Ο σύγχρονος πόλεμος είναι γρήγορος και φευγαλέος. Συχνά ο νικητής σε μια μάχη είναι αυτός που είναι ο πρώτος που μπορεί να ανιχνεύσει πιθανή απειλή και να αντιδράσει επαρκώς σε αυτό. Για περισσότερα από εβδομήντα χρόνια, μια μέθοδος ραντάρ βασισμένη στην εκπομπή ραδιοκυμάτων και την καταγραφή των αντανακλάσεών τους από διάφορα αντικείμενα έχει χρησιμοποιηθεί για την αναζήτηση ενός εχθρού στη ξηρά, στη θάλασσα και στον αέρα. Συσκευές που στέλνουν και λαμβάνουν τέτοια σήματα ονομάζονται σταθμοί ραντάρ (ραντάρ) ή ραντάρ.
Ο όρος "ραντάρ" είναι μια αγγλική συντομογραφία (ανίχνευση και εύρεση ραδιοφώνου) που ξεκίνησε το 1941, αλλά από καιρό έγινε ανεξάρτητη λέξη και εισήχθη στις περισσότερες γλώσσες του κόσμου.
Η εφεύρεση του ραντάρ είναι σίγουρα ένα γεγονός ορόσημο. Ο σύγχρονος κόσμος είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς χωρίς σταθμούς ραντάρ. Χρησιμοποιούνται στην αεροπορία, στις θαλάσσιες μεταφορές, με την πρόβλεψη του καιρού ραντάρ, ανιχνεύονται παραβάτες των κανόνων κυκλοφορίας, ανιχνεύεται η επιφάνεια της γης. Τα συστήματα ραντάρ (RLK) έχουν βρει την εφαρμογή τους στη διαστημική βιομηχανία και τα συστήματα πλοήγησης.
Ωστόσο, το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο ραντάρ βρέθηκε στις στρατιωτικές υποθέσεις. Πρέπει να ειπωθεί ότι αυτή η τεχνολογία δημιουργήθηκε αρχικά για στρατιωτικές ανάγκες και έφτασε στο στάδιο της πρακτικής εφαρμογής λίγο πριν από την έναρξη του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου. Όλες οι μεγαλύτερες χώρες που συμμετείχαν σε αυτή τη σύγκρουση χρησιμοποιούσαν ενεργά (και όχι χωρίς αποτέλεσμα) ραντάρ για την αναγνώριση και ανίχνευση εχθρικών πλοίων και αεροσκαφών. Είναι ασφαλές να πούμε ότι η χρήση του ραντάρ αποφάσισε την έκβαση πολλών εικονικών μάχες τόσο στην Ευρώπη όσο και στο θέατρο των εχθροπραξιών του Ειρηνικού.
Σήμερα, τα ραντάρ χρησιμοποιούνται για να επιλύσουν ένα εξαιρετικά ευρύ φάσμα στρατιωτικών εργασιών, από την παρακολούθηση της έναρξης των διηπειρωτικών βαλλιστικών πυραύλων μέχρι την αναγνώριση πυροβολικού. Κάθε αεροσκάφος, ελικόπτερο, πολεμικό πλοίο έχει το δικό του συγκρότημα ραντάρ. Τα ραντάρ αποτελούν τη βάση του συστήματος αεράμυνας. Το νέο συγκρότημα ραντάρ με μια σταδιακή συστοιχία κεραιών θα εγκατασταθεί στην πολλά υποσχόμενη ρωσική δεξαμενή "Armata". Γενικά, η ποικιλία των σύγχρονων ραντάρ είναι εκπληκτική. Αυτές είναι εντελώς διαφορετικές συσκευές, οι οποίες διαφέρουν σε μέγεθος, χαρακτηριστικά και σκοπό.
Είναι ασφαλές να πούμε ότι σήμερα η Ρωσία είναι ένας από τους αναγνωρισμένους παγκόσμιους ηγέτες στην ανάπτυξη και παραγωγή σταθμών ραντάρ. Ωστόσο, πριν μιλήσουμε για τις τάσεις στην ανάπτυξη συστημάτων ραντάρ, πρέπει να πούμε λίγα λόγια για τις αρχές της λειτουργίας των ραντάρ, καθώς και για την ιστορία των συστημάτων ραντάρ.
Πώς λειτουργεί το ραντάρ
Μια τοποθεσία είναι μια μέθοδος (ή διαδικασία) για τον προσδιορισμό της θέσης του κάτι. Συνεπώς, η ραδιοδιάταξη είναι μια μέθοδος ανίχνευσης ενός αντικειμένου ή αντικειμένου στο διάστημα χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, τα οποία εκπέμπονται και λαμβάνονται από μια συσκευή που ονομάζεται ραντάρ ή ραντάρ.
Η φυσική αρχή της λειτουργίας του πρωτεύοντος ή παθητικού ραντάρ είναι πολύ απλή: μεταδίδει τα ραδιοκύματα στο διάστημα, τα οποία αντανακλώνται από τα γύρω αντικείμενα και επιστρέφουν σε αυτά με τη μορφή ανακλώμενων σημάτων. Αναλύοντας τα, το ραντάρ είναι σε θέση να εντοπίσει ένα αντικείμενο σε ένα συγκεκριμένο σημείο του χώρου και επίσης να δείξει τα κύρια χαρακτηριστικά του: ταχύτητα, υψόμετρο, μέγεθος. Οποιοδήποτε ραντάρ είναι μια πολύπλοκη συσκευή ραδιομηχανικής που αποτελείται από πολλά εξαρτήματα.
Η σύνθεση κάθε ραντάρ περιλαμβάνει τρία βασικά στοιχεία: τον πομπό σήματος, την κεραία και τον δέκτη. Όλοι οι σταθμοί ραντάρ μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες:
- ώθηση;
- συνεχή δράση.
Ένας πομπός ραντάρ παλμού εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα για μικρό χρονικό διάστημα (κλάσμα δευτερολέπτου), το επόμενο σήμα αποστέλλεται μόνο μετά την επιστροφή του πρώτου παλμού και την είσοδο στον δέκτη. Συχνότητα επανάληψης παλμών - ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά του ραντάρ. Τα ραντάρ χαμηλής συχνότητας στέλνουν αρκετές εκατοντάδες παλμούς ανά λεπτό.
Η κεραία ενός παλμικού ραντάρ λειτουργεί τόσο στη λήψη όσο και στη μεταφορά. Αφού εκπέμπεται το σήμα, ο πομπός απενεργοποιείται για λίγο και ο δέκτης είναι αναμμένος. Μετά την υποδοχή του είναι η αντίστροφη διαδικασία.
Το παλμικό ραντάρ έχει τόσο μειονεκτήματα όσο και πλεονεκτήματα. Μπορούν να καθορίσουν τη σειρά διαφόρων στόχων ταυτόχρονα, ένα τέτοιο ραντάρ μπορεί εύκολα να κάνει με μία κεραία, οι δείκτες τέτοιων συσκευών είναι απλοί. Ωστόσο, το σήμα που εκπέμπεται από ένα τέτοιο ραντάρ θα πρέπει να έχει μάλλον μεγάλη ισχύ. Μπορείτε επίσης να προσθέσετε ότι όλα τα σύγχρονα ραντάρ παρακολούθησης που εκτελούνται από το πρότυπο παλμών.
Στους παλμούς σταθμούς ραντάρ χρησιμοποιούνται συνήθως magnetrons, ή λαμπτήρες ταξιδίου-κύματος ως πηγή σημάτων.
Η κεραία ραντάρ εστιάζει το ηλεκτρομαγνητικό σήμα και το στέλνει, συλλαμβάνει τον ανακλώμενο παλμό και το μεταδίδει στον δέκτη. Υπάρχουν ραντάρ στα οποία η λήψη και η μετάδοση σήματος γίνονται από διαφορετικές κεραίες και μπορούν να τοποθετηθούν σε σημαντική απόσταση μεταξύ τους. Η κεραία ραντάρ μπορεί να εκπέμψει ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε κύκλο ή να εργαστεί σε συγκεκριμένο τομέα. Η δέσμη ραντάρ μπορεί να είναι σπειροειδώς ή σε σχήμα κώνου. Εάν είναι απαραίτητο, το ραντάρ μπορεί να παρακολουθεί τον κινούμενο στόχο, επισημαίνοντάς τον συνεχώς με τη βοήθεια ειδικών συστημάτων.
Η λειτουργία του δέκτη είναι να επεξεργαστεί τις ληφθείσες πληροφορίες και να τις μεταφέρει στην οθόνη από την οποία διαβάζονται από τον χειριστή.
Εκτός από το παλλόμενο ραντάρ, υπάρχουν συνεχόμενα ραντάρ που εκπέμπουν συνεχώς ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τέτοιοι σταθμοί ραντάρ στη δουλειά τους χρησιμοποιούν το φαινόμενο Doppler. Βρίσκεται στο γεγονός ότι η συχνότητα ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος που αντανακλάται από ένα αντικείμενο που προσεγγίζει την πηγή σήματος θα είναι υψηλότερο από ότι από ένα απομακρυσμένο αντικείμενο. Η συχνότητα του εκπεμπόμενου παλμού παραμένει αμετάβλητη. Τα ραντάρ αυτού του τύπου δεν καθορίζουν σταθερά αντικείμενα, ο δέκτης τους συλλαμβάνει μόνο κύματα με συχνότητα υψηλότερη ή χαμηλότερη από την εκπομπή.
Ένα τυπικό ραντάρ Doppler είναι ένα ραντάρ, το οποίο χρησιμοποιείται από την τροχαία για να καθορίσει την ταχύτητα των οχημάτων.
Το κύριο πρόβλημα των ραντάρ συνεχούς δράσης είναι η αδυναμία χρήσης τους για τον προσδιορισμό της απόστασης από το αντικείμενο, αλλά κατά τη λειτουργία τους δεν υπάρχει παρέμβαση από σταθερά αντικείμενα μεταξύ του ραντάρ και του στόχου ή πίσω από αυτό. Επιπλέον, το ραντάρ Doppler είναι μια αρκετά απλή συσκευή, η οποία είναι αρκετή για τη λειτουργία σημάτων χαμηλής ισχύος. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι οι σύγχρονοι σταθμοί ραντάρ με συνεχή ακτινοβολία έχουν τη δυνατότητα να καθορίζουν την απόσταση από το αντικείμενο. Αυτό γίνεται με αλλαγή της συχνότητας του ραντάρ κατά τη λειτουργία.
Ένα από τα κύρια προβλήματα στη λειτουργία του παλμικού ραντάρ είναι παρεμβολές που προέρχονται από σταθερά αντικείμενα - κατά κανόνα, αυτή είναι η επιφάνεια της γης, τα βουνά, οι λόφοι. Όταν λειτουργούν αερομεταφερόμενα παλμικά ραντάρ αεροπλάνων, όλα τα παρακάτω αντικείμενα "κρύβονται" από ένα σήμα που ανακλάται από την επιφάνεια της γης. Αν μιλάμε για συγκροτήματα ραντάρ εδάφους ή πλοίου, τότε για αυτούς το πρόβλημα αυτό εκδηλώνεται στην ανίχνευση στόχων που πετούν σε χαμηλά ύψη. Για την εξάλειψη παρόμοιων παρεμβολών, χρησιμοποιείται το ίδιο φαινόμενο Doppler.
Εκτός από το πρωτεύον ραντάρ, υπάρχουν και τα λεγόμενα δευτερεύοντα ραντάρ, τα οποία χρησιμοποιούνται σε αεροσκάφη για τον εντοπισμό των αεροσκαφών. Η σύνθεση τέτοιων συστημάτων ραντάρ, εκτός από τον πομπό, την κεραία και τη συσκευή λήψης, περιλαμβάνει επίσης ένα αναμεταδότη αεροσκάφους. Όταν ακτινοβολείται με ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα, ο ερωτώμενος εκδίδει πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με το ύψος, τη διαδρομή, τον αριθμό του σκάφους και την εθνικότητά του.
Επίσης, οι σταθμοί ραντάρ μπορούν να διαιρεθούν με το μήκος και τη συχνότητα του κυματισμού στο οποίο λειτουργούν. Για παράδειγμα, για να μελετήσουν την επιφάνεια της Γης, καθώς και να εργαστούν σε σημαντικές αποστάσεις, χρησιμοποιούνται κύματα 0,9-6 m (συχνότητα 50-330 MHz) και 0,3-1 m (συχνότητα 300-1000 MHz). Ραντάρ με μήκος κύματος 7.5-15 cm χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της εναέριας κυκλοφορίας και τα ραντάρ over-the-horizon των σταθμών ανίχνευσης πυραύλων λειτουργούν σε κύματα μήκους από 10 έως 100 μέτρα.
Ιστορία του ραντάρ
Η ιδέα του ραντάρ εμφανίστηκε σχεδόν αμέσως μετά την ανακάλυψη των ραδιοκυμάτων. Το 1905, η Christian Hülsmeier της Siemens, μια γερμανική εταιρεία, δημιούργησε μια συσκευή που θα μπορούσε να εντοπίσει μεγάλα μεταλλικά αντικείμενα χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα. Ο εφευρέτης πρότεινε την τοποθέτησή του σε πλοία, ώστε να αποφεύγονται οι συγκρούσεις σε συνθήκες ορατότητας. Ωστόσο, οι ναυτιλιακές εταιρείες δεν ενδιαφέρονται για τη νέα συσκευή.
Πειράματα διεξήχθησαν με ραντάρ στη Ρωσία. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ο Ρώσος επιστήμονας Popov ανακάλυψε ότι τα μεταλλικά αντικείμενα εμποδίζουν τη διάδοση των ραδιοκυμάτων.
Στις αρχές της δεκαετίας του 20, οι Αμερικανοί μηχανικοί Albert Taylor και Leo Yang κατάφεραν να ανιχνεύσουν ένα πλοίο που διέρχεται χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα. Ωστόσο, η κατάσταση της βιομηχανίας ραδιοφώνου εκείνη την εποχή ήταν τέτοια που ήταν δύσκολο να δημιουργηθούν βιομηχανικά σχέδια σταθμών ραντάρ.
Οι πρώτοι σταθμοί ραντάρ που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων εμφανίστηκαν στην Αγγλία στα μέσα της δεκαετίας του '30. Αυτές οι συσκευές ήταν πολύ μεγάλες, μπορούσαν να εγκατασταθούν μόνο στο έδαφος ή στο κατάστρωμα των μεγάλων πλοίων. Μόνο το 1937 δημιουργήθηκε ένα πρωτότυπο μινιατούρας ραντάρ, το οποίο θα μπορούσε να εγκατασταθεί σε αεροσκάφος. Από την αρχή του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, οι Βρετανοί είχαν μια ανεπτυγμένη αλυσίδα σταθμών ραντάρ που ονομάζεται Chain Home.
Συμμετέχει σε μια πολλά υποσχόμενη νέα κατεύθυνση στη Γερμανία. Επιπλέον, πρέπει να ειπωθεί, ανεπιτυχώς. Ήδη από το 1935, ο αρχηγός του γερμανικού στόλου, Reder, έδειξε λειτουργικό ραντάρ με οθόνη ηλεκτρονίων. Αργότερα, στη βάση του δημιουργήθηκαν σειριακά δείγματα του ραντάρ: Seetakt για τις ναυτικές δυνάμεις και Freya για την αεράμυνα. Το 1940 άρχισε να εισέρχεται στο γερμανικό στρατό το σύστημα ελέγχου της πυρασφάλειας του ράουρνμπουργκ.
Ωστόσο, παρά τα προφανή επιτεύγματα των Γερμανών επιστημόνων και μηχανικών στον τομέα της ραδιοτοκίας, ο γερμανικός στρατός άρχισε να χρησιμοποιεί ραντάρ αργότερα τους Βρετανούς. Ο Χίτλερ και η κορυφή του Ράιχ θεωρούσαν τα ραντάρ ως αποκλειστικά αμυντικά όπλα, τα οποία δεν χρειαζόταν πραγματικά ο νικηφόρος γερμανικός στρατός. Για το λόγο αυτό, οι Γερμανοί είχαν μόνο οκτώ ραντάρ Freya που αναπτύχθηκαν από την αρχή της μάχης για τη Βρετανία, αν και από την άποψη των χαρακτηριστικών τους ήταν τουλάχιστον τόσο καλά όσο οι βρετανοί ομολόγοι τους. Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να πούμε ότι ακριβώς η επιτυχής χρήση του ραντάρ καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το αποτέλεσμα της μάχης για τη Βρετανία και την επακόλουθη σύγκρουση μεταξύ της Luftwaffe και της συμμαχικής αεροπορίας στον ουρανό της Ευρώπης.
Αργότερα, οι Γερμανοί με βάση το σύστημα του Würzburg δημιούργησαν μια γραμμή αεροπορικής άμυνας, η οποία ονομάστηκε "γραμμή Kammuber". Χρησιμοποιώντας ειδικές δυνάμεις, οι Σύμμαχοι μπόρεσαν να ξεπεράσουν τα μυστικά της δουλειάς του γερμανικού ραντάρ, γεγονός που επέτρεψε την εμπλοκή τους.
Παρά το γεγονός ότι οι Βρετανοί μπήκαν αργότερα στους αγώνες «ραντάρ» από τους Αμερικανούς και τους Γερμανούς, κατάφεραν να τους ξεπεράσουν στη γραμμή τερματισμού και να προσεγγίσουν την αρχή του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου με το πιο προηγμένο σύστημα ανίχνευσης ραντάρ.
Ήδη τον Σεπτέμβριο του 1935, οι Βρετανοί άρχισαν να κατασκευάζουν ένα δίκτυο σταθμών ραντάρ, το οποίο περιλάμβανε είκοσι ραντάρ πριν από τον πόλεμο. Αποκλείει πλήρως την προσέγγιση των βρετανικών νήσων από τις ευρωπαϊκές ακτές. Το καλοκαίρι του 1940 δημιουργήθηκε ένα συντονισμένο μάγνητρο από Βρετανούς μηχανικούς, το οποίο αργότερα έγινε η βάση αερομεταφερόμενων σταθμών ραντάρ εγκατεστημένων σε αμερικανικά και βρετανικά αεροσκάφη.
Οι εργασίες στον τομέα του στρατιωτικού ραντάρ διεξήχθησαν στη Σοβιετική Ένωση. Τα πρώτα επιτυχημένα πειράματα για την ανίχνευση αεροσκαφών που χρησιμοποιούν ραντάρ στην ΕΣΣΔ διεξήχθησαν στα μέσα της δεκαετίας του '30. Το 1939, το πρώτο ραντάρ RUS-1 υιοθετήθηκε από τον Κόκκινο Στρατό, και το 1940 - το RUS-2. Και οι δύο σταθμοί τέθηκαν σε μαζική παραγωγή.
Ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος κατέδειξε σαφώς την υψηλή απόδοση της χρήσης σταθμών ραντάρ. Συνεπώς, μετά την ολοκλήρωσή της, η ανάπτυξη νέων ραντάρ έχει γίνει μια από τις προτεραιότητες για την ανάπτυξη του στρατιωτικού εξοπλισμού. Με τον καιρό, τα αερομεταφερόμενα ραντάρ έλαβαν χωρίς εξαίρεση όλα τα στρατιωτικά αεροσκάφη και τα πλοία και το ραντάρ έγινε η βάση των συστημάτων αεράμυνας.
Κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, οι Ηνωμένες Πολιτείες και η ΕΣΣΔ είχαν ένα νέο καταστροφικό όπλο - διηπειρωτικούς βαλλιστικούς πυραύλους. Η ανίχνευση της εκτόξευσης αυτών των πυραύλων έχει γίνει ζήτημα ζωής και θανάτου. Ο σοβιετικός επιστήμονας Νικολάι Καμπάνοφ πρότεινε την ιδέα να χρησιμοποιηθούν σύντομα ραδιοκύματα για την ανίχνευση εχθρικών αεροσκαφών σε μεγάλες αποστάσεις (έως και 3.000 χιλιόμετρα). Ήταν πολύ απλό: ο Kabanov ανακάλυψε ότι ραδιοκύματα μήκους 10-100 μέτρων είναι ικανά να αναπηδήσουν από την ιονόσφαιρα και να ακτινοβολούν στόχους στην επιφάνεια της γης, επιστρέφοντας με τον ίδιο τρόπο στο ραντάρ.
Αργότερα, βάσει αυτής της ιδέας, αναπτύχθηκε η ανίχνευση ραντάρ πάνω από το ορίζοντα της εκτόξευσης βαλλιστικών πυραύλων. Ένα παράδειγμα ενός τέτοιου ραντάρ μπορεί να χρησιμεύσει ως "Daryal" - ένας σταθμός ραντάρ που επί σειρά δεκαετιών αποτελούσε τη βάση του προειδοποιητικού συστήματος εκτόξευσης πυραυλιών της Σοβιετικής Ένωσης.
Επί του παρόντος, ένας από τους πιο ελπιδοφόρους τομείς για την ανάπτυξη τεχνολογίας ραντάρ είναι η δημιουργία ενός ραντάρ σταδιακής συστοιχίας (PAR). Τέτοια ραντάρ δεν έχουν ένα, αλλά εκατοντάδες εκπομπείς ραδιοκυμάτων που λειτουργούν με ισχυρό υπολογιστή. Τα ραδιοκύματα που εκπέμπονται από διαφορετικές πηγές στα HEADLIGHTS μπορούν να αλληλοσυμπληρώνονται εάν συμπίπτουν στη φάση ή, αντιστρόφως, αποδυναμώνουν.
Το σήμα ραντάρ σταδιακής διάταξης μπορεί να δοθεί σε οποιοδήποτε επιθυμητό σχήμα, μπορεί να μετακινηθεί στο διάστημα χωρίς αλλαγή της θέσης της ίδιας της κεραίας, με διαφορετικές συχνότητες ακτινοβολίας. Το ραντάρ σταδιακής διάταξης είναι πολύ πιο αξιόπιστο και ευαίσθητο από ένα ραντάρ με μια συμβατική κεραία. Ωστόσο, αυτά τα ραντάρ έχουν μειονεκτήματα: ένα μεγάλο πρόβλημα είναι η ψύξη του ραντάρ με το HEADLIGHT, επιπλέον, είναι δύσκολο να κατασκευαστούν και είναι ακριβά.
Νέοι σταθμοί ραντάρ με φάσεις συστοιχίας εγκαθίστανται σε πίδακες μαχητικών πέμπτης γενιάς. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται στο αμερικανικό σύστημα πρόωρης προειδοποίησης πυραύλων. Το συγκρότημα ραντάρ με σταδιακές συστοιχίες θα εγκατασταθεί στο νεότερο ρωσικό ρεζερβουάρ "Armata". Πρέπει να σημειωθεί ότι η Ρωσία είναι ένας από τους παγκόσμιους ηγέτες στην ανάπτυξη ραντάρ με το PAR.
