Gee (navegación)

La idea básica de la navegación hiperbólica por radio era bien conocida en la década de 1930, pero el equipo necesario para construirla no estaba ampliamente disponible en ese momento. El principal problema radicaba en la determinación precisa de la diferencia de tiempo entre dos señales muy próximas, diferencias medidas en milisegundos y microsegundos. ^{[ 1 ]}

Durante la década de 1930, el desarrollo del radar requirió dispositivos capaces de medir con precisión la sincronización de estas señales. En el caso de Chain Home , las antenas transmisoras enviaban señales, y las reflexiones de objetivos distantes se recibían en antenas separadas. Se utilizaba un osciloscopio (u oscilógrafo, como se le conocía en el Reino Unido) ^{[ 1 ]} para medir el tiempo entre la transmisión y la recepción. El transmisor activaba un generador de base de tiempo que iniciaba una "traza" que se desplazaba rápidamente por la pantalla del osciloscopio. Las señales recibidas provocaban que el haz se desviara hacia abajo, formando un pulso . La distancia que la traza se había desplazado desde el lado izquierdo de la pantalla podía medirse para calcular con precisión la diferencia de tiempo entre el envío y la recepción, lo que, a su vez, permitía calcular la distancia oblicua al objetivo. ^{[ 1 ]}

El radar también puede utilizarse como sistema de navegación. Si dos estaciones pueden comunicarse, podrían comparar sus mediciones de la distancia a un objetivo y utilizar la trilateración básica para determinar su ubicación. Este cálculo podría enviarse a la aeronave por radio. Esta es una operación que requiere bastante personal, y aunque fue utilizada tanto por británicos como por alemanes durante la guerra, la carga de trabajo impedía que, por lo general, se utilizara únicamente para guiar una sola aeronave. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

En octubre de 1937, Robert (Bob) J. Dippy, que trabajaba en el laboratorio de radar de Robert Watson-Watt en la base aérea de Bawdsey, en Suffolk , propuso utilizar dos transmisores sincronizados como base para un sistema de aterrizaje a ciegas . Imaginó dos antenas transmisoras situadas a unos 16 km (10 millas ) de distancia a ambos lados de una pista de aterrizaje. Un transmisor situado a medio camino entre las dos antenas enviaría una señal común a través de líneas de transmisión a ambas antenas, lo que garantizaría que ambas emitieran la señal al mismo tiempo. ^{[ 1 ]} 

Un receptor en la aeronave sintonizaría estas señales y las enviaría a una pantalla tipo osciloscopio , como las utilizadas por Chain Home. Si la aeronave estuviera correctamente alineada con la pista, ambas señales se recibirían al mismo instante y, por lo tanto, se dibujarían en el mismo punto de la pantalla. Si la aeronave estuviera ubicada a un lado o al otro, una de las señales se recibiría antes que la otra, formando dos picos distintos en la pantalla. Al determinar qué señal se recibía primero, los pilotos sabrían que estaban más cerca de esa antena y podrían retomar la dirección correcta alejándose de ella. ^{[ 1 ] [ b ]}

A Watt le gustó la idea, pero en ese momento no era evidente la necesidad imperiosa del sistema. ^{[ 1 ]} En ese entonces, la RAF dependía del bombardeo diurno mediante formaciones compactas de bombarderos fuertemente protegidos como su principal fuerza de ataque, por lo que los aterrizajes nocturnos no eran una preocupación importante. Las ayudas para el aterrizaje serían útiles, pero el trabajo con el radar era la necesidad más urgente. ^{[ 1 ]}

Los planes de la RAF para la campaña de bombardeos se torcieron rápidamente, especialmente después de la batalla aérea de la bahía de Heligoland en 1939. Contrariamente a lo que se pensaba antes de la guerra, los bombarderos demostraron ser extremadamente vulnerables tanto al fuego terrestre como a los cazas atacantes . Tras algunas deliberaciones, se decidió que la mejor opción era retomar los bombardeos nocturnos, que habían sido la idea principal a principios de la década de 1930.

Esto generó la necesidad de mejores ayudas para el aterrizaje y, en general, de ayudas para la navegación nocturna. Dippy perfeccionó su sistema con este propósito y presentó formalmente una nueva propuesta el 24 de junio de 1940. ^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]} El diseño original utilizaba dos transmisores para definir una sola línea en el espacio, a lo largo del eje central de la pista. En su nuevo concepto, se producirían cartas que ilustrarían no solo la línea de diferencia cero, donde los pulsos se superponían como en el sistema de aterrizaje, sino también una línea donde los pulsos se recibían con un  intervalo de 1 μs, y otra con un intervalo de 2  μs, etc. El resultado sería una serie de líneas dispuestas en ángulo recto con respecto a la línea entre las dos estaciones. ^{[ 5 ]}

Un solo par de transmisores de este tipo permitiría a la aeronave determinar en qué línea se encontraba, pero no su ubicación a lo largo de ella. Para este propósito, se requeriría un segundo conjunto de líneas desde una estación separada. Idealmente, estas líneas serían perpendiculares a las primeras, produciendo una cuadrícula bidimensional que podría imprimirse en cartas de navegación. Para facilitar el despliegue, Dippy observó que la estación central podría usarse como uno de los lados de ambos pares de transmisores si se disponían en forma de L. Midiendo los retardos de tiempo de las dos estaciones periféricas con respecto al centro y luego consultando esos valores en una carta, una aeronave podría determinar su posición en el espacio y obtener una posición. Las líneas de la cuadrícula en las cartas dieron nombre al sistema, "Gee" por la "G" de "Grid" (cuadrícula). ^{[ 5 ]}

Como el sistema ahora debía ofrecer navegación en un área mucho más amplia, los transmisores de una sola estación tendrían que estar ubicados más separados para producir la precisión y cobertura requeridas. La solución de un solo transmisor y múltiples antenas de la propuesta original ya no era apropiada, especialmente considerando que las estaciones estarían ubicadas muy separadas y el cableado a un punto común sería difícil y costoso. En cambio, Dippy describió un nuevo sistema que utilizaba transmisores individuales en cada una de las estaciones. Una de las estaciones enviaría su señal periódicamente según un temporizador. Las otras estaciones estarían equipadas con receptores que escucharían la señal proveniente de la estación de control. Cuando recibieran la señal, enviarían sus propias transmisiones. Esto mantendría a todas las estaciones sincronizadas, sin necesidad de un cable entre ellas. Dippy sugirió construir estaciones con una "maestra" central y tres "secundarias" a unas 80 millas (130 km) de distancia y dispuestas aproximadamente a 120 grados de distancia, formando una gran configuración en "Y". Un conjunto de dichas estaciones se conocía como cadena. ^{[ 6 ] [ 5 ]}  

Se esperaba que el sistema operara en rangos de alrededor de 100 millas (160 km) , basándose en la creencia generalizada dentro del sector de ingeniería de radio del Reino Unido de que las señales de onda corta de 30 MHz tendrían un alcance relativamente corto. Con este tipo de alcance, el sistema sería muy útil como ayuda para la navegación de corto alcance hacia el aeropuerto, así como para ayudar a los bombarderos a formarse en un lugar acordado después del lanzamiento. Además, después de volar a su altitud de crucero, los bombarderos podrían usar correcciones Gee para calcular los vientos en altura, lo que les permitiría calcular con mayor precisión correcciones de estima una vez que la aeronave saliera del alcance Gee. ^{[ 6 ]}  

En junio de 1940 se estaban instalando sistemas experimentales. Para julio, para alegría de todos, el sistema era claramente utilizable hasta al menos 300 millas (480 km) a altitudes de 10 000 pies (3,0 km) . El 19 de octubre se logró una posición a 110 millas (180 km) a 5000 pies. ^{[ 4 ]}    

El descubrimiento del mayor alcance del Gee llegó en un momento crucial de la campaña de bombardeos de la RAF. Habiendo dependido inicialmente de los bombardeos diurnos, la RAF no había invertido grandes esfuerzos en las habilidades de navegación necesarias para el vuelo nocturno. Cuando comenzó la ofensiva de bombardeos nocturnos del Blitz, se descubrió que los alemanes habían desarrollado una serie de ayudas radioeléctricas para ello, en particular el sistema X-Gerät . La RAF inicialmente desestimó este enfoque, afirmando que solo demostraba la superioridad de su entrenamiento.

A finales de 1940 , comenzaron a llegar varios informes de observadores en el terreno que señalaban que los bombarderos aliados no parecían alcanzar sus objetivos. En un caso, se informó que las bombas cayeron a más de 80 km de su objetivo. Durante un tiempo, estos resultados fueron desestimados, pero las peticiones de una investigación oficial dieron lugar al informe Butt , que demostró que solo el 5 % de las bombas enviadas en una misión aterrizaban a menos de 8 km de sus objetivos. Con estas estadísticas, cualquier campaña estratégica basada en ataques contra fábricas y objetivos similares era inútil. Esto llevó al tristemente célebre documento de Frederick Lindemann sobre la " deshabitación ", que abogaba por utilizar los bombardeos contra las casas de los ciudadanos alemanes para quebrar su capacidad de trabajar y su voluntad de resistir. Esta se convirtió en política oficial de la RAF en 1942.    

Mientras el debate continuaba, el Mando de Bombarderos redujo drásticamente su frecuencia de salidas, a la espera de la reconstrucción de la fuerza con los recién llegados aviones pesados ​​de cuatro motores, como el Handley Page Halifax y el Avro Lancaster , y el despliegue del Gee. La combinación de ambos proporcionaría la precisión y el peso de las bombas que requerían los cálculos de Lindemann. Los esfuerzos para probar y desplegar el Gee se convirtieron en una prioridad, y en octubre de 1941 se creó el Comité Ejecutivo Chain, presidido por Robert Renwick , para ubicar una serie de estaciones Gee. El Gee no era la única solución en desarrollo; pronto se le unieron los radares H2S y el sistema Oboe .

Dado que la disponibilidad inicial de los dispositivos Gee sería limitada, se adoptó la idea de la fuerza de reconocimiento . Este concepto había sido desarrollado originalmente por la Luftwaffe para sus incursiones nocturnas contra Inglaterra. Al carecer de suficientes equipos de radio y de la capacitación necesaria para instalar sus sistemas de radionavegación en todos sus aviones, reunieron los que tenían en un solo grupo, el Grupo 100. Este grupo utilizaba su equipo para lanzar bengalas, que servían como punto de referencia para los bombarderos que los seguían.

Ansiosos por probar el sistema Gee, se utilizaron prototipos en aviones indicadores de objetivos mucho antes de que los equipos de producción estuvieran disponibles en la cantidad necesaria para grandes incursiones. El 15 de mayo de 1941, uno de estos equipos proporcionó una localización precisa a una distancia de 640 km (400 millas ) y una altitud de 3000 m (10 000 pies ) . La primera cadena completa de transmisores se completó en julio de 1941, pero durante las pruebas sobre el Mar del Norte, los equipos demostraron ser poco fiables. Esto se atribuyó a las fuentes de alimentación y los tubos, y ese mismo verano se diseñaron y probaron correcciones.  

En la noche del 11 al 12 de agosto, dos aviones equipados con Gee, utilizando coordenadas Gee, lograron una precisión asombrosa al lanzar sus bombas. ^{[ 4 ]} Sin embargo, la noche siguiente, durante un ataque aéreo sobre Hannover , se perdió un Vickers Wellington equipado con Gee . El sistema Gee no incluía sistemas de autodestrucción y podría haber caído en manos alemanas. ^{[ 7 ]} Las pruebas operativas se suspendieron de inmediato. ^{[ 4 ]}

RV Jones respondió iniciando una campaña de desinformación para ocultar la existencia del sistema. Primero, se dejó de usar el nombre en clave "Gee" en las comunicaciones y se enviaron comunicaciones falsas que hacían referencia a un sistema ficticio llamado "Jay"; se esperaba que la similitud causara confusión. Un agente doble del sistema Double Cross informó a la inteligencia alemana una historia ficticia sobre haber oído a un par de miembros de la RAF hablando despreocupadamente en un hotel sobre Jay, y uno de ellos descartándolo como "solo una copia" del sistema alemán Knickebein . Jones pensó que esto halagaría a los alemanes, quienes podrían considerar la información más fiable como resultado. Se añadieron antenas adicionales a los transmisores Gee para irradiar señales falsas y no sincronizadas. Finalmente, se transmitieron señales falsas de Knickebein sobre Alemania. ^{[ 8 ]} Jones señaló que todo esto apelaba a su inclinación por las bromas prácticas.

A pesar de estos esfuerzos, Jones calculó inicialmente que solo se necesitarían 3 meses antes de que los alemanes pudieran interferir el sistema. Resulta que la interferencia no se produjo hasta cinco meses después del inicio de la campaña, y pasó mucho más tiempo antes de que se convirtiera en una preocupación seria. ^{[ 9 ]}

Incluso con pruebas limitadas, Gee demostró ser fácil de usar y más que suficientemente preciso para sus tareas. El 18 de agosto de 1941, el Comando de Bombarderos ordenó la producción de Gee en Dynatron y Cossor , y se esperaba que los primeros juegos producidos en masa llegaran en mayo de 1942. Mientras tanto, se realizó un pedido aparte de 300 juegos hechos a mano para su entrega el 1 de enero de 1942, ^{[ 10 ]} que posteriormente se retrasó hasta febrero. En total, se fabricaron 60 000 juegos de Gee durante la Segunda Guerra Mundial, utilizados por la RAF, la USAAF y la Royal Navy . ^{[ 11 ]}

La primera misión operativa con Gee tuvo lugar la noche del 8 al 9 de marzo de 1942, cuando una fuerza de aproximadamente 200 aviones atacó Essen . Fue instalado en un Wellington del Escuadrón n.º 115 de la RAF Watton, capitaneado por el oficial piloto Jack Foster, quien posteriormente declaró: «Se localizaron y bombardearon objetivos como nunca antes». ^{[ 12 ]} Krupp , el objetivo principal, escapó al bombardeo, pero las bombas sí alcanzaron las zonas del sur de la ciudad. En total, el 33 % de los aviones llegó a la zona objetivo, un avance enorme con respecto a los resultados anteriores. ^{[ 13 ]}

El primer ataque liderado por Gee que resultó completamente exitoso se llevó a cabo el 13 y 14 de marzo de 1942 contra Colonia . Las tripulaciones principales iluminaron con éxito el objetivo con bengalas e incendiarias, y el bombardeo fue, en general, preciso. El Mando de Bombarderos calculó que este ataque fue cinco veces más efectivo que el anterior ataque a la ciudad. El éxito de Gee conllevó un cambio de política, seleccionando 60 ciudades alemanas dentro del alcance de Gee para un bombardeo masivo con entre 1600 y 1800 toneladas de bombas por ciudad. ^{[ 13 ]}

Para brindar cobertura a todo el Reino Unido, se construyeron tres cadenas Gee bajo la dirección de Edward Fennessy . ^{[ 14 ]} La cadena original comenzó a operar de forma continua el 22 de junio de 1942, seguida por una cadena en Escocia ese mismo año y la cadena del suroeste en 1943. Incluso cuando los esfuerzos de interferencia alemanes se intensificaron, Gee siguió siendo completamente útil como sistema de navegación de corto alcance sobre el Reino Unido. Solo el 1,2 % de las aeronaves equipadas con Gee no regresaron a su base, en comparación con el 3,5 % de las que no lo tenían. ^{[ 15 ]} Gee se consideraba tan importante que un equipo Gee averiado dejaba a una aeronave en tierra. ^{[ 16 ]}

Un ejemplo del uso rutinario de Gee por parte del Comando de Bombarderos en tareas de navegación fue su utilización (aunque limitada) en la Operación Chastise (conocida comúnmente como el "ataque a la presa") en mayo de 1943. En sus memorias, Enemy Coast Ahead , ^{[ 17 ]} Guy Gibson , el líder del ataque, menciona brevemente a su navegante, el oficial de vuelo 'Terry' Taerum, de la RCAF , empleando lo que Gibson llama la "caja G" de Taerum para determinar la velocidad respecto al suelo mientras volaba muy bajo de noche sobre el Mar del Norte desde Gran Bretaña a Holanda, en ruta a Alemania.

La primera interferencia grave se produjo la noche del 4 al 5 de agosto de 1942. Esta se intensificó a medida que los bombarderos se acercaban a su objetivo en Essen, y las señales se volvieron inutilizables a una distancia de entre 16 y 32 km (10 a 20 millas ) del objetivo. La recién formada cadena sur aún era desconocida para los alemanes y continuó siendo útil. El 3 y 4 de diciembre, se logró una localización desde esta cadena sobre Turín , Italia, a una distancia de 1170 km (730 millas ) . Este fue el récord operativo de Gee, superado únicamente por una recepción excepcional sobre Gibraltar a una distancia de 1600 km (1000 millas) . ^{[ 16 ]}    

Ya se habían considerado medidas para contrarrestar las interferencias, lo que dio como resultado el Gee Mk. II. Este reemplazó al receptor original con un nuevo modelo cuyos osciladores podían extraerse e intercambiarse fácilmente para proporcionar un rango de frecuencias operativas. Estas incluían la banda original de 20-30 MHz, así como nuevas bandas de 40-50, 50-70 y 70-90  MHz. El navegante podía reemplazarlas en vuelo, lo que permitía la recepción desde cualquier cadena activa. El Gee Mk. II entró en servicio en febrero de 1943, momento en el que también había sido seleccionado por la 8.ª Fuerza Aérea de los Estados Unidos . ^{[ 18 ]}

El 23 de abril de 1942 se dio luz verde al desarrollo de estaciones móviles para Gee en preparación para la invasión de Europa. Esto no solo extendería el alcance del sistema hacia el este, sino que también permitiría que las estaciones se desplazaran y aparecieran repentinamente en otros lugares si las interferencias se convertían en un problema. La primera de las tres cadenas móviles se formó el 22 de noviembre de 1943. Entró en funcionamiento el 1 de mayo de 1944 en Foggia , Italia, y se utilizó operativamente por primera vez el 24 de mayo. Otras unidades fueron enviadas a Francia poco después del Día D. Las unidades móviles en Francia y Alemania fueron reemplazadas posteriormente por estaciones fijas, las "pesadas". ^{[ 19 ]}

Tras el fin de la guerra en Europa, Gran Bretaña planeó enviar bombarderos Lancaster al frente japonés como parte de la Fuerza Tigre y utilizar el sistema Gee para el paso de vuelos a Asia. Se iniciaron los preparativos para la instalación de transmisores Gee en Nablus (Palestina) que guiarían los vuelos a través de Oriente Medio, pero la rendición de Japón eliminó la necesidad de esta red. Este trabajo lo llevaba a cabo el MEDME en El Cairo, bajo la dirección del vicemariscal del aire RS Aitken.

Los bombarderos alemanes también utilizaron el sistema Gee para atacar el Reino Unido; los receptores Gee capturados proporcionaron la electrónica. ^{[ 20 ]}

Más adelante en la guerra, el Mando de Bombarderos quería desplegar un nuevo sistema de navegación, no para determinar la ubicación, sino para marcar un punto específico en el aire. Esta ubicación se usaría para lanzar bombas o como indicadores de objetivos para los ataques de otros bombarderos. El sistema Oboe ya ofrecía esta función: enviaba una señal de interrogación desde estaciones en el Reino Unido, la "reflejaba" mediante transceptores en las aeronaves y calculaba la diferencia entre ambas señales con un equipo similar al de Gee. Sin embargo, Oboe tenía la gran limitación de que solo podía guiar una aeronave a la vez y tardaba unos 10 minutos en guiarla hasta su objetivo. Un sistema capaz de guiar varias aeronaves simultáneamente supondría una mejora sustancial.

El resultado fue una nueva versión del mismo concepto básico de Oboe, pero invertida, de modo que era impulsada por la aeronave y reflejada por transceptores terrestres. Esto requería equipos en la aeronave capaces de recibir y medir la diferencia de tiempo entre dos señales. La reutilización del equipo Gee existente para este propósito era obvia. El nuevo sistema Gee-H solo requería una modificación: la adición de un nuevo transmisor que enviaría señales para su reflexión en transceptores terrestres. Con este transmisor apagado, el sistema volvía a ser una unidad Gee normal. Esto permitía su uso en modo Gee-H durante los ataques y, posteriormente, en modo Gee para la navegación de regreso a sus bases aéreas.

Gee resultó de tal utilidad que los despliegues apresurados durante la guerra se justificaron como la base de un sistema de navegación continuo y en constante expansión. El resultado fue un conjunto de cuatro cadenas: suroeste, sur, escocesa y norte, que ofrecen cobertura continua en la mayor parte del Reino Unido hasta el extremo noreste de Escocia. A estas se unieron otras dos cadenas en Francia y una única cadena en la zona de ocupación británica en el norte de Alemania. ^{[ 21 ]}

Los sistemas de navegación hiperbólica se pueden dividir en dos clases principales: aquellos que calculan la diferencia de tiempo entre dos pulsos de radio y aquellos que comparan la diferencia de fase entre dos señales continuas. Aquí, solo se considera el método de pulsos.

Consideremos dos transmisores de radio ubicados a 300  km de distancia, lo que significa que la señal de radio de uno tardará 1 milisegundo en llegar al otro. Una de estas estaciones está equipada con un reloj electrónico que emite periódicamente una señal de activación. Cuando se emite la señal, esta estación, A , transmite. Un milisegundo después, esa señal llega a la segunda estación, B. Esta estación está equipada con un receptor, y cuando detecta la llegada de la señal de A , activa su propio transmisor. Esto garantiza que las estaciones envíen señales con una diferencia exacta de 1 ms, sin que la segunda estación necesite un temporizador preciso. En la práctica, se añade un tiempo fijo para compensar los retrasos en la electrónica. ^{[ 6 ]}  

Un receptor que escucha estas señales y las muestra en un osciloscopio observa una serie de pulsos en la pantalla. Midiendo la distancia entre ellos, se puede calcular el retardo entre las dos señales. Por ejemplo, un receptor podría medir la distancia entre los dos pulsos para representar un retardo de 0,5  ms. Esto implica que la diferencia de distancia a las dos estaciones es de 150  km. En este caso, existe un número infinito de ubicaciones donde se podría medir ese retardo: a 75  km de una estación y a 225 km de la otra, o a 150  km de una y a 300 km de la otra, y así sucesivamente. ^{[ 6 ]}

Cuando se representa en un gráfico, el conjunto de ubicaciones posibles para cualquier diferencia de tiempo dada forma una curva hiperbólica. El conjunto de curvas para todos los posibles retrasos medidos forma un conjunto de líneas radiales curvas, centradas en la línea entre las dos estaciones, conocida como la "línea base". ^{[ 6 ]} Para obtener una posición, el receptor toma dos mediciones basadas en dos pares de estaciones diferentes. Las intersecciones de los dos conjuntos de curvas normalmente dan como resultado dos ubicaciones posibles, a igual distancia a cada lado del punto medio de la línea base. Utilizando algún otro método de navegación, por ejemplo, la navegación a estima , se puede eliminar una de estas posiciones posibles, proporcionando así una posición exacta. ^{[ 1 ]}

En lugar de utilizar dos pares de estaciones separadas, el sistema se puede simplificar teniendo una única estación maestra y dos secundarias ubicadas a cierta distancia entre sí, de modo que sus patrones se superpongan. Un conjunto de dichas estaciones se conoce como una "cadena". ^{[ 1 ]}

Las cadenas Gee utilizaban una configuración con un maestro y dos o tres secundarios. Los transmisores tenían una potencia de salida de alrededor de 300 kW y operaban en cuatro bandas de frecuencia entre 20 y 85 MHz . ^{[ 6 ]}  

La señal Gee para cualquier cadena dada consistía en una serie de pulsos de señal de radio con una envolvente aproximadamente parabólica invertida de unos 6 microsegundos de duración. ^{[ 22 ]} En un sistema de tres estaciones, el maestro enviaba un pulso simple, denominado A , seguido 2 milisegundos (ms) después por un pulso doble, A′ (A Prima). El primer secundario enviaba un pulso simple 1 ms después del pulso simple del maestro, etiquetado como B , y el segundo enviaba un pulso simple 1 ms después del pulso doble del maestro, etiquetado como C . Como el receptor no tenía ningún medio para sincronizarse automáticamente con la señal del maestro, el pulso doble A′ permitía que el navegador que operaba el receptor identificara la secuencia de órdenes. La secuencia completa se repetía en un ciclo de 4 ms (es decir, 250 veces por segundo), con el patrón ABA′-C . En el caso de un sistema de cuatro estaciones, el ciclo anterior se repetiría, con la adición de la estación D , que transmitiría otro pulso doble. Para permitir esta identificación, la estación D se programó a 166 veces por segundo, de modo que su pulso se desplazara desde la traza AB a la traza A'-C , sin aparecer en ninguna de ellas, y de vuelta a la traza AB. Por lo tanto, el ciclo fue ABDA′-CABA′-CDABA′-C... . La aparición del pulso D en ambas trazas significó que se podía realizar una localización utilizando las combinaciones AB/AC , AB/AD o AC/AD , lo que proporcionó un área de cobertura de alta precisión más amplia que el sistema de tres estaciones. ^{[ 23 ]}     

El disparo de los pulsos A se sincronizaba a 150  kHz mediante un oscilador local estable en la estación maestra, ^{[ 24 ]} pero la sincronización a veces se modificaba deliberadamente. El tiempo de diez ciclos de esta  oscilación de 150 kHz, 66,66  μs, se denominaba unidad Gee y correspondía a una diferencia de alcance de 12,4 millas (20,0 km) . ^{[ 24 ]} 

A bordo de la aeronave, las señales de las tres o cuatro estaciones se recibían y se enviaban a la pantalla. La descripción que aparece a continuación se refiere a un sistema de tres estaciones, pero en un sistema de cuatro estaciones, el pulso D se sustituiría por el pulso B o el pulso C.

En la configuración de base de tiempo "Principal", la pantalla CRT se configuró para mostrar la señal en dos líneas, cada una mostrando la mitad del tiempo de la señal. Se utilizó un oscilador local de mucha menor complejidad que el de la estación maestra para activar el barrido de la pantalla. Al activarse por primera vez, era improbable que tuviera exactamente la misma sincronización que la estación maestra, por lo que el operador vería un patrón de pulsos que se desplazaban por la pantalla. Se utilizó un mando de control que ajustaba el oscilador para sintonizar la frecuencia del oscilador local hasta que los pulsos en la pantalla se estabilizaran, lo que significaba que los osciladores local y maestro tenían ahora la misma sincronización (forma de onda simulada "Paso 1"). Se identificaban los pulsos y, a continuación, se ajustaba un control de retardo para mover los pulsos hacia adelante y hacia atrás con el fin de colocar los pulsos dobles A′ a la izquierda de la traza inferior, directamente debajo de la A en la traza superior (forma de onda simulada "Paso 2").

Se utilizaron interruptores rotativos seguidos de un ajuste fino para posicionar marcadores debajo de los pulsos B y C (los marcadores invertirían los pulsos en la pantalla) (forma de onda simulada "Paso 3"), y luego se cambió la base de tiempo a una posición "rápida", lo que agregaría líneas adicionales a la pantalla y mostraría los pulsos A y A′ encima de los pulsos B y C invertidos respectivamente (forma de onda simulada "Paso 4"). El ajuste fino se usaría para posicionar el pulso B directamente debajo del pulso A , y el pulso C directamente debajo del pulso A′ (forma de onda simulada "Paso 5"). Se accionó un interruptor, denominado "interruptor de borrado", y se registró el tiempo de la corrección. El interruptor de borrado cambió la pantalla de mostrar los pulsos a mostrar una escala generada internamente. Esta escala se leería en la posición de base de tiempo "rápida" para las lecturas decimales, seguida de los números enteros que se leerían con la pantalla en la configuración de base de tiempo "Principal" (formas de onda simuladas "Paso 6" y "Paso 7"). Los números respectivos de las lecturas AB y A′-C se buscarían luego en una tabla Gee. ^{[ 25 ]}

Las señales de las diferentes cadenas estaban muy próximas en frecuencia, lo suficientemente cerca como para que el receptor de banda ancha R1355 sintonizara a menudo más de una cadena a la vez. Para la identificación de la estación, las señales A′ se enviaban solo periódicamente. Una vez que la pantalla se estabilizaba y los trenes de pulsos aparecían en una sola ubicación, los pulsos A′ parpadeaban con un patrón fijo (lo que se denominaba "efecto fantasma" en la pantalla). Esto permitía al operador determinar la identidad de la señal maestra y, por lo tanto, seleccionar la cadena que deseaba utilizar colocando su señal A′ asociada en la parte inferior izquierda. ^{[ 26 ]}

A largas distancias, las líneas hiperbólicas se aproximan a líneas rectas que irradian desde el centro de la línea base. Al considerar dos señales de este tipo provenientes de una misma cadena, el patrón de líneas resultante se vuelve cada vez más paralelo a medida que la distancia de la línea base disminuye en comparación con el alcance. Por lo tanto, a distancias cortas, las líneas se cruzan en ángulos cercanos a los 90  grados, y este ángulo disminuye progresivamente con el alcance. Dado que la precisión de la determinación de la posición depende del ángulo de cruce, todos los sistemas de navegación hiperbólica se vuelven cada vez más imprecisos a medida que aumenta el alcance. ^{[ 27 ]}

Al examinar la señal en la pantalla ampliada, la temporización se basó en 1/10 de una unidad Gee, o 6,66  μs. Esto corresponde a una distancia de 1,24 millas (2000 m) . Se asumió que un operador en buenas condiciones podría medir los picos de la envolvente del pulso dentro de 1/10 de una marca de calibración, o 0,124 millas (200 m) . Esta es la precisión básica del sistema Gee, al menos en rangos más cortos y en ubicaciones cercanas al centro de las líneas base donde las líneas hiperbólicas eran casi perpendiculares. En la práctica, la precisión era una función de la distancia a los transmisores, variando aproximadamente con el cuadrado de la distancia. ^{[ 28 ]} En rangos cortos se reportaron precisiones de 165 yardas (151 m) , mientras que en largo alcance sobre Alemania se citó alrededor de 1 milla (1,6 km) . ^{[ 26 ]}    

El sistema Gee Mk. II para uso aéreo constaba de dos partes: el receptor de radio R1355 y el osciloscopio tipo 62 (o 62A) de la unidad indicadora. Ambos estaban conectados por dos cables gruesos: uno transmitía la señal de vídeo y el otro alimentaba la unidad indicadora. La fuente de alimentación estaba integrada en el receptor para ahorrar espacio en la pantalla. ^{[ 29 ]} También se produjo una versión "tropicalizada" del sistema, con el receptor R3645 y la unidad indicadora tipo 299, cuya fuente de alimentación se encontraba integrada en la unidad de visualización.

El R1355 fue diseñado para permitir el intercambio sencillo de la Unidad de Radiofrecuencia (RFU) en pleno vuelo. Esto permitía al navegante seleccionar diferentes cadenas Gee, y el cambio solo tomaba un minuto aproximadamente. El cambio de RFU también podía utilizarse para evitar interferencias, ya que los alemanes no sabrían qué cadenas se estaban utilizando.

En el caso de Gee-H, el uso del sistema se modificó ligeramente. En lugar de que el barrido se sincronizara mediante el oscilador local de la unidad de visualización, la señal de activación se enviaba desde un temporizador integrado. Esta señal también se amplificaba y se enviaba para consultar las estaciones terrestres distantes, cuyas señales de respuesta se recibían en el receptor Gee existente. En teoría, esto podría utilizarse para calcular la posición de la misma manera que con Gee, utilizando diferentes cartas. Sin embargo, navegar hacia un objetivo con un sistema así sería complejo; habría que tomar múltiples posiciones a lo largo del tiempo y luego promediarlas para calcular la velocidad y la dirección respecto al suelo.

En cambio, el sistema Gee-H se utilizaba de forma similar al sistema Oboe anterior. El navegante elegía primero una estación como señal de referencia, usándola como baliza de navegación principal. Se medía la distancia entre la estación de referencia y el objetivo, y luego se calculaba el retardo de la señal a esa distancia. Un temporizador en la unidad se ajustaba a este retardo, produciendo un pulso similar a una A en la pantalla en ese punto fijo. El pulso recibido de la estación de referencia también se mostraba en la misma traza. Al indicarle al piloto que girara a la izquierda o a la derecha, el navegante guiaba al bombardero hasta que las dos trazas se superponían con precisión, lo que significaba que el bombardero volaba a una distancia exacta de la estación. El piloto entonces volaba la aeronave siguiendo el arco circular que lo llevaría sobre el punto de destino, con correcciones periódicas del navegante según fuera necesario para realinear las dos señales. La señal recibida de la segunda estación, "ratón", también se configuró para visualizarse en la traza inferior, pero en este caso, la distancia seguiría cambiando a medida que la aeronave volara siguiendo el arco de la estación "gato". Cuando esta señal se superponía al rango preestablecido de "ratón", se soltaba la carga útil.

Este método de operación redujo considerablemente la carga de trabajo del navegante. Durante gran parte de la misión, simplemente debía mantener alineados los puntos de la traza superior en la pantalla y, periódicamente, observar los puntos inferiores para la sincronización. Además, dado que las mediciones se realizaban siempre en línea recta desde la estación, en lugar de mediante curvas hiperbólicas, la precisión disminuía linealmente en vez de con el cuadrado de la distancia. De este modo, Gee-H podía guiar al bombardero con una precisión de 120  yardas sobre Alemania, una mejora drástica con respecto a la precisión de aproximadamente 1 milla de Gee  a la misma distancia.

A diferencia de los sistemas de haz alemanes, donde los bombarderos volaban hacia sus objetivos siguiendo el haz, los pulsos Gee se irradiaban en todas direcciones, por lo que, de ser detectados, no revelarían el destino de los bombarderos. ^{[ 1 ]} Dado que el sistema era pasivo, a diferencia del H2S , no había señales de retorno que pudieran delatar la posición de los bombarderos a los cazas nocturnos . Además, esto significaba que todas las aeronaves podían usar el sistema al mismo tiempo.

Gee era muy susceptible a las interferencias; a los alemanes les bastaba con emitir pulsos falsos que hacían imposible distinguir entre las señales reales de las estaciones y las transmitidas por un inhibidor. Esto se podía lograr fácilmente ubicando una estación transmisora ​​en Francia o los Países Bajos y modificando su retardo y potencia de señal para que estas parecieran similares a las de alguna estación en el Reino Unido. Esto solo funcionaba sobre Alemania; cuando los aviones sobrevolaban el Reino Unido, estas señales parecían demasiado débiles. Utilizando receptores de radio convencionales y antenas de bucle para la radiogoniometría, los operadores podían determinar cuál de las señales era falsa. Incluso si se interfería sobre territorio enemigo, Gee tenía la gran ventaja de proporcionar una posición de navegación fiable una vez que los aviones que regresaban de sus misiones sobrevolaban el Mar del Norte, lo que facilitaba a los bombarderos encontrar sus aeródromos y, en consecuencia, reducía las pérdidas por accidentes.

Cada cadena tenía una palabra clave que utilizaba los nombres de estados estadounidenses, lo que sugiere que era para el uso de aeronaves estadounidenses. ^{[ 30 ]}

Nota: AMES son las siglas de Estación Experimental del Ministerio del Aire .

Tras la Segunda Guerra Mundial, el sistema Gee se utilizó como ayuda a la navegación para la aviación civil, aunque principalmente desde nuevos emplazamientos.

Tras la Segunda Guerra Mundial, la RAF reubicó en Inglaterra dos de las tres cadenas de estaciones Gee que habían operado durante la guerra: las cadenas del este y del suroeste (con cuatro estaciones cada una) y la cadena del sur, con tres estaciones. La cadena del sur se convirtió en una cadena londinense de cuatro estaciones y la cadena del este en una cadena de Midlands. Esto estaba previsto para 1948. ^{[ 33 ]}

• Blanchard, Walter (septiembre de 1991). "Capítulo 4". The Journal of Navigation . 44 (3).
  • Una versión modificada es Jerry Proc, "El sistema GEE" , 14 de enero de 2001.
• Cole, Steve (agosto de 1998). "Visor: RAF Barkway, Barkway, Hertfordshire (Número de referencia: BB98/27420)" . English Heritage. Archivado del original el 7 de agosto de 2011. Recuperado el 11 de octubre de 2011 .
• Cole, Steve (agosto de 1998b). "Visor: RAF Barkway, Barkway, Hertfordshire (Número de referencia: BB98/27424)" . English Heritage. Archivado del original el 7 de agosto de 2011. Recuperado el 11 de octubre de 2011 .
• Dippy, Robert (enero de 1946). "Gee: una ayuda para la navegación por radio". Journal of the Institution of Electrical Engineers - Part IIIA: Radiolocation . 1 (1): 344– 345. doi : 10.1049/ji-3a-1.1946.0131 .
• Campbell, W. (2000). "Capítulo 16: GEE y LORAN" (PDF) . Canadienses en el radar: Real Fuerza Aérea Canadiense 1940–1945 . El Proyecto de Historia del Radar Canadiense. Archivado del original (PDF) el 22 de septiembre de 2020. Recuperado el 15 de noviembre de 2011 .
  • Adaptado del documento confidencial CD1136 del Ministerio del Aire, 1956.
• Jones, RV (1978). La guerra más secreta . Hamish Hamilton. ISBN 0-241-89746-7.
  • También publicado en Estados Unidos como The Wizard War: British Scientific Intelligence 1939–1945 , Coward, McCann y Geoghegan, 1978.
• Haigh, JD (1960). "Gee AMES Tipo 7000". The Services Textbook of Radio, Volumen 7, Técnicas de radiolocalización, Ministerio del Aire AP3214(7) . págs. 242–249 . 
• Brown, Louis (1999). Una historia del radar en la Segunda Guerra Mundial: imperativos técnicos y militares . CRC Press. ISBN 9781420050660.

• Latham, Colin; Stobbs, Anne (1996). Radar, un milagro de guerra . Sutton Publishing. ISBN 0-7509-1643-5.
• Harris, Arthur (1995). Despatch on war operations, 23rd February, 1942, to 8th May, 1945 . Routledge. pp. 65– 67. ISBN  9780714646923.
• Wakelam, Randall Thomas (2009). La ciencia del bombardeo: investigación operacional en el Mando de Bombarderos de la RAF . University of Toronto Press. p. 242. ISBN  978-0-8020-9629-6.