I moderni conflitti locali, anche nei paesi a più basso livello di sviluppo delle forze armate (Siria, Ucraina), mostrano quanto sia grande il ruolo delle apparecchiature elettroniche di ricognizione e rilevamento. E quali vantaggi può ricevere una parte, utilizzando, ad esempio, sistemi di controbatteria nei confronti di una parte che non dispone di tali sistemi.
Attualmente, lo sviluppo di tutti i sistemi radio-elettronici sta andando in due direzioni: da un lato, massimizzare i loro sistemi di controllo e comunicazione, sistemi di raccolta di informazioni, sistemi di controllo delle armi di precisione in combinazione con tutti i sistemi e i complessi precedentemente elencati.
La seconda linea è lo sviluppo di sistemi che possano rendere la più alta qualità possibile ostacolare il funzionamento di tutti i mezzi di cui sopra dal nemico con l'obiettivo più semplice di non consentire al nemico di infliggere danni e danni alle sue truppe.
Vale anche la pena notare qui il lavoro sulle possibilità e sui metodi per mascherare gli oggetti riducendo la loro firma radar attraverso l'uso dei più recenti materiali e rivestimenti radioassorbenti con proprietà riflettenti variabili.
Probabilmente vale la pena di tradurre: non riusciremo a rendere invisibile il serbatoio nello spettro radio, ma potremo minimizzarne il più possibile la visibilità, ad esempio ricoprendolo con materiali che diano un segnale così distorto che l'identificazione essere molto difficile.
E sì, procediamo ancora dal fatto che aerei, navi e carri armati assolutamente invisibili semplicemente non esistono. Per ora, almeno. Se obiettivi sottili e difficili da vedere.
Ma, come si suol dire, ogni bersaglio ha il suo radar. Una questione di frequenza e potenza del segnale. Ma qui sta il problema.
Nuovi materiali, soprattutto rivestimenti radioassorbenti, nuove forme di calcolo delle superfici riflettenti, tutto questo rende minimi i livelli di contrasto di fondo degli oggetti protetti. Cioè, il livello di differenza tra le proprietà elettriche dell'oggetto di controllo oi difetti in esso dalle proprietà dell'ambiente diventa difficile da distinguere, l'oggetto si fonde effettivamente con l'ambiente, il che rende problematico il suo rilevamento.
Ai nostri tempi, i livelli minimi di contrasto dello sfondo sono in realtà vicini ai valori estremi. È chiaro, quindi, che per i radar (soprattutto per una vista circolare), che lavorano proprio sul contrasto, è semplicemente necessario fornire un aumento, prima di tutto, della qualità delle informazioni ricevute. E non è del tutto possibile farlo attraverso il consueto aumento della quantità di informazioni.
Più precisamente, è possibile aumentare l'efficienza/qualità della ricognizione radar, l'unica domanda è a quale costo.
Se prendi un ipotetico radar, non importa quale sia il suo scopo, solo un radar circolare con una portata di, ad esempio, 300 km (come "Sky-SV") e imposti il compito di raddoppiarne la portata, allora dovrai risolvere compiti molto difficili. Non darò qui le formule di calcolo, questa è fisica dell'acqua più pura, non segreta.
Quindi, per raddoppiare il raggio di rilevamento radar, è necessario:
- aumentare l'energia della radiazione di 10-12 volte. Ma la fisica ancora una volta non è stata cancellata, la radiazione può essere aumentata così tanto solo aumentando l'energia consumata. E ciò comporta la comparsa di apparecchiature aggiuntive per la generazione di elettricità nella stazione. E poi ci sono tutti i tipi di problemi con lo stesso travestimento.
- aumentare 16 volte la sensibilità del dispositivo ricevente. Meno caro. Ma è realizzabile? Questa è già una domanda per la tecnologia e lo sviluppo. Ma più sensibile è il ricevitore, maggiori sono i problemi con le interferenze naturali che inevitabilmente sorgono durante il funzionamento. Vale la pena parlare separatamente dell'interferenza della guerra elettronica del nemico.
- aumentare di 4 volte la dimensione lineare dell'antenna. Il più semplice, ma aggiunge anche complessità. Più difficile da trasportare, più evidente …
Tuttavia, ammettiamo onestamente che più potente è il radar, più facile è rilevare, classificare, generare per esso un'interferenza calcolata personalmente con le caratteristiche più razionali e inviarlo. E l'aumento delle dimensioni dell'antenna radar fa il gioco di chi deve rilevarla in tempo.
In linea di principio, si scopre un circolo vizioso. Dove gli sviluppatori devono bilanciarsi sul filo di un coltello, tenendo conto di dozzine, se non centinaia di sfumature.
I nostri potenziali avversari d'oltreoceano sono preoccupati per questo problema quanto noi. C'è nella struttura del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti un dipartimento come DARPA - Defense Advanced Research Project Agency, che è impegnato in ricerche solo promettenti. Recentemente, gli specialisti DARPA hanno concentrato i loro sforzi sullo sviluppo di radar che utilizzano segnali a banda ultra larga (UWB).
Cos'è l'UWB? Si tratta di impulsi ultracorti, della durata di un nanosecondo o meno, con una larghezza di spettro di almeno 500 MHz, cioè molto più di quella di un radar convenzionale. La potenza del segnale emesso secondo le trasformate di Fourier (naturalmente, non Charles, l'utopista passato alla storia a scuola, ma Jean Baptiste Joseph Fourier, il creatore della serie di Fourier, da cui prendono il nome i principi della trasformazione del segnale) è distribuito su tutta la larghezza dello spettro utilizzato. Ciò porta a una diminuzione della potenza di radiazione in una parte separata dello spettro.
È molto più difficile rilevare un radar che opera su UWB durante il funzionamento rispetto a uno ordinario proprio per questo: è come se non funzionasse un potente segnale di raggio, ma come se molti più deboli, dispiegati a somiglianza di un pennello. Sì, gli esperti mi perdoneranno per una tale semplificazione, ma questo è solo per il "trasferimento" a un livello di percezione più semplice.
Cioè, il radar "spara" non con un impulso, ma con il cosiddetto "burst di segnali ultracorti". Ciò fornisce ulteriori vantaggi, che verranno discussi di seguito.
L'elaborazione del segnale UWB, a differenza della banda stretta, si basa sui principi della ricezione senza rivelatori, in modo che il numero di burst nel segnale non sia affatto limitato. Di conseguenza, non vi è praticamente alcuna limitazione alla larghezza di banda del segnale.
Qui sorge una domanda di vecchia data: cosa dà tutta questa fisica, quali sono i vantaggi?
Naturalmente, lo sono. I radar basati su UWB vengono sviluppati e sviluppati proprio perché il segnale UWB consente molto di più di un segnale convenzionale.
I radar basati sul segnale UWB hanno le migliori capacità di rilevamento, riconoscimento, posizionamento e tracciamento degli oggetti. Ciò è particolarmente vero per gli oggetti dotati di mimetizzazione anti-radar e riduzione della firma radar.
Cioè, al segnale UWB non importa se l'oggetto osservato appartiene ai cosiddetti "oggetti stealth" o meno. Anche le coperture contro il radar diventano condizionali, poiché non sono in grado di riflettere / assorbire l'intero segnale, una parte del pacchetto "cattura" l'oggetto.
I radar su UWB identificano meglio i bersagli, sia singoli che di gruppo. Le dimensioni lineari degli obiettivi sono determinate in modo più accurato. È più facile per loro lavorare con bersagli di piccole dimensioni in grado di volare a quote basse e bassissime, ovvero UAV. Questi radar avranno un'immunità al rumore significativamente maggiore.
Separatamente, si ritiene che l'UWB consentirà un migliore riconoscimento dei falsi bersagli. Questa è un'opzione molto utile quando si lavora, ad esempio, con testate di missili balistici intercontinentali.
Ma non rimanere bloccato sui radar di sorveglianza aerea, ci sono altre opzioni per utilizzare i radar su UWB, non meno e forse anche più efficaci.
Potrebbe sembrare che un segnale a banda ultra larga sia una panacea per tutto. Dai droni, dagli aerei e dalle navi stealth, dai missili da crociera.
In effetti, ovviamente no. La tecnologia UWB ha alcuni ovvi svantaggi, ma ci sono anche abbastanza vantaggi.
La forza del radar UWB è la maggiore precisione e velocità di rilevamento e riconoscimento del bersaglio, determinazione delle coordinate dovuta al fatto che il funzionamento del radar si basa su più frequenze del raggio operativo.
Qui, la "scorza" di UWB è generalmente nascosta. E sta proprio nel fatto che il raggio d'azione di un tale radar ha molte frequenze. E questo ampio intervallo ti consente di selezionare quei sotto-intervalli alle cui frequenze si manifestano nel miglior modo possibile le capacità riflessive degli oggetti di osservazione. Oppure - come opzione - questo può negare, ad esempio, i rivestimenti anti-radar, che non possono funzionare nell'intera gamma di frequenze a causa del fatto che i rivestimenti per gli aerei hanno restrizioni di peso.
Sì, oggi i mezzi per ridurre la firma radar sono ampiamente utilizzati, ma la parola chiave qui è "riduzione". Non un singolo rivestimento, non una singola forma astuta dello scafo può proteggere dai radar. Riduci la visibilità, dai una possibilità - sì. Non più. Le storie sugli aerei stealth sono state smentite in Jugoslavia nel secolo scorso.
Il calcolo del radar UWB sarà in grado di selezionare (e, velocemente, sulla base di dati simili) quel pacchetto di sub-frequenze che più chiaramente "evidenzierà" l'oggetto di osservazione in tutto il suo splendore. Qui non parleremo di orologi, la moderna tecnologia digitale consente di gestire in pochi minuti.
E, naturalmente, analisi. Tale radar dovrebbe avere un buon complesso analitico che consentirà di elaborare i dati ottenuti dall'irradiazione di un oggetto a una varietà di frequenze e confrontarli con i valori di riferimento nel database. Confronta con loro e dai il risultato finale, che tipo di oggetto è entrato nel campo visivo del radar.
Il fatto che l'oggetto venga irradiato a una varietà di frequenze giocherà un ruolo positivo nel ridurre l'errore di riconoscimento e c'è meno probabilità di interruzione dell'osservazione o di reazione da parte dell'oggetto.
Un aumento dell'immunità al rumore di tali radar si ottiene rilevando e selezionando radiazioni che possono interferire con il preciso funzionamento del radar. E, di conseguenza, la ristrutturazione dei complessi riceventi su altre frequenze per garantire il minimo impatto di interferenza.
Tutto è molto bello. Ovviamente ci sono anche degli svantaggi. Ad esempio, la massa e le dimensioni di un tale radar superano notevolmente le stazioni convenzionali. Ciò complica ancora notevolmente lo sviluppo dei radar UWB. Più o meno uguale al prezzo. Lei è più che trascendentale per i prototipi.
Tuttavia, gli sviluppatori di tali sistemi sono molto ottimisti per il futuro. Da un lato, quando un prodotto inizia a essere prodotto in serie, ne riduce sempre il costo. E in termini di massa, gli ingegneri contano su componenti elettronici a base di nitruro di gallio in grado di ridurre significativamente sia il peso che le dimensioni di tali radar.
E, di sicuro, accadrà. Per ciascuna delle direzioni. E come risultato, l'uscita sarà un radar con potenti impulsi ultra-corti in un'ampia gamma di frequenze, con un alto tasso di ripetizione. E - cosa molto importante - l'elaborazione digitale dei dati ad alta velocità, in grado di "digerire" grandi quantità di informazioni ricevute dai ricevitori.
Sì, abbiamo davvero bisogno di Tecnologie con la lettera maiuscola qui. Transistor a valanga, diodi ad accumulo di carica, semiconduttori al nitruro di gallio. I transistor a valanga in genere non sono dispositivi sottovalutati, sono dispositivi che si mostreranno ancora. Alla luce delle moderne tecnologie, il futuro appartiene a loro.
I radar che utilizzano impulsi ultracorti di nanosecondi avranno i seguenti vantaggi rispetto ai radar convenzionali:
- la capacità di penetrare ostacoli e riflettere da bersagli situati al di fuori della linea di vista. Ad esempio, può essere utilizzato per rilevare persone e apparecchiature dietro un ostacolo o nel terreno;
- elevata segretezza dovuta alla bassa densità spettrale del segnale UWB;
- l'accuratezza nel determinare la distanza fino a diversi centimetri a causa della ridotta estensione spaziale del segnale;
- la capacità di riconoscere e classificare istantaneamente i bersagli in base al segnale riflesso e all'alto dettaglio del bersaglio;
- aumento dell'efficienza in termini di protezione contro ogni tipo di interferenza passiva causata da fenomeni naturali: nebbia, pioggia, neve;
E questi sono lontani da tutti i vantaggi che un radar UWB può avere rispetto a un radar convenzionale. Ci sono momenti che solo gli specialisti e le persone esperte in queste materie possono apprezzare.
Queste proprietà rendono il radar UWB promettente, ma ci sono una serie di problemi che vengono affrontati dalla ricerca e sviluppo.
Ora vale la pena parlare degli svantaggi.
Oltre al costo e alle dimensioni, il radar UWB è inferiore al radar convenzionale a banda stretta. E significativamente inferiore. Un radar convenzionale con una potenza di impulso di 0,5 GW è in grado di rilevare un bersaglio a una distanza di 550 km, quindi un radar UWB a 260 km. Con una potenza di impulso di 1 GW, un radar a banda stretta rileva un bersaglio a una distanza di 655 km, un radar UWB a una distanza di 310 km. Come puoi vedere, quasi raddoppiato.
Ma c'è un altro problema. Questa è l'imprevedibilità della forma del segnale riflesso. Il radar a banda stretta funziona come un segnale sinusoidale che non cambia mentre viaggia nello spazio. Ampiezza e cambiamento di fase, ma cambiano in modo prevedibile e in accordo con le leggi della fisica. Il segnale UWB cambia sia nello spettro, nel suo dominio di frequenza, sia nel tempo.
Oggi, i leader riconosciuti nello sviluppo dei radar UWB sono gli Stati Uniti, la Germania e Israele.
Negli Stati Uniti, l'esercito dispone già di un rilevatore di mine portatile AN/PSS-14 per rilevare vari tipi di mine e altri oggetti metallici nel terreno.
Questo rilevatore di mine è offerto anche dagli Stati Uniti ai suoi alleati della NATO. AN/PSS-14 permette di vedere ed esaminare in dettaglio gli oggetti attraverso gli ostacoli e il terreno.
I tedeschi stanno lavorando a un progetto per un radar "Pamir" UWB in banda Ka con una larghezza di banda del segnale di 8 GHz.
Gli israeliani hanno creato sui principi dell'UWB "stenovisor", un dispositivo compatto "Haver-400", in grado di "guardare" attraverso i muri o il suolo.
Il dispositivo è stato creato per le unità antiterrorismo. Questo è generalmente un tipo separato di radar UWB, implementato molto bene dagli israeliani. Il dispositivo è davvero in grado di studiare la situazione tattica-operativa attraverso una varietà di ostacoli.
E un ulteriore sviluppo, "Haver-800", che si distingue per la presenza di diversi radar separati con antenne, consente non solo di studiare lo spazio dietro l'ostacolo, ma anche di formare un'immagine tridimensionale.
Riassumendo, vorrei dire che lo sviluppo dei radar UWB in varie direzioni (terra, mare, difesa aerea) consentirà a quei paesi che possono padroneggiare la tecnologia per la progettazione e la produzione di tali sistemi di migliorare significativamente le loro capacità di intelligence.
Dopotutto, il numero di catturati, identificati correttamente e presi per scorta con la successiva distruzione di bersagli è una garanzia di vittoria in ogni scontro.
E se consideriamo che i radar UWB sono meno suscettibili alle interferenze di varie proprietà …
L'uso dei segnali UWB aumenterà significativamente l'efficienza del rilevamento e del tracciamento di oggetti aerodinamici e balistici durante il monitoraggio dello spazio aereo, la visualizzazione e la mappatura della superficie terrestre. Il radar UWB può risolvere molti problemi di volo e atterraggio degli aerei.
Il radar UWB è una vera opportunità per guardare al domani. Non per niente l'Occidente è così impegnato negli sviluppi in questa direzione.
