Conflitos locais modernos, mesmo em países de menor nível de desenvolvimento das forças armadas (Síria, Ucrânia), mostram o quão grande é o papel dos equipamentos eletrônicos de reconhecimento e detecção. E quais as vantagens que uma parte pode receber, usando, por exemplo, sistemas de contra-bateria em relação a uma parte que não tem tais sistemas.
Atualmente, o desenvolvimento de todos os sistemas radioeletrônicos está indo em duas direções: por um lado, maximizar seus sistemas de controle e comunicação, sistemas de coleta de inteligência, sistemas de controle de armas de precisão em conjunto com todos os sistemas e complexos listados anteriormente.
A segunda linha é o desenvolvimento de sistemas que podem tornar a mais alta qualidade possível para impedir a operação de todos os meios acima do inimigo com o objetivo mais simples de não permitir que o inimigo inflija danos e danos às suas tropas.
Também vale a pena notar aqui o trabalho sobre as possibilidades e métodos de mascarar objetos, reduzindo sua assinatura de radar por meio do uso dos mais recentes materiais de absorção de rádio e revestimentos com propriedades reflexivas variáveis.
Provavelmente vale a pena traduzir: não seremos capazes de tornar o tanque invisível no espectro de rádio, mas podemos minimizar sua visibilidade tanto quanto possível, por exemplo, cobrindo-o com materiais que darão um sinal tão distorcido que a identificação irá ser muito difícil.
E sim, continuamos partindo do fato de que aeronaves, navios e tanques absolutamente invisíveis simplesmente não existem. Por enquanto, pelo menos. Se forem alvos sutis e difíceis de ver.
Mas, como se costuma dizer, cada alvo tem seu próprio radar. Uma questão de frequência e força do sinal. Mas é aí que reside o problema.
Novos materiais, especialmente revestimentos de absorção de rádio, novas formas de calcular superfícies reflexivas, tudo isso torna os níveis de contraste de fundo de objetos protegidos mínimos. Ou seja, o nível de diferença entre as propriedades elétricas do objeto de controle ou defeitos nele das propriedades do ambiente torna-se difícil de distinguir, o objeto realmente se funde com o ambiente, o que torna sua detecção problemática.
Em nossa época, os níveis mínimos de contraste de fundo estão, na verdade, próximos aos valores extremos. Assim, é claro que para os radares (especialmente para uma visão circular), que funcionam justamente no contraste, é simplesmente necessário proporcionar um aumento, antes de mais nada, na qualidade da informação recebida. E não é inteiramente possível fazer isso com o aumento usual da quantidade de informações.
Mais precisamente, é possível aumentar a eficiência / qualidade do reconhecimento por radar, a única questão é a que custo.
Se você pegar um radar hipotético, não importa qual seja sua finalidade, apenas um radar circular com um alcance de, por exemplo, 300 km (como "Sky-SV") e definir a tarefa de dobrar seu alcance, então você terá que resolver tarefas muito difíceis. Não vou dar aqui as fórmulas de cálculo, essa é a física da água mais pura, não é segredo.
Portanto, para dobrar o alcance de detecção do radar, é necessário:
- para aumentar a energia de radiação em 10-12 vezes. Mas a física novamente não foi cancelada, a radiação pode ser aumentada tanto apenas aumentando a energia consumida. E isso acarreta o surgimento de equipamentos adicionais para a geração de energia elétrica na estação. E então existem todos os tipos de problemas com o mesmo disfarce.
- aumentar a sensibilidade do dispositivo receptor 16 vezes. Menos caro. Mas é mesmo realizável? Isso já é uma questão de tecnologia e desenvolvimento. Porém, quanto mais sensível o receptor, mais problemas com interferência natural surgem inevitavelmente durante a operação. Vale a pena falar separadamente sobre a interferência da guerra eletrônica do inimigo.
- para aumentar o tamanho linear da antena em 4 vezes. O mais fácil, mas também adiciona complexidade. Mais difícil de transportar, mais perceptível …
Embora, honestamente, admitamos que quanto mais poderoso é o radar, mais fácil é detectar, classificar, gerar para ele uma interferência calculada pessoalmente com as características mais racionais e enviá-la. E o aumento no tamanho da antena do radar joga a favor de quem deve detectá-la a tempo.
Em princípio, esse círculo vicioso acaba. Onde os desenvolvedores precisam se equilibrar na ponta de uma faca, levando em consideração dezenas, senão centenas de nuances.
Nossos oponentes em potencial do outro lado do oceano estão tão preocupados com esse problema quanto nós. Há na estrutura do Departamento de Defesa dos Estados Unidos um departamento como a DARPA - Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa, que se dedica a pesquisas apenas promissoras. Recentemente, os especialistas da DARPA concentraram seus esforços no desenvolvimento de radares que usam sinais de banda ultralarga (UWB).
O que é UWB? São pulsos ultracurtos, com duração de um nanossegundo ou menos, com largura de espectro de pelo menos 500 MHz, ou seja, muito mais do que um radar convencional. A potência do sinal emitido de acordo com as transformações de Fourier (naturalmente, não Charles, o utópico que passou pela história na escola, mas Jean Baptiste Joseph Fourier, o criador da série de Fourier, que deu nome aos princípios da transformação do sinal) é distribuído por toda a largura do espectro usado. Isso leva a uma diminuição do poder de radiação em uma parte separada do espectro.
É muito mais difícil detectar um radar operando em UWB durante a operação do que um comum exatamente por isso: é como se nenhum sinal de feixe poderoso funcionasse, mas como se muitos outros mais fracos, implantados à semelhança de um pincel. Sim, os especialistas vão me perdoar por tal simplificação, mas isso é apenas para a "transferência" para um nível mais simples de percepção.
Ou seja, o radar “dispara” não com um pulso, mas com a chamada “explosão de sinais ultracurtos”. Isso fornece benefícios adicionais, que serão discutidos a seguir.
O processamento do sinal UWB, em contraste com a banda estreita, é baseado nos princípios da recepção sem detector, de forma que o número de rajadas no sinal não seja limitado de forma alguma. Consequentemente, não há praticamente nenhuma limitação na largura de banda do sinal.
Aqui surge uma questão de longa data: o que toda essa física oferece, quais são as vantagens?
Naturalmente, eles são. Radares baseados em UWB estão sendo desenvolvidos e desenvolvidos precisamente porque o sinal UWB permite muito mais do que um sinal convencional.
Os radares baseados no sinal UWB têm os melhores recursos de detecção, reconhecimento, posicionamento e rastreamento de objetos. Isso é especialmente verdadeiro para objetos equipados com camuflagem anti-radar e redução de assinatura de radar.
Ou seja, o sinal UWB não se importa se o objeto observado pertence aos chamados "objetos furtivos" ou não. As coberturas contra o radar também se tornam condicionais, pois não são capazes de refletir / absorver todo o sinal, alguma parte do pacote irá "pegar" o objeto.
Os radares em UWB identificam melhor os alvos, tanto individuais quanto em grupo. As dimensões lineares dos alvos são determinadas com mais precisão. É mais fácil para eles trabalhar com alvos de pequeno porte, capazes de voar em altitudes baixas e ultrabaixas, ou seja, UAVs. Esses radares terão imunidade a ruídos significativamente maior.
Separadamente, acredita-se que o UWB permitirá um melhor reconhecimento de alvos falsos. Esta é uma opção muito útil ao trabalhar, por exemplo, com ogivas de mísseis balísticos intercontinentais.
Mas não se prenda a radares de vigilância aérea, existem outras opções para usar radares em UWB, nada menos, e possivelmente ainda mais eficazes.
Pode parecer que um sinal de banda ultralarga é uma panacéia para tudo. De drones, de aviões e navios furtivos, de mísseis de cruzeiro.
Na verdade, claro que não. A tecnologia UWB tem algumas desvantagens óbvias, mas também há vantagens suficientes.
A força do radar UWB está na maior precisão e velocidade de detecção e reconhecimento de alvos, determinação de coordenadas devido ao fato de o funcionamento do radar ser baseado em múltiplas frequências da faixa de operação.
Aqui, o “zest” de UWB geralmente fica oculto. E está precisamente no fato de que o alcance operacional de tal radar tem muitas frequências. E esta ampla faixa permite que você selecione aquelas subfaixas nas frequências nas quais as habilidades reflexivas dos objetos de observação se manifestam da melhor forma possível. Ou - opcionalmente - isso pode anular, por exemplo, os revestimentos anti-radar, que também não podem funcionar em toda a faixa de frequência devido ao fato de os revestimentos para aeronaves apresentarem restrições de peso.
Sim, hoje os meios de reduzir a assinatura de radar são amplamente usados, mas a palavra-chave aqui é “redução”. Nem um único revestimento, nem uma única forma astuta do casco pode proteger contra o radar. Reduza a visibilidade, dê uma chance - sim. Não mais. As histórias de aviões furtivos foram desmascaradas na Iugoslávia no século passado.
O cálculo do radar UWB será capaz de selecionar (e, rapidamente, com base em dados semelhantes) aquele pacote de subfrequências que mais claramente "destacará" o objeto de observação em toda a sua glória. Aqui não estaremos falando de relógios, a tecnologia digital moderna torna possível gerenciar em minutos.
E, claro, análise. Tal radar deve ter um bom complexo analítico que permita processar os dados obtidos na irradiação de um objeto em diversas frequências e compará-los com os valores de referência do banco de dados. Compare com eles e dê o resultado final, que tipo de objeto entrou no campo de visão do radar.
O fato de que o objeto será irradiado em uma variedade de frequências terá um papel positivo na redução do erro de reconhecimento, e há menos probabilidade de interrupção da observação ou contra-ação por meio do objeto.
Um aumento na imunidade a ruído de tais radares é obtido pela detecção e seleção de radiação que pode interferir na operação precisa do radar. E, consequentemente, a reestruturação dos complexos receptores para outras frequências para garantir o mínimo impacto de interferências.
Tudo é muito bonito. Claro, também existem desvantagens. Por exemplo, a massa e as dimensões de tal radar excedem significativamente as estações convencionais. Isso ainda complica muito o desenvolvimento de radares UWB. Quase o mesmo que o preço. Ela é mais do que transcendental para protótipos.
No entanto, os desenvolvedores de tais sistemas estão muito otimistas quanto ao futuro. Por outro lado, quando um produto começa a ser produzido em massa, sempre reduz o custo. E em termos de massa, os engenheiros contam com componentes eletrônicos baseados em nitreto de gálio que podem reduzir significativamente o peso e o tamanho desses radares.
E, com certeza isso vai acontecer. Para cada uma das direções. E, como resultado, a saída será um radar com pulsos poderosos e ultracurtos em uma ampla faixa de frequência, com alta taxa de repetição. E - muito importante - processamento digital de dados de alta velocidade, capaz de "digerir" grandes quantidades de informações recebidas dos receptores.
Sim, realmente precisamos de tecnologias com letra maiúscula aqui. Transistores avalanche, diodos de armazenamento de carga, semicondutores de nitreto de gálio. Os transistores Avalanche geralmente não são dispositivos subestimados, são dispositivos que ainda se mostrarão. À luz das tecnologias modernas, o futuro pertence a eles.
Os radares que usam pulsos ultracurtos de nanossegundos terão as seguintes vantagens sobre os radares convencionais:
- a capacidade de penetrar em obstáculos e refletir em alvos localizados fora da linha de visão. Por exemplo, pode ser usado para detectar pessoas e equipamentos atrás de um obstáculo ou no solo;
- alto sigilo devido à baixa densidade espectral do sinal UWB;
- a precisão de determinar a distância até vários centímetros devido à pequena extensão espacial do sinal;
- a capacidade de reconhecer e classificar instantaneamente os alvos pelo sinal refletido e detalhes altos do alvo;
- aumentar a eficiência em termos de proteção contra todos os tipos de interferências passivas causadas por fenômenos naturais: nevoeiro, chuva, neve;
E essas estão longe de todas as vantagens que um radar UWB pode ter em comparação com um radar convencional. Há momentos que só os especialistas e pessoas com experiência no assunto podem apreciar.
Essas propriedades tornam o radar UWB promissor, mas há uma série de problemas que estão sendo resolvidos por pesquisa e desenvolvimento.
Agora vale a pena falar sobre as desvantagens.
Além do custo e do tamanho, o radar UWB é inferior ao radar de banda estreita convencional. E significativamente inferior. Um radar convencional com uma potência de pulso de 0,5 GW é capaz de detectar um alvo a 550 km, depois um radar UWB a 260 km. Com uma potência de pulso de 1 GW, um radar de banda estreita detecta um alvo a uma distância de 655 km, um radar UWB a uma distância de 310 km. Como você pode ver, quase dobrou.
Mas há outro problema. Esta é a imprevisibilidade da forma do sinal refletido. O radar de banda estreita opera como um sinal sinusoidal que não muda à medida que viaja pelo espaço. A amplitude e a fase mudam, mas mudam de forma previsível e de acordo com as leis da física. O sinal UWB muda tanto no espectro, em seu domínio de frequência e no tempo.
Hoje, os líderes reconhecidos no desenvolvimento de radares UWB são os Estados Unidos, Alemanha e Israel.
Nos Estados Unidos, o exército já possui um detector de minas portátil AN / PSS-14 para detectar vários tipos de minas e outros objetos de metal no solo.
Este detector de minas também é oferecido pelos Estados aos seus aliados da OTAN. AN / PSS-14 permite que você veja e examine objetos detalhadamente através de obstáculos e do solo.
Os alemães estão trabalhando em um projeto para um radar UWB Ka-band "Pamir" com uma largura de banda de sinal de 8 GHz.
Os israelenses criaram nos princípios do UWB "stenovisor", um dispositivo compacto "Haver-400", capaz de "olhar" através das paredes ou do solo.
O dispositivo foi criado para unidades contra-terroristas. Este é geralmente um tipo separado de radar UWB, implementado pelos israelenses de maneira muito bonita. O dispositivo é realmente capaz de estudar a situação tático-operacional por meio de uma variedade de obstáculos.
E o desenvolvimento posterior, "Haver-800", que se distingue pela presença de vários radares separados com antenas, permite não só estudar o espaço por trás do obstáculo, mas também formar uma imagem tridimensional.
Resumindo, gostaria de dizer que o desenvolvimento de radares UWB em várias direções (terrestre, marítima, de defesa aérea) permitirá aos países que podem dominar a tecnologia para o projeto e produção de tais sistemas aumentar significativamente suas capacidades de inteligência.
Afinal, o número de capturados, corretamente identificados e levados para escolta com a posterior destruição de alvos é garantia de vitória em qualquer confronto.
E se considerarmos que os radares UWB são menos suscetíveis a interferências de várias propriedades …
O uso de sinais UWB aumentará significativamente a eficiência de detecção e rastreamento de objetos aerodinâmicos e balísticos ao monitorar o espaço aéreo, visualizar e mapear a superfície da Terra. O radar UWB pode resolver muitos problemas de voo e pouso de aeronaves.
O radar UWB é uma oportunidade real de olhar para o amanhã. Não é à toa que o Ocidente está tão intimamente envolvido nos desenvolvimentos nessa direção.
