Antes de la radio, un buque que se acercaba a la costa con niebla contaba con la sonda de mano, la navegación a estima (dead reckoning) y las campanas, pitos o sirenas que alcanzara a oír, y el sonido en la niebla orienta mal en cuanto a dirección y peor aún en cuanto a distancia. En la década de 1920 el Servicio de Faros de EE. UU. (US Lighthouse Service) empezó a instalar transmisores de baja potencia en faros y buques faro, de modo que cualquier buque con un radiogoniómetro (direction finder) pudiera tomar su propia marcación sobre un punto cartografiado. Este artículo explica qué no podía hacer la señal de niebla, cómo se identificaba un radiofaro (radiobeacon) por su característica y su horario, qué errores tenían los primeros radiogoniómetros de a bordo y por qué la fecha del primer radiofaro es menos nítida de lo que parece.

Campanas, sirenas y diáfonos: lo que el sonido podía y no podía hacer en la niebla

Durante el siglo XIX, las estaciones de luz de EE. UU. añadieron señales sonoras para los días en que la luz no se veía. Usaron campanas de niebla accionadas por mecanismo de relojería, pitos de vapor, trompetas y sirenas movidas por aire comprimido o vapor y, a comienzos del siglo XX, el diáfono (diaphone), cuya nota grave y gemebunda muchos habitantes de la costa todavía asocian con la niebla. Cada estación emitía una característica publicada, un patrón fijo de pitidos y silencios repetido en un ciclo regular y listado en la Lista de Luces (Light List), de modo que un navegante con reloj podía contar el patrón y distinguir una estación de las vecinas. Esa idea de identificar una ayuda fija por su temporización pasó directamente a la radio unas décadas después.

El problema era el aire entre la sirena y el buque. El sonido se curva al atravesar capas de aire a distintas temperaturas y viento que cambia de velocidad con la altura, y la niebla suele venir con justamente esas condiciones. Joseph Henry, el físico que formó parte de la Junta de Faros de EE. UU. (US Lighthouse Board) y luego la presidió, realizó pruebas de campo sobre señales de niebla durante sus años en la Junta, y John Tyndall hizo ensayos comparables en Gran Bretaña. Los ensayos registraron señales que se debilitaban o desaparecían a distancias modestas de la estación y reaparecían más lejos, además de grandes diferencias en el alcance audible de un día a otro y según la dirección del viento.

Para el navegante, el resultado práctico fue que la intensidad del sonido decía muy poco sobre la distancia, y la dirección aparente de un sonido en la niebla también podía engañar a un vigía. Una sirena débil podía estar cerca, y una que no se oía en absoluto podía estar todavía más cerca. La Lista de Luces ha traído desde hace mucho advertencias en ese sentido, que indican a los navegantes no juzgar su distancia a una estación por la fuerza de su señal sonora ni suponer que una señal funciona porque no se oye. Un buque que oía una señal de niebla sabía que estaba en la vecindad general de una estación, lo cual era útil, aunque quedaba muy lejos de una posición que alguien pudiera trazar en la carta.

Buques faro y campana submarina: señalar peligros adonde no llegaba una torre

Muchos de los peores peligros de la costa estadounidense estaban mar adentro, en bajos donde nadie podía construir una torre a un costo razonable. El Servicio de Faros y sus antecesores respondieron con buques faro (lightships), embarcaciones fondeadas en su puesto que llevaban una luz, una señal de niebla y una tripulación residente. La mayoría de las historias de faros fechan el primer buque faro de EE. UU. en 1820, en la parte baja de la bahía de Chesapeake. Entre las estaciones posteriores estuvieron Nantucket Shoals, Diamond Shoal frente al cabo Hatteras y los accesos al puerto de Nueva York, y las tripulaciones vivían a bordo largos periodos con cualquier clima en una embarcación a la que no se permitía abandonar su puesto en una tormenta, porque un buque faro que se iba dejaba el peligro sin señalizar.

Antes de la radio hubo un paso intermedio que usaba agua en lugar de aire. Desde comienzos del siglo XX, la Submarine Signal Company de Boston suministró campanas que colgaban bajo los buques faro y algunas otras estaciones y eran golpeadas mecánicamente en un patrón codificado. Los buques equipados con los receptores de la compañía llevaban tanques con hidrófonos a cada lado del casco, y un operador que escuchaba por audífonos comparaba el sonido de ambos lados y viraba el buque hasta igualarlos, lo que ponía la campana por la proa. El sonido en el agua no sufre en el mismo grado los problemas de capas de aire de la sirena de niebla, y los relatos del sistema lo describen como una dirección más confiable que escuchar en cubierta, aunque exigía equipo especial en el buque receptor, su alcance era limitado y el ruido de la maquinaria del propio buque competía con la campana.

El buque faro importó para la historia de la radio porque estaba donde convergía el tráfico. Un transatlántico que se aproximaba a Nueva York o a Boston desde el Atlántico abierto dirigía su recalada a un buque faro, porque este marcaba a la vez el peligro y la entrada del canal. Eso hacía del buque faro un lugar evidente para instalar un transmisor de radio y, como explica una sección posterior, también lo hacía el buque más expuesto a que otro buque navegara sobre ese transmisor en la niebla.

Marcaciones desde tierra o desde el buque: la decisión detrás del radiofaro

La radiogoniometría estaba bien establecida antes de la Primera Guerra Mundial. Las antenas de cuadro giratorias, y el sistema fijo de cuadros cruzados con goniómetro giratorio desarrollado por Ettore Bellini y Alessandro Tosi, permitían a un operador hallar la dirección de un transmisor girando hasta el punto en que la señal caía a su mínimo. La técnica podía montarse de dos maneras. Una estación en tierra podía tomar una marcación sobre la transmisión de un buque y decirle dónde estaba, o el buque podía llevar el radiogoniómetro y tomar marcaciones sobre transmisores en tierra.

La Marina de EE. UU. adoptó el primer enfoque después de la guerra con estaciones de radiocompás en tierra a lo largo de las costas. Un buque que quería una posición llamaba a las estaciones, transmitía para que ellas pudieran tomarle marcaciones y recibía por radio una marcación o una posición. El arreglo tenía ventajas reales, porque las estaciones en tierra tenían operadores entrenados y equipo cuidadosamente calibrado y el buque solo necesitaba el transmisor que ya llevaba para el tráfico ordinario. Sus desventajas aparecían justo con el clima en que más se lo necesitaba. Las estaciones podían atender a un buque a la vez, de modo que un banco de niebla frente a un puerto concurrido producía una fila, cada buque que pedía una marcación sumaba transmisiones a frecuencias ya saturadas, y el buque debía esperar la respuesta antes de poder trazar.

El radiofaro invirtió el arreglo. Un transmisor en un faro o buque faro cartografiado enviaba su señal, y cualquier cantidad de buques podía tomar marcaciones sobre él al mismo tiempo, cada uno con su propio radiogoniómetro y operador, sin transmitir nada y sin esperar a nadie en tierra. El costo pasó al buque, que ahora necesitaba un radiogoniómetro, un operador entrenado y una instalación calibrada. La Oficina de Normas (Bureau of Standards) llevó a cabo buena parte del trabajo de ingeniería estadounidense sobre el radiocompás de a bordo en cooperación con el Servicio de Faros, y las historias de la época describen los sistemas de estaciones en tierra y de radiofaros funcionando en paralelo durante algunos años antes de que el enfoque del radiofaro se volviera el estándar de la navegación costera.

Ambrose, Sea Girt y Navesink: cómo fechar los primeros radiofaros de EE. UU.

El relato más repetido en las historias del Servicio de Faros y de la Guardia Costera (Coast Guard) ubica los primeros radiofaros marítimos de EE. UU. en tres estaciones de los accesos a Nueva York: el buque faro del canal Ambrose y las estaciones de luz de Sea Girt y Navesink, en Nueva Jersey. El año que suele darse para el servicio regular es 1921. La elección de los sitios tenía sentido para la navegación, porque tres transmisores repartidos alrededor de la entrada del puerto daban a un buque que llegaba del mar marcaciones que se cruzaban en ángulos útiles, en lugar de líneas casi paralelas.

La fecha es donde hay que tener cuidado. El trabajo experimental con la Oficina de Normas precedió al servicio regular, el equipo se instaló y se probó antes de que el Servicio de Faros anunciara las señales a los navegantes, y distintos relatos cuentan desde distintos hechos. Unos fechan el primer radiofaro en la primera transmisión de prueba, otros en la instalación y otros en el aviso publicado de que la señal estaba disponible para la navegación. Los relatos también difieren en cuál de las tres estaciones debe llamarse la primera. Indico 1921 como el año comúnmente citado para el servicio público regular en los accesos a Nueva York y no doy un día único ni nombro una única primera estación, porque no he visto que las fuentes coincidan en ninguna de las dos cosas.

Quien necesite una fecha más firme puede acudir a la Oficina del Historiador de la Guardia Costera, a los Avisos a los Navegantes (Notices to Mariners) de la época y a los boletines publicados por el propio Servicio de Faros, así como a los escritos de George Putnam, quien fue Comisionado de Faros durante este periodo y promovió el programa de radiofaros. Sea cual sea la fecha que use una fuente, verifique qué hecho está fechando. A lo largo de las décadas de 1920 y 1930 la red se extendió por las costas del Atlántico, del Golfo y del Pacífico y hasta los Grandes Lagos, y en 1939 el Servicio de Faros se fusionó con la Guardia Costera, que operó los radiofaros desde entonces.

Característica y minuto: cómo funcionaba la señal de identificación temporizada

El radiofaro tomó prestado el método de identificación de la señal de niebla y lo aplicó a la radio. Los radiofaros marítimos de EE. UU. transmitían en bajas frecuencias en las cercanías de 300 kHz, en una banda que más tarde pasó a asociarse con los radiofaros marítimos en el rango aproximado de 285 a 325 kHz. Cada radiofaro enviaba su propia característica, un grupo distintivo de puntos y rayas, y el operador comparaba lo que oía con la lista publicada de radiofaros antes de confiar en cualquier marcación. Una marcación tomada sobre la estación equivocada es peor que no tener marcación, porque se traza como una línea limpia en el lugar equivocado.

El tiempo era la segunda mitad de la identificación. Los radiofaros no transmitían de forma continua en todas las condiciones, y los horarios publicados fijaban cuándo operaba cada uno con tiempo despejado, con operación más frecuente o continua en la niebla. A medida que la red creció, los radiofaros de una misma zona se agruparon en una frecuencia compartida y se les asignó su propio minuto en un ciclo repetido de pocos minutos, de modo que cada uno transmitía por turno y los demás callaban. Un navegante podía mantenerse sintonizado en una frecuencia y tomar marcaciones sobre varios radiofaros uno tras otro sin resintonizar. El reloj le decía al operador cuál radiofaro debía estar en el aire y la característica lo confirmaba, lo que significaba que un reloj de puente adelantado o atrasado un minuto, o una característica copiada mal, podía poner una marcación sobre la estación equivocada.

La duración de cada transmisión se ajustaba al equipo. Un cuadro girado a mano necesita una señal estable mientras el operador mueve la antena a uno y otro lado del mínimo para hallarlo con precisión, y un radiofaro que transmitía durante el minuto completo asignado le daba ese tiempo. Esto es lo contrario del problema militar tratado en el artículo sobre HF/DF en otra parte de esta sección, donde el transmisor buscaba ser breve, porque el radiofaro quería ser hallado y estaba construido para permanecer en el aire el tiempo suficiente para que el equipo más lento tomara una buena marcación.

Algunas estaciones añadieron una forma de estimar la distancia sincronizando una señal de radio con una señal sonora. La señal de radio llegaba prácticamente al instante, mientras que el sonido tardaba unos cinco segundos y medio en recorrer cada milla náutica, así que un navegante que contaba los segundos entre ambas y dividía por esa cifra obtenía una distancia aproximada. La cifra varía con la temperatura del aire y el método seguía dependiendo de oír la sirena, lo que traía de vuelta todos los problemas acústicos que el radiofaro pretendía sortear, aunque una distancia por temporización era muy superior a una conjetura basada en la intensidad.

Sentido, desvío y línea de costa: límites del radiogoniómetro de a bordo

Una antena de cuadro produce dos mínimos separados media circunferencia, de modo que una marcación con cuadro solo podía apuntar hacia el radiofaro o directamente en sentido contrario. Los primeros operadores resolvían la duda con la navegación a estima, pues el buque solía saber de qué lado del radiofaro estaba, y los equipos posteriores añadieron una antena de sentido (sense antenna) cuya señal, combinada con la del cuadro, mostraba cuál extremo de la línea era el correcto. Cerca de un radiofaro, o después de una larga travesía sin posición, la ambigüedad importaba, y un operador que la resolvía por una suposición y no con el equipo podía trazar el buque del lado equivocado de un peligro.

El propio buque torcía las marcaciones. Mástiles, obenques, chimeneas, plumas de carga y el casco de acero reirradian la señal entrante, y el error resultante, llamado desvío radioeléctrico (radio deviation), cambia con la dirección de la que llega la señal y suele ser mayor en las marcaciones a medio camino entre la proa y el través. Cada instalación debía calibrarse haciendo girar el buque en un círculo completo a la vista de un radiofaro, comparando en cada rumbo la marcación por radio con la marcación visual y elaborando una curva de corrección. La curva solo valía mientras el metal del buque siguiera donde estaba durante el giro, de modo que un cambio de aparejo, el movimiento de plumas o la adición de accesorios cerca del cuadro podían volverla incorrecta sin que nadie lo notara.

La propagación añadía errores que la calibración no podía eliminar. Una señal que cruza una línea de costa en un ángulo rasante se curva en el límite entre tierra y mar, por lo que las marcaciones sobre un radiofaro cuya señal corría a lo largo de la costa o la cruzaba eran menos confiables que las tomadas sobre mar abierto. Alrededor del crepúsculo y del amanecer, y de noche a mayores distancias, la onda ionosférica de un radiofaro de baja frecuencia podía mezclarse con la onda de superficie y difuminar o desplazar el mínimo, y la guía de navegación trataba con desconfianza las marcaciones nocturnas sobre radiofaros lejanos. A larga distancia una marcación por radio sigue un círculo máximo, que no se traza como línea recta en una carta de Mercator, por lo que los navegantes aplicaban una corrección de conversión antes de trazarla.

La regla de trabajo se desprendía de todo esto. Una sola marcación por radio era una línea de posición con un error que el navegante solo podía estimar, y una posición utilizable requería marcaciones sobre dos o tres radiofaros que se cruzaran en buenos ángulos, de preferencia sobre agua y de día, verificadas con sondeos y con la navegación a estima.

Navegar sobre el radiofaro: el buque faro de Nantucket y un peligro conocido

Un radiogoniómetro permitía al buque hacer algo más sencillo que trazar una posición, que era mantener el radiofaro justo por la proa y gobernar hacia él. El método era fácil, porque no requería trabajo en la carta y llevaba al buque hasta el transmisor. Cuando el transmisor estaba en un faro, un navegante prudente viraba mucho antes de llegar, pero cuando estaba en un buque faro fondeado en la ruta de aproximación, un buque que navegaba sobre él en la niebla se dirigía directo hacia una embarcación que no podía apartarse.

El caso más conocido es la pérdida del buque faro de Nantucket LV-117. El 15 de mayo de 1934, con niebla, el transatlántico Olympic, de la White Star, chocó y hundió al buque faro en su puesto frente a Nantucket Shoals, y los relatos indican que murieron siete tripulantes del buque faro. La mayoría de los relatos describen al transatlántico como navegando en ese momento sobre el radiofaro del buque faro. Describo lo que está registrado y dejo las cuestiones de velocidad, vigilancia y responsabilidad para la investigación y los expedientes judiciales de la época, que son adonde debe acudir quien escriba sobre la colisión para conocer el detalle. El punto general se sostiene con independencia de este caso, porque una marcación por radio da solo dirección, y un buque que navega por ella no tiene por radio ninguna medida de cuán cerca va llegando.

Los textos de navegación de años posteriores advertían a los navegantes que no corrieran directamente por una marcación de radiofaro hacia un buque faro y recomendaban fijar un rumbo que pasara la estación a distancia segura. En las décadas siguientes la Guardia Costera reemplazó los buques faro por torres de luz en alta mar y grandes boyas de navegación, lo que sacó a las tripulaciones de las estaciones más expuestas, y el último buque faro de EE. UU. salió de servicio a comienzos de la década de 1980.

De la banda de radiofaros a los satélites: qué reemplazó a los radiofaros

Los radiofaros marítimos sirvieron durante la mayor parte del siglo XX junto a los sistemas que con el tiempo los reemplazarían. LORAN salió de la Segunda Guerra Mundial y dio posiciones a distancias mucho mayores, y la navegación por satélite vino después. En la década de 1990 la Guardia Costera usó la banda de radiofaros para difundir correcciones de GPS diferencial desde muchos antiguos sitios de radiofaro, lo que dio a la vieja banda una segunda carrera, y los radiofaros marítimos convencionales se fueron retirando a medida que el GPS se imponía. Desde entonces la Guardia Costera también ha descontinuado su servicio de GPS diferencial, y el Centro de Navegación de la Guardia Costera publica los avisos y las fechas para quien los necesite. Los radiofaros aeronáuticos no direccionales son un sistema aparte bajo la FAA y no deben confundirse con la red marítima.

El radiofaro era útil porque su ubicación estaba cartografiada, su identidad estaba publicada y su horario se conocía de antemano, de modo que un receptor que lo oía podía decir con confianza qué era y dónde estaba. La identificación automática de estación de un repetidor convencional cumple una versión menor del mismo propósito, pues indica a quien busca una interferencia o verifica una cobertura qué transmisor está en el aire. Un transmisor fijo en una ubicación topografiada es además el mejor blanco de calibración para equipo de radiogoniometría, por la misma razón por la que los buques giraban frente a radiofaros que podían ver.

La transición de la señal de niebla al radiofaro fue gradual, y las estaciones conservaron sus señales sonoras durante décadas después de que los radiofaros salieron al aire, de modo que un buque que perdía su radio o su radiogoniómetro todavía tenía algo a qué recurrir. La seguridad pública depende hoy del GPS para la ubicación de vehículos, para la temporización en sistemas de radio simulcast y, con frecuencia, para los relojes que marcan la hora en los registros del despacho asistido por computador (computer-aided dispatch, CAD) y de las grabadoras, y la alternativa para cada una de esas dependencias es algo que una agencia en funcionamiento debería poder nombrar. El problema de navegar sobre una sola señal tiene también una forma moderna, pues una única referencia fuerte, sea una marcación de radiofaro o una ruta de GPS, da dirección sin decirle al usuario qué hay entre él y el destino.

Qué hacer en su agencia

• El administrador del sistema de radio debería escuchar este mes cada repetidor convencional, confirmar que su identificación automática de estación transmite el indicativo correcto en el intervalo que exige la licencia y registrar el resultado en la bitácora de mantenimiento de ese sitio.
• El supervisor del taller de radio debería tomar marcaciones con el equipo de radiogoniometría de la agencia sobre uno de los repetidores propios desde un punto topografiado, compararlas con la marcación calculada en el mapa y anotar el error y la fecha en el registro del equipo.
• El administrador del sistema de radio debería pedir al proveedor del sistema la especificación escrita de mantenimiento de la referencia de temporización del simulcast o del sitio, es decir, cuánto tiempo conserva el sistema la temporización correcta después de perder el GPS, y añadir esa cifra al plan de continuidad de comunicaciones existente.
• El gerente del centro de comunicaciones debería confirmar por escrito qué fuente de hora usan el sistema CAD y la grabadora de radio y qué ocurre con sus marcas de tiempo si esa fuente falla, y añadir la respuesta al plan de continuidad existente.
• El supervisor de la unidad marítima o de rescate acuático debería revisar el manual del operador de embarcaciones de la unidad y eliminar o reescribir todo procedimiento que dependa de radiofaros marítimos, sustituyéndolo por la Lista de Luces vigente como referencia para las ayudas a la navegación.
• El oficial de capacitación de cualquier unidad marítima debería añadir un párrafo al procedimiento existente de operaciones con baja visibilidad que indique que las tripulaciones pasan las marcas fijas, como boyas y plataformas, a una distancia establecida en lugar de gobernar directamente hacia ellas por GPS o radar.

Puntos clave

• Las señales de niebla identificaban las estaciones por una característica temporizada publicada, pero el sonido en la niebla se curva y se desvanece de manera tan impredecible que la intensidad no servía de guía para la distancia ni oír la señal garantizaba el alcance.
• Los buques faro señalaban peligros mar adentro donde las torres eran impracticables, y la campana submarina permitía a los buques debidamente equipados tomar una dirección aproximada a través del agua antes de que existiera la radio.
• El radiofaro trasladó la radiogoniometría al buque, de modo que cualquier cantidad de embarcaciones podía tomar marcaciones a la vez sin transmitir, algo que las estaciones de radiocompás en tierra de la Marina no podían ofrecer.
• Los primeros radiofaros marítimos de EE. UU. se ubican comúnmente en los accesos a Nueva York, en el canal Ambrose, Sea Girt y Navesink, con servicio regular hacia 1921, aunque las fuentes fechan de manera distinta la instalación, las pruebas y el servicio público.
• Los radiofaros se identificaban por una característica de puntos y rayas y por sus minutos asignados en un ciclo de frecuencia compartida, de modo que un reloj de puente exacto formaba parte de identificar la estación.
• Los radiogoniómetros de a bordo sufrían de ambigüedad de sentido, desvío radioeléctrico por la estructura del buque, refracción costera y efecto nocturno, por lo que una marcación era solo una línea y una posición requería varias que se cruzaran en buenos ángulos.
• Navegar sobre el radiofaro de un buque faro en la niebla ponía a los buques en rumbo hacia el propio buque faro, y el hundimiento del buque faro de Nantucket por el Olympic en 1934 es el caso que la mayoría de los relatos citan.
• Las agencias que hoy dependen del GPS para la ubicación, la temporización y las marcas de tiempo deberían conocer la alternativa para cada dependencia, tal como las estaciones de luz conservaron sus señales de niebla mucho después de que los radiofaros salieron al aire.