Nykyaikaiset paikalliset konfliktit, jopa puolustusvoimien alimmalla kehitystasolla (Syyria, Ukraina), osoittavat, kuinka suuri rooli sähköisellä tiedustelu- ja havaitsemislaitteella on. Ja mitä etuja osapuoli voi saada esimerkiksi käyttämällä vasta-akkujärjestelmiä osapuolta vastaan, jolla ei ole tällaisia järjestelmiä.
Tällä hetkellä kaikkien radioelektronisten järjestelmien kehittäminen etenee kahteen suuntaan: toisaalta niiden ohjaus- ja viestintäjärjestelmien maksimoimiseksi, älykkyyden keruujärjestelmiin, tarkkojen aseiden ohjausjärjestelmiin yhdessä kaikkien aiemmin lueteltujen järjestelmien ja kompleksien kanssa.
Toinen linja on sellaisten järjestelmien kehittäminen, jotka voivat tehdä mahdollisimman korkealaatuisiksi kaikkien edellä mainittujen välineiden toiminnan estämisen viholliselta yksinkertaisimmalla tavoitella, ettei vihollinen saa aiheuttaa vahinkoa ja vahinkoa joukkoilleen.
Tässä on myös syytä huomata työ kohteiden peittämismahdollisuuksista ja -menetelmistä vähentämällä niiden tutka-allekirjoitusta käyttämällä uusimpia radiovaimentavia materiaaleja ja pinnoitteita, joilla on vaihtelevat heijastavat ominaisuudet.
Se on luultavasti syytä kääntää: emme voi tehdä säiliöstä näkymätöntä radiotaajuudessa, mutta voimme minimoida sen näkyvyyden mahdollisimman paljon, esimerkiksi peittämällä sen materiaaleilla, jotka antavat niin vääristyneen signaalin, että tunnistaminen olla hyvin vaikeaa.
Ja kyllä, lähdemme edelleen siitä tosiasiasta, että täysin näkymättömiä lentokoneita, aluksia ja säiliöitä ei yksinkertaisesti ole olemassa. Ainakin toistaiseksi. Jos hienovaraisia ja vaikeasti havaittavia kohteita.
Mutta kuten sanotaan, jokaisella kohteella on oma tutka. Kysymys signaalin taajuudesta ja voimakkuudesta. Mutta tässä on ongelma.
Uudet materiaalit, erityisesti radioaktiiviset pinnoitteet, heijastavien pintojen uudet laskentamallit, kaikki tämä tekee suojattujen esineiden taustakontrastitasot mahdollisimman pieniksi. Toisin sanoen ohjausobjektin sähköisten ominaisuuksien tai sen vikojen välisen eron tasoa ympäristön ominaisuuksista on vaikea erottaa, kohde todella sulautuu ympäristöön, mikä tekee sen havaitsemisesta ongelmallista.
Meidän aikanamme taustakontrastin vähimmäistasot ovat itse asiassa lähellä ääriarvoja. Näin ollen on selvää, että tutkojen (erityisesti ympyräkuvan), jotka toimivat juuri kontrastilla, on yksinkertaisesti tarpeen parantaa ensinnäkin vastaanotettujen tietojen laatua. Ja se ei ole täysin mahdollista tehdä tavanomaisella tiedon määrän lisäämisellä.
Tarkemmin sanottuna on mahdollista parantaa tutkatutkimuksen tehokkuutta / laatua, ainoa kysymys on millä hinnalla.
Jos otat hypoteettisen tutkan, sen tarkoituksesta riippumatta, vain pyöreän tutkan, jonka kantama on esimerkiksi 300 km (kuten "Sky-SV") ja asetat tehtävän kaksinkertaistaa kantomatkan, sinun on ratkaistava erittäin vaikeita tehtäviä. En anna tässä laskentakaavoja, tämä on puhtaimman veden fysiikkaa, ei salaista.
Joten tutkan tunnistusalueen kaksinkertaistamiseksi vaaditaan:
- lisätä säteilyenergiaa 10-12 kertaa. Fysiikkaa ei kuitenkaan ole peruttu, säteilyä voidaan lisätä niin paljon vain lisäämällä kulutettua energiaa. Tämä merkitsee lisälaitteiden ilmestymistä sähköntuotantoon asemalla. Ja sitten on kaikenlaisia ongelmia saman naamion kanssa.
- lisää vastaanottavan laitteen herkkyyttä 16 kertaa. Edullisempi. Mutta onko se ollenkaan toteutettavissa? Tämä on jo tekniikan ja kehityksen kysymys. Mutta mitä herkempi vastaanotin, sitä enemmän ongelmia luonnollisten häiriöiden kanssa syntyy väistämättä käytön aikana. Vihollisen sähköisen sodankäynnin häiriöistä kannattaa puhua erikseen.
- lisätä antennin lineaarikokoa 4 kertaa. Helpoin, mutta myös monimutkaisempi. Vaikeampi kuljettaa, enemmän havaittavissa …
Vaikka myönnämme rehellisesti, että mitä tehokkaampi tutka on, sitä helpompi on havaita, luokitella, luoda sille henkilökohtaisesti laskettu häiriö kaikkein järkevimpiin ominaisuuksiin ja lähettää se. Ja tutka -antennin koon kasvattaminen on niiden käsissä, joiden on havaittava se ajoissa.
Periaatteessa tällainen noidankehä osoittautuu. Missä kehittäjien on tasapainotettava veitsen reunalla ottaen huomioon kymmeniä, ellei satoja vivahteita.
Mahdolliset vastustajamme meren toiselta puolelta ovat yhtä huolissaan tästä ongelmasta kuin mekin. Yhdysvaltain puolustusministeriön rakenteessa on sellainen osasto kuin DARPA - Defense Advanced Research Project Agency, joka harjoittaa vain lupaavaa tutkimusta. Äskettäin DARPA-asiantuntijat ovat keskittäneet voimansa ultralaajakaistasignaaleja (UWB) käyttävien tutkojen kehittämiseen.
Mikä on UWB? Nämä ovat erittäin lyhyitä pulsseja, joiden kesto on nanosekuntia tai vähemmän ja joiden spektrin leveys on vähintään 500 MHz, eli paljon enemmän kuin tavanomaisella tutkalla. Lähetetyn signaalin teho Fourier -muunnosten mukaan (ei tietenkään Charles, utopisti, joka kulkee historian läpi koulussa, vaan Jean Baptiste Joseph Fourier, Fourier -sarjan luoja, jonka mukaan signaalin muuntamisen periaatteet nimettiin) on jaettu käytetyn spektrin koko leveydelle. Tämä johtaa säteilytehon pienenemiseen erillisessä spektrin osassa.
On paljon vaikeampaa havaita UWB: llä toimiva tutka käytön aikana kuin tavallinen juuri tämän vuoksi: se ei ikään kuin toimisi yksi voimakas keilasignaali, vaan ikään kuin monet heikommat, harjan kaltaiset. Kyllä, asiantuntijat antavat minulle anteeksi tällaisen yksinkertaistamisen, mutta tämä koskee vain "siirtymistä" yksinkertaisemmalle havaintotasolle.
Toisin sanoen tutka ei "ampu" yhdellä pulssilla, vaan niin sanotulla "ultralitien signaalien purskeella". Tämä tarjoaa lisäetuja, joista keskustellaan alla.
UWB -signaalin käsittely, toisin kuin kapeakaistainen, perustuu ilmaisimattoman vastaanoton periaatteisiin, joten signaalin purskeiden määrää ei rajoiteta lainkaan. Siten signaalin kaistanleveyttä ei käytännössä ole rajoitettu.
Tässä herää pitkäaikainen kysymys: mitä kaikki tämä fysiikka antaa, mitkä ovat sen edut?
Luonnollisesti ne ovat. UWB -pohjaisia tutkoja kehitetään ja kehitetään juuri siksi, että UWB -signaali sallii paljon enemmän kuin perinteinen signaali.
UWB -signaaliin perustuvilla tutkoilla on paras havainto-, tunnistus-, paikannus- ja seurantatoiminto. Tämä pätee erityisesti kohteisiin, jotka on varustettu tutkan esto-naamioinnilla ja tutkan allekirjoituksen vähentämisellä.
Toisin sanoen UWB-signaalilla ei ole väliä, kuuluuko havaittu objekti ns. "Varkainobjekteihin" vai ei. Myös tutkaa vasten olevat kannet muuttuvat ehdollisiksi, koska ne eivät pysty heijastamaan / absorboimaan koko signaalia, jotenkin paketin osa "tarttuu" kohteeseen.
UWB: n tutkat tunnistavat paremmin sekä yksittäiset että ryhmäkohteet. Kohteiden lineaariset mitat määritetään tarkemmin. Heidän on helpompi työskennellä pienikokoisten kohteiden kanssa, jotka kykenevät lentämään matalilla ja erittäin matalilla korkeuksilla, eli UAV: llä. Näillä tutkoilla on huomattavasti parempi melunkesto.
Erikseen uskotaan, että UWB mahdollistaa väärien kohteiden paremman tunnistamisen. Tämä on erittäin hyödyllinen vaihtoehto työskenneltäessä esimerkiksi mannertenvälisten ballististen ohjusten taistelukärkien kanssa.
Mutta älä jää kiinni ilmavalvontatutkoihin, UWB: ssä on muita vaihtoehtoja tutkojen käyttämiseen, ei vähemmän ja mahdollisesti jopa tehokkaammin.
Saattaa tuntua siltä, että erittäin laajakaistainen signaali on ihmelääke kaikkeen. Droneilta, varkailta lentokoneilta ja aluksilta, risteilyohjuksilta.
Itse asiassa ei tietenkään. UWB -tekniikalla on joitain ilmeisiä haittoja, mutta myös etuja on riittävästi.
UWB -tutkan vahvuus on korkeampi kohteen havaitsemisen ja tunnistamisen tarkkuus ja nopeus, koordinaattien määritys johtuen siitä, että tutkan toiminta perustuu useille toiminta -alueen taajuuksille.
Täällä UWB: n "kuori" on yleensä piilotettu. Ja se johtuu juuri siitä, että tällaisen tutkan toiminta -alueella on monia taajuuksia. Tämän laajan valikoiman avulla voit valita ne osa-alueet, joiden taajuuksilla havaintokohteiden heijastuskyky ilmenee mahdollisimman hyvin. Tai - vaihtoehtona - tämä voi kumota esimerkiksi tutkanestopinnoitteet, jotka eivät myöskään voi toimia koko taajuusalueella, koska lentokoneiden pinnoitteilla on painorajoituksia.
Kyllä, nykyään tutkan allekirjoituksen pienentämisen keinoja käytetään erittäin laajalti, mutta avainsana tässä on "vähentäminen". Yksikään pinnoite tai rungon nerokas muoto ei voi suojata tutkaa vastaan. Vähennä näkyvyyttä, anna mahdollisuus - kyllä. Ei enempää. Varkauksien lentokoneiden tarinat paljastettiin Jugoslaviassa viime vuosisadalla.
UWB-tutkan laskenta pystyy valitsemaan (ja nopeasti samankaltaisten tietojen perusteella) sen taajuuspaketin, joka "korostaa" havainnointikohteen kaikkein kirkkaimmin. Täällä emme puhu kelloista, moderni digitaalitekniikka mahdollistaa hallinnan muutamassa minuutissa.
Ja tietysti analyysi. Tällaisella tutkalla pitäisi olla hyvä analyyttinen kompleksi, joka sallii kohteen säteilytyksestä saatujen tietojen käsittelyn eri taajuuksilla ja vertaa niitä tietokannan viitearvoihin. Vertaa niitä ja anna lopputulos, millainen kohde tuli tutkan näkökenttään.
Se, että esine säteilytetään eri taajuuksilla, vaikuttaa myönteisesti tunnistamisvirheen vähentämiseen, ja on vähemmän todennäköistä, että havainto tai vastatoiminta häiriintyy kohteen avulla.
Tällaisten tutkojen melunkestävyys paranee havaitsemalla ja valitsemalla säteily, joka voi häiritä tutkan tarkkaa toimintaa. Ja vastaavasti vastaanottavien kompleksien uudelleenjärjestely muille taajuuksille häiriöiden vähimmäisvaikutuksen varmistamiseksi.
Kaikki on erittäin kaunista. Tietysti on myös haittoja. Esimerkiksi tällaisen tutkan massa ja mitat ylittävät merkittävästi tavanomaiset asemat. Tämä vaikeuttaa edelleen suuresti UWB -tutkakehitystä. Suunnilleen sama kuin hinta. Hän on prototyypeille enemmän kuin transsendenttinen.
Tällaisten järjestelmien kehittäjät ovat kuitenkin erittäin optimistisia tulevaisuuden suhteen. Toisaalta, kun tuotetta aletaan valmistaa massatuotantona, se alentaa aina kustannuksia. Ja massan suhteen insinöörit luottavat galliumnitridiin perustuviin elektronisiin komponentteihin, jotka voivat merkittävästi vähentää tällaisten tutkojen painoa ja kokoa.
Ja varmasti se tapahtuu. Kullekin ohjeelle. Tämän seurauksena lähtö on tutka, jossa on tehokkaat, erittäin lyhyet pulssit laajalla taajuusalueella ja korkea toistotaajuus. Ja - erittäin tärkeää - nopea digitaalinen tietojenkäsittely, joka pystyy "sulattamaan" suuria määriä vastaanottimilta vastaanotettua tietoa.
Kyllä, tarvitsemme todella tekniikoita, joissa on iso kirjain. Lumivyöry -transistorit, varaustodiodit, galliumnitridipuolijohteet. Lumivyöry -transistorit eivät yleensä ole aliarvioituja laitteita, ne ovat laitteita, jotka silti näyttävät itsensä. Nykyaikaisen tekniikan valossa tulevaisuus kuuluu heille.
Erittäin lyhyitä nanosekunnin pulsseja käyttävillä tutkoilla on seuraavat edut perinteisiin tutkoihin verrattuna:
- kyky tunkeutua esteisiin ja heijastua näköalueen ulkopuolella olevista kohteista. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi ihmisten ja laitteiden havaitsemiseen esteen takana tai maassa;
- suuri salaisuus UWB -signaalin alhaisen spektritiheyden vuoksi;
- etäisyyden määrittämisen tarkkuus useisiin senttimetreihin johtuen signaalin pienestä alueellisesta laajuudesta;
- kyky tunnistaa ja luokitella kohteet välittömästi heijastuneen signaalin ja korkean kohteen yksityiskohdan perusteella;
- tehokkuuden parantaminen kaikentyyppisiltä luonnonilmiöiden aiheuttamilta passiivisilta häiriöiltä: sumu, sade, lumi;
Ja nämä ovat kaukana kaikista eduista, joita UWB -tutkalla voi olla verrattuna tavanomaiseen tutkaan. On hetkiä, joita vain asiantuntijat ja ihmiset, jotka ovat perehtyneet näihin asioihin, voivat arvostaa.
Nämä ominaisuudet tekevät UWB -tutasta lupaavan, mutta tutkimukseen ja kehitykseen liittyy useita ongelmia.
Nyt kannattaa puhua haitoista.
Kustannusten ja koon lisäksi UWB -tutka on huonompi kuin tavanomainen kapeakaistainen tutka. Ja huomattavasti huonompi. Perinteinen tutka, jonka pulssiteho on 0,5 GW, pystyy havaitsemaan kohteen 550 km: n etäisyydellä ja sitten UWB -tutka 260 km: n etäisyydellä. Kapeakaistainen tutka, jonka pulssiteho on 1 GW, tunnistaa kohteen 655 km: n etäisyydellä ja UWB-tutka 310 km: n etäisyydellä. Kuten näette, lähes kaksinkertaistui.
Mutta on toinen ongelma. Tämä on heijastuneen signaalin muodon arvaamattomuus. Kapeakaistainen tutka toimii sinimuotoisena signaalina, joka ei muutu kulkiessaan avaruuden läpi. Amplitudi ja vaihe muuttuvat, mutta muuttuvat ennustettavasti ja fysiikan lakien mukaisesti. UWB -signaali muuttuu sekä spektrissä, sen taajuusalueella että ajassa.
Nykyään tunnetut johtajat UWB -tutkojen kehittämisessä ovat Yhdysvallat, Saksa ja Israel.
Yhdysvalloissa armeijalla on jo kannettava miinanilmaisin AN / PSS-14 erilaisten miinojen ja muiden metalliesineiden havaitsemiseksi maaperässä.
Valtiot tarjoavat myös tätä miinanpaljastinta Naton liittolaisilleen. AN / PSS-14: n avulla voit nähdä ja tutkia yksityiskohtaisesti esineitä esteiden ja maan läpi.
Saksalaiset työskentelevät UWB Ka-band "Pamir" -tutkan projektissa, jonka signaalin kaistanleveys on 8 GHz.
Israelilaiset ovat luoneet UWB "stenovisor" -periaatteen mukaisesti pienikokoisen laitteen "Haver-400", joka kykenee "katsomaan" seinien tai maan läpi.
Laite on luotu terrorisminvastaisia yksiköitä varten. Tämä on yleensä erillinen UWB -tutkatyyppi, jonka israelilaiset ovat toteuttaneet erittäin kauniisti. Laite pystyy todella tutkimaan operatiivista-taktista tilannetta erilaisten esteiden kautta.
Jatkokehitys "Haver-800", joka erottuu useista erillisistä antenneilla varustetuista tutkoista, mahdollistaa paitsi esteen takana olevan tilan tutkimisen myös kolmiulotteisen kuvan muodostamisen.
Yhteenvetona haluaisin sanoa, että UWB -tutkojen kehittäminen eri suuntiin (maa-, meri-, ilmatorjunta) mahdollistaa niiden maiden, jotka voivat hallita tällaisten järjestelmien suunnittelun ja tuotannon tekniikan, parantaa merkittävästi älykkyyttä.
Loppujen lopuksi vangittujen, oikein tunnistettujen ja saattajaksi otettavien lukumäärä sekä kohteiden tuhoaminen on takuu voitosta kaikissa vastakkainasetteluissa.
Ja jos katsomme, että UWB -tutkat ovat vähemmän alttiita eri ominaisuuksien häiriöille …
UWB -signaalien käyttö parantaa merkittävästi aerodynaamisten ja ballististen kohteiden havaitsemisen ja seurannan tehokkuutta ilmatilan tarkkailussa, maanpinnan tarkastelussa ja kartoituksessa. UWB -tutka voi ratkaista monia lentokoneiden lento- ja laskeutumisongelmia.
UWB -tutka on todellinen tilaisuus katsoa huomiseen. Ei ole turhaa, että länsi on niin tiiviisti mukana tämän suuntaisessa kehityksessä.
