Izložba

| Izložba | Tehnologije | Predavanja | Projekcije |

Radar - Vojna upotreba elektromagnetskog spektra

Riječ radar engleski je akronim za RAdio Detection And Ranging - otkrivanje ciljeva i i mjerenje udaljenosti putem elektromagnetskih valova.

Glavna svrha ovih uređaja je praćenje pokretnih meta i pružanje informacija o udaljenosti i smjeru kretanja, bilo da se radi o avionima, helikopterima, brodovima ili vremenskim nepogodama. Radar funkcionira na prijenosu radio valova, ili preciznije, elektromagnetskih zračenja u rasponu između 3 i 30 GHz (SHF). Analizira se signal refleksije i na taj se način lokalizira objekt koji reflektira signal. Iako je snaga reflektiranog signala izuzetno mala, elektromagnetska zračenja mogu lako biti otkrivena i pojačana pomoću odgovarajuće antene: stoga radar može lokalizirati objekte i na jako velikim udaljenostima. Radar je, uz to, u stanju lokalizirati objekte koji se drugim tipovima refleksije, kao što su zvuk ili vidljiva svijetlost, zbog slabog signala ne bi mogli lokalizirati.

SLIKA 1

Osnovni dijelovi radara

Radarski sustav sastoji se od blokova koji predstavljaju autonomne elektroničke aparate, a funkcioniraju kao jedinstveni složeni sustav. Količina i vrsta blokova ovise o namjeni.Osnovni dijelovi svakog radara su:

. Odašiljač koji generira radio signale putem oscilatora koji kontrolira i duljinu impulsa pomoću modulatora. Oscilator može biti magnetron ili klistron.. Valovod koji prenosi signal od odašiljača do antene. Duplekser koji odvaja prijemnik od odašiljača, omogućujući im pritom korištenje zajedničke antene. Prijemnik. Elektronski uređaja sa softverskim dodatkom koji osigurava rotaciju antena i procese pretraživanja. Korisničko sučelje koje čine računalo i konzola

SLIKA 2

Osnovni principi rada

Radarski aparati pokušavaju reflektirati elektromagnetne valove, kao što su radio valovi i mikrovalovi od mete. Ova detekcija se realizira korištenjem radio prijemnika. Elektromagnetski valovi odbijaju se od bilo koje veće promjene u dielektričnoj ili dijamagnetnoj konstanti. Ovo znači da će čvrsti objekt u zraku ili vakuumu, ili ostale značajnije promjene u atomskoj gustoći objekta, obično reflektirati radarske valove što radar čini pogodnim za detekciju aviona i brodova.Elektromagnetski valovi se ne prostiru dobro pod vodom; stoga se za podvodnu primjenu koristi sonar, koji je baziran na zvučnim valovima.

Refleksija valova

Polarizacija

Osnovne funkcije

Mjerenje udaljenosti

Najjednostavniji način da se izmjeri udaljenost nekog objekta je emitiranje kratkog impulsa i mjerenje vremena potrebnog signalu odbijenom od objekta da se vrati natrag. Udaljenost je jedna polovica cijelog puta koji je signal prešao (zbog toga što signal treba doprijeti do objekta i vratiti se natrag do prijemnika) podijeljeno brzinom signala. Ova brzina je brzina svjetlosti, što čini putanju do objekta i natrag vremenski veoma kratkom. Iz ovog razloga precizna mjerenja udaljenosti bila su komplicirana do uvođenja elektronike visokih performansi.

Mjerenje brzine

Preciznija mjerenja brzine počivaju na tzv. Dopplerovom efektu. To je promijena u frekvenciji bilo kojeg signala zbog konačne brzine po kojoj signal putuje koja se uspoređuje sa kretanjem objekta.

Svatko od nas je doživio Dopplerov efekt prilikom prolaska automobila: zvuk motora je visok dok nam automobil prilazi, a snižava se kako se od nas udaljava. Radi se o zbijanju valnih fronti valova zvuka ispred, i njihovog širenja iza izvora zvuka. Iako se radi o maloj (1%) promjeni frekvencije, ljudsko uho jako dobro detektira ovu promijenu.

Brzina svjetlosti je mnogo veća od brzine zvuka (pa je i rezultujuća promjena mnogo manja). Moderna elektronika je bolja u detekciji ove promijene nego što je ljudsko uho detektira promjenu zvuka. Brzine od nekoliko par centimetara u sekundi mogu se vrlo lako izmjeriti, s puno većom preciznošću od one koja se dobije prilikom mjerenja udaljenosti. Svi moderni radari za mjerenje brzine koriste ovaj princip.

Mjerenje visine

Domet radara i valne duljine

Radarski sustavi djeluju u frekvencijskom području od 100 do 300000 MHz i koriste elektromagnetske valove različitih duljina – od ekstremno kratkih do vrlo kratkih. Valovi kraće valne duljine zahtijevaju antene manjih dimenzija i bolje ispunjavaju prostor iznad Zemlje, dok su valovi veće valne duljine manje podložni apsorpciji u atmosferi.

Tradicionalna imena frekvencijskih opsega su nastala kao šifrirane oznake u Drugom svijetskom ratu i još uvijek se koriste u vojskama i avijaciji širom svijeta. Ovi nazivi su prihvaćeni u Sjedinjenim Državama od organizacije za standarde IEEE, a međunarodno od Međunarodne telekomunikacijske organizacije organizacije. Većina zemalja je dodatno regulirala koji su dijelovi od kojeg opsega za vojnu ili civilnu upotrebu. Ostali korisnici radiofrekvencijskog spektra, kao što su radiodifuzijska industrija i industrija elektroničkog ratovanja (eng. Electronic Countermeasures - ECM) zamijenile su tradicionalne vojne oznake sa svojim vlastitim sistemima.

Povijest razvoja radara

Ideja o uređaju za otkrivanje objekta te utvrđivanja njegove udaljenosti i položaja nastala je prije nego što su ostvareni materijalni uvjeti za njegovu realizaciju.

Fizičar Heinrich Hertz ustanovio je eksperimentima da se radio valovi prenose kroz neke tipove materije, a da se od drugih odbijaju te tako uspio eksperimentalno generirati i detektirati radio valove.Christian Huelsmeyer je 1904. predstavio telemobiloskop – uređaj koji koristi radio valove za otkrivanje brodova na udaljenost do tri kilometra, kako bi se izbjegle brodske nesreće u uvjetima smanjene vidljivosti. Uređaj je upozoravao na blizinu metalnog objekta, ali ne i na udaljenost na kojem se on nalazi.

SLIKA 3

Tesla je 1917. predložio načelo funkcioniranja stanica koje bi upotrebom vrlo kratkih valova i emitiranjem impulsa služile za određivanje relativne pozicije, smjera i brzine kojom se kreće objekt i druge moderne koncepte radara.

Francuski inženjeri Mesny i David primijetili su 1931. da avion koji leti između prijemnika i odašiljača ometa radio komunikaciju i to otkriće poslužilo je kao osnova za uređaj koji je Compagnie Générale de Télégraphie Sans Fil (CSF) 1935. pustila u upotrebu kao uređaj za otkrivanje aviona koji lete iznad nekog područja. Britansko je Ministarstvo zrakoplovstva od inženjera Watson-Watta zatražilo da razvije oružje koje ispaljuje zraku smrti, čuvši da isto posjeduju Nijemci. Inženjer je otpisao da razvoj takve tehnologije trenutno nije izgledan i umjesto toga ponudio rad na istraživanju radio-detekcije putem reflektiranih radio valova. Tako je Watson-Watt u veljači 1935. dobio priliku da ministarstvu demonstrira detekciju aviona. Koristeći prijemnik postavljenim na polju u Northamptonshireu i BBC-ev kratkovalni odašiljači koji je iz blizine Daventryja emitirao na valnoj duljini od 49 metara, otkrili su bombarder Handley Page Heyford na udaljenosti od 8 milja. Ova uvjerljiva demonstracija, poznata kao Daventery eksperiment, dovela je do početka razvoja radara u Velikoj Britaniji.

SLIKA 4Daventry eksperiment, 26. veljače 1935.

U isto vrijeme Hans Hollemann bavio se mikrovalovima, što će kasnije postati osnova gotovo svih radarskih sustava. U jesen 1934. njegova tvrtka GEMA proizvela je prvi komercijalni radar za otkrivanje brodova. Radeći u rasponu valne duljine od 50 cm, bio je u stanju otkriti brod na udaljenosti od 10 metara.

U ljeto 1935. razvijen je impulsni radar kojim je bilo moguće otkriti laki razarač Königsberg na udaljenosti od 8 km, sa preciznošću do 50 m, dovoljnom za nišanjenje. Isti sustav mogao je detektirati avion na 500 m visine na udaljenosti od 28 km. Po ovom modelu izgrađene su kopnena i morska varijanta: Freya i Seetakt.

Početkom drugog svijetkog rata Britanija i nacistička Njemačka znale su za napore koje je ona druga ulagala u “Borbu snopovima”. Zbog zanimanja za razvoj koji je neprijatelj postigao, obije zemlje intenzivno su se bavile špijunažom i odašiljanjem netočnih informacija o uređajima koje posjeduju. Iako je Njemačka realno bila tehnološki naprednija, podlegla je britanskim pritiscima i prestala s upotrebom ove tehnologije, dok je Britanija krenula u masovnu proizvodnju radara i pratećih kontrolnih sustava.

Neposredno prije početka rata bilo je proizvedeno nekoliko radarskih stanica pod nazivom Chain Home (CH) koje su bile izgrađene duž južne i istočne britanske obale. Kao što je za očekivati od prvih proizvedenih radara, radilo se o jednostavnim sistemima. Odašiljač se sastojao od 2 stometarska čelična tornja odijeljena nizom antena. Drugi par tornjeva visokih 73 m bio je izrađen od drva i služio za prijem, s nizom križnih antena postavljenih na različitim visinama. Većina stanica imala je više od jednog seta antena podešenih da rade na različitim frekvencijama.

CH su se pokazali korisnima tijekom Bitke za Britaniju i često se smatraju razlogom pobjede RAF-a nad mnogo brojnijim snagama Luftwaffea. Jedna od njemačkih strategija za skrivanje od CH-ova bili su niskoleteći napadi, ispod optičke vidljivosti radarskih stanica. Britanci su donekle ovome doskočili izgradnjom stanica kraćeg dometa tik uz obalnu liniju, poznatih kao Chain Home Low (CHL). Originalna namjena ovih radara bilo je brodsko nišanjenje, ali su pomoću uskih snopova mogli kontrolirati prostor puno bliži tlu bez da vide refleksiju od zemlje (ili vode). Ne mogavši se nositi s radarima, Luftwaffe ih je počela izbjegavati leteći noću i za vrijeme nevremena. Iako je znao lokacije bombardera, RAF je bio nemoćan dok piloti nisu mogli ugledati protivnički avion. Ovakve situacije već su bile predviđene, pa je u proizvodnju stavljen Airborne interception set (AI) - Bowenov izum iz 1936., minijaturni radar primjeren za letjelice. Bowen je istovremeno razvio seriju radara za letjelice za otkrivanje podmornica – Air to Surface Vessel (ASV), doprinoseći time značajno porazu njemačkih U-bootova.

Sljedeći veliki korak bilo je otkriće magnetrona – najvažnijeg izuma u povijesti radara, malog uređaja koji je generirao mikrovalne frekvencije mnogo uspješnije od prethodnih uređaja, stvarajući preduvjet za konstrukciju centimetarskog radara. Ovakav radar omogućuje detekciju mnogo manjih objekata i korištenje mnogo manje antene. Magneton je poklonjen SAD-u zajedno sa nekoliko drugih izuma, djelomično kao ulog za američki ulazak u rat na strani Britanaca.

Nakon Drugog svjetskog rata počinje nova faza u razvoju radara, potaknuta vojnim potrebama hladnoratovskih sila. Domet promatračkih radara doseže objekte izvan atmosfere, a konstruiran je ciljnički radar za precizno praćenje brzih satelita na velikim udaljenostima koji imaju male refleksne površine.

Primjerom vrhunskog dostignuća moderne radarske teorije i tehnike smatra se radar sa sintetičkim radijatorom (synthetic aperture radar ili side looking radar). Ovaj radarski sustav stvara efekt velike antene sredstvima procesiranja signala umjesto korištenja stvarne antene velikih dimenzija. Rezultat vrlo komplicirane obrade podataka daje konstantnu snagu i kvalitetu razlaganja neovisno o dometu, što nije slučaj na nijednom drugom radarskom sustavu.

Podjela radara po taktičkoj namjeni

Promatrački radari služe za otkrivanje ciljeva u određenom prostoru u granicama svog dometa i načina pretraživanja, što obrani omogućava pravodobno djelovanje.

Pojedini radar može pretraživati samo na određenom području, pa se pretraživanje čitavog teritorija često provodi od jednog do drugog kraja, npr. avionskim radarom u nosu aviona. Takozvani trodimenzionalni promatrački radari postavljeni na kopnu ili na brodu u svakom trenutku mogu pružiti informaciju o tri parametra: udaljenosti, visini i azimutu.

Prateći radar određuje parametarske koordinate (azimut, mjesni kut, udaljenost, a često i brzina) cilja koji se nalazi u dometu projektila. Dobiveni podaci obično se automatski unose u računalo, a elementi prenose na oružje koje na temelju tih i drugih podataka izvode gađanje.

Radari posebne namjene prilagođeni su pružanju jednog ili više podataka koji ne mogu osigurati radarske stanice obuhvaćene radarskim mrežama. To su razni navigacijski radari, radari za instrumentalno slijetanje, lučki radari, meteorološki radari, geodetski radari itd.

Elektroničko ratovanje

Elektroničko ratovanje ili Electronic warfare (EW) označava upotrebu elektromagnetskog spektra s ciljem da se neprijatelju onemogući njegovo efikasno korištenje.

Tri su osnovne komponente elektromagnetskog ratovanja:

Elektronički napad (EA) - aktivna ili pasivna upotreba elektromagnetskog spektra da bi se neprijatelju onemogućilo njegovo korištenje. Stariji naziv za EA su elektroničke protumjere (ECM).Aktivni EA uključuje aktivnosti kao što su

. ometanje uređaja (radio prijemnika, radara, telefona) da bi se spriječio prolazak informacija,

. prevara - pružanje netočnih informacija da bi se prevario neprijatelj

. aktivno poništavanje – analiziranje dolazećeg radarskog signala i vraćanje tog signala pomalo izvan faze, dakle njegovo “poništavanje”. Iako nema sustava koji ovakvu metodu službeno koriste, kruže glasine da je u upotrebi u nekima od nevidljivih stealth aviona američke vojske.

. upotreba elektromagnetskog impulsa (EMP) – Elektromagnetska radijacija izazvana eksplozijom (naročito nuklearnom eksplozijom). Rezultirajuće električno ili magnetsko polje udarima napona izaziva smetnje na elektroničkim uređajima. Puls je dovoljno snažan da navede duge metalne objekte, kao što su kablovi, da djeluju kao antene i generiraju visoki napon. Ti naponi i s njima povezana visoka strujanja mogu uništiti nezaštićene elektroničke uređaje, a ionizirani zrak remeti promet radio valova koji se inače odbijaju od ionosfere.

U pasivni EA spadaju:

. chaff (otpatci) – radarska protumjera u kojoj avion ili druga meta ispaljuju oblak sitnih dijelova aluminija, metaliziranog staklenog vlakna ili plastike, koja na zaslonu radara izgleda kao skupina sekundarnih ciljeva, ili stvara smetnje prikazujući se na zaslonu kao gomila ciljeva.

Moderni borbeni avioni koriste chaff kako bi odvratili radarom navođene projektile od njihove mete.

. kutni reflektor radi na istom principu kao chaff, ali su fizički vrlo različiti. Kutni reflektor je višestrani objekt koji odražava radarsku energiju. Zbog glomaznosti, avioni mogu nositi ograničene količine.

. decoy (mamac) – leteći objekt sa mogućnošću upravljanja čija je namjena navođenje operatora radara da povjeruje da se radi o avionima. Naročito su opasni jer mogu zagušiti radar sa lažnim metama i time olakšati napadaču da se približi i neutralizira radar.

slika 5

. stealth – avion koji je posebno dizajniran kako bi apsorbirao i odvraćao radare koristeći stealth tehnologiju; ovi avioni nisu radaru potpuno nevidljivi, jednostavno ih je radi specifičnog oblika teže detektirati nego konvencionalne avione. Cilj ovih aviona je najčešće izvršavanje napada dok se još uvijek nalaze izvan dometa neprijateljskog radara.

Mnoge moderne EA tehnike smatraju se visoko povjerljivima.

Elektronička zaštita (EP) – uključuje sve aktivnosti koje za cilj imaju onemogućavanje neprijatelja u njegovim elektronskim napadima štiteći vlastiti živu snagu, zgrade, opremu i ciljeve. EP se odnosi i na zaštitu prijateljskih snaga od štetnog djelovanja vlastitog EA. Stariji naziv za EP su elektroničke zaštitne mjere (EPM) i elektroničke protuprotumjere (ECCM).

Aktivne EP uključuju aktivnosti kao što su tehničke modifikacije radio opreme (kao što je frequency-hopping spread spectrum – metoda emitiranja radio signala sa brzim izmjenama frekvencija kanala, korištenjem prividno nasumičnog redoslijeda poznatog i odašiljaču i prijemniku) .Pasivne EP uključuju edukaciju operatera (nametanjem čvrste discipline) i izmijenjenu taktiku.

Elektronička podrška (ES) je pasivna upotreba elektromagnetskog spektra da bi se pribavile informacije o ostalim stranama u sukobu kako bi se pronašle, identificirale, locirale i presrele potencijalne prijetnje ili mete. Stariji naziv za ES je mjere elekroničke podrške (ESM).

Ovako prikupljene informacije mogu služiti kao direktna meta napada artiljerije ili zračnog napada, za mobilizaciju prijateljskih snaga na određenoj lokaciji na bojištu, ili kao baza za EA/EP djelovanje.

EA djelovanje neprijatelj može razotkriti zbog aktivnog prijenosa; ES, s druge strane, može biti izvedena u tajnosti. Jedna od ES metoda, SIGINT (SIGnals INTelligence) - pribavljanje informacija presretanjem signala putem radio prijema ili drugim sredstvima, konstantno provodi većina zemalja svjeta kako bi dobile informacije koje su “iscurile” iz tuđe elektroničke komunikacije.

Elekromagnetsko / zvučno / soft – kill / ne-ubojito oružje

Osim za lociranje ciljeva radarom, vojske koriste radiofrekvencijski spektar i za druge svrhe. Pod politički korektnim imenima iz ovog podnaslova krije se oružje nove generacije s kojim se opskrbljuju "snage sigurnosti" Novog svjetskog poretka - ne-ubojito oružje koje pogađa, kažnjava, obeshrabruje, ali naposlijetku ne ubija. Novu generaciju oružja predstavlja i EMP - oružje koje je, radeći na principu elektromagnetskog impulsa, u stanju onesposobiti računala i elektroničke naprave, ali i štetiti radu ljudskog mozga. Najbolji primjer je poznata E-BOMBA, koja je u stanju neprijatelja baciti na koljena, bez i najmanjeg vidljivog oštećenja na napadnutoj meti, istovremeno uzrokujući velike štete na neprijateljskoj informatičkoj i telekomunikacijskoj infrastrukturi.

Plod velikih ulaganja i godina rada u sektoru elektromagnetskog oružja je takozvani pain ray – zraka boli: lasersko oružje koje pogađa brzinom svjetlosti, momentalno izazivajući ogromnu bol bez da ostavi rane ili opekotine – bez ikakvog fizičkog dokaza podnesene neviđene fizičke boli. Ovaj soft laser odašilje direktni snop elektromagnetske radijacije na frekvenciji od 95 GHz, koja unutar radijskog spektra spada u mikrovalove (što je čini vrlo različitom od frekvencije normalnih peći).Val, ispucan iz uređaja montiranih na vojno vozilo ili avion, prema pojedincu ili pobunjenoj gomili, ulazi u metu manje od pola milimetra, pogađajući receptore i time izazivajući jaki osjećaj pečenja bez smrtnih posljedica, dovoljan da žrtvu natjera na bijeg (vrijeme izloženosti potrebno da meso zaista izgori vojni izvori procjenjuju na oko četiri minute). Žrtve osjećaj opisuju kao "da je netko otvorio vrata peći i plamen suklja vani uništavajući te. Ne preostaje ti ništa osim bijega."

Izvori

Wikipedia - http://it.wikipedia.org/Hrvatski vojnik - http://www.hrvatski-vojnik.hr/hrvatski-vojnik/0482005/radar.asp

DIFFS COMMENT PRINT RELOAD