Es un gesto natural en el ser humano el llevar una mano a la oreja haciendo embudo para escuchar un sonido lejano. Con esta acción lo que se pretende es dirigir una cantidad mayor de ondas sonoras al oído y por eso desde tiempos muy remotos las personas con deficiencias auditivas han usado trompetillas para amplificar en cierta manera los sonidos que se generaban a su alrededor. En esto se basa la vieja tecnología de la detección acústica.

La imagen que da pie a este artículo está tomada del boletín de English Mechanic de 30 Sept 1898, p155 y en la misma se muestra al reverendo John Mackenzie Bacon, miembro de la Royal Astronomical Society-un personaje muy respetado en aquella época- con una dama victoriana tendida en la hierba que escucha a una especie de embudo montado sobre un carro con ruedas

Este viejo reportaje hacía mención a unos experimentos que hizo aquel reverendo en el Crystal Palace de Londres para escuchar a otras personas que volaban en globo y con la colaboración de un pequeño ejército de voluntarios- entre los que no faltaron las damas- usando unas trompetas gigantes trataban de escuchar las voces de las personas que iban montadas en un globo aerostático Desafortunadamente, el relato que da el English Mechanic sobre aquellos experimentos es vago y discursivo y no sabemos los resultados se obtuvieron , pero si sabemos que las ideas de aquel reverendo continuaría desarrollándose a lo largo del siglo XX.

La localización acústica es una vieja tecnología que inicialmente se empezó a desarrollar en los Estados Unidos para determinar la presencia y posición de los barcos en la niebla. Allí hubo dos patentes que ofrecían una mejora en el modo de determinar correctamente la dirección de los sonidos provenientes de un barco: la primera data de 1859 a nombre de Benjamin R. Smith (patente número 23718 ) y la segunda pertenece a James Cochrane que en 1871 ofreció una mejora en la localización de los barcos mediante un sistema de balizas que transmitían señales sonoras con especiales característica ( patente estadounidense 110827 ). Tras ellas vino el aparato más antiguo que se conoce de esta vieja tecnología de detección acústica que fue el Topophone del profesor Mayer presentado en la edición del 3 de julio de 1880 de la revista Scientific American .

Alfred Mayer fue un profesor de física del Instituto de Tecnología Stevens en Hoboken, Nueva Jersey que entre 1871 y hasta su muerte en 1897 realizó varios trabajos sobre la determinación de una ley que conectase el tono de un sonido con la duración de su sensación residual. Basándose en los mismos inventó el Mayer Topophone que se patentó en los Estados Unidos en 1880, con el número de patente 224199

El topophone se utilizó para localizar a los buques en la niebla y el serviola se colocaba una especie de yugo con un par de trompetas en el eje de sus hombros, que estaban conectadas por medio de unos tubos elásticos a sus oídos. En el momento en que los buques emitían sus señales acústicas, giraba sus hombros a derecha e izquierda, y cuando la intensidad del sonido que le llegaba a los oídos era máxima, sabía con cierta precisión la dirección en que se encontraba el buque emisor. De esta manera podían evitarse las colisiones con cierta garantía y con este aparato se abrió una línea de investigación que intentaba usar la ubicación acústica para la detección pasiva de objetos.

Fue en la Primera Guerra Mundial cuando empezó a gestarse la idea de rastrear la posición del enemigo siguiendo los sonidos que este emitía. El 19 de enero de 1915 ocurrió un evento que cambiaría la guerra para siempre. Dos aeronaves Zeppelin volaron a través del canal de la Mancha y lanzaron bombas sobre Great Yarmouth, Sheringham y Kings Lynn. En mayo de 1915, dirigibles y aviación del Ejército y la Armada alemana volvieron a bombardear objetivos en los estuarios del Támesis y el río Humber, en Inglaterra y Londres fue atacado por primera vez el 31 de mayo de aquel año. Estos bombardeos crearon un clima de terror en Inglaterra porque la guerra se había extendido más allá de los campos de batalla de Europa occidental y la misma ya llegaba a los hogares de las personas. Estaba claro que algo había que hacer para frenar esta nueva y temible amenaza y los investigadores empezaron a buscar una manera de escuchar el sonido de un avión enemigo desde varios puntos para luego triangular su posición.

El Comandante Alfred Rawlinson de la Royal Naval Volunteer Reserve (Reserva Real de Voluntarios Navales) que en el otoño de 1916 comandaba una batería antiaérea móvil en la costa este de Inglaterra fue el primero que improvisó un aparato de escucha con un par de cuernos de gramófono montados sobre un poste giratorio para localizar a los aviones y los zepelines alemanes en condiciones nubladas. Aunque no obtuvo grandes éxitos con aquel método, Rawlinson afirmó haber forzado a un Zeppelin a deshacerse de sus bombas en una ocasión pero cuando en 1917, los dirigibles alemanes fueron sustituidos por aviones bimotor del tipo Gotha y Giant que en total arrojaron 300 toneladas de bombas sobre Gran Bretaña causando unos 5.000 heridos, de los cuales un tercio falleció se planteó la urgente necesidad de encontrar algún tipo de sistema de alerta temprana, para prevenir aquellos ataques aéreos y así nació la idea de la «defensa acústica«.

Bajo la dirección del teniente William Bragg, (izquierda en la imagen) que había compartido un premio Nobel con su hijo en 1915 por sus trabajos en rayos X, la detección acústica se convirtió en un arma eficaz contra la artillería alemana. En junio de 1916, otro teniente, William Sansome Tucker, inventó el micrófono de «alambre caliente» que esencialmente usaba un alambre delgado para medir el efecto de enfriamiento de la onda de choque de un sonido con una lectura bastante precisa que eliminaba todo el ruido de fondo. A medida que aquel sistema se desarrolló, se volvió cada vez más preciso y poco a poco pudo localizarse a la artillería enemiga con una precisión de unos 25 metros.

El micrófono Tucker sería fundamental para el desarrollo de los sistemas acústicos de alerta temprana antiaérea y poco a poco fueron aparecieron instrumentos de defensa aérea que lo utilizaban usando grandes bocinas con micrófonos conectados a las orejas de los operadores como el localizador de sonido Mk 1 fabricado por la empresa británica A.W. Gamage Ltd (fabricante en tiempo de paz de juguetes y bicicletas) que produjo para el ejército inglés unos extraños artilugios que intentaban detectar el sonido de la aviación enemiga en el cielo del Reino Unido

Después surgieron otros numerosos inventos en este campo desde mediados de la Primera Guerra Mundial con modelos personales que usaban distintos modelos de cuernos para aprovechar tanto la ganancia acústica como la direccionalidad, aumentado la capacidad del observador para localizar la dirección de un sonido.

Por ejemplo, esta imagen pertenece a la época de la Primera Guerra Mundial, y muestra a un oficial subalterno y a un suboficial de un regimiento de la Feldartillerie alemana que usan un aparato de localización acústico / óptico combinado. Las gafas de pequeña apertura se colocaban de modo que cuando se localizara el sonido girando la cabeza, la aeronave fuera visible.

También en Francia René Baillaud inventó el paraboloide, un aparato precursor del radar que consistía en un dispositivo parabólico que reflejaba el sonido de una aeronave hacia el oído de los observadores

A partir de este principio, utilizado en Francia, en Inglaterra empezaron a desarrollarse otros amplificadores de sonido como parte de los esfuerzos de Guerra para desarrollar un medio de localización de la artillería enemiga y por los experimentos realizados, se pudo identificar las bajas frecuencias emitidas por los motores de los aviones comprobándose que las áreas de superficie grandes tendían a ser más efectivas. Así fue como surgió la idea de los llamados espejos acústicos o espejos sonoros, que en inglés se conocen como acoustic mirrors o sound mirrors y que que se emplearon en la Primera Guerra Mundial para anticiparse al ataque del enemigo ya que permitían percibir el ruido de los motores de la aviación enemiga a kilómetros de distancia

La idea surgió en julio de 1915 con el investigador británico Mather que realizó una serie de experimentos con un prototipo de estos espejos que esculpió en los acantilados de piedra caliza al sur del río Támesis en la costa sureste de Inglaterra. Utilizando un estetoscopio, aquel investigador escuchaba el sonido reflejado con una bocina ubicada en un soporte giratorio y conectada a un puntero. La forma del receptor era de media esfera, con un recolector acústico en su centro y el operador lo movía por la cara del reflector hasta conseguir recibir la mayor intensidad de sonido. Así el rumbo al objetivo se podía deducir por la escala de los ejes vertical y horizontal del soporte del recolector.

Aquel profesor Mather y su equipo llevaron a cabo una serie de experimentos con su reflector y generaron un informe en el que constataban que podrían detectar a un objeto volador desde una distancia de 20 millas, pero el gobierno británico no le creyó y decidió nombrar a William Sansome Tucker– el inventor del micrófono de «alambre caliente» – como director de Investigación Acústica en 1925 con el fin de mejorar las prestaciones de aquellos reflectores

Los micrófonos de hilo caliente diseñados por Tucker se colocaron en el foco de cada estructura e hicieron posible que los oyentes pudieran detectar el sonido de los aviones enemigos que se aproximaban dando una advertencia de quince minutos a la artillería inglesa para que se preparara para el ataque. Algunos de aquellos espejos acústicos incluso llegaron a detectar los sonidos de los aviones enemigos que se aproximaban a una distancia de casi 40 kilómetros y varios reflectores de cinco metros de diámetro fueron construidos en la costa sureste, del estuario del Támesis y la costa oriental de Inglaterra similares al primero construido por el profesor Mather, siendo esculpidos en los acantilados, pero revestidos con hormigón, para conseguir una mayor capacidad de reflexión del sonido.

Los más modernos fueron construcciones aisladas realizadas enteramente en hormigón y finalmente los reflectores instalados en las proximidades de Dover y North Foreland fueron capaces de detectar ataques aéreos dentro de un margen de entre 12 y 15 millas en dirección a Londres en octubre de 1917. En las marismas de Denge en la península de Dungeness en Kent, se encuentran todavía estas estructuras de hormigón que se elevan del paisaje llano como reliquias de una antigua civilización olvidada desde hace mucho tiempo.

Terminada la Gran Guerra y entre 1920 y 1935 la tecnología de los localizadores acústicos evolucionó en un sinfin de modelos. Los ‘localizadores de sonido personales’ fueron desarrollados por los holandeses en su «Servicio de Vigilancia Aérea» en la década de 1930 y estaban formados por dos secciones parabólicas (presumiblemente hechas de aluminio equipadas con cojines inflables) con diversas versiones como los de la imagen siguiente donde se muestran a dos de ellos probados en la estación de investigación militar holandesa de Waalsdorp.

Las últimas variantes de aquel tipo de ‘orejas gigantes’ llevaban un refuerzo cruzado adicional agregado en la parte superior de los cuernos y dos contrapesos que sobresalían hacia atrás. Se afirmaba que estos equipos tenían una precisión de dos grados y dieciocho de ellos se construyeron a partir de 1934 para el Regimiento de Ingenieros del Ejército Holandés en las Indias Orientales.

Otros localizadores más sofisticados utilizaban a equipos de varias personas como el de la imagen siguiente que muestra uno con cuatro bocinas usado en Inglaterra en la década de 1930 con tres operadores, dos con estetoscopios conectados a pares de bocinas para escuchar en estéreo.

Y hubo modelos más sofisticados como el de la siguiente imagen que muestra a un equipo de localización de sonido alemán de 1939 compuesto de cuatro bocinas acústicas, un par horizontal y un par vertical, conectados por tubos de goma a auriculares de tipo estetoscopio que usan los dos técnicos de izquierda y derecha. Los auriculares estéreo permitían a un técnico determinar la dirección y al otro la elevación de la aeronave.

Algunos de aquellos inventos fueron realmente curiosos como los del ejército japonés con grandes tubas montadas sobre carros. Aquel equipo se denominó ‘Detector grande tipo 90‘ con una versión más pequeña llamada «Detector pequeño tipo 90«. En la imagen siguiente podemos ver pasando revista a uno de estos artefactos al emperador japonés Hirohito.

Todo acabó cuando en septiembre de 1935, el físico escocés Robert Watson-Watt experimentando con ondas de radio comprobó que estas se reflejaban de vuelta a la estación de tierra, y que con ellas se podía localizar un avión con exactitud. La nueva técnica que se denominó Radio Detección o radar y pasaría a ser el componente fundamental de toda la defensa aérea moderna y los esfuerzos por construir aparatos capaces de informar de la presencia de aeronaves mediante sus emisiones acústicas, con sus grandes audífonos basados en el buen oído de sus operadores pasaron a la historia como una tecnología olvidada

Fuentes:

N. SCARTH, Richard: Echoes from the Sky

Fitzgibbon, Constantine: London’s Burning.