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Ondas Eletromagnéticas: Congestionamento Invisível

Há algo no ar além dos aviões de carreira: a superlotação dos caminhos por onde viajam as ondas eletromagnéticas que transportam um número cada vez maior de sinais de rádio, TV e telefone. Como desafogar esse trânsito?

Por Da Redação - Atualizado em 31 out 2016, 18h47 - Publicado em 31 dez 1989, 22h00

Quando alguém, dentro do ônibus ou do carro, é obrigado a enfrentar o trânsito infernal de qualquer grande cidade não imagina que acima de sua cabeça outro meio de transporte também disputa um espaço cada vez mais concorrido. São as ondas eletromagnéticas de variadas intensidades, amplitudes e freqüências, que vão e vêm carregando todo tipo de mensagens e imagens. Não se pode vê-las, mas elas estão lá, assim como em toda parte ao redor do mundo — certos tipos de ondas, como algumas de radiodifusão e todas as de televisão, conseguem atravessar a ionosfera terrestre, a 100 mil metros de altitude, e se propagar pelo Cosmo.

É muito difícil estimar o número de todos os tipos de ondas eletromagnéticas que trafegam pela atmosfera. Para se ter uma idéia basta pensar que existem dezenas de milhares de estações de radiodifusão e pouco mais de mil estações de TV espalhadas pelo mundo. Somem-se a esse número os milhões de aparelhos de radiocomunicação instalados em aviões civis e militares, navios, carros de polícia e de bombeiros, ambulâncias, radioamadores e serviços de telecomunicações estatais e privados via satélite. Se todas as ondas eletromagnéticas fossem visíveis a olho nu, o mundo certamente ficaria irreconhecível.

O atual congestionamento do espectro eletromagnético é uma boa medida da necessidade de comunicação entre as pessoas. Desde os primeiros passos da civilização, essa necessidade levou o homem a criar meios de enviar mensagens a distância. Para trocar informações, enviar notícias e saudações já foram usadas as mais diversas formas de comunicação, como pombos-correio, nuvens de fumaça ou mensageiros a cavalo, em carroças ou em navios. Há não mais de cem anos uma mensagem demorava cerca de um mês para ir de navio do Ocidente ao Japão. Até que em 1864 James Clerk Maxwell, professor de Física experimental em Cambridge, na Inglaterra, provou que uma corrente elétrica poderia se propagar à velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo) na forma de ondas.

Pouco tempo depois. em 1888, o físico alemão Heinrich Hertz demonstrou que a previsão de Maxwell era verdadeira. Mas foi o físico italiano Guglielmo Marconi quem primeiro usou as ondas eletromagnéticas em 1901 para transmitir uma mensagem através do Oceano Atlântico. O eletromagnetismo é uma das quatro forças fundamentais que compõem o Universo — junto com a gravitação e as interações nucleares forte e fraca. Uma forma de enxergar o campo magnético (um dos componentes das ondas eletromagnéticas) é fazer a velha experiência escolar de espalhar limalha de ferro numa cartolina e colocar sobre ela uma barra de ím㠗 imediatamente as minúsculas partículas metálicas se alinham ao longo do campo.

Embora ainda não se conheça tudo sobre essa energia, ela tem sido amplamente explorada nos últimos cinqüenta anos. Depois que se descobriu que uma onda eletromagnética pode se propagar por longas distâncias, o desafio tem sido o de aperfeiçoar técnicas para fazê-la carregar uma quantidade cada vez maior de informação mais e mais longe. Essa onda é chamada portadora porque transporta uma mensagem embutida na variação de sua amplitude e na freqüência com que oscila. Para alguém transmitir um sinal qualquer basta fazer com que um pulso de corrente elétrica passe por uma antena. Como a energia elétrica pode ser uma corrente alternada — porque está constantemente alternando sua polarização, entre positivo e negativo —, no momento em que o pulso é positivo a corrente provoca uma oscilação magnética no campo à volta da antena em certo sentido. Quando o pulso fica negativo, a oscilação é no sentido oposto. Assim, a constância desse movimento alternado cria uma onda.

A grande idéia de Marconi foi a de influir nos pulsos elétricos que passam pela antena de forma similar às batidas dos tambores usados para enviar mensagens entre tribos africanas. Aumentar e diminuir a velocidade das batidas dos pulsos (ou seu ciclo) altera a freqüência com que a onda eletromagnética sobe e desce. Da mesma forma que aumentar e diminuir a força do pulso interfere no tamanho da onda. Foi a Primeira Guerra Mundial que desencadeou a exploração das freqüências de ondas de rádio como meio de comunicação, com a produção em massa de transmissores e receptores encomendados pelos exércitos em conflito. Foi também a partir daí que a atividade radiofônica começou a ser controlada pelos governos.

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No final dos anos 20, somente nos Estados Unidos já existiam 732 estações transmissoras de programas de rádio que, particularmente nas maiores cidades, sobrepunham suas ondas umas às outras, criando interferências que tornavam incompreensível a recepção. Para pôr ordem nessa torre de Babel, as autoridades começaram então a regulamentar o uso do que se chamava impropriamente o “éter” (os espaços por onde as ondas se propagam). O rápido crescimento do número de estações de radiodifusão mostrou que as ondas eletromagnéticas são um recurso limitado, que, se não for bem distribuído, gera uma grande confusão. É um recurso natural tanto quanto o são a água e o ar.

A rigor, as ondas servem da mesma forma que as embalagens de produtos das prateleiras dos supermercados: as latas de ervilha devem conter ervilhas que serão compradas por quem quer consumir ervilhas. O fabricante de xampu não pode usar uma lata de ervilhas para vender seu produto pela simples razão de que quem estiver precisando de xampu não vai buscá-lo na prateleira de latas de ervilhas. Como as ondas eletromagnéticas são utilizadas para o transporte de todo tipo de comunicação, podem ser entendidas como embalagens de produtos muito diferentes. Basta imaginar como seria absurdo um piloto de linha aérea ligar o aparelho de comunicação do avião e ouvir música de uma estação de rádio comercial em vez das instruções do controlador de vôo do aeroporto.

Para evitar desastres como esse, a solução foi definir um tipo de onda para cada tipo de usuário. Disciplinou-se o uso do espectro das ondas eletromagnéticas: uma distribuição dessas ondas de acordo com a freqüência. É uma escala dividida em bandas ou faixas ocupadas por ondas que vão das freqüências mais baixas, 30 ciclos por segundo ou 30 hertz (em homenagem ao cientista alemão) até as mais altas de 300 gigahertz ou 300 bilhões de hertz. As ondas curtas e médias são refletidas pela ionosfera e por isso mesmo usadas pelos serviços de radiodifusão que desejam atingir locais distantes — geralmente estações de rádio estatais, como a Radiobrás com sua Voz do Brasil, a Voz da América, do governo americano, ou a emissora pública BBC de Londres.

Da mesma forma fazem os radioamadores, cujos equipamentos têm potência para alcançar outros países. As telecomunicações via satélite, por sua vez, usam freqüências extremamente altas, chamadas microondas, porque conseguem atravessar todas as camadas da atmosfera. Portanto, cada usuário deve utilizar determinada faixa de comprimento de onda, ou faixa de freqüência, alocada para o fim a que ele se propõe. A divisão desse espectro foi definida por um acordo internacional de 1959, mas desde então sucessivas reuniões da União Internacional de Telecomunicações (UIT), ligada à ONU, têm aperfeiçoado e realocado algumas faixas na medida da evolução da tecnologia. Embora o espectro da UIT tenha limites bem definidos, cada país membro da organização estabeleceu pequenas variações de acordo com suas próprias necessidades.

Como se pode perceber na escala do espectro brasileiro, algumas faixas já estão bastante congestionadas. Em São Paulo, onde existe o maior fluxo de telecomunicações do país, na faixa de freqüências muito altas (VHF. do inglês very high frequencies), que vai de 30 megahertz (30 milhões de hertz) até 300 megahertz. não cabe mais nada. É por ela que são transmitidos os sinais de televisão VHF, como os da Rede Globo ou os do SBT, de algumas estações de rádio FM (freqüência modulada) e ainda comunicações de navios, aviões e até de alguns radioamadores. Embora uma imagem de TV precise de um total de 6 megahertz (MHz), tanto na faixa de VHF como na de UHF (ultra high frequencies, dos 300 MHz até os 3 GHz — gigahertz), cabem de fato apenas sete canais na faixa de VHF e pouco mais de dez na de UHF.

Isso porque, além de serem obrigados a compartilhar esse espaço com outros serviços, os canais receberam do governo mais 6 MHz para que não houvesse interferência entre um e outro, o que inevitavelmente aconteceria se existissem emissoras do 2 ao 13. Sendo assim. quem deseja a concessão de uma nova estação de TV em São Paulo precisa utilizar as UHF, como já é o caso da TV +, que ocupa o canal 29, e a TV Jovem Pan, canal 16, ainda em caráter experimental. Este ano deverão estar no ar mais dois ou três canais em UHF, entre eles o 32 da TV Abril.

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Embora a situação de São Paulo não seja a mesma em todo o país, o espectro brasileiro já encontra alguma dificuldade para acomodar todas as transformações pelas quais as telecomunicações passaram nos últimos vinte anos. Tanto que o mapa da distribuição de serviços por faixas de onda está sendo revisto pelo Dentel, órgão do Ministério das Comunicações que regula o assunto. Algumas faixas já foram redefinidas. “O mapa mais atualizado e disponível é de 1975 e de lá para cá muita coisa mudou, como as comunicações no meio rural, por exemplo, explica Ivan Pereira Pena, diretor da área de telecomunicações do Dentel. Como a telefonia rural ainda é muito precária, os fazendeiros se comunicam por rádio, numa determinada freqüência que. evidentemente, não pode ser pública.

O exemplo do congestionamento paulista, porém, nem chega perto da situação muito mais estrangulada do espectro americano. Nos Estados Unidos, no caso das TVs, além da ocupação total da faixa de VHF em quase todas as grandes cidades, boa parte das UHF também estão sendo usadas. Outros tipos de serviço criam um aperto ainda mais difícil de administrar. Apenas o governo, incluindo as forças armadas, utiliza boa parte do espectro para telecomunicações reservadas. Pesquisas científicas em Radioastronomia, outro tanto. O caso da telefonia móvel é bem representativo. Esse tipo de telefone funciona à base de ondas de rádio, geralmente em VHF, e pode ser transportado para todo lugar, dentro do carro ou até mesmo na pasta. A demanda pela telefonia móvel cresceu muito nos Estados Unidos nos últimos anos; para atendê-la, as companhias telefônicas reivindicam a ocupação de faixas de UHF, em sua maior parte originalmente destinadas às redes de TV.

Concorrem por esse mesmo espaço os serviços de radiofonia móvel que atendem à polícia e aos bombeiros. Sem falar nas grandes redes de TV que querem investir na HDTV — televisão de alta definição. É que a HDTV, ainda em desenvolvimento, precisará de faixas 50 a 100 por cento maiores que as das televisões comuns. Embora também o brasileiro ainda esteja distante da maravilha que será a HDTV, está próximo de usufruir a comodidade da telefonia móvel. No ano passado, o governo abriu concorrência para que empresas privadas comecem a explorar esse mercado em São Paulo, Rio de Janeiro e Brasília. Ainda não existe decisão oficial acerca da faixa de onda a ser usada por esses telefones, mas é muito provável que seja em UHF.

Como a tendência geral é aumentar o número de usuários de um espaço que fisicamente não pode crescer, governos e universidades de vários países, entre eles o Brasil, estão patrocinando estudos para maximizar o aproveitamento do espectro. Uma hipótese é a digitalização de sinais — transformar os sinais de rádio e TV em sinais digitais, a linguagem usada pelos computadores —, o que reduziria bastante o espaço ocupado por uma transmissão. Mas ainda resta desenvolver tecnologia de baixo custo para esse fim. “O maior desafio é definir uma tecnologia que possa ser produzida em massa”, observa Joseph Straubhaar, professor do Departamento de Telecomunicações da Universidade do Estado de Michigan, temporariamente lecionando na Universidade de São Paulo. Enquanto isso não acontece, existe uma alternativa que pode desafogar bastante o congestionamento do espectro: o uso dos cabos de fibra ótica, capazes de transportar quantidades colossais de dados por um fio de fibra de vidro da espessura de um cabelo, sem ocupar o espectro eletromagnético no meio ambiente.

 

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Para saber mais:

A revolução das pizzas

(SUPER número 3, ano 9)

 

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Confusão ganha a guerra eletrônica

Nos momentos finais da Segunda Guerra Mundial, o primeiro-ministro britânico Winston Churchill previu que os futuros conflitos passariam a ser travados principalmente entre engenheiros eletrônicos militares. Quarenta anos depois, os fatos lhe dão razão: o novo campo de batalha é efetivamente o espectro eletromagnético. Mas, ao contrário da distribuição organizada que existe entre os usuários dos serviços pacíficos, é justamente a confusão o que mais interessa aos guerreiros eletrônicos. Foi assim que os argentinos conseguiram pôr a pique o navio britânico Sheffield na Guerra das Malvinas, em 1982.

Um caça supersônico argentino Etendard localizou o Sheffield utilizando um sinal de radar com ondas eletromagnéticas tão precisas e potentes que os marinheiros ingleses o confundiram com os sinais de radar de seus próprios caças Harrier. Depois foi só lançar um missil Exocet também equipado com um sofisticado sistema de orientação eletrônica. O radar do Sheffield apenas percebeu seu engano segundos antes do impacto. Na guerra eletrônica as melhores armas são as que conseguem fazer o melhor uso de determinadas faixas de ondas. Como a informação rápida e exata é imprescindível até mesmo para a menor das unidades de combate, ganha quem possuir os equipamentos com os quais se possa comunicar sem que o inimigo interfira.

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