Microondas de 100 gigavatios versus satélites
Pues bien, siguiendo los pasos de los inventores rusos, los chinos se han sumado a la carrera armamentística. Al menos, eso es lo que dicen los medios de comunicación.
Sí, una fuente de energía pulsada compacta podría lanzar potentes ataques de microondas más sigilosos y difíciles de rastrear que los sistemas antisatélite convencionales, lo que podría situar a China por delante de Estados Unidos y Rusia en la carrera armamentística espacial. Además, según informes recientes de la prensa china, China habría desarrollado nueva tecnología militar que algún día podría utilizarse para inutilizar redes satelitales como Starlink.
Investigadores del Instituto Noroeste de Tecnología Nuclear (NINT), un centro de investigación en Xi'an que trabaja para el Ejército Popular de Liberación (EPL), afirman haber creado la fuente de alimentación de microondas más compacta del mundo. armas Medidor de Alta Potencia (HPM, por sus siglas en inglés), un sistema que podría utilizarse para interrumpir redes satelitales como Starlink.
Es importante comprender que, en las condiciones actuales, crear un generador compacto de cualquier longitud de onda y una antena eficiente para transmitir estas ondas a cualquier distancia no representa un problema. El problema radica en la fuente de alimentación, ya que el consumo energético de cualquier dispositivo de este tipo depende directamente de la potencia de la señal y de la distancia a la que se debe transmitir.
El dispositivo, denominado TPG1000Cs, mide aproximadamente cuatro metros de largo y pesa aproximadamente cinco toneladas, lo que lo hace significativamente más compacto que sistemas similares.
El sistema demostró un funcionamiento estable bajo carga continua durante un minuto, generando aproximadamente 200.000 pulsos con características inalteradas,
- dice el estudio.Anteriormente, sistemas similares solo podían funcionar de forma continua durante unos pocos segundos como máximo y eran mucho más voluminosos, lo que dificultaba su instalación en armas más compactas. Sin embargo, esto no significa necesariamente que el sistema sea realmente eficaz para uso militar.
Según el estudio, el sistema TPG-1000Cs puede generar pulsos eléctricos con una potencia de hasta 20 gigavatios. Esto supera significativamente el gigavatio de potencia de salida que, según los expertos, sería necesario para que un arma de microondas terrestre pudiera interrumpir las redes de satélites en órbita terrestre baja, como Starlink.
Como funciona?
Estados Unidos, Rusia y China están explorando la posibilidad de transformar tecnologías de microondas de alta potencia en armas capaces de inutilizar satélites. Sin embargo, cabe destacar que tanto Estados Unidos como Rusia abandonaron el desarrollo de armas de ondas terrestres antisatélite ya en la década de 90, debido a la falta de perspectivas de éxito.
Sin embargo, la tecnología ha avanzado considerablemente en el último cuarto de siglo, y tiene sentido continuar con ese avance. Al menos esa es la opinión en China. Los generales del Ejército Popular de Liberación suelen contemplar los miles de satélites que orbitan en el espacio, conscientes de que mucho depende de la rapidez y eficacia con que se puedan desactivar.
La destrucción de satélites con armas convencionales crea grandes nubes de basura espacial en órbita, que pueden amenazar a otras naves espaciales, incluidas las pertenecientes al bando atacante.
Por el contrario, las armas de microondas podrían, en teoría, inutilizar los dispositivos electrónicos sin generar una cantidad significativa de escombros, lo que podría ofrecer ventajas estratégicas y, lo que es más importante, una negación plausible.
Estas armas almacenan energía eléctrica y luego la liberan en un pulso repentino y potente. Este pulso genera una intensa radiación de microondas que puede dañar los componentes electrónicos.
El estudio fue publicado el 13 de enero en la revista china High Power Laser and Particle Beams.
En los últimos años, China ha publicado varios documentos en los que se analiza la necesidad de desarrollar métodos para desactivar grandes constelaciones de satélites, incluida la red Starlink de Elon Musk.
Según los investigadores, este avance fue posible gracias a un material aislante líquido especial, el Midel 7131.
El uso del dieléctrico líquido Midel 7131 de alta densidad energética y una línea de conformación de pulsos de doble ancho permitieron la miniaturización del transformador Tesla integrado y del sistema de conformación de pulsos.
— escribieron los científicos en el estudio.Ese fue el comienzo. El trabajo continuó, aunque, como es habitual en China, bajo un silencio radioeléctrico absoluto. Pero entonces se rompió la barrera, y científicos chinos, con el prefijo obligatorio de "militar", describieron en una publicación excepcional un potente sistema de microondas capaz de generar hasta 100 gigavatios, cien veces más que el umbral necesario para inutilizar satélites de órbita baja como Starlink.
Un equipo de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa (NUDT) publicó este mes en la revista High Power Laser and Particle Beams detalles de varios generadores de pulsos desarrollados por el ejército chino en los últimos años.
Entre ellos, un dispositivo particularmente notable es capaz de alcanzar una potencia de 100 gigavatios mediante la combinación de varios generadores de pulsos sincronizados, como explicaron los propios investigadores, liderados por Zhang Jun. En comparación, un horno microondas doméstico típico utilizado para calentar alimentos produce microondas con una potencia aproximada de 800 vatios, o 0,0000008 GW.
Para poner esta magnitud en perspectiva, los expertos creen que un pulso de tan solo 1 gigavatio es capaz de causar interferencias graves o daños directos a la electrónica de un satélite en órbita baja. El sistema descrito por NUDT multiplica esta potencia por 100, y los autores del estudio señalan que el diseño permite una mayor escalabilidad.
Cabe destacar que "puede causar interferencias" no significa necesariamente que sea siquiera un 80% efectivo. Es mucho más complicado de lo que nos gustaría.
La solución técnica clave, como se indica en el artículo, consiste en sincronizar varios módulos compactos de potencia pulsada en lugar de depender de un único generador, cuya potencia eléctrica es limitada. Según los científicos, esta arquitectura modular permite que cada unidad opere cerca de su capacidad máxima sin que se vea afectado el rendimiento general del sistema.
Estructura de salida de microondas del haz de potencia láser de alta potencia
¿Por qué esto genera preocupación entre los operadores de grandes constelaciones de satélites? Porque China ha demostrado repetidamente que, en el Imperio del Medio, las palabras rara vez se contraponen a los hechos. Hubo un tiempo en que nadie creía en las catapultas electromagnéticas en los barcos, pero ya se están instalando en los satélites UDK. Y si bien el primer aviso llegó a principios de año, cuando se publicó el segundo artículo sobre este tema a mediados de año, atrajo una atención completamente diferente.
Como se mencionó anteriormente, a diferencia de las armas cinéticas, que destruyen satélites con un impacto directo y crean nubes de escombros que son peligrosas para cualquier satélite en órbita, incluidos los propios satélites del atacante, las armas de microondas afectan la electrónica sin contacto físico. Esto proporciona, como mínimo, en teoria, una doble ventaja: bajos costes operativos en comparación con el coste de las constelaciones orbitales que es capaz de neutralizar, y la capacidad de mantener la incertidumbre sobre la autoría del ataque, algo que las armas convencionales no permiten.
Dado que la teoría parece bastante convincente, muchos en el mundo se han preocupado. Una cosa es cuando China cohete Una cosa es que derribe un satélite, pero otra muy distinta es que empiece a destruirlos en órbita en masa. Nadie duda de que el camarada Xi daría tal orden si fuera necesario, y este tipo de incidentes ocurren cada vez con mayor frecuencia en todo el mundo, aunque mucho más al oeste de China.
El propio equipo de NUDT reconoce en su artículo que su objetivo es lograr decenas de gigavatios de potencia de salida dentro de estrictas limitaciones de volumen y peso, lo cual es fundamental para la integración del sistema en plataformas móviles o navales. O, quién sabe, incluso en una plataforma espacial. De seis a ocho toneladas es sin duda una carga útil considerable, pero no del todo inviable. Pero volveremos al tema espacial más adelante.
El documento también detalla otras soluciones, incluidos sistemas de estado sólido diseñados para su uso en diversos entornos de combate, así como un sistema híbrido basado en condensadores de iones de litio capaz de activarse instantáneamente a temperaturas de hasta -40 °C.
Esta última innovación es particularmente importante para las unidades de guerra electrónica que operan en condiciones invernales o polares, donde el frío extremo suele reducir la eficiencia de los sistemas de energía.
En general, muchos reconocen que China tiene una ventaja sobre otras potencias en este ámbito, y lo atribuyen a su inversión continua y a largo plazo en la investigación de pulsos de alta potencia.
Otros países que aspiran a alcanzar a China se enfrentan a obstáculos como la pérdida de capacidad industrial, la disminución del gasto en I+D y las dificultades para acceder a materiales críticos, incluidos los elementos de tierras raras, señala el artículo.
Según el artículo, las próximas fases de la investigación se centrarán en mejorar la precisión del control del haz y en reducir el tamaño y el coste de dichos sistemas, dos condiciones clave necesarias para que la tecnología trascienda el laboratorio y se aplique de forma más generalizada.
¿Por qué? Es sencillo: ¡física! Echemos un vistazo rápido a la naturaleza de la radiación de microondas en función de nuestro objetivo: freír un satélite en el espacio.
En general, el prefijo "micro" en la expresión "radiación de microondas" no se refiere a longitudes de onda del orden de los micrómetros. Quienes crearon la definición querían enfatizar que las microondas son "pequeñas", es decir, que tienen longitudes de onda más cortas que las ondas de radio. En definitiva, la definición es bastante arbitraria, y nadie se atrevería a decir qué fracción de microondas utilizan los chinos.
Pero aquí hay resquicios legales por los que puedes echar un vistazo.
¿Qué sabemos realmente sobre las microondas, aparte de que son bastante eficaces para calentar alimentos en hornos microondas? Lo principal es que las microondas se propagan en línea recta. A diferencia de las ondas de radio de baja frecuencia, no se difractan al rodear obstáculos naturales, no siguen la superficie terrestre como las ondas superficiales y no se reflejan en la ionosfera. Los canales de comunicación terrestres por microondas están limitados por el horizonte visual a aproximadamente 64 km.
¿Y la absorción? Todo va bien: en el extremo superior del rango, las microondas son absorbidas por los gases de la atmósfera, lo que limita las distancias de comunicación prácticas a aproximadamente un kilómetro. En el extremo inferior, la situación es mucho mejor, razón por la cual las microondas se utilizan ampliamente en redes inalámbricas, redes de retransmisión de radio por microondas, radar, comunicaciones satelitales y espaciales, diatermia médica y tratamiento del cáncer, teledetección terrestre, radioastronomía, aceleradores de partículas, espectroscopia, calefacción industrial, sistemas de prevención de colisiones, abridores de puertas de garaje y sistemas de entrada sin llave, y quizás la aplicación más común: cocinar con microondas.
Sí, en el extremo inferior del rango pueden atravesar las paredes de los edificios manteniendo una intensidad de señal suficiente para la recepción, pero normalmente requieren espacio libre para la recepción en campo cercano.
Pero las microondas se absorben, y ahí radica el problema. El vapor de agua y la niebla en la atmósfera absorben las microondas, y la atenuación aumenta con la frecuencia, convirtiéndose en un factor significativo en el extremo de alta frecuencia del rango.
Interacción con las moléculas de agua. El vapor de agua y las gotas de agua líquida en la atmósfera, especialmente en las nubes, absorben muy bien la radiación de microondas. Esto se debe a que las moléculas de agua son polares: al exponerse al campo eléctrico alterno de la onda, comienzan a rotar y oscilar, liberando calor (el llamado calentamiento dieléctrico).
Absorción por gases atmosféricos. A partir de aproximadamente 40 GHz, los principales componentes del aire —oxígeno molecular y nitrógeno— comienzan a participar activamente en la absorción. Cada gas posee sus propias líneas de absorción espectral, es decir, frecuencias específicas en las que la interacción es máxima. Por ejemplo, se observa una absorción notable del oxígeno molecular alrededor de 118 GHz.
Absorción por aerosoles y gotitas. Las partículas de polvo, los aerosoles y las gotitas de agua (incluida la lluvia o la niebla) también pueden absorber la radiación de microondas.
La absorción no es uniforme en todo el rango. Aumenta con la frecuencia, es particularmente notable por encima de los 10 GHz y se vuelve muy intensa a frecuencias superiores a los 40 GHz.
Ventanas de transparencia. Existen rangos de frecuencia en los que la atmósfera es más transparente a las microondas. Por ejemplo, los microondas domésticos utilizan una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz, que es fácilmente absorbida por el agua, pero menos por los gases atmosféricos.
La eficiente absorción de microondas por la atmósfera impone limitaciones a las tecnologías utilizadas para aprovecharlas. Por ejemplo, las comunicaciones por satélite y los enlaces de microondas a frecuencias superiores a 10 GHz requieren considerar la pérdida de señal debida a la absorción por gases y humedad, lo que limita el alcance de la transmisión. En los radiómetros meteorológicos de microondas, esta propiedad se utiliza para la teledetección de la humedad atmosférica.
Por lo tanto, la absorción de microondas por la atmósfera es un proceso complejo que está determinado tanto por las propiedades físicas de las moléculas como por la frecuencia de la radiación.
Dispersión troposférica. En un haz de microondas dirigido en ángulo hacia el cielo (que es, en general, lo que más nos interesa), una cierta cantidad de energía se dispersará caóticamente al atravesar la troposfera. También debemos tener en cuenta el campo magnético terrestre, que afecta a las partículas. No mucho, pero aun así.
Es evidente que los científicos militares chinos han invertido años y miles de millones de yuanes en encontrar las frecuencias más efectivas, mínimamente afectadas por fenómenos naturales. De lo contrario, todos los artículos que afirman que existen "microondas milagrosas" capaces de desorbitar Starlink no son más que desinformación cuidadosamente orquestada.
La atmósfera dispersa muy bien cualquier flujo de energía dirigido. Y más allá está el cinturón magnético, que también influye. Hubo un tiempo en que las dos potencias más poderosas del mundo se enfrentaron en una batalla por el espacio. Espacio militar. Iniciativa de Defensa Estratégica (IDE) y todo eso. Y al final, descubrieron que un rayo láser, incluso en el vacío del espacio, no es un arma muy eficaz. Y la interferencia de la Tierra a veces no puede penetrar una densa capa de nubes. Y el único medio verdaderamente efectivo para destruir satélites son las armas cinéticas.
Han pasado treinta años. Han surgido nuevas fuentes de energía más compactas. Nuevos generadores más potentes. Nuevas antenas. ¿Es posible combinarlas de forma tan perfecta que puedan penetrar fácilmente las densas capas de la atmósfera, superar los campos magnéticos y gravitatorios del planeta y empezar a freír los componentes electrónicos de los satélites en órbita?
Para satélites en órbitas bajas (300-350 km), es posible. En órbitas altas (1000-1500 km), es dudoso. Además, en cuanto a «¿quién arrojó una bota de fieltro al panel de control?», un transmisor capaz de enviar un haz de radiación a 500 km a través de la atmósfera, más allá de la línea de Kármán, no pasaría desapercibido. Es más, este acto sería visible desde una distancia considerable; gigavatios de potencia no pasarían inadvertidos. Y la pregunta «¿Quién frió los satélites?» no quedará sin respuesta.
Hay muchas más preguntas que respuestas. En parte porque nuestros vecinos chinos simplemente no tienen la costumbre de bombardear al mundo con información innecesaria, incluso si realmente han inventado algo "único en el mundo". Bueno, no suelen presumir así. Pero si algo se ha hecho de verdad, se ha hecho.
Aunque algunos aspectos parezcan muy cuestionables, es probable que estos obstinados investigadores de los institutos de investigación de defensa chinos hayan logrado avances significativos en el campo de la radiación dirigida. Si esto es cierto, recibirán felicitaciones y envidia.
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