Mūsdienu karš ir ātrs un īslaicīgs. Bieži cīņā uzvarētājs ir tas, kurš ir pirmais, kas spēj atklāt potenciālo draudu un atbilstoši reaģēt uz to. Vairāk nekā septiņdesmit gadus radara metode, kas balstīta uz radio viļņu emisiju un to atstarojumu reģistrēšanu no dažādiem objektiem, ir izmantota, lai meklētu ienaidnieku uz sauszemes, jūrā un gaisā. Ierīces, kas sūta un saņem šādus signālus, sauc par radara stacijām (radariem) vai radariem.
Termins "radars" ir angļu valodas saīsinājums (radio noteikšana un diapazons), kas tika uzsākts 1941. gadā, bet jau sen ir kļuvis par neatkarīgu vārdu un ievadīts lielākajā daļā pasaules valodu.
Radara izgudrojums noteikti ir nozīmīgs notikums. Mūsdienu pasaule ir grūti iedomājama bez radara stacijām. Tos izmanto aviācijā, jūras transportā, paredzot radara laika prognozi, tiek konstatēti satiksmes noteikumu pārkāpēji, zemes virsma tiek skenēta. Radaru sistēmas (RLK) ir atradušas to izmantošanu kosmosa rūpniecībā un navigācijas sistēmās.
Tomēr visbiežāk izmantotais radars, kas atrodams militārajās lietās. Jāatzīmē, ka šī tehnoloģija sākotnēji tika radīta militārām vajadzībām un praktiski īstenota tieši pirms Otrā pasaules kara sākuma. Visas lielākās valstis, kas piedalās šajā konfliktā, aktīvi (un bez rezultātiem) izmantoja radarus, lai iepazītos ar ienaidniekiem un atklātu ienaidniekus. Var droši teikt, ka radara izmantošana nolēma vairāku ikonisku cīņu iznākumu gan Eiropā, gan Klusā okeāna teātrī, kurā notiek karadarbība.
Šodien radari tiek izmantoti, lai atrisinātu ārkārtīgi plašu militāro uzdevumu klāstu, sākot no starpkontinentālo ballistisko raķešu palaišanas līdz artilērijas izlūkošanai. Katram gaisa kuģim, helikopteram, karakuģim ir savs radara komplekss. Radari ir gaisa aizsardzības sistēmas pamats. Jaunākais radara komplekss ar fāzētu antenas masīvu tiks uzstādīts daudzsološajā krievu tvertnē "Armata". Kopumā mūsdienu radara daudzveidība ir pārsteidzoša. Tās ir pilnīgi atšķirīgas ierīces, kas atšķiras pēc lieluma, īpašībām un mērķa.
Var droši teikt, ka šodien Krievija ir viena no atzītākajām pasaules līderēm radaru staciju attīstībā un ražošanā. Tomēr, pirms mēs runājam par radaru sistēmu attīstības tendencēm, jāsaka daži vārdi par radara darbības principiem, kā arī par radaru sistēmu vēsturi.
Kā darbojas radars
Atrašanās vieta ir metode (vai process), lai noteiktu kaut ko. Līdz ar to radiolokācija ir objekta vai objekta atklāšanas kosmosā metode, izmantojot radio viļņus, kurus emitē un saņem ierīce, ko sauc par radaru vai radaru.
Primārā vai pasīvā radara darbības fiziskais princips ir diezgan vienkāršs: tas pārraida radio viļņus kosmosā, kas tiek atspoguļoti no apkārtējiem objektiem un atgriežas pie tā atstarotu signālu veidā. Analizējot, radars spēj noteikt objektu noteiktā kosmosa punktā un arī parādīt tās galvenās īpašības: ātrumu, augstumu, lielumu. Jebkurš radars ir komplekss radiotehnikas ierīce, kas sastāv no daudzām sastāvdaļām.
Jebkura radara sastāvs ietver trīs galvenos elementus: signāla raidītāju, antenu un uztvērēju. Visas radiolokācijas stacijas var iedalīt divās lielās grupās:
- impulss;
- nepārtraukta darbība.
Impulsa radara raidītājs īsā laika periodā (sekundes daļa) izstaro elektromagnētiskos viļņus, nākamais signāls tiek nosūtīts tikai pēc pirmā impulsa atgriešanās un ienākšanas uztvērējā. Impulsa atkārtošanās frekvence - viena no svarīgākajām radara īpašībām. Zemas frekvences radari sūta vairākus simtus impulsu minūtē.
Impulsa radara antena darbojas gan uztveršanas, gan pārraides laikā. Kad signāls tiek izvadīts, raidītājs kādu laiku izslēdzas un uztvērējs ir ieslēgts. Pēc viņa uzņemšanas ir pretējs process.
Impulsa radaram ir gan trūkumi, gan priekšrocības. Viņi var noteikt vairāku mērķu diapazonu uzreiz, šāds radars var viegli izdarīt ar vienu antenu, šādu ierīču indikatori ir vienkārši. Tomēr šāda radara izstarotajam signālam vajadzētu būt samērā lielai jaudai. Varat arī pievienot, ka visi modernie uzskaites radari, ko veic impulsa modelis.
Impulsa radaru stacijās kā signāla avotu parasti izmanto magnetronus vai braukšanas viļņu lampas.
Radara antena fokusē elektromagnētisko signālu un nosūta to, paceļ atstaroto impulsu un nosūta to uztvērējam. Ir radari, kuros signāla uztveršanu un pārraidi veic dažādas antenas, un tās var atrasties lielā attālumā viena no otras. Radara antena var izstarot elektromagnētiskos viļņus aplī vai strādāt noteiktā nozarē. Radara staru kūlis var būt spirāli vai konusveida. Ja nepieciešams, radars var pārraudzīt kustīgo mērķi, pastāvīgi vēršoties pie tā ar speciālu sistēmu palīdzību.
Uztvērēja funkcija ir apstrādāt saņemto informāciju un nodot to ekrānam, no kura operators to nolasa.
Papildus impulsa radaram pastāv nepārtraukti radari, kas pastāvīgi izstaro elektromagnētiskos viļņus. Šādi radaru stacijas savā darbā izmanto Doplera efektu. Tas ir tāds, ka elektromagnētiskā viļņa frekvence, kas atspoguļojas no objekta, kas tuvojas signāla avotam, būs augstāka nekā no pārvietojoša objekta. Izstarotā impulsa biežums paliek nemainīgs. Šāda veida radari nenostiprina fiksētos objektus, to uztvērējs uztver tikai viļņus, kuru frekvence ir augstāka vai zemāka nekā izstarotā.
Tipisks Doplera radars ir radars, ko satiksmes policija izmanto transportlīdzekļu ātruma noteikšanai.
Nepārtrauktās darbības radaru galvenā problēma ir neiespējamība tos izmantot, lai noteiktu attālumu līdz objektam, bet to darbības laikā nav radušies traucējumi no radara un mērķa vai aiz tā. Turklāt Doplera radars ir diezgan vienkārša ierīce, kas ir pietiekama, lai darbinātu zema jaudas signālus. Jāatzīmē arī tas, ka mūsdienu radaru stacijām ar nepārtrauktu starojumu ir iespējams noteikt attālumu līdz objektam. Tas tiek darīts, mainot radara frekvenci darbības laikā.
Viena no galvenajām problēmām impulsa radara darbībā ir traucējumi, kas rodas no fiksētiem objektiem - parasti tā ir zemes virsma, kalni, kalni. Ja darbojas lidmašīnu gaisā esošie impulsu radari, visi zemāk redzamie objekti tiek “aizklāti” ar signālu, kas atspoguļojas no zemes virsmas. Ja mēs runājam par zemes vai kuģu radara kompleksiem, tad viņiem šī problēma izpaužas atklājot mērķus, kas lido zemos augstumos. Lai novērstu šādus traucējumus, tiek izmantots tas pats Doplera efekts.
Papildus primārajam radaram ir arī tā dēvētie sekundārie radari, ko izmanto gaisa kuģos, lai identificētu lidmašīnas. Šādu radaru sistēmu sastāvs papildus raidītājam, antenai un uztverošajai ierīcei ietver arī lidmašīnas transponderi. Apstarojot ar elektromagnētisko signālu, respondents sniedz papildu informāciju par augstumu, maršrutu, kuģa numuru un valstspiederību.
Arī radara stacijas var dalīt ar viļņa garumu un biežumu, kurā tās darbojas. Piemēram, lai pētītu Zemes virsmu, kā arī strādātu ievērojamos attālumos, tiek izmantoti 0,9-6 m viļņi (frekvence 50-330 MHz) un 0,3-1 m (frekvence 300-1000 MHz). Radari ar viļņa garumu 7,5-15 cm tiek izmantoti gaisa satiksmes vadībai, un raķešu palaišanas atklāšanas staciju radari, kas atrodas ārpus horizonta, darbojas uz viļņiem ar garumu no 10 līdz 100 metriem.
Radara vēsture
Radara ideja parādījās gandrīz uzreiz pēc radio viļņu atklāšanas. 1905. gadā vācu uzņēmums Christian Hülsmeier izveidoja ierīci, kas varēja atklāt lielus metāla priekšmetus, izmantojot radio viļņus. Izgudrotājs ierosināja to uzstādīt uz kuģiem, lai tie varētu izvairīties no sadursmēm sliktas redzamības apstākļos. Tomēr kuģniecības uzņēmumi nav ieinteresēti jaunajā ierīcē.
Eksperimenti tika veikti ar radaru Krievijā. 19. gadsimta beigās krievu zinātnieks Popovs atklāja, ka metāla priekšmeti novērš radioviļņu izplatīšanos.
20. gadsimta 20. gadu sākumā amerikāņu inženieri Albert Taylor un Leo Yang spēja atklāt garām kuģi, izmantojot radio viļņus. Tomēr tajā laikā radiosakaru stāvoklis bija tāds, ka radaru staciju rūpniecisko dizainu bija grūti izveidot.
Pirmie radaru stacijas, kuras varētu izmantot praktisku problēmu risināšanai, parādījās Anglijā ap trīsdesmito gadu vidus. Šīs ierīces bija ļoti lielas, tās varēja uzstādīt tikai uz sauszemes vai uz lielu kuģu klāja. Tikai 1937. gadā tika izveidots miniatūras radara prototips, ko varētu uzstādīt lidmašīnā. Līdz Otrā pasaules kara sākumam britiem bija izstrādāta radaru staciju ķēde, ko sauc par ķēdes mājām.
Vācijā nodarbojas ar daudzsološu jaunu virzienu. Turklāt ir jāsaka, neveiksmīgi. Jau 1935. gadā vācu flotes komandierim Reder tika parādīts funkcionāls radars ar elektronu staru displeju. Vēlāk, pamatojoties uz to, tika izveidoti radara sērijas paraugi: Seetakt jūras spēkiem un Freja gaisa aizsardzībai. 1940. gadā Vācijas armijā aizsākās Würzburg radara ugunsgrēka kontroles sistēma.
Tomēr, neskatoties uz vācu zinātnieku un inženieru acīmredzamajiem sasniegumiem radiolokācijas jomā, vācu armija sāka izmantot radarus vēlāk britu. Hitlers un Reichas virsotne uzskatīja, ka radari ir tikai aizsardzības ieroči, kurus uzvarētā vācu armija tiešām nebija vajadzīga. Tieši šī iemesla dēļ vāciešiem bija tikai astoņi Frejas radari, kas sākās kaujas sākumposmā par Lielbritāniju, lai gan pēc to īpašībām tie bija vismaz tikpat labi kā viņu britu kolēģi. Kopumā mēs varam teikt, ka tieši veiksmīgs radara lietojums lielā mērā noteica cīņu par Lielbritāniju un sekojošo konfrontāciju starp Luftwaffe un sabiedroto gaisa spēkiem Eiropas debesīs.
Vēlāk vācieši, pamatojoties uz Würzburg sistēmu, izveidoja gaisa aizsardzības līniju, ko sauca par "Kammuber līniju". Izmantojot īpašos spēkus, sabiedrotie spēja atšķirt vācu radara darba noslēpumus, kas ļāva tos efektīvi iesprūst.
Neskatoties uz to, ka britu ienāca "radara" sacensībās vēlāk amerikāņiem un vāciešiem, viņi varēja pārvarēt tos finiša līnijā un tuvojās Otrā pasaules kara sākumam ar vismodernāko lidaparātu radaru atklāšanas sistēmu.
Jau 1935. gada septembrī briti sāka veidot radaru staciju tīklu, kas pirms kara bija divdesmit radari. Tā pilnībā bloķēja pieeju Britu salām no Eiropas krasta. 1940. gada vasarā britu inženieri radīja rezonanses magnetronu, kas vēlāk kļuva par Amerikas un Lielbritānijas lidmašīnās uzstādīto gaisa radaru staciju pamatu.
Darbi militāro radaru jomā tika veikti Padomju Savienībā. Pirmie veiksmīgie eksperimenti par gaisa kuģu, kas izmanto radaru, atklāšanu PSRS tika veikti 30. gadsimta vidū. 1939. gadā Pirmo radaru RUS-1 pieņēma Sarkanā armija, bet 1940. gadā - RUS-2. Abas šīs stacijas tika ievietotas masveida ražošanā.
Otrais pasaules karš skaidri parādīja radiolokācijas staciju izmantošanas augsto efektivitāti. Tāpēc pēc pabeigšanas jaunu radaru izstrāde ir kļuvusi par vienu no militārās tehnikas attīstības prioritātēm. Laika gaitā gaisa kuģu radariem bez izņēmuma tika saņemti visi militārie lidaparāti un kuģi, un radars kļuva par gaisa aizsardzības sistēmu pamatu.
Aukstā kara laikā Amerikas Savienotajām Valstīm un PSRS bija jauns destruktīvs ierocis - starpkontinentālās ballistiskās raķetes. Šo raķešu palaišanas atklāšana ir kļuvusi par dzīvības un nāves jautājumu. Padomju zinātnieks Nikolajs Kabanovs ierosināja izmantot īsus radio viļņus, lai atklātu ienaidnieku lidmašīnas lielos attālumos (līdz 3 000 km). Tas bija pavisam vienkārši: Kabanovs noskaidroja, ka 10–100 metru garie radio viļņi spēj atšķirt jonosfēru un apstarot mērķus uz zemes virsmas, atgriežoties tādā pašā veidā uz radara.
Vēlāk, pamatojoties uz šo ideju, tika izstrādāta ballistisko raķešu palaišanas radari, kas nav redzami horizontā. Šāda radara piemērs var kalpot kā „Daryāls” - radara stacija, kas vairākus gadu desmitus bija padomju raķešu palaišanas brīdinājuma sistēmas pamatā.
Šobrīd viena no daudzsološākajām jomām radaru tehnoloģijas attīstībai ir fāzētu bloku radara (PAR) izveide. Šādiem radariem nav viena, bet simtiem radio viļņu radītāju, kurus vada spēcīgs dators. Dažādu avotu radītie radio viļņi augstspriegumos var pastiprināt viens otru, ja tie sakrīt fāzē vai, gluži pretēji, vājinās.
Fāzēto bloku radara signālam var piešķirt jebkuru vēlamo formu, to var pārvietot telpā, nemainot pašas antenas pozīciju, strādājot ar dažādām radiācijas frekvencēm. Fāžu bloku radars ir daudz ticamāks un jutīgāks nekā radars ar parasto antenu. Tomēr šiem radariem ir trūkumi: liela problēma ir radara dzesēšana ar LUKTURU, turklāt tās ir grūti ražojamas un ir dārgas.
Jaunas radiolokācijas stacijas ar fāzētu bloku tiek uzstādītas 5. paaudzes kaujas sprauslās. Šī tehnoloģija tiek izmantota Amerikas raķešu agrās brīdināšanas sistēmā. Jaunākajā krievu tvertnē "Armata" tiks uzstādīts radiolokācijas komplekss ar fāzētiem blokiem. Jāatzīmē, ka Krievija ir viens no pasaules līderiem radara radīšanā ar PAR.
