Sistemas de protección de aviones comerciales contra ataques de misiles

Noviembre de 2002: los pasajeros de un Boeing B757 de Arkia Israel Airlines se acomodan en sus asientos en el aeropuerto de Mombasa (Kenia), seguramente después de haber disfrutado de unas inolvidables vacaciones en contacto con la naturaleza. Apenas unos minutos de iniciado el despegue, desde el suelo se lanzan dos misiles de guiado infrarrojo SA-7. Afortunadamente, ambos pierden su blanco y no producen daños en la aeronave.

Apenas dos años más tarde, otro incidente con MANPADS (Man Portable Air Defense System) también levanta considerable revuelo internacional: un Airbus A300 carguerode DHL es atacado en 2004 cuando se encontraba a punto de aterrizar en el aeropuerto internacional de Bagdad. El misil impactó en el ala izquierda dejándola sin fluido hidráulico. Los pilotos pudieron aterrizar aplicando empuje diferencial en los motores y bajando el tren de aterrizaje de forma manual. Durante la toma la aeronave se salió de la pista, lo que produjo aún más daños debido al efecto erosivo de la tierra. Afortunadamente, no hubo pérdidas humanas, aunque el avión fue declarado como siniestro total.

Ninguno de estos dos ataques en sí fueron novedosos. De hecho, desde 1980 se han registrado más de 35 a aeronaves civiles con lanzamisiles personales, conocidos como MANPADS, produciendo 24 accidentes y unas 500 víctimas, siempre durante las fases de aterrizaje y despegue, que es cuando son más vulnerables a este tipo de armas. Desafortunadamente, las estadísticas demuestran que los ataques con estos lanzadores representan un peligro real para la aviación comercial en ciertas áreas del mundo. Los expertos consideran que existen más de medio millón de estos dispositivos, con un precio que puede alcanzar los 5.000 dólares en ciertos mercados de armas de Oriente Medio y Asia Central, por lo que representan un peligro real.

Los MANPADS fueron desarrollados originariamente durante la guerra de Vietnam como sistema de defensa contra ataques aéreos. Sin embargo, desde entonces han sufrido una evolución considerable y hoy en día son armas sofisticadas que permiten que una sola persona pueda lanzar un misil en menos de un minuto y alcanzar un blanco situado hasta unos 6 km. de distancia. Los primeros dotados de infrarrojos surgieron en la década de 1960 y únicamente podían dispararse si detectaban una fuente de calor. Resultaban muy poco fiables y eran susceptibles a las interferencias. Para aumentar su precisión, la siguiente generación incorporaba ya sensores refrigerados, que permitían diferenciar mejor el objetivo del fondo.

Eran capaces también de evitar las bengalas señuelo, al incorporar un sistema de detección de radiación ultravioleta, fuente de emisión habitual de los aviones, pero no de las bengalas. Los misiles más avanzados existentes hoy en día utilizan láser para el guiado y permiten atacar a los aviones desde cualquier ángulo, siempre y cuando se mantenga el puntero laser sobre el objetivo el tiempo suficiente para el impacto. Este tipo de ingenios son potencialmente los más peligrosos, ya que no pueden ser interceptados por las contramedidas convencionales, basadas en técnicas de infrarrojos. El ataque a la aeronave israelí consiguió que todas las alarmas se dispararan a nivel internacional, sobretodo porque los incidentes del 11 de septiembre de 2001 seguían recientes en la memoria de todos.

El siniestro de Bagdad no hizo más que confirmar la necesidad de tomar medidas al respecto. Ante estos dos hechos, el Departamento de Seguridad Interna de Estados Unidos, el DHS (Department of Homeland Security) se lanzó rápidamente a un programa para desarrollar sistemas de protección para aeronaves comerciales. En la primera fase, dotada con un presupuesto de 2 millones de dólares, las ganadoras fueron BAE Systems, Northrop Grumman y un equipo de empresas liderado por United Airlines, con el fin de establecer la especificación y necesidades de los equipos a desarrollar.

La fase dos comenzó en agosto de 2004 con 45 millones de dólares y estaba dedicada exclusivamente al desarrollo de tecnología, por lo que sólo BAE Systems y Northrop Grumman estaban involucradas. La última, que se iniciaba en 2005, correspondía a la demostración de los prototipos desarrollados y estaba dotada con 110 millones de dólares. La carrera por lograr introducir un sistema de protección contramisiles en la aviación comercial acababa de comenzar. Ahora las empresas debían centrarse en qué tecnología emplear en los nuevos sistemas a desarrollar, así como las bases de certificación para permitir su uso civil.

Sistemas de detección y protección

Prácticamente todos los sistemas de detección de misiles se basan en el uso de radiación infrarroja. Los sensores detectan las emisiones de calor fuera del espectro visible de la luz, buscando normalmente puntos que resalten sobre su entorno. Existen dos variantes: los denominados FLIR (Forward Looking Infra-Red) y los IRDS (Infra-Red Detection System). Los primeros buscan emisiones en la dirección de vuelo del avión, mientras que los segundos realizan su búsqueda en todas. El FLIR tiene, además, otras aplicaciones comerciales, como la generación de video infrarrojo, que sirve de orientación a los pilotos en vuelo nocturno, con niebla o para detectar objetos calientes sobre un fondo frío en completa oscuridad, como sucede durante los vuelos de rescate.

En cualquiera de los dos casos, existen dos rangos básicos de infrarrojos, los de onda larga y los de media. Los primeros, denominados LWIR (Long Wave Infrared) operan entre 8 y 12 micras y se emplean para detectar fuentes de calor, como partes calientes de motores o el calor desprendido por el cuerpo humano a distancias de hasta pocos kilómetros. A mayores distancias, las cámaras que utilizan este rango se vuelven más difíciles de leer, porque la luz infrarroja es absorbida, dispersada y reflejada por la propia atmósfera y por el valor de agua contenida en ella. Algunos pueden llegar a tener refrigeración criogénica para reducir el ruido electrónico y aumentar así la precisión de las imágenes obtenidas.

Las cámaras en el rango de onda media operan en una banda de 3 a 5 micras y son menos sensibles al efecto de absorción del vapor de agua contenido en la atmósfera. Son generalmente mucho más caras y requieren necesariamente del uso de refrigeración criogénica. Prácticamente todos los sistemas infrarrojos requieren procesar las imágenes digitales, dado que los pixeles que componen los sensores poseen cambios significativos en su sensibilidad, como consecuencia del proceso de fabricación. Esto hace que sea necesario medir cada pixel en la fábrica y aplicarle un factor de corrección o calibración, para que proporcionen una respuesta similar ante la misma señal.

Las imágenes obtenidas también se modifican para que puedan ser más fáciles de apreciar por el ojo humano, dado que los sensores infrarrojos empleados normalmente proporcionan imágenes monocromáticas con distinta intensidad. Sin embargo, como el ojo humano apenas es capaz de distinguir cambios en zonas muy brillantes, se suelen modificar artificialmente las imágenes para mostrar un color en lugar de una intensidad. De esta forma, las partes más brillantes (o más calientes) se muestran en blanco, las intermedias en rojo y amarillo, mientras que las más frías en azul.

Una vez detectado el lanzamiento del misil, la aeronave comercial se puede proteger mediante el uso de bengalas, dipolos o bien por medio de sistemas de contramedidas por infrarrojos o por láser. Las primeras bengalas funcionan dentro del espectro de onda larga, con el fin de desorientar a los misiles aire-aire o tierra-aire, que buscan la forma infrarroja de los motores. La gran ventaja de las bengalas es que su efectividad es independiente del número de misiles lanzados y la dirección de la que vengan, al contrario que los sistemas de infrarrojos, que únicamente pueden trabajar con un misil de forma simultánea.

Las bengalas convencionales, por ejemplo, producen un calor que incluso llega a superar al de los motores, lo que hace que la cabeza buscadora de los misiles infrarrojos de primera y segunda generación las sigan y acaben explotando lejos del avión. Sin embargo, ya existen ingenios en el mercado que no sólo buscan señales en el rango infrarrojo (mayor longitud de onda), que es el más intenso en los aviones con motores de reacción, sino también en el ultravioleta (menor). Mediante la combinación de ambas firmas, resulta mucho más difícil engañar a este tipo de misiles. Para contrarrestarlos, se han desarrollado las llamadas bengalas avanzadas, que consisten en distintos racimos de ellas, donde cada una emite en una frecuencia determinada y que se asemeja a la que crea el propio avión.

Radares y contramedidas

En el caso improbable de que el misil lanzado empleara un radar para su guiado, es decir, basara su funcionamiento en la emisión/recepción de ondas de radio, el uso de las bengalas sería completamente inútil. En este caso, se podrían utilizar partículas metálicas o dipolos, o “chaff” en inglés, que crean una nube electrónica que intenta confundir al radar del misil. Su longitud debe ser proporcional a la mitad de la longitud de onda de emisión del sensor situado en el ingenio. Se suelen confeccionar con aluminio o con fibra de vidrio metalizado con el largo adecuado a la frecuencia que se quiera confundir y se incluyen dentro del avión. En las aeronaves grandes se almacenan kilómetros de este material, que se corta con máquinas a gran velocidad, con la longitud necesaria en cada momento.

En los aviones comerciales, esta posibilidad no es factible y se recurriría al uso de cartuchos del tamaño de una lata de refresco con distintas longitudes, que se lanzarían o simplemente se dejarían caer. El material se trata para que las tiras no se peguen unas a otras y forme realmente una nube de dipolos. Deben extenderse lo más rápido posible para cubrir la mayor superficie al radar. Cada dipolo es varias veces más fino que un cabello humano y, de hecho, se puede hacer pasar varios cientos de ellos por el agujero de una aguja. Al poseer baja velocidad de descenso y ser muy ligeros, la nube electrónica así creada puede permanecer en la atmósfera durante varios minutos.

Hoy en día, existen misiles que detectan si el blanco ha lanzado bengalas o dipolos y lo descartan. La lógica de detección se basa en que se disparan normalmente de forma perpendicular a la trayectoria de la aeronave. De esta forma, si el misil detecta un cambio brusco, tanto en dirección como en velocidad del blanco, lo descarta, siguiendo entonces la trayectoria más probable de la aeronave, según el cálculo realizado por sus algoritmos internos. El funcionamiento de las contramedidas infrarrojas o IRCM (InfraRed Counter Measures) es completamente distinto. Su actuación se basa en la radiación modulada de luz infrarroja que genera un comando de seguimiento falso en la lógica de rastreo del misil.

Normalmente, el campo de visión de los sensores instalados en lo misiles es de 1 ó 2º, así que, cuando las contramedidas desvían levemente el objetivo del misil, raramente será éste capaz de readquirirlo. La efectividad de las contramedidas infrarrojas depende de la relación entre la intensidad de la señal errónea y la de la propia aeronave que reciben los sensores del misil. Es lo que se conoce como relación J/S. En los misiles de última generación, esta relación debe ser muy alta, por lo que se suele recurrir a sistemas de infrarrojos con direccionamiento, con el fin de concentrar todas las emisiones lo más cerca posible del misil y maximizar así la J/S.

Precisamente, una de las desventajas de los sistemas IRCM es que emiten una fuente muy intensa de infrarrojos. Si la modulación de la señal no es efectiva contra el sistema de búsqueda del misil, entonces la fuente creada mejorará la capacidad de seguimiento del ingenio. El sistema DIRCM (Directional Infrared Countermeasures) de contramedidas direccionales infrarrojas evita este potencial problema, al instalar la fuente de energía en una torreta móvil, muy similar a las empleadas en el FLIR. Sólo se activa cuando se detecta el lanzamiento de un misil y basa su funcionamiento en la detección de la pluma de los gases de escape del propio cohete. Israel, por ejemplo, ha desarrollado un sistema denominado MUSIC (Multi Spectral Infrared Countermeasure) y empleará un sistema activo de fibra óptica y láser, con el fin de proteger las aeronaves civiles.

El otro sistema de protección posible está basado en el láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Como es sabido, un láser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados. Está formado por un núcleo donde se generan los fotones y compuesto por materiales que poseen electrones fácilmente excitables y que no emiten inmediatamente de forma espontánea, sino que pueden hacerlo durante un tiempo mínimo. Es precisamente este pequeño intervalo de tiempo el que se necesita para que los electrones produzcan emisión estimulada, no espontánea. Junto al núcleo, se halla el excitador, un elemento capaz de provocar la excitación de electrones del material que se halla en el núcleo, permaneciendo gran cantidad de electrones en ese estado durante un determinado intervalo de tiempo.

No obstante, algunos realizan una emisión espontánea, generando fotones que se desplazan en todas direcciones. Un número relativamente pequeño de ellos rebota entre los espejos y pasa por el interior del núcleo, provocando la emisión estimulada de nuevos en la misma dirección. Estos rebotan también en los espejos, originando, a su vez, la emisión de más fotones, y así sucesivamente. Puesto que uno de los espejos es semirreflectante, una parte, en lugar de rebotar, escapa, formando una especie de chorro muy fino de luz ordenada. Los sistemas basados en láser pueden o bien destruir la electrónica del sistema de guiado del misil o engañar al sistema de búsqueda, de tal manera que el ingenio deja de ver su objetivo. Este último sistema es el más empleado en los sistemas de defensa antimisil actuales debido a que no requieren laser de alta energía.

El mercado de los sistemas de protección antimisiles

En 2005, y bajo la fase 3 de desarrollo de protección antimisiles lanzada por el DHS, comienza a desarrollarse el sistema Guardian por parte de Northrop Grumman. A principios de 2007 el sistema se instaló en un MD-10 de Federal Express, después de una larga campaña de ensayos con MD-11 y Boeing 747 en el desierto de Mohave. Los ensayos realizados también sirvieron de evidencia para lograr la certificación de la FAA (Federal Aviation Administration), asegurando así su aplicación comercial civil. Está instalado en la parte inferior de la aeronave y dotado de un carenado para reducir la resistencia aerodinámica.

Sus sensores tienen un ángulo de visión de 360º por medio de sensores infrarrojos. Si se detecta el lanzamiento de un misil, se lanza un rayo láser desde una pequeña torreta giratoria que ataca al sistema de guiado, enviándolo lejos del rumbo seguido por la aeronave en menos de tres segundos. El sistema está derivado del campo militar y se piensa instalar en los C-17 “Globemaster III”, MC-130, CV-22 y CH-53E “Super Stallion”. Sin embargo, para su aplicación civil ha tenido que rediseñarse para adaptarse a las necesidades propias de este sector, como son los largos tiempos entre mantenimiento que se emplean habitualmente.

Northrop Grumman también ofrece el sistema de protección en tierra Skyguard, basado en la tecnología militar desarrollada para el THEL (Tactical High Energy Laser), un láser químico de fluoruro de deuterio, capaz de derribar misiles supersónicos. Desde su entrada en servicio en 2000, ha abatido docenas de misiles, incluyendo cohetes “Katyusha” de 122 mm., balísticos de corto alcance, proyectiles de artillería y morteros de varios calibres. Forma parte de un ambicioso programa de colaboración entre Estados Unidos e Israel, denominado Nautilus, para que este láser de alta energía derritiera la cabeza de los “Katyusha” lanzados desde Líbano.

Con este pedigrí, no es de extrañar que el Skyguard ya tenga suficiente experiencia en servicio como para que la fase de adaptación a un escenario civil sea mínima. Posee un alcance de aproximadamente 20 km. para combatir los misiles antiaéreos y de unos 5 contra cohetes y munición de artillería. Según los técnicos de Northrop-Grumman, las condiciones meteorológicas adversas degradan el sistema, pero no lo anulan, por lo que tanto este fabricante como Textron se encuentran ya trabajando en una versión mejorada con base en un laser de estado sólido de 100 kW, bajo el programa JHPSSL (Joint High Powered Solid State Laser).

El costo de los primeros Skyguard será de 150 a 200 millones de dólares, pero si se masifica su producción y el número de sistemas pedidos es importante, puede descender entre 30 y 25 millones por lanzador, lo cual es mucho más barato que instalar cualquier sistema de protección en cada aeronave comercial. Northrop-Grumman declara que cada disparo tiene un costo de 1.000 dólares y que la única descarga que realiza el sistema a la atmósfera es vapor y algo de helio, siendo la distancia mínima de efectividad del laser de unos 30 m. Será, además, el primer sistema en entrar en servicio y para los aeropuertos importantes será un excelente sistema de defensa aérea de muy bajo costo.

BAE Systems, por su parte, desarrolló el JetEye DIRC, también situado en la parte inferior de la aeronave. Empleaba un sistema de detección de misiles basado en ATIRCM y de un láser de apunte y guiado derivado del TADIRCM. Según las estimaciones de BAE Systems, este nuevo equipo supondría un desembolso inferior al millón de euros por aeronave, muy similar al Guardian desarrollado por Northrop.

Dentro del programa financiado por el DHS, también se encontraba un grupo de empresas liderado por United Airlines y que contaba con la presencia de L-3 Communications Integrated Systems, encargada de la integración con la aeronave; ATK y Thales, ambas dedicadas al sistema de detección del misil, y Symetrics Industries, que se ocupa de los sistemas dispensadores de contramedidas. Se denominó CAPS (Comercial Airliner Protection System) y se certificó en 2005, basado en el IRCM. A finales de ese mismo año se estuvo evaluando realizar demostradores tecnológicos de sistemas alternativos basados en láser, aunque fueron descartados por la posibilidad de crear fuego en zonas pobladas próximas a aeropuertos civiles. Otras opciones barajadas incluían el uso de bengalas activadas por sistemas IRCM y que llegaron a instalarse en el A340 del rey de Jordania.

Diversas opciones

En junio de 2005, Raytheon también se introduce en el mercado con su Vigilant Eagle, basado en sensores infrarrojos pasivos situados en los alrededores de los aeropuertos, que detectarían el potencial lanzamiento de un misil y activarían un sistema de rayo de microondas de alta energía que interceptaría su guiado, ya que su funcionamiento sería similar al del pulso electromagnético que crean las armas nucleares y que es conocido que interfieren fuertemente en el funcionamiento de las placas electrónicas, sin afectar a la integridad de la aeronave o a las personas. Según Raytheon, es mucho más económico que instalar sistemas anti MANPADS en cada aeronave, ya que valdría unos 25 millones de dólares por aeropuerto, más un coste de operación y mantenimiento cercano al millón de euros anual. La principal desventaja es que los potenciales terroristas siempre podrían elegir un aeropuerto sin estas instalaciones para sus ataques.

Israel también ha invertido grandes cantidades de dinero en el desarrollo de esta tecnología, debido a que es un objetivo frecuente de organizaciones terroristas árabes. Elbit ha puesto a punto el MUSIC, basado en contramedidas por infrarrojos multiespectrales con dotación de un sistema láser. La también israelí IAI (Israel Aerospace Industries) ofrece el Flight Guard, que se basa en un sistema de detección con un radar “Doppler” para localizar el acercamiento de un potencial misil, combinado con un sistema dispensador de bengalas para desviar a los que tienen guiado infrarrojo. Llegó a ensayarse en un Boeing 737 en julio de 2005 de forma exitosa.

Aunque consiguió la certificación civil por parte de la autoridad israelí CAA (Civil Aviation Authority), otras, como la FAA norteamericana, pusieron serios inconvenientes ante el riesgo de que las bengalas lanzadas crearan fuegos en las zonas pobladas cercanas a los principales aeropuertos. Suiza incluso lanzó una directiva obligando a mantener la flota en tierra de cualquier aeronave dotada de este sistema, después de descubrir una de El Al en su territorio. A pesar de estos inconvenientes, sí que ha sido aceptado por otros países y se ha instalado incluso en el avión presidencial de Angola.

La también israelí Rafael, junto con Elbit, han propuesto el Britenning, que emplea emisiones infrarrojas de alta potencia en lugar de bengalas. Ambas empresas han sacado posteriormente una versión mejorada, que incluye una torreta laser retráctil, permitiendo una mejor capacidad de detección y contramedidas. En Europa, EADS anunció en diciembre de 2003 que comenzaría a desarrollar un sistema de autoprotección contra MANPADS para algunas aeronaves de Lufthansa. Aunque no se conocen con precisión los detalles, sí ha salido a la luz que tendrá tecnología común con la desarrollada para el avión militar de transporte Airbus A400M.

La gran demanda inicial de sistemas de protección contra misiles surgida en 2002 a partir del incidente del avión israelí se ha ido desvaneciendo con el paso del tiempo. Si bien estos sistemas se han incorporado en buena parte de los aviones presidenciales de numerosas naciones, su aplicación en los comerciales es más bien testimonial. Las aerolíneas siguen oponiéndose a instalar este tipo de dispositivos de autodefensa, porque los encuentran muy caros, con un precio cercano al millón de euros por aeronave, añaden peso y reducen la eficiencia aerodinámica, lo que también se traduce en un incremento en la factura del combustible. En cualquier caso, la tecnología está disponible para la aerolínea que la quiera y pueda pagar.

Alberto García Pérez

Fotografías:

·Demostración real del funcionamiento del desvío de un misil mediante interferencias.

·Los MANPADS son fácilmente adquiribles en el mercado negro ruso y centro asiático.

·Avión de Fedex con el sistema ya instalado.

·Algunas de las lentes de infrarrojos necesitan estar refrigeradas para aumentar su precisión.

·Protección con equipos láser situados en tierra.

·La mayoría de los misiles poseen sistemas de guiado por infrarrojos.

·El uso de bengalas ha sido prohibido por la FAA por el riesgo de crear fuegos en zonas pobladas.

·Se estima que existen más de medio millón de sistemas portátiles lanzamisiles MANPADS.

·Boeing 747 que realizó las pruebas en vuelo en el desierto de Mohave.

·Esquema del CAMPS (foto Saab).

·Representación del funcionamiento del sistema “Skyguard” de Northrop en el entorno aeroportuario.

·Diagrama de operación del “Guardian” a bordo de un avión comercial (foto Northrop Grumman).

·Sistema AAQ-24V de Northrop Grumman.

·Un diseño derivado del THEL será capaz de dar cobertura terrestre contra MANPADS (foto Northrop Grumman).

·Sistema de seguimiento “Guardian”.

·Pruebas del sistema “Guardian” en un MD-11 (foto Northrop Grumman).

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