Foto: Esta lámina de metamaterial barato se puede usar para dirigir haces de radar.
Hoy en día mucha gente juega con pequeños drones en sus jardines. Pero es posible que el cuadcóptero del cofundador y director tecnológico de una start-up llamada Echodyne, Tom Driscoll, sea el único que va equipado con el mismo tipo de radar sofisticado que se usa en los aviones de combate. "Lo volamos evitando obstáculos, detectamos a uno de nuestros ingenieros y lo seguimos por mi jardín", explica Driscoll.
Normalmente los radares que se pueden usar para hacer esto son aparatosos y muy caros. Echodyne está trabajando en un dispositivo compacto y barato para poder usar de forma generalizada.
Los sistemas de radar funcionan enviando ondas de radio y usando el eco que rebota para crear una imagen de un objeto. Algunos sistemas de radar usan electrónica para dirigir activamente las ondas salientes, en vez de hacer barridos mecánicos con un haz siguiendo un patrón fijo. Esto les permite hacer dos cosas a la vez, escanear el cielo en busca de objetos y seguir objetos específicos con mucha más precisión. Pero los dispositivos complejos que se necesitan para dirigir las ondas de radio, conocidos como cambiadores de fase, hacen que este tipo de radar electrónico de escaneo sea caro y abulte mucho.
El dron de Driscoll lleva un instrumento de radar de escaneo electrónico que no tiene un cambiador de fase convencional. Las ondas de radio salientes se dirigen con un dispositivo mucho más sencillo, construido usando técnicas tomadas prestadas de un campo de investigación relativamente nuevo conocido como metamateriales.
Foto: Este dron tiene un radar de escaneo electrónico avanzado, un tipo de equipo que normalmente es demasiado abultado y caro para naves tan pequeñas .
Los metamateriales permiten obviar muchas de las limitaciones físicas que hasta ahora han definido cómo se podía controlar las ondas de radio, luz y sonido. Por ejemplo, mientras que las lentes convencionales necesitan su forma curva característica para poder refractar los rayos de luz y enfocar, una lente de metamaterial puede refractar la luz de la misma forma y seguir siendo completamente plano.
Los metamateriales se forman con estructuras repetidas que son más pequeñas que la longitud de onda de la radiación electromagnética que se está manipulando. Echodyne fabrica sus metamateriales grabando patrones repetidos de cables de cobre sobre una placa de circuitos normal.
Una placa con múltiples capas de este tipo de cableado puede dirigir los haces del radar. Y aplicar distintos voltajes a partes del cableado permite controlar el haz activamente como lo haría un cambiador de fase. "Cualquier fabricante de placas impresas podría producirlas", afirma Driscoll.
El precio de los sistemas de radar que usa el ejército suele empezar en to o a los 10.000 dólares (unos 93.000 euros), explica el director ejecutivo y otro de los cofundadores de Echodyne, Eben Frankenberg. Y afirma que su empresa espera producir sistemas compactos de radar a gran escala que solo cuesten cientos o miles de dólares.
Driscoll explica que así el radar de escaneo podría ser un sensor estándar en los vehículos y robots. Algunos prototipos de coches autónomos, entre ellos el de Google, usan sensores de láser que giran para observar el mundo que los rodea en 3D. Esta técnica sirve para elaborar un mapa del mundo a muy alta resolución, pero el alcance es menor cuando llueve o hay niebla. El radar no tiene esa limitación, afirma Driscoll.
Echodyne también planea ofrecer sus sistemas al ejército además de sustituir los radares comerciales que se usan actualmente: los platos que giran en ferries y otros barcos y que crean mapas sencillos haciendo un barrido con el haz, por ejemplo, o los sensores fijos pequeños que hay en algunos coches y que permiten fijar una velocidad de crucero para mantener una distancia segura respecto al coche que los precede.
Echodyne es producto de la empresas de licencia de patentes Intellectual Ventures. En 2013, Intellectual Ventures creó una unidad dedicada a la creación de una cartera de patentes para metamateriales y para pensar en sus posibles usos comerciales Echodyne también ha recibido inversiones del cofundador de Microsoft, Bill Gates, y de la empresa de capital riesgo Madrona Venture Group.
El profesor de la Universidad de Duke (EEUU) David Smith, quien investiga en metamateriales y ha trabajado con Intellectual Ventures, afirma que el enfoque de Echodyne permite formas muy flexibles de controlar las ondas de radio. Y explica que el mayor reto al que se enfrenta la empresa es crear sistemas completos de radar capaces de competir en el mercado. Eso significa equiparar su rendimiento al de los sistemas de alta gama que usa el ejército hoy en día para poder tener éxito en el mercado de defensa, y controlar cuidadosamente los costes para las aplicaciones en la industria automovilística.