centro Brasília (recebendo de
repetidoras) e nos utilizando de 4 rádios 4
instâncias de Streaming no provedor de Internet.
Cada
radio é programado para fazer varredura de algumas
freqüências, que podem ser de solo, torre,
aproximação etc.
Temos
recebido varias solicitações, para disponibilizarmos
aos visitantes a possibilidade de selecionar entre
as fonias de solo, torre, aproximação, partida....
Este tipo de de implementação, embora tecnicamente
seja possível, requer um radio separado para cada
freqüência, mais um serviço de streaming no
provedor, mais computadores, e não é prático de
implementar, devido ao elevado custo de equipamentos
e serviços necessários para tal.
Fonte: Fórum do Site
Máquinas Voadoras
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Radar ao Vivo - Qual o
significado das cores? |
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Aeronave em vôo ascendente |
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Aeronave em vôo descendente |
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Aeronave em vôo nivelado ou no solo |
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Então: O tráfego é apresentado em quatro cores:
o azul que representa o tráfego em cruzeiro ou em
solo, o vermelho para os vôos que decolaram, o verde
para as descidas e o vôo selecionado pelo
controlador aparece em branco.
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Outras
dúvidas: |
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-
Quando estou acompanhando uma escuta, de repente
passo a receber só chiado.
As
vezes isso acontece devido a interferência na
freqüência, que pode durar geralmente entre 1 à 5
minutos. Não há nada que possamos fazer, a não ser
esperar o fim da interferência.
-
Estou conectado em uma escuta, mas não consigo ouvir
nada.
Você
só ouvirá algo quando existir comunicação entre o
controlador de vôo e os pilotos. Pode-se passar
vários minutos sem escutar nada, principalmente no
período das 0h às 6h, onde geralmente o movimento de
vôos é pequeno.
- A
escuta que quero ouvir indica que está off-line.
Devido
uma série de fatores, as escutas podem ficar
off-line, ou seja, indisponíveis. Sempre que isso
ocorrer será exibido o motivo por ela estar fora do
ar e as vezes uma previsão de retorno. Lembramos
também que nem todas as escutas são transmitidas 24
horas por dia.
-
As vezes passo a escutar o piloto e/ou controlador
de vôo muito baixo.
Quando
o avião do piloto está muito longe do ponto onde
está sendo captada a escuta, a intensidade do sinal
de rádio é fraca, fazendo com que o áudio do piloto
seja baixo. Isso pode acontecer também com o áudio
do controlador de vôo, quando o órgão de tráfego
aéreo troca a transmissão para uma outra repetidora,
longe do ponto onde está sendo captada a escuta.
-
Gostaria de acompanhar a escuta aérea da minha
cidade e/ou região, mas ela não tem no site.
Infelizmente ainda não temos condição de
disponibilizar escutas aéreas de todas as cidades
e/ou regiões do Brasil. Cada escuta oferecida no
site depende de voluntários que oferecem o áudio das
freqüências que captam. Se você tem interesse em
ajudar nosso site, oferecendo uma escuta da sua
cidade e/ou região,
clique aqui.
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