Desminado

El desminado mecánico utiliza vehículos con dispositivos como cultivadoras, mayales , rodillos y excavadores. ^{[ 53 ]} Utilizados en operaciones militares desde la Primera Guerra Mundial , inicialmente eran "engorrosos, poco fiables y con poca potencia", ^{[ 54 ]} pero se han mejorado con blindaje adicional, diseños de cabina más seguros, sistemas de transmisión fiables , sistemas de registro del Sistema de Posicionamiento Global y control remoto . Ahora se utilizan principalmente en el desminado humanitario para estudios técnicos, para preparar el terreno (eliminar vegetación y cables trampa), ^{[ 55 ]} y para detonar explosivos. ^{[ 54 ] [ 53 ]}

Los sistemas de detonación consisten en un tambor pesado provisto de dientes o brocas que tienen como objetivo destruir o detonar minas a una profundidad determinada. Sin embargo, las minas pueden ser empujadas hacia abajo o acumuladas en una "onda de proa" frente al rodillo. ^{[ 53 ]} Tienen problemas con pendientes pronunciadas, condiciones húmedas y piedras grandes; la vegetación ligera mejora el rendimiento, pero la vegetación más densa lo inhibe. ^{[ 56 ]} Los mayales, utilizados por primera vez en los tanques Sherman , tienen un brazo extendido con un tambor giratorio al que se unen cadenas con pesos en el extremo. Las cadenas actúan como martillos oscilantes. ^{[ 53 ]} La fuerza de impacto es suficiente para detonar minas, destrozarlas, dañar el mecanismo de disparo o lanzar la mina hacia arriba. Un escudo de explosión protege al conductor y la cabina está diseñada para desviar proyectiles. ^{[ 53 ]} La efectividad de los mayales antiminas puede acercarse al 100% en condiciones ideales, pero se han reportado tasas de despeje tan bajas como del 50-60%. ^{[ 57 ]}

Utilizados por primera vez en la Primera Guerra Mundial con tanques, los rodillos están diseñados para detonar minas; los vehículos resistentes a explosiones con ruedas de acero, como el Casspir , cumplen una función similar. Sin embargo, los utilizados en el desminado humanitario no pueden soportar la explosión de una mina antitanque, por lo que su uso debe ir precedido de un estudio minucioso. A diferencia de los mayales y los cultivadores, solo destruyen minas en funcionamiento, e incluso estas no siempre explotan. ^{[ 58 ] [ 53 ]}

La excavación, que consiste en la remoción de tierra a una profundidad determinada, se realiza utilizando vehículos de construcción modificados, como topadoras , excavadoras , cargadoras frontales , tractores y cribas de tierra. Se añaden placas de blindaje y vidrio reforzado. La tierra removida se tamiza e inspecciona. También puede procesarse en una trituradora de roca industrial, lo suficientemente robusta como para resistir explosiones de minas antipersona. La excavación es un método fiable para despejar un área a una profundidad inaccesible para otros sistemas mecánicos y se ha utilizado en varios países. En particular, HALO Trust estima que su programa de excavación destruye minas aproximadamente 7 veces más rápido que los desminadores manuales. ^{[ 59 ] [ 53 ]}

Un estudio realizado en 2004 por el Centro Internacional de Ginebra para el Desminado Humanitario concluyó que los datos sobre el rendimiento de los sistemas mecánicos de desminado eran deficientes y, tal vez como consecuencia, no se utilizaban como sistema principal de limpieza (con la excepción de las excavadoras). ^{[ 60 ]} Sin embargo, para 2014, la confianza en estos sistemas había aumentado hasta el punto de que algunos desminadores los utilizaban como sistemas principales de limpieza. ^{[ 61 ]}

Las técnicas mecánicas de desminado presentan algunos desafíos. En terrenos escarpados y ondulados, pueden rebotar en algunas zonas. Los operadores pueden estar en peligro por minas defectuosas o minas con cargas de retardo que detonan después de que el escudo de explosión haya pasado; minas de carga hueca capaces de perforar la mayoría de los blindajes; y minas inteligentes que se encuentran a un lado y utilizan diversos sensores para decidir cuándo disparar un cohete contra un vehículo blindado. ^{[ 53 ]} Una solución es utilizar vehículos controlados a distancia como el Caterpillar D7 MCAP (Estados Unidos) y el Caterpillar D9 (Israel).

En ocasiones, las personas que necesitan utilizar la tierra antes del desminado formal recurren a técnicas improvisadas. En algunas zonas de Ucrania minadas durante los combates relacionados con la invasión rusa que comenzó en 2022, los agricultores que necesitaban utilizar la tierra improvisaron una máquina desminadora soldando piezas de vehículos de combate rusos abandonados y robustos, como tanques, a un viejo tractor y una grada, controlada a distancia mediante un mando a distancia alimentado por batería. ^{[ 41 ]}

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  Tanque M4 Sherman de la Segunda Guerra Mundial equipado con un mayal
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  Los vehículos desminadores de Hydrema utilizan mayales. ^{[ 62 ]}
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  El Casspir , un vehículo blindado de acero con casco en V para desminado en la base aérea de Bagram.
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  La excavadora Caterpillar D9 de las FDI utiliza una cuchilla estándar o un arado especial para minas .

A pesar de los avances en la tecnología de detección de minas, "la detección de minas se reduce a filas de personas nerviosas con ropa resistente a explosiones que avanzan laboriosamente por un campo, tanteando el terreno para buscar objetos enterrados". ^{[ 63 ]} A menudo, especialmente cuando el suelo es duro, aplican demasiada fuerza sin darse cuenta y corren el riesgo de detonar una mina. Se han desarrollado sondeos que proporcionan información sobre la cantidad de fuerza. ^{[ 42 ] [ 64 ]}

El radar de penetración terrestre (GPR) sondea el suelo mediante radar . Un dispositivo GPR emite ondas de radio ; estas ondas se reflejan en discontinuidades en la permitividad y una o más antenas captan la señal de retorno. La señal se analiza para determinar las formas y ubicaciones de los reflectores. Las discontinuidades se producen entre materiales con diferentes constantes dieléctricas, como una mina terrestre, una roca y el suelo. ^{[ 67 ]} A diferencia de los detectores de metales, los dispositivos GPR pueden detectar revestimientos de minas no metálicos. ^{[ 68 ]} Sin embargo, las ondas de radio tienen longitudes de onda comparables a las dimensiones de las minas terrestres, por lo que las imágenes tienen baja resolución. ^{[ 11 ]} La longitud de onda se puede variar; las longitudes de onda más cortas proporcionan una mejor calidad de imagen, pero no pueden penetrar tan profundamente en el suelo. Esta compensación en el rendimiento depende de las propiedades del suelo y otros factores ambientales, así como de las propiedades de las minas. En particular, la atenuación en suelos húmedos puede dificultar la detección de minas a más de 4 centímetros (1,6 pulgadas) de profundidad , mientras que el radar de baja frecuencia rebotará en pequeñas minas de plástico cerca de la superficie. Si bien el GPR es una tecnología consolidada para otras aplicaciones, como la búsqueda de artefactos arqueológicos, el efecto de estos factores en la detección de minas aún no se comprende del todo, y el GPR no se utiliza ampliamente para el desminado. ^{[ 67 ]}

El GPR se puede utilizar con un detector de metales y algoritmos de fusión de datos para reducir considerablemente las falsas alarmas generadas por la presencia de objetos metálicos. Un ejemplo de este tipo de dispositivo de doble sensor, el Sistema Portátil de Detección de Minas a Distancia (HSTAMIDS), se convirtió en el detector de minas estándar del Ejército de los EE. UU. en 2006. Para el desminado humanitario, se probó en Camboya en diversas condiciones del suelo y con distintos tipos de minas, detectando 5610 minas e identificando correctamente el 96,5 % de los objetos metálicos. Otro detector dual desarrollado por ERA Technology , el Cobham VMR3 Minehound, tuvo un éxito similar en Bosnia, Camboya y Angola. Estos dispositivos de doble sensor son relativamente ligeros y económicos, y la organización HALO Trust ha comenzado a desplegar más de ellos en todo el mundo. ^{[ 11 ]}

El suelo absorbe la radiación del Sol y se calienta, lo que provoca un cambio en la radiación infrarroja que emite. Las minas terrestres son mejores aislantes que el suelo. Como resultado, el suelo tiende a calentarse más rápido durante el día y a enfriarse más rápido por la noche. La termografía utiliza sensores infrarrojos para detectar anomalías en el ciclo de calentamiento y enfriamiento. ^{[ 69 ] [ 68 ]} El efecto puede potenciarse utilizando una fuente de calor. ^{[ 70 ]} El acto de enterrar una mina también afecta las propiedades del suelo, ya que las partículas pequeñas tienden a acumularse cerca de la superficie. Esto tiende a suprimir las características dependientes de la frecuencia que son evidentes en las partículas más grandes. La imagen hiperespectral , que detecta docenas de bandas de frecuencia que van desde la luz visible hasta el infrarrojo de onda larga , puede detectar este efecto. Finalmente, la luz polarizada que se refleja en los materiales artificiales tiende a permanecer polarizada, mientras que los materiales naturales la despolarizan; la diferencia puede observarse utilizando un polarímetro . ^{[ 71 ]}

Los métodos anteriores pueden utilizarse desde una distancia segura, incluso en plataformas aéreas. La tecnología de detección está bien desarrollada y el principal desafío reside en procesar e interpretar las imágenes. ^{[ 71 ]} Los algoritmos están poco desarrollados y presentan dificultades para gestionar la extrema dependencia del rendimiento con respecto a las condiciones ambientales. Muchos de los efectos superficiales son más intensos justo después de que la mina queda enterrada y desaparecen rápidamente debido a la erosión. ^{[ 72 ]}

La tomografía de impedancia eléctrica (TIE) mapea la conductividad eléctrica del suelo mediante una cuadrícula bidimensional de electrodos. Pares de electrodos reciben una pequeña corriente y los voltajes resultantes se miden en los electrodos restantes. Los datos se analizan para construir un mapa de la conductividad. Tanto las minas metálicas como las no metálicas aparecerán como anomalías. ^{[ 73 ] [ 74 ]} A diferencia de la mayoría de los otros métodos, la TIE funciona mejor en condiciones húmedas, por lo que sirve como un complemento útil para ellos. Sin embargo, los electrodos deben estar enterrados, lo que conlleva el riesgo de detonar una mina, y solo puede detectar minas cerca de la superficie. ^{[ 75 ]}

En la retrodispersión de rayos X , se irradia un área con rayos X (fotones con longitudes de onda entre 0,01 y 10 nanómetros ) y se detectan los fotones reflejados. Los metales absorben fuertemente los rayos X y se refleja muy poca radiación, mientras que los materiales orgánicos absorben poca y reflejan mucha. ^{[ 76 ]} Los métodos que utilizan colimadores para estrechar los haces no son adecuados para el desminado debido a que los colimadores son pesados ​​y requieren fuentes de alta potencia. La alternativa es utilizar haces anchos y deconvolucionar la señal mediante filtros espaciales. La industria médica ha impulsado mejoras en la tecnología de rayos X, por lo que existen generadores de rayos X portátiles. En principio, la longitud de onda corta permitiría obtener imágenes de alta resolución, pero el proceso podría ser demasiado largo, ya que la intensidad debe mantenerse baja para limitar la exposición humana a la radiación. Además, solo se podrían obtener imágenes de minas de menos de 10 centímetros de profundidad. ^{[ 77 ]}

Las abejas melíferas pueden utilizarse para localizar minas de dos maneras: muestreo pasivo y detección activa. En el muestreo pasivo, sus pelos, similares a fregonas y cargados electrostáticamente, recogen diversas partículas, incluyendo sustancias químicas que se filtran de los explosivos. Estas sustancias químicas también están presentes en el agua que traen de vuelta y en el aire que respiran. Se pueden utilizar métodos como la microextracción en fase sólida , los geles sol-gel adsorbentes , la cromatografía de gases y la espectrometría de masas para identificar sustancias químicas explosivas en la colmena. ^{[ 79 ]}

Las abejas melíferas también pueden ser entrenadas, en 1-2 días, para asociar el olor de un explosivo con la comida. ^{[ 79 ]} En ensayos de campo, detectaron concentraciones de partes por billón con una probabilidad de detección del 97-99 por ciento y falsos positivos de menos del 1 por ciento. Cuando se colocaron objetivos que consistían en pequeñas cantidades de 2,4-DNT mezclado con arena, detectaron columnas de vapor de la fuente a varios metros de distancia y las siguieron hasta la fuente. Las abejas realizan miles de vuelos de forrajeo por día, y con el tiempo se producen altas concentraciones de abejas sobre los objetivos. El problema más difícil es rastrearlas cuando una abeja puede volar de 3 a 5 kilómetros (2 a 3 millas) antes de regresar a la colmena. Sin embargo, las pruebas que utilizan lidar (una técnica de escaneo láser) han sido prometedoras. ^{[ 80 ]} 

Las abejas no vuelan de noche, con lluvia o viento fuertes, ni a temperaturas inferiores a 4 °C (39 °F) , ^{[ 81 ]} pero el desempeño de los perros también se ve limitado en estas condiciones. ^{[ 80 ]} Hasta ahora, la mayoría de las pruebas se han realizado en condiciones secas en terreno abierto, por lo que se desconoce el efecto de la vegetación. ^{[ 81 ]} Se han iniciado pruebas en campos minados reales en Croacia y los resultados son prometedores, aunque después de unos tres días las abejas deben ser reentrenadas porque no obtienen recompensas alimenticias de las minas. ^{[ 82 ]}  

Al igual que los perros, las ratas gigantes de bolsa están siendo entrenadas para detectar sustancias químicas como el TNT en minas terrestres. Una ONG belga, APOPO , entrena ratas en Tanzania a un costo de $6000 por rata. ^{[ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]} Estas ratas, apodadas " HeroRATS ", han sido desplegadas en Mozambique y Camboya. APOPO les atribuye a las ratas la eliminación de más de 100 000 minas. ^{[ 86 ]}

Las ratas tienen la ventaja de tener una masa mucho menor que la de los humanos o los perros, por lo que es menos probable que activen minas. Son lo suficientemente inteligentes como para aprender tareas repetitivas, pero no lo suficiente como para aburrirse; y a diferencia de los perros, no se encariñan con sus entrenadores, por lo que es más fácil cambiarlas de cuidador. Tienen muchos menos falsos positivos que los detectores de metales, que detectan cualquier tipo de metal, por lo que en un día pueden cubrir un área que a un detector de metales le tomaría dos semanas. ^{[ 87 ]}

En Sri Lanka , los perros son una opción costosa para la detección de minas porque no se pueden entrenar localmente. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Sri Lanka ha estado investigando el uso de la mangosta para la detección de minas, con resultados iniciales prometedores. ^{[ 88 ]} El ingeniero Thrishantha Nanayakkara y sus colegas de la Universidad de Moratuwa en Sri Lanka han estado desarrollando un método en el que una mangosta es guiada por un robot controlado a distancia. ^{[ 89 ]}

Durante la Guerra Civil de Angola , los elefantes huyeron a países vecinos. Tras el fin de la guerra en 2002, comenzaron a regresar, pero Angola estaba plagada de millones de minas terrestres. Un biólogo observó que los elefantes pronto aprendieron a evitarlas. En un estudio realizado en Sudáfrica, los investigadores descubrieron que algunos elefantes podían detectar muestras de TNT con alta sensibilidad, fallando solo una de cada 97 muestras. Tenían un 5 % más de probabilidades de indicar la presencia de TNT que los perros y un 6 % menos de probabilidades de fallar una muestra (la medida de éxito más importante). Si bien los investigadores no planean enviar elefantes a campos minados, estos podrían olfatear muestras recolectadas por vehículos no tripulados en una evaluación preliminar de posibles campos minados. ^{[ 90 ] [ 91 ]}

El berro de Thale , miembro de la familia de la mostaza y una de las plantas más estudiadas del mundo, normalmente se vuelve rojo en condiciones adversas. Pero utilizando una combinación de mutaciones naturales y manipulación genética, científicos de la empresa danesa de biotecnología Aresa Biodetection crearon una cepa que solo cambia de color en respuesta al nitrato y al nitrito , sustancias químicas que se liberan cuando se descompone el TNT. ^{[ 93 ]} Las plantas ayudarían al desminado al indicar la presencia de minas mediante el cambio de color, y podrían sembrarse desde aeronaves o por personas que caminan por corredores desminados en campos minados. ^{[ 94 ] [ 95 ]} En septiembre de 2008, Aresa Biodetection cesó el desarrollo del método, ^{[ 96 ]} pero en 2012 un grupo de la Universidad de El Cairo anunció planes para pruebas a gran escala de un método que combinaría la detección utilizando Arabidopsis con bacterias que corroerían el metal en las minas y plantas de vinca rosa , remolacha azucarera o tabaco que absorberían el nitrógeno del TNT liberado. ^{[ 97 ]}

Un problema inherente a la detección de nitratos y nitritos es que estos ya se encuentran de forma natural en el suelo. No existen sensores químicos naturales para el TNT, por lo que algunos investigadores están intentando modificar los receptores existentes para que respondan a sustancias químicas derivadas del TNT que no se producen de forma natural. ^{[ 93 ]}

Una bacteria , conocida como biorreportera , ha sido modificada genéticamente para fluorescer bajo luz ultravioleta en presencia de TNT . Las pruebas que consistieron en rociar dicha bacteria sobre un campo minado simulado permitieron localizar minas con éxito. En el campo, este método podría permitir la búsqueda en cientos de hectáreas en pocas horas, mucho más rápido que otras técnicas, y podría utilizarse en diversos tipos de terreno. Si bien existen algunos falsos positivos (especialmente cerca de plantas y desagües), incluso tres onzas de TNT fueron detectables con estas bacterias. Desafortunadamente, no existe ninguna cepa de bacteria capaz de detectar RDX , otro explosivo común, y es posible que la bacteria no sea visible en condiciones desérticas. Además, las municiones bien construidas que no han tenido tiempo de corroerse podrían ser indetectables con este método. ^{[ 98 ]}

Como parte del programa "Nariz de perro" dirigido por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), se desarrollaron varios tipos de detectores no biológicos en un intento por encontrar una alternativa económica a los perros. ^{[ 99 ]} Estos incluyen detectores espectroscópicos , piezoeléctricos , electroquímicos y fluorescentes . De estos, el detector fluorescente tiene el límite de detección más bajo. Dos portaobjetos de vidrio están recubiertos con un polímero fluorescente. Los productos químicos explosivos se unen al polímero y reducen la cantidad de luz fluorescente emitida. ^{[ 100 ]} Este ha sido desarrollado por Nomadics, Inc. en un producto comercial, Fido , que se ha incorporado a robots desplegados en Irak y Afganistán. ^{[ 101 ]}

Los sensores químicos pueden ser ligeros y portátiles, y pueden funcionar a paso de peatón. Sin embargo, no tienen una probabilidad de detección del 100 %, y los vapores explosivos que detectan a menudo se han alejado de la fuente. Los efectos de las condiciones ambientales no se comprenden bien. ^{[ 100 ]} En 2016, los perros superaron a las mejores soluciones tecnológicas. ^{[ 102 ] [ 103 ]}

La espectroscopia de resonancia cuadrupolar nuclear (NQR) utiliza ondas de radiofrecuencia (RF) para determinar la estructura química de los compuestos. Puede considerarse como resonancia magnética nuclear "sin imán". ^{[ 107 ]} Las frecuencias a las que se producen las resonancias están determinadas principalmente por el momento cuadrupolar de la densidad de carga nuclear y el gradiente del campo eléctrico debido a los electrones de valencia en el compuesto. Cada compuesto tiene un conjunto único de frecuencias de resonancia. ^{[ 107 ]} A diferencia de un detector de metales, la NQR no produce falsos positivos debido a otros objetos en el suelo. En cambio, el principal problema de rendimiento es la baja relación señal-ruido en el detector. Esta relación señal-ruido puede aumentarse incrementando el tiempo de interrogación, y en principio la probabilidad de detección puede ser cercana a la unidad y la probabilidad de falsa alarma baja. Desafortunadamente, el material explosivo más común (TNT) tiene la señal más débil. Además, sus frecuencias de resonancia se encuentran en la banda de radio AM y pueden verse enmascaradas por las emisiones de radio. Finalmente, no puede ver a través de carcasas metálicas ni detectar explosivos líquidos. Sin embargo, se considera una tecnología prometedora para confirmar los resultados de otros escáneres con una baja tasa de falsas alarmas. ^{[ 108 ]}

Desde finales de la década de 1940, se ha investigado mucho sobre el potencial de las técnicas nucleares para detectar minas terrestres y se han realizado varias revisiones de la tecnología. Según un estudio de RAND de 2003, "Prácticamente todas las reacciones nucleares imaginables se han examinado, pero... solo unas pocas tienen potencial para la detección de minas". ^{[ 104 ]} En particular, las reacciones que emiten partículas cargadas pueden eliminarse porque no viajan lejos en el suelo, ^{[ 104 ]} y los métodos que implican la transmisión de neutrones a través del medio (útiles en aplicaciones como la seguridad aeroportuaria) no son factibles porque el detector y el receptor no pueden colocarse en lados opuestos. Esto deja la emisión de radiación de los objetivos y la dispersión de neutrones. ^{[ 109 ]} Para que los detectores de neutrones sean portátiles, deben poder detectar minas terrestres de manera eficiente con haces de baja intensidad para que se necesite poca protección para los operadores humanos. Un factor que determina la eficiencia es la sección transversal de la reacción nuclear; Si es grande, un neutrón no tiene que acercarse tanto a un núcleo para interactuar con él. ^{[ 104 ]}

Una posible fuente de neutrones es la fisión espontánea de un isótopo radiactivo, más comúnmente el californio-252 . Los neutrones también pueden generarse utilizando un acelerador de partículas portátil (un tubo de neutrones sellado ) que promueve la fusión de deuterio y tritio , produciendo helio-4 y un neutrón. ^{[ 10 ]} Esto tiene la ventaja de que el tritio, al ser menos radiotóxico que el californio-252, representaría una menor amenaza para los humanos en caso de un accidente como una explosión. ^{[ 110 ]} Estas fuentes emiten neutrones rápidos con una energía de 14,1 millones de electronvoltios (MeV) del tubo de neutrones y de 0 a 13 MeV del californio-252. Si se necesitan neutrones de baja energía ( térmicos ), deben pasar a través de un moderador . ^{[ 10 ]}

En un método, el análisis de neutrones térmicos (TNA) , los neutrones térmicos son capturados por un núcleo , liberando energía en forma de un rayo gamma. Una de estas reacciones, el nitrógeno-14 captura un neutrón para formar nitrógeno-15, liberando un rayo gamma con una energía de 10,835 MeV. ^{[ 104 ]} Ningún otro isótopo natural emite un fotón con una energía tan alta, ^{[ 109 ]} y hay pocas transiciones que emitan casi tanta energía, por lo que los detectores no necesitan una alta resolución energética. ^{[ 104 ]} Además, el nitrógeno tiene una gran sección transversal para neutrones térmicos. ^{[ 109 ]} El Ejército canadiense ha desplegado un vehículo multidetector, el Sistema Mejorado de Detección de Minas Terrestres, con un detector TNA para confirmar la presencia de minas antitanque que fueron detectadas por otros instrumentos. ^{[ 109 ]} Sin embargo, el tiempo necesario para detectar minas antipersona es prohibitivamente largo, especialmente si están a más de unos pocos centímetros de profundidad, y se considera inalcanzable un detector portátil para humanos. ^{[ 104 ]}

Un detector de neutrones alternativo utiliza neutrones rápidos que entran en el suelo y son moderados por él; se mide el flujo de neutrones térmicos dispersados ​​de vuelta. El hidrógeno es un moderador de neutrones muy eficaz, por lo que la señal registra anomalías de hidrógeno. ^{[ 111 ]} En una mina antipersonal, el hidrógeno representa entre el 25 y el 35 % de los átomos del explosivo y entre el 55 y el 65 % de la carcasa. Los dispositivos portátiles son factibles y se han desarrollado varios sistemas. ^{[ 109 ]} Sin embargo, debido a que solo son sensibles a los átomos y no pueden distinguir diferentes estructuras moleculares, se ven fácilmente afectados por el agua y, por lo general, no son útiles en suelos con un contenido de agua superior al 10 %. No obstante, si se utiliza una fuente de neutrones pulsada distribuida, puede ser posible distinguir el suelo húmedo de los explosivos por sus constantes de desintegración. El Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico ha creado un "Detector de Neutrones Temporizado" basado en este método , que ha ganado premios de diseño. ^{[ 104 ] [ 112 ] [ 113 ]}