Moderna vojna je hitra in minljiva. Pogosto je zmagovalec v bitki tisti, ki je prvi zmožen zaznati potencialno grožnjo in se nanjo ustrezno odzvati. Več kot sedemdeset let je bila za iskanje sovražnika na kopnem, morju in zraku uporabljena radarska metoda, ki temelji na oddajanju radijskih valov in registracija njihovih odsevov iz različnih predmetov. Naprave, ki pošiljajo in sprejemajo take signale, se imenujejo radarske postaje (radarji) ali radarji.
Izraz "radar" je angleška okrajšava (radijsko odkrivanje in razvrščanje), ki je bila uvedena leta 1941, vendar je že dolgo postala samostojna beseda in je vstopila v večino svetovnih jezikov.
Izum radarja je vsekakor pomemben dogodek. Sodobni svet je težko predstavljati brez radarskih postaj. Uporabljajo se v letalstvu, pri pomorskem prevozu, s pomočjo radarskega vremena napovedujemo, odkrivamo kršitelje prometnih pravil, skeniramo zemeljsko površino. Radarski sistemi (RLK) so našli svojo uporabo v vesoljski industriji in navigacijskih sistemih.
Vendar pa je najbolj razširjen radar v vojaških zadevah. Treba je povedati, da je bila ta tehnologija prvotno ustvarjena za vojaške potrebe in je dosegla stopnjo praktičnega izvajanja tik pred začetkom druge svetovne vojne. Vse največje države, ki so sodelovale v tem konfliktu, so aktivno (in ne brez rezultata) uporabljale radarje za izvidovanje in odkrivanje sovražnih ladij in letal. Lahko rečemo, da je uporaba radarja odločila o izidu več ikoničnih bitk tako v Evropi kot v pacifiškem gledališču sovražnosti.
Danes se radarji uporabljajo za reševanje zelo širokega obsega vojaških nalog, od sledenja izstrelitvi medcelinskih balističnih izstrelkov do artilerijskega izvida. Vsak zrakoplov, helikopter, vojna ladja ima svoj radarski kompleks. Radarji so osnova sistema zračne obrambe. Najnovejši radarski kompleks s fazno anteno bo nameščen na obetajočem ruskem tanku "Armata". Na splošno je raznolikost sodobnega radarja neverjetna. To so popolnoma različne naprave, ki se razlikujejo po velikosti, značilnostih in namenu.
Lahko rečemo, da je danes Rusija ena izmed priznanih svetovnih voditeljev na področju razvoja in proizvodnje radarskih postaj. Preden govorimo o trendih v razvoju radarskih sistemov, je treba povedati nekaj besed o načelih delovanja radarja in o zgodovini radarskih sistemov.
Kako deluje radar
Lokacija je metoda (ali postopek) določanja lokacije nečesa. V skladu s tem je radiolokacija metoda zaznavanja predmeta ali predmeta v vesolju z uporabo radijskih valov, ki jih oddaja in sprejema naprava, imenovana radar ali radar.
Fizični princip delovanja primarnega ali pasivnega radarja je precej preprost: prenaša radijske valove v vesolje, ki se odbijajo od okoliških predmetov in se vračajo k njim v obliki reflektiranih signalov. Ko jih analiziramo, je radar sposoben zaznati predmet na določeni točki v prostoru in pokazati svoje glavne značilnosti: hitrost, višino, velikost. Vsak radar je zapletena radijska inženirska naprava, sestavljena iz številnih komponent.
Sestava vsakega radarja vključuje tri glavne elemente: oddajnik signala, anteno in sprejemnik. Vse radarske postaje lahko razdelimo v dve veliki skupini:
- impulz;
- stalno ukrepanje.
Impulzivni radarski oddajnik za kratek čas oddaja elektromagnetna valovanja (delček sekunde), naslednji signal se pošlje šele po vrnitvi prvega impulza in vstopu v sprejemnik. Frekvenca ponovitve impulza - ena najpomembnejših značilnosti radarja. Nizkofrekvenčni radarji pošiljajo več sto impulzov na minuto.
Antena pulznega radarja deluje tako na sprejemu kot na prenosu. Po oddajanju signala se oddajnik za nekaj časa izklopi in sprejemnik se vklopi. Po njegovem sprejemu je obratni proces.
Pulzni radar ima tako slabosti kot prednosti. Lahko določijo obseg več tarč naenkrat, takšen radar zlahka doseže z eno anteno, kazalniki takšnih naprav pa so preprosti. Vendar bi moral signal, ki ga oddaja tak radar, imeti precej veliko moč. Dodate lahko tudi, da so vsi moderni sledilni radar izvedeni s pulznim vzorcem.
Pri impulzivnih radarskih postajah se kot vir signala običajno uporabljajo magnetroni ali svetilke za potujoče valove.
Radarska antena usmerja elektromagnetni signal in ga pošilja, pobere odbiti impulz in ga prenaša v sprejemnik. Obstajajo radarji, v katerih sprejem in prenos signala izvajajo različne antene in se lahko nahajajo na precej oddaljenosti drug od drugega. Radarska antena lahko oddaja elektromagnetna valovanja v krogu ali dela v določenem sektorju. Radarski žarek je lahko spiralno ali stožčast. Če je potrebno, lahko radar spremlja premikajočo se tarčo, nenehno kaže na to s pomočjo posebnih sistemov.
Funkcija sprejemnika je obdelati prejete informacije in jih prenesti na zaslon, s katerega ga operater prebere.
Poleg impulznega radarja obstajajo zvezni radarji, ki neprestano oddajajo elektromagnetne valove. Takšne radarske postaje pri svojem delu uporabljajo Dopplerjev učinek. Leži v dejstvu, da bo frekvenca elektromagnetnega vala, ki se odbija od objekta, ki se približuje viru signala, višja od frekvence oddaljenega objekta. Frekvenca oddajanja impulza ostaja nespremenjena. Tovrstni radarji ne fiksirajo fiksnih objektov, njihov sprejemnik pa pobira samo valove s frekvenco, ki je višja ali nižja od oddajane.
Tipičen Dopplerjev radar je radar, ki ga prometna policija uporablja za določanje hitrosti vozil.
Glavni problem radarjev z neprekinjenim delovanjem je, da jih ni mogoče uporabiti za določitev razdalje do objekta, vendar med njihovim delovanjem ni motenj fiksnih objektov med radarjem in tarčo ali za njo. Poleg tega je Dopplerjev radar dokaj preprosta naprava, ki je dovolj za delovanje signalov nizke moči. Prav tako je treba opozoriti, da so sodobne radarske postaje s stalnim sevanjem sposobne določiti razdaljo do objekta. To se izvede s spremembo frekvence radarja med delovanjem.
Eden od glavnih problemov pri delovanju pulznega radarja so motnje, ki prihajajo iz fiksnih objektov - praviloma je to zemeljska površina, gore, hribi. Ko delujejo letalski impulzni radarji letal, so vsi spodnji objekti "zakriti" s signalom, ki se odbija od zemeljske površine. Če govorimo o zemeljskih ali ladijskih radarskih kompleksih, potem se za njih ta problem kaže v odkrivanju tarč, ki letijo na majhnih višinah. Za odpravo takšnih motenj se uporablja enak Dopplerjev učinek.
Poleg primarnega radarja obstajajo tudi ti sekundarni radarji, ki se uporabljajo v zrakoplovih za identifikacijo zrakoplovov. Sestava takih radarskih sistemov poleg oddajnika, antene in sprejemne naprave vključuje tudi transponder zrakoplova. Ob obsevanosti z elektromagnetnim signalom anketiranec izda dodatne informacije o višini, poti, številki plošče in njeni narodnosti.
Prav tako je mogoče radarske postaje deliti z dolžino in frekvenco vala, na katerem delujejo. Na primer, za preučevanje površine Zemlje in za delo na velikih razdaljah se uporabljajo valovi 0,9-6 m (frekvenca 50-330 MHz) in 0,3-1 m (frekvenca 300-1000 MHz). Radar z valovno dolžino 7,5–15 cm se uporablja za kontrolo zračnega prometa, radarji za zaznavanje izstrelkov na obzorju pa delujejo na valovih z dolžino od 10 do 100 metrov.
Zgodovina radarja
Ideja o radarju se je pojavila skoraj takoj po odkritju radijskih valov. Leta 1905 je Christian Hülsmeier iz Siemensa, nemškega podjetja, ustvaril napravo, ki lahko z radijskimi valovi zazna velike kovinske predmete. Izumitelj je predlagal, da se ga namesti na ladje, da bi se izognili trčenju v pogojih slabe vidljivosti. Vendar ladjarska podjetja ne zanimajo nove naprave.
Poskusi so bili izvedeni z radarjem v Rusiji. Konec 19. stoletja je ruski znanstvenik Popov odkril, da kovinski predmeti preprečujejo širjenje radijskih valov.
V zgodnjih dvajsetih letih so ameriški inženirji Albert Taylor in Leo Yang uspeli odkriti prehodno ladjo z radijskimi valovi. Vendar je bilo stanje radijske industrije takrat, da je bilo težko ustvariti industrijske modele radarskih postaj.
Prve radarske postaje, ki so se lahko uporabile za reševanje praktičnih problemov, so se pojavile v Angliji okoli sredine tridesetih let. Te naprave so bile zelo velike, lahko so bile nameščene samo na kopnem ali na palubi velikih ladij. Šele leta 1937 je bil izdelan prototip miniaturnega radarja, ki bi ga lahko namestili na letalo. Do začetka druge svetovne vojne so Britanci razvili verigo radarskih postaj Chain Home.
Ukvarja se z obetavno novo smerjo v Nemčiji. Poleg tega je treba reči neuspešno. Že leta 1935 je vrhovni poveljnik nemške flote, Reder, pokazal delujoč radar z prikazom elektronskega žarka. Kasneje so na podlagi tega izdelali serijske vzorce radarja: Seetakt za pomorske sile in Freya za zračno obrambo. Leta 1940 je v nemško vojsko začel teči Würzburgski radarski nadzorni sistem.
Toda kljub očitnim dosežkom nemških znanstvenikov in inženirjev na področju radiolokacije je nemška vojska kasneje začela uporabljati radarje za Britance. Hitler in vrh Reicha sta radarje smatrala izključno za obrambno orožje, ki ga zmagovita nemška vojska ni resnično potrebovala. Zaradi tega so imeli Nemci na začetku bitke za Britanijo le osem Frejarjevih radarjev, čeprav so bili po svojih značilnostih vsaj tako dobri kot njihovi britanski kolegi. Na splošno lahko rečemo, da je prav uspešna uporaba radarja v veliki meri določala izid bitke za Britanijo in posledični spopad med Luftwaffeom in zavezniškimi letalskimi silami na nebu v Evropi.
Kasneje so Nemci na podlagi Würzburškega sistema ustvarili linijo zračne obrambe, ki se je imenovala "linija Kammuber". Z uporabo posebnih sil so zavezniki lahko razkrili skrivnosti dela nemškega radarja, kar jim je omogočilo učinkovito zagozditev.
Kljub dejstvu, da so britanci vstopili v "radarsko" dirko kasneje Američani in Nemci, so jih lahko prehiteli na ciljni črti in se približali začetku druge svetovne vojne z najnaprednejšim sistemom za odkrivanje radarjev.
Že septembra 1935 so Britanci začeli graditi mrežo radarskih postaj, ki je pred vojno vključevala dvajset radarjev. Popolnoma je blokiral pristop do britanskih otokov z evropske obale. Poleti 1940 so britanski inženirji ustvarili resonančni magnetron, ki je kasneje postal osnova letalskih radarskih postaj, nameščenih na ameriških in britanskih letalih.
Delo na področju vojaškega radarja je potekalo v Sovjetski zvezi. Prvi uspešni poskusi odkrivanja letal z radarjem v ZSSR so bili izvedeni sredi tridesetih let. Leta 1939 je Rdeča armada sprejela prvi radar RUS-1, leta 1940 pa RUS-2. Obe postaji sta bili dani v serijsko proizvodnjo.
Druga svetovna vojna je jasno pokazala visoko učinkovitost uporabe radarskih postaj. Zato je razvoj novih radarjev po dokončanju postal ena od prednostnih nalog za razvoj vojaške opreme. Sčasoma so letalski radarji brez izjeme prejeli vsa vojaška letala in ladje, radar pa je postal osnova za sisteme zračne obrambe.
Med hladno vojno so imele ZDA in ZSSR novo uničujoče orožje - medcelinske balistične rakete. Odkrivanje lansiranja teh raket je postalo stvar življenja in smrti. Sovjetski znanstvenik Nikolaj Kabanov je predlagal uporabo kratkih radijskih valov za odkrivanje sovražnih letal na dolgih razdaljah (do 3 tisoč km). Bilo je povsem preprosto: Kabanov je ugotovil, da radijski valovi dolžine 10-100 metrov lahko odbijejo ionosfero in obsevajo cilje na površini zemlje in se na enak način vrnejo k radarju.
Kasneje, na podlagi te ideje, je bilo razvito over-the-horizont radarsko odkrivanje lansiranja balističnih izstrelkov. Primer takega radarja lahko služi kot "Daryal" - radarska postaja, ki je bila več desetletij osnova sovjetskega opozorilnega sistema sovjetskih raket.
Trenutno je eno od najbolj obetavnih področij za razvoj radarske tehnologije ustvarjanje faznega niza radarjev (PAR). Takšni radarji nimajo enega, ampak stotine oddajnikov radijskih valov, ki jih upravlja močan računalnik. Radijski valovi, ki jih oddajajo različni viri v žarometih, se lahko medsebojno povečajo, če se sovpadajo v fazi ali, nasprotno, oslabijo.
Radarskemu signalu v faznem nizu je mogoče dati poljubno želeno obliko, ki se lahko premika v prostoru brez spreminjanja položaja antene, pri čemer deluje z različnimi frekvencami sevanja. Radar s faznim nizom je veliko bolj zanesljiv in občutljiv kot radar z običajno anteno. Vendar pa imajo ti radarji pomanjkljivosti: velik problem je hlajenje radarja z žarometom, poleg tega pa je težko izdelati in so drage.
Na radijskih letalih pete generacije so nameščene nove radarske postaje s faznim nizom. Ta tehnologija se uporablja v ameriškem sistemu za zgodnje opozarjanje raket. Radarski kompleks s faznimi nizi bo nameščen na najnovejši ruski tank "Armata". Treba je opozoriti, da je Rusija ena od svetovnih voditeljev v razvoju radarja z PAR.
