Moderní lokální konflikty, dokonce i v zemích s nejnižší úrovní rozvoje ozbrojených sil (Sýrie, Ukrajina), ukazují, jak velkou roli hraje elektronická průzkumná a detekční zařízení. A jaké výhody může strana získat, například pomocí systémů proti bateriím proti straně, která takové systémy nemá.
V současné době probíhá vývoj všech radioelektronických systémů dvěma směry: na jedné straně maximalizovat jejich řídicí a komunikační systémy, systémy shromažďování zpravodajských informací, přesné řídicí systémy zbraní ve spojení se všemi dříve uvedenými systémy a komplexy.
Druhou linií je vývoj systémů, které dokážou co možná nejkvalitněji bránit nepříteli v provozu všech výše uvedených prostředků s nejjednodušším cílem - nedovolit nepříteli způsobit svým jednotkám poškození a poškození.
Zde také stojí za zmínku práce na možnostech a metodách maskování objektů snížením jejich radarového podpisu pomocí použití nejnovějších materiálů pohlcujících záření a povlaků s proměnlivými reflexními vlastnostmi.
Pravděpodobně stojí za překlad: nebudeme schopni učinit tank neviditelným v rádiovém spektru, ale můžeme jeho viditelnost co nejvíce minimalizovat, například tím, že jej pokryjeme materiály, které budou dávat tak zkreslený signál, že identifikace bude být velmi obtížné.
A ano, stále vycházíme ze skutečnosti, že absolutně neviditelná letadla, lodě a tanky prostě neexistují. Zatím alespoň. Je -li subtilní a těžko viditelné cíle.
Ale, jak se říká, každý cíl má svůj vlastní radar. Otázka frekvence a síly signálu. Ale tady je problém.
Nové materiály, zejména povlaky pohlcující záření, nové formy výpočtu reflexních povrchů, to vše činí úrovně kontrastu chráněných objektů minimální. To znamená, že úroveň rozdílu mezi elektrickými vlastnostmi řídicího objektu nebo vadami v něm vyplývajícími z vlastností prostředí se stává obtížně rozlišitelným, objekt ve skutečnosti splývá s prostředím, což činí jeho detekci problematickou.
V naší době se minimální úrovně kontrastu pozadí skutečně blíží extrémním hodnotám. Je tedy zřejmé, že pro radary (zejména pro kruhový pohled), které pracují přesně na kontrastu, je prostě nutné zajistit především zvýšení kvality přijímaných informací. A to není zcela možné provést obvyklým zvýšením množství informací.
Přesněji je možné zvýšit účinnost / kvalitu radarového průzkumu, otázkou je jen za jakou cenu.
Pokud vezmete hypotetický radar, bez ohledu na jeho účel, stačí kruhový radar s dosahem například 300 km (jako „Sky-SV“) a nastavíte si úkol zdvojnásobit jeho dosah, pak budete muset vyřešit velmi obtížné úkoly. Nebudu zde uvádět vzorce pro výpočet, toto je fyzika nejčistší vody, není tajná.
Ke zdvojnásobení dosahu detekce radaru je tedy zapotřebí:
- zvýšit energii záření o 10–12krát. Ale fyzika opět nebyla zrušena, záření lze tolik zvýšit pouze zvýšením spotřebované energie. A to s sebou nese vzhled dalšího vybavení pro výrobu elektřiny ve stanici. A pak jsou tu nejrůznější problémy se stejným maskováním.
- zvýšit citlivost přijímacího zařízení 16krát. Levnější. Ale je to vůbec realizovatelné? To je již otázka technologie a vývoje. Ale čím citlivější je přijímač, tím více problémů s přirozeným rušením, které během provozu nevyhnutelně vznikají. O rušení elektronického boje nepřítele stojí za to mluvit samostatně.
- 4násobné zvýšení lineární velikosti antény. Nejjednodušší, ale také přidává na složitosti. Náročnější na přepravu, nápadnější …
Ačkoli upřímně přiznáváme, že čím je radar výkonnější, tím snazší je detekovat, klasifikovat, generovat pro něj osobně vypočítaný zásah do nejracionálnějších charakteristik a odeslat jej. A zvětšení velikosti radarové antény hraje do karet těm, kteří ji musí včas odhalit.
V zásadě se takový začarovaný kruh ukáže. Kde vývojáři musí balancovat na ostří nože, s přihlédnutím k desítkám, ne -li stovkám nuancí.
Naši potenciální oponenti z celého oceánu se tohoto problému obávají stejně jako my. Ve struktuře amerického ministerstva obrany je takové oddělení, jako je DARPA - Defense Advanced Research Project Agency, která se zabývá právě slibným výzkumem. Specialisté DARPA v poslední době zaměřili své úsilí na vývoj radarů využívajících ultraširokopásmové signály (UWB).
Co je to ZČU? Jedná se o ultrakrátké pulsy s délkou nanosekundy nebo méně, se šířkou spektra nejméně 500 MHz, tedy mnohem více než u konvenčního radaru. Síla vyzařovaného signálu podle Fourierových transformací (přirozeně ne Charles, utopista, který prošel historií ve škole, ale Jean Baptiste Joseph Fourier, tvůrce Fourierovy řady, podle níž byly pojmenovány principy transformace signálu) je rozloženo po celé šířce použitého spektra. To vede k poklesu výkonu záření v oddělené části spektra.
Právě kvůli tomu je mnohem obtížnější detekovat radar pracující na ZČU než obyčejný: je to, jako by nefungoval jeden silný paprskový signál, ale jakoby mnoho slabších, rozmístěných podle podoby štětce. Ano, odborníci mi takové zjednodušení odpustí, ale to je výhradně pro „přenesení“na jednodušší úroveň vnímání.
To znamená, že radar „nevystřelí“ne jedním pulsem, ale takzvaným „výbuchem ultrakrátkých signálů“. To poskytuje další výhody, které budou diskutovány níže.
Zpracování signálu UWB, na rozdíl od úzkopásmového, je založeno na principech bezdetektorového příjmu, takže počet shluků signálu není nijak omezen. V souladu s tím neexistuje prakticky žádné omezení šířky pásma signálu.
Zde vyvstává dlouhodobá otázka: co všechno tato fyzika dává, jaké jsou výhody?
Přirozeně jsou. Radary založené na UWB jsou vyvíjeny a vyvíjeny právě proto, že signál UWB umožňuje mnohem více než konvenční signál.
Radary založené na signálu UWB mají nejlepší schopnosti detekce, rozpoznávání, určování polohy a sledování objektů. To platí zejména pro objekty, které jsou vybaveny antiradarovou kamufláží a redukcí radarového podpisu.
To znamená, že signálu UWB je jedno, zda pozorovaný objekt patří mezi takzvané „tajné objekty“nebo ne. Kryty proti radaru se také stávají podmíněnými, protože nejsou schopny odrážet / absorbovat celý signál, některá část paketu předmět „chytí“.
Radary na ZČU lépe identifikují cíle, jednotlivé i skupinové. Lineární rozměry cílů jsou přesněji určeny. Je pro ně jednodušší pracovat s malými cíli schopnými létat v nízkých a ultra nízkých výškách, tedy s UAV. Tyto radary budou mít výrazně vyšší odolnost proti rušení.
Samostatně se věří, že ZČU umožní lepší rozpoznávání falešných cílů. Jedná se o velmi užitečnou možnost při práci například s hlavicemi mezikontinentálních balistických raket.
Nenechte se však zavěsit na radary pro letecký dohled, existují i další možnosti využití radarů na ZČU, neméně a možná ještě efektivněji.
Může se zdát, že ultraširokopásmový signál je všelékem na všechno. Z dronů, ze stealth letadel a lodí, z řízených střel.
Ve skutečnosti samozřejmě ne. Technologie UWB má některé zjevné nevýhody, ale existuje také dostatek výhod.
Silou radaru UWB je vyšší přesnost a rychlost detekce a rozpoznávání cílů, určení souřadnic díky tomu, že provoz radaru je založen na více frekvencích operačního rozsahu.
Zde je „nadšení“ZČU obecně skryto. A spočívá právě ve skutečnosti, že operační dosah takového radaru má mnoho frekvencí. A tento široký rozsah vám umožňuje vybrat ty dílčí rozsahy, na jejichž frekvencích se reflektivní schopnosti objektů pozorování projevují co nejlépe. Nebo - jako volitelně - to může negovat například antiradarové povlaky, které také nemohou fungovat v celém frekvenčním rozsahu kvůli tomu, že povlaky pro letadla mají hmotnostní omezení.
Ano, dnes jsou prostředky pro redukci radarového podpisu používány velmi široce, ale klíčové slovo zde je „redukce“. Před radarem nemůže chránit ani jeden povlak, ani jediná mazaná forma trupu. Snižte viditelnost, dejte šanci - ano. Už ne. Příběhy tajných letadel byly v Jugoslávii odhaleny v minulém století.
Výpočet radaru UWB bude schopen vybrat (a rychle na základě podobných údajů) ten subfrekvenční balíček, který nejjasněji „zvýrazní“předmět pozorování v celé jeho slávě. Tady nebudeme mluvit o hodinkách, moderní digitální technologie umožňují správu za pár minut.
A samozřejmě analýza. Takový radar by měl mít dobrý analytický komplex, který umožní zpracování dat získaných z ozařování objektu na různých frekvencích a jejich porovnání s referenčními hodnotami v databázi. Porovnejte je a dejte konečný výsledek, jaký objekt se dostal do zorného pole radaru.
Skutečnost, že objekt bude ozářen na různých frekvencích, bude hrát pozitivní roli při snižování chyby v rozpoznávání a je menší pravděpodobnost narušení pozorování nebo protiopatření prostřednictvím objektu.
Zvýšení odolnosti proti rušení těchto radarů je dosaženo detekcí a výběrem záření, které může interferovat s přesným provozem radaru. A podle toho restrukturalizace přijímacích komplexů na jiné frekvence, aby byl zajištěn minimální dopad interference.
Všechno je velmi krásné. Samozřejmě existují i nevýhody. Například hmotnost a rozměry takového radaru výrazně převyšují konvenční stanice. To stále značně komplikuje vývoj UWB radarů. Asi stejně jako cena. Pro prototypy je více než transcendentální.
Vývojáři takových systémů jsou však ohledně budoucnosti velmi optimističtí. Na jedné straně, když se produkt začne sériově vyrábět, vždy to sníží náklady. A pokud jde o hmotnost, inženýři počítají s elektronickými součástmi na bázi nitridu galia, které mohou výrazně snížit hmotnost i velikost takových radarů.
A určitě se to stane. Pro každý ze směrů. A jako výsledek bude výstupem radar s výkonnými, ultra krátkými pulzy v širokém frekvenčním rozsahu s vysokou frekvencí opakování. A - velmi důležité - vysokorychlostní digitální zpracování dat, schopné „strávit“velké množství informací přijatých od přijímačů.
Ano, opravdu zde potřebujeme technologie s velkým písmenem. Lavinové tranzistory, diody pro skladování náboje, polovodiče z nitridu galia. Lavinové tranzistory obecně nejsou podceňovaná zařízení, jsou to zařízení, která se budou stále ukazovat. Ve světle moderních technologií jim patří budoucnost.
Radary využívající ultrakrátké nanosekundové impulsy budou mít oproti konvenčním radarům následující výhody:
- schopnost pronikat do překážek a odrážet se od cílů nacházejících se mimo přímou viditelnost. Lze jej například použít k detekci osob a zařízení za překážkou nebo v zemi;
- vysoké utajení díky nízké spektrální hustotě signálu UWB;
- přesnost určení vzdálenosti až několika centimetrů vzhledem k malému prostorovému rozsahu signálu;
- schopnost okamžitě rozpoznat a klasifikovat cíle podle odraženého signálu a vysokých detailů cíle;
- zvýšení účinnosti, pokud jde o ochranu proti všem druhům pasivního rušení způsobeného přírodními jevy: mlha, déšť, sníh;
A to zdaleka nejsou všechny výhody, které radar UWB může mít ve srovnání s konvenčním radarem. Jsou chvíle, které dokážou ocenit pouze specialisté a lidé, kteří se v těchto věcech dobře vyznají.
Díky těmto vlastnostem je radar UWB slibný, ale existuje řada problémů, které výzkum a vývoj řeší.
Nyní stojí za to mluvit o nevýhodách.
Kromě nákladů a velikosti je radar UWB horší než konvenční úzkopásmový radar. A výrazně méněcenné. Konvenční radar s pulzním výkonem 0,5 GW je schopen detekovat cíl na vzdálenost 550 km, poté UWB radar na 260 km. S pulzním výkonem 1 GW úzkopásmový radar detekuje cíl ve vzdálenosti 655 km, radar UWB ve vzdálenosti 310 km. Jak vidíte, téměř zdvojnásobil.
Je tu ale ještě jeden problém. Toto je nepředvídatelnost tvaru odraženého signálu. Úzkopásmový radar funguje jako sinusový signál, který se při cestování prostorem nemění. Amplituda a fáze se mění, ale mění se předvídatelně a v souladu s fyzikálními zákony. Signál UWB se mění jak ve spektru, ve své frekvenční doméně, tak i v čase.
Dnes jsou uznávanými lídry ve vývoji radarů ZČU Spojené státy, Německo a Izrael.
Ve Spojených státech již armáda má přenosný detektor min AN / PSS-14 pro detekci různých druhů min a dalších kovových předmětů v půdě.
Tento minový detektor nabízejí státy také svým spojencům v NATO. AN / PSS-14 vám umožňuje detailně vidět a zkoumat objekty přes překážky a zemi.
Němci pracují na projektu radaru UWB Ka-band „Pamir“s šířkou pásma signálu 8 GHz.
Izraelci vytvořili na principech „stenovisor“UWB, kompaktního zařízení „Haver-400“, schopného „dívat se“zdmi nebo zemí.
Zařízení bylo vytvořeno pro protiteroristické jednotky. Toto je obecně samostatný typ radaru UWB, který Izraelci implementovali velmi krásně. Zařízení je opravdu schopné studovat operativně-taktickou situaci prostřednictvím různých překážek.
A další vývoj „Haver-800“, který se vyznačuje přítomností několika samostatných radarů s anténami, umožňuje nejen studovat prostor za překážkou, ale také vytvořit trojrozměrný obraz.
Když to shrnu, rád bych řekl, že vývoj UWB radarů v různých směrech (pozemní, námořní, protivzdušná obrana) umožní těm zemím, které zvládnou technologii pro návrh a výrobu takových systémů, výrazně posílit jejich zpravodajské schopnosti.
Ostatně počet zajatých, správně identifikovaných a odvezených k doprovodu s následným zničením cílů je zárukou vítězství v jakékoli konfrontaci.
A pokud uvážíme, že radary UWB jsou méně náchylné k rušení různých vlastností …
Použití signálů UWB výrazně zvýší účinnost detekce a sledování aerodynamických a balistických objektů při monitorování vzdušného prostoru, prohlížení a mapování zemského povrchu. Radar ZČU může vyřešit mnoho problémů s letem a přistáním letadel.
Radar ZČU je skutečnou příležitostí podívat se do zítřka. Ne nadarmo se Západ tak úzce zabývá vývojem v tomto směru.
