Los conflictos locales modernos, incluso en los países con el nivel más bajo de desarrollo de las fuerzas armadas (Siria, Ucrania), muestran cuán grande es el papel de los equipos electrónicos de reconocimiento y detección. Y qué ventajas puede recibir una parte, utilizando, por ejemplo, sistemas de contrabatería frente a una parte que no tiene tales sistemas.
Actualmente, el desarrollo de todos los sistemas radioelectrónicos va en dos direcciones: por un lado, para maximizar sus sistemas de control y comunicación, sistemas de recolección de inteligencia, sistemas de control de armas de precisión en conjunto con todos los sistemas y complejos enumerados anteriormente.
La segunda línea es el desarrollo de sistemas que pueden hacer que sea de la más alta calidad posible para obstaculizar la operación de todos los medios anteriores del enemigo con el objetivo más simple de no permitir que el enemigo inflija daño y daño a sus tropas.
También vale la pena señalar aquí el trabajo sobre las posibilidades y métodos de enmascarar objetos mediante la reducción de su firma de radar mediante el uso de los últimos materiales absorbentes de radio y recubrimientos con propiedades reflectantes variables.
Probablemente valga la pena traducirlo: no podremos invisibilizar el tanque en el espectro radioeléctrico, pero sí podemos minimizar al máximo su visibilidad, por ejemplo, cubriéndolo con materiales que darán una señal tan distorsionada que hará que la identificación ser muy dificil.
Y sí, seguimos partiendo del hecho de que los aviones, barcos y tanques absolutamente invisibles simplemente no existen. Por ahora al menos. Si es un objetivo sutil y difícil de ver.
Pero, como suele decirse, cada objetivo tiene su propio radar. Una cuestión de frecuencia e intensidad de la señal. Pero aquí es donde radica el problema.
Nuevos materiales, especialmente revestimientos radioabsorbentes, nuevas formas de calcular superficies reflectantes, todo ello hace que los niveles de contraste de fondo de los objetos protegidos sean mínimos. Es decir, el nivel de diferencia entre las propiedades eléctricas del objeto de control o los defectos en él de las propiedades del entorno se vuelve difícil de distinguir, el objeto en realidad se fusiona con el entorno, lo que hace que su detección sea problemática.
En nuestro tiempo, los niveles mínimos de contraste de fondo están realmente cerca de los valores extremos. De ahí que quede claro que para los radares (especialmente para una vista circular), que funcionan precisamente sobre el contraste, simplemente es necesario proporcionar un aumento, en primer lugar, en la calidad de la información recibida. Y no es del todo posible hacerlo mediante el aumento habitual de la cantidad de información.
Más precisamente, es posible aumentar la eficiencia / calidad del reconocimiento de radar, la única pregunta es a qué costo.
Si toma un radar hipotético, sin importar cuál sea su propósito, solo un radar circular con un alcance de, por ejemplo, 300 km (como "Sky-SV") y establece la tarea de duplicar su alcance, entonces tendrá que resolver tareas muy difíciles. No daré aquí las fórmulas de cálculo, esto es física del agua más pura, no secreta.
Entonces, para duplicar el rango de detección del radar, se requiere:
- aumentar la energía de radiación de 10 a 12 veces. Pero la física nuevamente no se ha cancelado, la radiación se puede aumentar tanto solo aumentando la energía consumida. Y esto conlleva la aparición de equipos adicionales para la generación de electricidad en la estación. Y luego hay todo tipo de problemas con el mismo disfraz.
- aumentar la sensibilidad del dispositivo receptor 16 veces. Menos costoso. Pero, ¿es realizable en absoluto? Ésta ya es una cuestión de tecnología y desarrollo. Pero cuanto más sensible es el receptor, más problemas con la interferencia natural surgen inevitablemente durante el funcionamiento. Vale la pena hablar de la interferencia de la guerra electrónica del enemigo por separado.
- aumentar 4 veces el tamaño lineal de la antena. El más fácil, pero también agrega complejidad. Más difícil de transportar, más perceptible …
Aunque, sinceramente admitimos que cuanto más potente es el radar, más fácil es detectarlo, clasificarlo, generarle una interferencia calculada personalmente con las características más racionales y enviarla. Y el aumento del tamaño de la antena del radar juega en manos de quienes deben detectarlo a tiempo.
En principio, resulta un círculo vicioso. Donde los desarrolladores tienen que mantener el equilibrio al filo de un cuchillo, teniendo en cuenta decenas, si no cientos, de matices.
Nuestros oponentes potenciales del otro lado del océano están tan preocupados por este problema como nosotros. En la estructura del Departamento de Defensa de los Estados Unidos existe un departamento como DARPA - Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, que se dedica a una investigación prometedora. Recientemente, los especialistas de DARPA han centrado sus esfuerzos en el desarrollo de radares que utilizan señales de banda ultraancha (UWB).
¿Qué es UWB? Se trata de pulsos ultracortos, con una duración de un nanosegundo o menos, con un ancho de espectro de al menos 500 MHz, es decir, mucho más que el de un radar convencional. El poder de la señal emitida según las transformaciones de Fourier (naturalmente, no Charles, el utópico que pasa por la historia en la escuela, sino Jean Baptiste Joseph Fourier, el creador de la serie Fourier, de quien se nombraron los principios de la transformación de señales) se distribuye en todo el ancho del espectro utilizado. Esto conduce a una disminución de la potencia de radiación en una parte separada del espectro.
Es mucho más difícil detectar un radar operando en UWB durante la operación que uno ordinario precisamente por esto: es como si no funcionara un potente haz de señal, sino como si muchos más débiles, desplegados a semejanza de un cepillo. Sí, los expertos me perdonarán por tal simplificación, pero esto es únicamente por la "transferencia" a un nivel de percepción más simple.
Es decir, el radar "dispara" no con un pulso, sino con la llamada "ráfaga de señales ultracortas". Esto proporciona beneficios adicionales, que se analizarán a continuación.
El procesamiento de la señal UWB, a diferencia de la banda estrecha, se basa en los principios de la recepción sin detector, de modo que el número de ráfagas en la señal no está limitado en absoluto. Por consiguiente, prácticamente no hay limitación en el ancho de banda de la señal.
Aquí surge una pregunta de larga data: ¿qué aporta toda esta física, cuáles son las ventajas?
Naturalmente, lo son. Los radares basados en UWB se están desarrollando y desarrollando precisamente porque la señal UWB permite mucho más que una señal convencional.
Los radares basados en la señal UWB tienen las mejores capacidades de detección, reconocimiento, posicionamiento y seguimiento de objetos. Esto es especialmente cierto para los objetos que están equipados con camuflaje anti-radar y reducción de la firma del radar.
Es decir, a la señal UWB no le importa si el objeto observado pertenece a los llamados "objetos furtivos" o no. Las cubiertas contra el radar también se vuelven condicionales, ya que no pueden reflejar / absorber toda la señal, alguna parte del paquete "atrapará" el objeto.
Los radares en UWB identifican mejor los objetivos, tanto individuales como grupales. Las dimensiones lineales de los objetivos se determinan con mayor precisión. Les resulta más fácil trabajar con objetivos de pequeño tamaño capaces de volar a altitudes bajas y ultrabajas, es decir, UAV. Estos radares tendrán una inmunidad al ruido significativamente mayor.
Por separado, se cree que UWB permitirá un mejor reconocimiento de objetivos falsos. Esta es una opción muy útil cuando se trabaja, por ejemplo, con ojivas de misiles balísticos intercontinentales.
Pero no se quede colgado de los radares de vigilancia aérea, hay otras opciones para usar radares en UWB, nada menos, y posiblemente incluso más efectivas.
Puede parecer que una señal de banda ultraancha es una panacea para todo. Desde drones, desde aviones y barcos furtivos, desde misiles de crucero.
De hecho, por supuesto que no. La tecnología UWB tiene algunas desventajas obvias, pero también suficientes ventajas.
La fuerza del radar UWB es la mayor precisión y velocidad de detección y reconocimiento de objetivos, determinación de coordenadas debido al hecho de que el funcionamiento del radar se basa en múltiples frecuencias del rango operativo.
Aquí, el "entusiasmo" de UWB generalmente está oculto. Y radica precisamente en el hecho de que el rango operativo de dicho radar tiene muchas frecuencias. Y este amplio rango le permite seleccionar aquellos subrangos en cuyas frecuencias se manifiestan de la mejor manera posible las capacidades de reflexión de los objetos de observación. O, como opción, esto puede anular, por ejemplo, los recubrimientos anti-radar, que tampoco pueden funcionar en todo el rango de frecuencia debido al hecho de que los recubrimientos para aviones tienen restricciones de peso.
Sí, hoy en día los medios para reducir la firma del radar se utilizan mucho, pero la palabra clave aquí es "reducción". Ni un solo revestimiento, ni una sola forma astuta del casco puede proteger contra el radar. Reducir la visibilidad, dar una oportunidad, sí. No más. Las historias de aviones furtivos fueron desacreditadas en Yugoslavia en el siglo pasado.
El cálculo del radar UWB podrá seleccionar (y, rápidamente, basándose en datos similares) ese paquete de subfrecuencia que "resaltará" más claramente el objeto de observación en todo su esplendor. Aquí no hablaremos de relojes, la tecnología digital moderna hace posible la gestión en minutos.
Y, por supuesto, análisis. Dicho radar debe tener un buen complejo analítico que permita procesar los datos obtenidos de la irradiación de un objeto en una variedad de frecuencias y compararlos con los valores de referencia en la base de datos. Compare con ellos y dé el resultado final, qué tipo de objeto entró en el campo de visión del radar.
El hecho de que el objeto sea irradiado en una variedad de frecuencias jugará un papel positivo en la reducción del error en el reconocimiento, y hay menos probabilidad de que se interrumpa la observación o se contrarreste por medio del objeto.
Un aumento en la inmunidad al ruido de tales radares se logra detectando y seleccionando radiación que puede interferir con el funcionamiento preciso del radar. Y, en consecuencia, la reestructuración de los complejos receptores a otras frecuencias para garantizar el mínimo impacto de interferencia.
Todo es muy hermoso. Por supuesto, también hay desventajas. Por ejemplo, la masa y las dimensiones de dicho radar superan significativamente a las estaciones convencionales. Esto todavía complica enormemente el desarrollo de radares UWB. Casi lo mismo que el precio. Ella es más que trascendental para los prototipos.
Sin embargo, los desarrolladores de tales sistemas son muy optimistas sobre el futuro. Por un lado, cuando un producto comienza a producirse en masa, siempre se reduce el costo. Y en términos de masa, los ingenieros cuentan con componentes electrónicos basados en nitruro de galio que pueden reducir significativamente tanto el peso como el tamaño de dichos radares.
Y seguro que sucederá. Para cada una de las direcciones. Y como resultado, la salida será un radar con pulsos ultracortos y potentes en un amplio rango de frecuencia, con una alta tasa de repetición. Y, muy importante, procesamiento de datos digitales de alta velocidad, capaz de "digerir" grandes cantidades de información recibida de los receptores.
Sí, realmente necesitamos tecnologías con una letra mayúscula aquí. Transistores de avalancha, diodos de almacenamiento de carga, semiconductores de nitruro de galio. Los transistores de avalancha generalmente no son dispositivos subestimados, son dispositivos que aún se mostrarán. A la luz de las tecnologías modernas, el futuro les pertenece.
Los radares que utilizan pulsos ultracortos de nanosegundos tendrán las siguientes ventajas sobre los radares convencionales:
- la capacidad de atravesar obstáculos y reflejarse en objetivos ubicados fuera de la línea de visión. Por ejemplo, se puede utilizar para detectar personas y equipos detrás de un obstáculo o en el suelo;
- alto secreto debido a la baja densidad espectral de la señal UWB;
- la precisión de la determinación de la distancia hasta varios centímetros debido a la pequeña extensión espacial de la señal;
- la capacidad de reconocer y clasificar instantáneamente los objetivos por la señal reflejada y el alto nivel de detalle del objetivo;
- aumentar la eficiencia en términos de protección contra todo tipo de interferencias pasivas causadas por fenómenos naturales: niebla, lluvia, nieve;
Y estas están lejos de todas las ventajas que puede tener un radar UWB en comparación con un radar convencional. Hay momentos que solo los especialistas y las personas bien versadas en estos temas pueden apreciar.
Estas propiedades hacen que el radar UWB sea prometedor, pero hay una serie de problemas que la investigación y el desarrollo están abordando.
Ahora vale la pena hablar de las desventajas.
Además del costo y el tamaño, el radar UWB es inferior al radar de banda estrecha convencional. Y significativamente inferior. Un radar convencional con una potencia de pulso de 0,5 GW es capaz de detectar un objetivo a una distancia de 550 km, luego un radar UWB a 260 km. Con una potencia de pulso de 1 GW, un radar de banda estrecha detecta un objetivo a una distancia de 655 km, un radar UWB a una distancia de 310 km. Como puede ver, casi se duplicó.
Pero hay otro problema. Ésta es la imprevisibilidad de la forma de la señal reflejada. El radar de banda estrecha funciona como una señal sinusoidal que no cambia a medida que viaja por el espacio. La amplitud y la fase cambian, pero cambian de manera predecible y de acuerdo con las leyes de la física. La señal UWB cambia tanto en el espectro, en su dominio de frecuencia y en el tiempo.
Hoy, los líderes reconocidos en el desarrollo de radares UWB son Estados Unidos, Alemania e Israel.
En los Estados Unidos, el ejército ya cuenta con un detector de minas portátil AN / PSS-14 para detectar varios tipos de minas y otros objetos metálicos en el suelo.
Los Estados también ofrecen este detector de minas a sus aliados de la OTAN. AN / PSS-14 le permite ver y examinar en detalle objetos a través de obstáculos y el suelo.
Los alemanes están trabajando en un proyecto para un radar "Pamir" de banda Ka de UWB con un ancho de banda de señal de 8 GHz.
Los israelíes han creado sobre los principios de UWB "stenovisor", un dispositivo compacto "Haver-400", capaz de "mirar" a través de las paredes o el suelo.
El dispositivo fue creado para unidades antiterroristas. Este es generalmente un tipo separado de radar UWB, implementado muy bien por los israelíes. El dispositivo es realmente capaz de estudiar la situación operativo-táctica a través de una variedad de obstáculos.
Y un mayor desarrollo, "Haver-800", que se distingue por la presencia de varios radares separados con antenas, permite no solo estudiar el espacio detrás del obstáculo, sino también formar una imagen tridimensional.
Resumiendo, me gustaría decir que el desarrollo de radares UWB en varias direcciones (tierra, mar, defensa aérea) permitirá a aquellos países que pueden dominar la tecnología para el diseño y producción de tales sistemas mejorar significativamente sus capacidades de inteligencia.
Al fin y al cabo, el número de capturados, correctamente identificados y llevados para escolta con la posterior destrucción de objetivos es garantía de victoria en cualquier enfrentamiento.
Y si consideramos que los radares UWB son menos susceptibles a la interferencia de varias propiedades …
El uso de señales UWB aumentará significativamente la eficiencia de detección y seguimiento de objetos aerodinámicos y balísticos al monitorear el espacio aéreo, visualizar y mapear la superficie de la tierra. El radar UWB puede resolver muchos problemas de vuelo y aterrizaje de aeronaves.
El radar UWB es una oportunidad real para mirar el mañana. No en vano, Occidente está tan comprometido con los desarrollos en esta dirección.
