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BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 46

en profundidad Fig. 2. Emisión típica de la combustión de una turbina y las especies gaseosas producidas. El área amarilla corresponde a la región MWIR (3-5 micras) (Fuente: New Infrared Technologies). La tabla 1 corresponde a un estudio realizado por la OTAN1 en 2004. En ella se resumen los tres grupos principales de actores a tener en cuenta a la hora de diseñar y desarrollar un sistema de detección de fuego enemigo HFI y HFDS. El presente trabajo expone el gran potencial que presenta la utilización para los sistemas HFI y HFDS de uno de los sensores de la columna derecha de la tabla: los sensores MWIR no refrigerados y rápidos. De la misma forma se expone la relevancia a nivel internacional que hoy tiene España en el desarrollo de este tipo de tecnología. Detectores de infrarrojo medio muy rápidos y no refrigerados A la vista de la columna derecha de la tabla 1, la OTAN recomienda utilizar diversos tipos de detectores de luz para lo sistemas HFI. Entre ellos destacan los detectores sensibles al MWIR y específicamente habla de los no refrigerados. La primera cuestión que se aborda en el artículo es explicar las razones por las que entre la pléyade de detectores fotónicos existentes una familia tan particular y poco común como es la de los MWIR rápidos y no refrigerados es idónea para los sistemas HFI y HFDS. 1  “Infrared Detection and Geolocation of Gunfire and Ordnance Events from Ground and Air Platforms” Myron Pauli, William Seisler, Jamie Price, Al Williams, Carlos Maraviglia, Robert Evans, Stanley Moroz, M. C. Ertem, Eric Heidhausen, and Duane A. Burchick A continuación se explican las razones técnicas más relevantes: Necesidad de tener sensibilidad en el Infrarrojo medio MWIR (3-5 micras) ¿Por qué sensores de infrarrojo medio? La principal razón es que una gran cantidad de radiación electromagnética emitida por las armas de fuego y misiles durante sus fases de disparo (boost) y crucero (sustain) se encuentra en la parte del espectro correspondiente al IR medio (1-5 micras). Específicamente en las bandas correspondientes a la emisión de H2O (centrada en 2.9 micras) y CO2 (centrada en 4.3 micras) calientes. En la figura 2 se presenta el espectro de emisión típico de la combustión de la turbina de un misil y las especies gaseosas responsables de la misma. Se observa una emisión muy intensa en la región MWIR (3-5 micras) proveniente del CO2 y CO calientes productos de la combustión. La señal emitida durante el disparo es parte del proceso de detección, pero no lo es todo. Otra parte relevante lo constituye el escenario. En la escena de disparo se suelen encontrar dos fuentes de radiación importantes: las reflexiones solares y la radiación emitida por los cuerpos que componen la escena. Ambas fuentes de luz generan señales no deseadas (“clutter”) que dificultan el proceso adecuado de detección del disparo con una baja probabilidad de falsa alarma. La región del espectro MWIR es también ventajosa en el proceso de reducción de falsas alarmas. En la figura se pueden ver las firmas espectrales normalizadas del destello de boca de un arma estándar2, de un cuerpo negro a 5.000 ºC que simularía objetos que reflejan la luz del Sol, y de un cuerpo negro a 25 ºC correspondiente a la emisión de los materiales a temperatura ambiente que constituyen la escena. Las firmas están normalizadas para enfatizar la distribución de energía. La región de interés, en amarillo, es la correspondiente al MWIR. En ella la emisión relativa proveniente del disparo del arma es máxima frente la contribución solar y la radiación infrarroja del fondo. A la vista de la figura cabe decir que un filtrado adecuado permite maximizar la señal del disparo frente al resto de señales existentes en la escena. Las técnicas de discriminación espectral son muy ventajosas en la banda del MWIR y es por ello que dicha banda es la más recomendable para la detección de fuego enemigo. Necesidad de rapidez Hay que tener muy presente que en aplicaciones como la que nos ocupa, sistemas HFI y HFDS, el tiempo es una variable de vital importancia por razones obvias. Desde el punto de vista operativo sobra decir que se necesita detectar la amenaza lo antes posible. Cada milisegundo es oro. De la misma forma cabe decir que la rapidez de detección también es importante desde el punto de vista de la fenomenología. La duración y la evolución temporal del destello de radiación producido durante el disparo son muy cortas. El destello asociado al disparo se caracteriza por un aumento rápido de la intensidad radiante seguida por una disminución más lenta de la misma. En el caso de un disparo de arma ligera, modelando la evolución de la temperatura y presión de los gases de salida se puede conocer la evolución de la intensidad radiante en función del tiempo3. En la Figura 4 se representa el resultado de la simulación para el caso de un 2  S Carfagno, Spectral Characteristics of Muzzle Flash, Washington, DC: US Army Material Command, AD81532, 1967 3  G. Klingenberg and J. Heimerl, Gun Muzzle Blast and Flash, Reston, VA: American Institute of Astronautics and Aeronautics, 1992. Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 46. Primer trimestre 2015 23


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