El espectro de ondas milímetricas en Sistemas de Defensa modernos: Arquitecturas, desafíos y escenarios Geopolíticos

Resumen Ejecutivo

El espectro de ondas de milímetro (30-300 GHz) representa una frontera tecnológica crítica para las capacidades de defensa del siglo XXI. Este artículo examina los fundamentos técnicos de los sistemas mmWave, sus aplicaciones militares clave, los desafíos de ingeniería asociados, y el panorama geopolítico de adopción en Rusia, China y la Unión Europea. Se analizan arquitecturas de radar, sistemas de comunicación segura, guerra electrónica y contramedidas, con énfasis en las diferencias estratégicas regionales y las implicaciones para la seguridad nacional.

1. Introducción

El espectro electromagnético ha sido siempre un dominio de conflicto en la historia militar moderna. Desde el radar de la Segunda Guerra Mundial hasta los sistemas de comunicación satelital de la Guerra Fría, el control del espectro ha determinado la superioridad operativa. En la última década, el espectro de ondas de milímetro (mmWave) —definido técnicamente como el rango de 30 a 300 GHz con longitudes de onda de 1 a 10 milímetros— ha emergido como un activo estratégico fundamental.

Durante décadas, este espectro permaneció subutilizado en aplicaciones militares debido a limitaciones tecnológicas: alta atenuación atmosférica, costos prohibitivos de componentes semiconductores de arsenuro de galio (GaAs), y la complejidad de los sistemas de antenas. Sin embargo, la convergencia de tres factores ha transformado el panorama: la miniaturización de semiconductores de nitruro de galio (GaN) y silicio-germanio (SiGe), la demanda comercial de 5G de alta capacidad, y la necesidad operativa de sistemas de detección de alta resolución ante amenazas como drones y misiles hipersónicos.

2. Fundamentos Técnicos del Espectro mmWave

2.1 Propiedades Físicas y Propagación

Las ondas milimétricas exhiben características de propagación distintivas que determinan su utilidad militar:

Propiedad	Implicación Técnica	Aplicación Militar
Alta frecuencia	Mayor ancho de banda disponible	Comunicaciones multi-gigabit, resolución radar mejorada
Longitud de onda corta	Antenas compactas, beamforming preciso	Arrays conformales en plataformas aéreas/navales
Atenuación atmosférica	Absorción por oxígeno (60 GHz) y vapor de agua	Comunicaciones seguras de corto alcance, LPD/LPI
Penetración limitada	Diffracción mínima alrededor de obstáculos	Detección de objetos ocultos, imágenes de contrabando

La ecuación de Friis indica que la pérdida de espacio libre aumenta con el cuadrado de la frecuencia, lo que históricamente limitó el alcance de sistemas mmWave. Sin embargo, esta limitación se convierte en ventaja para aplicaciones que requieren Low Probability of Detection/Interception (LPD/LPI), ya que las señales no propagan más allá del horizonte radioeléctrico local.

2.2 Ventanas Atmosféricas

El espectro mmWave presenta "ventanas" de transmisión relativamente transparentes en:

• 35 GHz (Ka-band): Balance entre atenuación y resolución

• 94 GHz (W-band): Alta resolución para imágenes y radar

• 140 GHz (D-band): Futuro 6G y comunicaciones ultra-densas

Estas ventanas permiten diseñar sistemas con alcances útiles (1-10 km) manteniendo la alta resolución inherente a las frecuencias elevadas.

3. Arquitecturas de Sistemas de Defensa mmWave

3.1 Radares de Alta Resolución

Los radares mmWave aprovechan el ancho de banda instantáneo para lograr resoluciones de rango extraordinarias. La resolución teórica viene dada por:

ΔR=2Bc​ 

Donde c  es la velocidad de la luz y B  el ancho de banda. Con B=2  GHz a 94 GHz, se obtiene ΔR=7.5  cm, suficiente para identificación de objetivos (NCTR - Non-Cooperative Target Recognition).

Caso de estudio: AN/APG-78 Longbow El radar del helicóptero Apache opera en banda Ka (mmWave) con:

• 128 objetivos trackeados simultáneamente

• 16 objetivos atacables concurrentes

• Tiempo de escaneo: <30 segundos para zona completa

• Modos: GMTI (Ground Moving Target Indicator), imágenes de rango-Doppler, y designación de objetivos para misiles Hellfire fire-and-forget.

3.2 Sistemas de Protección Activa (APS)

Los APS representan una de las aplicaciones más maduras de mmWave en defensa. La arquitectura típica incluye:

1. Radar de alerta: Detección de amenazas entrantes (ATGM, RPG)

2. Radar de seguimiento: Cálculo de trayectoria y punto de intercepción

3. Sistema de contramedida: Lanzamiento de proyectil interceptor o DIRCM

Ejemplo histórico: Drozd soviético (1977) Primer APS operacional del mundo, utilizaba dos antenas radar mmWave para detección y guía de contramedidas explosivas contra misiles anti-tanque. Su sucesor, el sistema Arena, mejoró la cobertura angular y redujo el riesgo para infantería cercana.

3.3 Comunicaciones Militares de Baja Probabilidad de Intercepción

El estándar IEEE 802.11ay (WiGig) a 60 GHz ha sido adaptado por el Ejército de EE.UU. para comunicaciones entre puestos de mando. Las características técnicas incluyen:

• Beamforming adaptativo: Formación de haces estrechos (<10°) usando arrays de antenas phased-array

• Modulación OFDM: Hasta 256-QAM para máxima eficiencia espectral

• Protocolos de acceso al medio: CSMA/CA adaptado para entornos tácticos

El programa MIDAS de DARPA desarrolla arrays digitales de 18-50 GHz para redes móviles ad-hoc (MANETs) con capacidad de reconfiguración dinámica ante interferencias o movilidad de nodos.

4. Escenarios Geopolíticos y Adopción Regional

4.1 Federación Rusa: Herencia Soviética y Modernización Asimétrica

Rusia mantiene una base tecnológica heredada de la era soviética, con énfasis en sistemas de protección de vehículos y guerra electrónica.

Sistemas operacionales:

• Radar 9S86 "Snap Shot": Radar coherente pulse-Doppler en banda K (mmWave) para el sistema de misiles SA-13 Gopher. Especificaciones técnicas:

  • Frecuencia: ~35 GHz

  • Alcance de detección: 10 km

  • Precisión de rango: <5 m

  • Capacidad de seguimiento de objetivos de baja altitud y velocidad

• Mi-28N "Cazador Nocturno": Helicóptero de ataque equipado con radar mmWave de 1 mm de longitud de onda, permitiendo operaciones en condiciones meteorológicas adversas y de baja luminosidad. El radar proporciona:

  • Mapeo de terreno en tiempo real

  • Detección de objetivos móviles y estacionarios

  • Designación de objetivos para armamento de precisión

Guerra Electrónica en Ucrania: El conflicto ha demostrado la vulnerabilidad de sistemas mmWave ante contramedidas electrónicas intensas. Rusia ha desplegado sistemas Leer-2, Lorandit e Infaquino para:

• Interferencia direccional de comunicaciones tácticas en bandas mmWave

• Bloqueo de enlaces de control de drones UAV

• Protección de convoyes contra armas guiadas por radar

Limitaciones identificadas:

• Dependencia de componentes importados para semiconductores de alta frecuencia

• Dificultades de mantenimiento de sistemas soviéticos heredados

• Vulnerabilidad de radares de corto alcance a sistemas de ataque supersónicos

4.2 República Popular China: Estrategia Sub-6 GHz y Desarrollo de Capacidades Asimétricas

China ha adoptado una estrategia diferente a la occidental, priorizando el espectro sub-6 GHz (3.3-5.0 GHz) para su infraestructura 5G militar, mientras reserva mmWave para aplicaciones especializadas.

Análisis de la estrategia china:

Parámetro	Enfoque Occidental (EE.UU.)	Enfoque Chino
Banda primaria 5G	mmWave (24-28 GHz)	Sub-6 GHz (3.3-5.0 GHz)
Alcance celular	150-300 m	1-5 km
Penetración edificios	Limitada	Buena
Aplicación militar	Comunicaciones de alta capacidad, corto alcance	Redes tácticas amplias, C2 distribuido

Esta divergencia crea un problema de interoperabilidad para operaciones militares conjuntas, ya que los equipos de comunicaciones no son compatibles entre aliados que operan en bandas diferentes.

Desarrollos en radar:

• JYL-1: Radar 3D de vigilancia de largo alcance, aunque operando principalmente en bandas L y S

• JY-27: Radar de ondas métricas promocionado como "asesino de stealth", pero con vulnerabilidad demostrada ante guerra electrónica

• Radar Cuántico: China invierte fuertemente en tecnologías de detección cuántica para contrarrestar ventajas de aeronaves furtivas, aunque su madurez operacional permanece clasificada

Implicaciones de seguridad de la cadena de suministro: La preocupación del DoD estadounidense sobre componentes chinos en sistemas militares occidentales es particularmente aguda en el dominio mmWave, donde los semiconductores de nitruro de galio (GaN) fabricados en China podrían comprometer la seguridad de radares y sistemas de comunicación aliados.

4.3 Unión Europea: Soberanía Tecnológica y Programas de Doble Uso

La UE ha adoptado una estrategia de autonomía estratégica abierta, desarrollando capacidades mmWave tanto para mercados comerciales como de defensa.

Caso de estudio: Microamp Solutions (Polonia) Empresa deep-tech seleccionada para el programa NATO DIANA (Defence Innovation Accelerator for the North Atlantic), desarrollando:

• Sistemas 5G mmWave para comunicaciones de defensa con:

  • Throughput multi-gigabit

  • Latencia <1 ms

  • Beamforming adaptativo para entornos móviles

• Aplicaciones duales (dual-use):

  • Redes privadas 5G para bases militares

  • Comunicaciones tácticas vehiculares

  • Sistemas de detección de drones en aeropuertos y centros críticos

Proyectos de investigación europeos:

• Convergencia RF-fotónica: Sistemas híbridos que combinan la flexibilidad de la RF con el ancho de banda de la óptica

• Componentes COTS (Commercial Off-The-Shelf): Aprovechar la industria automotriz europea (radares de colisión 77 GHz) para reducir costos en aplicaciones de defensa

• Programa Europeo de Defensa (EDF): Financiamiento de proyectos conjuntos de radar mmWave para drones y sistemas terrestres

Desafíos europeos:

• Fragmentación del mercado de defensa entre Estados miembros

• Dependencia histórica de tecnología estadounidense para sistemas críticos

• Necesidad de armonización de espectro entre países miembros para interoperabilidad

5. Desafíos Técnicos y Soluciones Emergentes

5.1 Mitigación de la Atenuación Atmosférica

La pérdida de propagación en mmWave sigue la ecuación:

Latm​=α⋅d+20log10​(d)+20log10​(f)+32.45 

Donde α  es el coeficiente de absorción atmosférica (máximo en 60 GHz por resonancia del oxígeno molecular).

Soluciones:

• Diversidad de trayectoria: Uso de múltiples haces reflejados en entornos urbanos

• Relés móviles: Drones o vehículos autónomos como nodos intermedios

• Codificación avanzada: LDPC y polar codes para corrección de errores en canales degradados

5.2 Gestión Térmica en Componentes de Potencia

Los amplificadores de potencia (PA) en mmWave tienen eficiencias del 15-30%, generando calor significativo en plataformas compactas.

Tecnologías emergentes:

• GaN-on-SiC: Mayor conductividad térmica que GaAs tradicional

• Sistemas de enfriamiento líquido microcanal: Integrados en substrates de circuitos impresos

• Arquitecturas de beamforming distribuido: Reducción de potencia por elemento de antena

5.3 Seguridad Cibernética en Sistemas mmWave

Los sistemas de beamforming adaptativo introducen nuevas superficies de ataque:

• Ataques de canal: Manipulación del estado del canal para desviar haces de transmisión

• Eavesdropping en lóbulos secundarios: Intercepción de señales fuera del haz principal

• Jamming direccional: Uso de arrays inteligentes para interferir selectivamente

Contramedidas:

• Beam hopping: Cambio rápido de dirección del haz para evitar seguimiento

• Modulación direccional: Codificación de información en la dirección de transmisión

• Zero-forcing precoding: Cancelación activa de señales en direcciones no deseadas

6. Futuro y Recomendaciones Estratégicas

6.1 Tendencias Tecnológicas 2025-2035

1. 6G y el espectro THz (100-1000 GHz): Extensión natural del mmWave para comunicaciones de ultra-alta capacidad

2. Inteligencia Artificial en capa física: Optimización en tiempo real de parámetros de transmisión mediante aprendizaje por refuerzo

3. Metasuperficies programables: Antennas reconfigurables que adaptan su patrón de radiación mediante control software

4. Fusión radar-comunicaciones (JRC): Uso de la misma señal para detección y transmisión de datos, optimizando el uso del espectro

6.2 Recomendaciones para Policymakers

Para Europa:

• Establecer un fondo de innovación mmWave dentro del Programa Europeo de Defensa

• Armonizar asignaciones de espectro mmWave para defensa en toda la UE

• Invertir en soberanía de semiconductores GaN y SiGe para reducir dependencia extranjera

Para la OTAN:

• Desarrollar estándares de interoperabilidad mmWave que permitan operaciones conjuntas entre aliados con diferentes estrategias de espectro

• Crear ejercicios de guerra electrónica específicos para testear resiliencia de sistemas mmWave

• Establecer un centro de excelencia para investigación en aplicaciones de defensa mmWave

7. Conclusiones

El espectro de ondas de milímetro ha transitado de ser una curiosidad tecnológica a convertirse en un pilar de la superioridad militar moderna. Sus aplicaciones en radar de alta resolución, comunicaciones seguras, protección de plataformas y guerra electrónica lo posicionan como un dominio crítico para las operaciones del futuro.

Las diferencias estratégicas entre actores globales —el enfoque en mmWave de EE.UU., la apuesta por sub-6 GHz de China, la herencia soviética de Rusia y la búsqueda de autonomía de la UE— crean un panorama complejo donde la interoperabilidad, la seguridad de la cadena de suministro y la innovación tecnológica serán determinantes.

La convergencia de tecnologías comerciales (5G/6G, automoción autónoma) con requisitos militares ofrece oportunidades únicas para reducir costos y acelerar ciclos de desarrollo, pero también introduce vulnerabilidades que deben gestionarse proactivamente.

En última instancia, el dominio del espectro mmWave no será solo una cuestión de capacidad tecnológica, sino de arquitectura de sistemas que integren hardware avanzado, algoritmos inteligentes y doctrinas operativas adaptadas a las características únicas de estas frecuencias.

Referencias

[1] U.S. Department of Defense, "5G Strategy Implementation," 2020.

[2] NATO Science & Technology Organization, "Impact of 5G Technologies on Military Operations," 2021.

[3] DARPA, "Millimeter-wave Digital Arrays (MIDAS) Program," 2019.

[4] Russian Ministry of Defence, "Electronic Warfare Systems: Current Status and Development," 2022.

[5] China Electronics Technology Group Corporation (CETC), Annual Report on Radar Technologies, 2023.

[6] Microamp Solutions, "5G mmWave for Defence Applications," NATO DIANA Presentation, 2024.

[7] European Defence Agency, "Strategic Context Case for Defence R&T," 2023.

[8] R. J. Mailloux, "Phased Array Antenna Handbook," 3rd Ed., Artech House, 2018.

[9] T. S. Rappaport et al., "Millimeter Wave Wireless Communications," Pearson, 2015.

Sobre el autor: Artículo técnico elaborado con base en fuentes abiertas de instituciones de defensa, literatura académica y reportes de industria. Las especificaciones técnicas de sistemas militares específicos están limitadas por su naturaleza clasificada.