MSPO 2023: Bystra „gwiazdą” na kieleckich targach

Ministerstwo Obrony Narodowej zakupiło jak dotąd w spółce PIT RADWAR (lub zapowiedziało zakup) 38 zdolnych do przerzutu stacji radiolokacyjnych (ZDPSR) Bystra:

-       w 2019 roku MON kupił 16 radarów tego typu, za 635 mln zł brutto z dostawami realizowanymi w latach 2023-2025;

-       w marcu 2023 roku minister obrony narodowej zatwierdził umowę wykonawczą na 22 stacje radiolokacyjne BYSTRA na potrzeby 21 zestawów Pilica+ z dostawą do 2028 roku.

Będzie to więc najliczniej wykorzystywany radar w Siłach Zbrojnych RP i nikogo nie powinno to dziwić. Bystra jest bowiem nowoczesną stacją radiolokacyjną z aktywną anteną AESA, która może nie tylko błyskawicznie uzupełniać luki w polskim systemie obserwacji technicznej, zwiększając świadomość sytuacyjną, ale również, a być może przede wszystkim, współdziałać z rakietowymi i artyleryjskimi systemami obrony przeciwlotniczej.

Bystra - jeden radar do wielu różnorodnych zadań

Wprowadzenie do radary Bystra zupełnie nowych technologii dało tej stacji możliwość realizowania zadań często wykluczających się w stacjach radiolokacyjnych starszych generacji. Z jednej strony operatorzy mają bowiem możliwość prowadzenia pełnej obserwacji z wykrywaniem praktycznie każdego rodzaju celów powietrznych, a z drugiej strony istnieje możliwość konkretnego wskazywania tych celów dla artyleryjskich i rakietowych systemów przeciwlotniczych. Takie zresztą było założenie twórców radaru Bystra.

Wykorzystywali oni doświadczenia z prac nad radarami mobilnymi SOŁA, których osiem sztuk wprowadzono w Wojskach Lądowych - przede wszystkim dla zabezpieczenia potrzeb kołowych, Samobieżnych Przeciwlotniczych Zestawów Rakietowych POPRAD. Bystra jest zresztą wizualnie bardzo podobna do swojego poprzednika.

Dzięki stosunkowo niewielkim wymiarom i wadze, oba te zestawy zostały zamontowane na pojedynczych, małych, kołowych pojazdach opancerzonych AMZ ŻUBR P o nośności 3,5 t. Na samochodzie głównym radaru Bystra umieszczono m.in.: podstawowe podzespoły kompleksu radarowego wraz z układami rozwijania, urządzenia łączności (radiowej i przewodowej), układy nawigacji (GPS i inercyjny), podsystem zasilania wraz z agregatem prądotwórczym, dwa stanowiska operatorskie (w tym jedno przenośne) i elementy pomocnicze (np. układy chłodzenia i stacja meteo).

Stworzono w ten sposób stację radiolokacyjną o dużej mobilności i prędkości poruszania się, w których czas przejścia z pozycji marszowej do pracy operacyjnej (bez wcześniejszego przygotowania topograficznego i geodezyjnego) nie przekracza 5 minut.

Na wszystko to nakłada się wielozadaniowość radaru BYSTRA. Z założenia miała to być stacja przeznaczona do wykrywania i wskazywania celów dla przeciwlotniczych zestawów artyleryjskich i rakietowych krótkiego zasięgu. I to właśnie potrzeby operacyjne obrony przeciwlotniczej taktycznych grup bojowych Wojsk Lądowych wpłynęły na parametry taktyczno- techniczne samej stacji, której gestorem jest zresztą Zarząd Wojsk Obrony Przeciwlotniczej i Przeciwrakietowej. Część tych radarów ma również trafić do Wojsk Rakietowych i Artylerii, ze względu na ich zdolność m.in. do wykrywania pocisków moździerzowych.

Tych zdolności w radarze Bystra jest zresztą o wiele więcej dzięki zastosowaniu zupełnie nowych technologii, w tym przede wszystkim aktywnej anteny AESA. W ten sposób, poza wskazywaniem celów dla naziemnych systemów przeciwlotniczych, stacje te mogą być wykorzystywane również jako:

-       element systemu radiolokacyjnego nadzoru polskiej przestrzeni powietrznej biorąc udział w wypracowaniu rozpoznanego obrazu sytuacji powietrznej RAP (Recognized Air Picture) - dzięki zdolności do wykrywania i śledzenia praktycznie wszystkich obiektów powietrznych, takich jak samoloty bojowe (w tym w technologii stealth), śmigłowce (również pozostające w zawisie), bezzałogowe statki powietrzne i rakiety manewrujące;

-       radar wykrywania i wskazywania celów dla systemów artyleryjskich Wojsk Lądowych, (np. dla samobieżnych moździerzy RAK) – oczywiście po dodaniu funkcji przelicznika balistycznego i bazy danych celów artyleryjskich oraz doposażeniu stacji w interfejs do systemu kierowania ogniem artylerii ZZKO TOPAZ. Jest to możliwe dzięki zdolności radaru BYSTRA do wykrywania i śledzenia pocisków moździerzowych (z wyznaczaniem współrzędnych punktów ich wystrzału i uderzenia) oraz potwierdzonej w czasie prób zdolności radaru do wykrywania i śledzenia innych pocisków artyleryjskich;

-       wielozadaniowy radar obserwacyjny dla okrętów budowanych w ramach programu modernizacji Marynarki Wojennej;

-       radar obserwacyjny do zamontowania na wieżach posterunków obserwacyjnych Marynarki Wojennej, jako następca radarów Nur-23 zmodernizowanych w ramach programów CZECZOTKA.

Wielozadaniowość wsparta nowoczesnymi technologiami

Tak szeroki zakres zadań możliwych do realizacji uzyskano tylko dzięki wprowadzeniu w radarze Bystra wielu nowych technologii i rozwiązań. Widać to szczególnie w porównaniu do radaru SOŁA, który też przecież był na swoje czasy rozwiązaniem bardzo nowoczesnym. W obu stacjach mamy tak naprawdę trzy urządzenia radiolokacyjne połączone w jeden kompleks:

-       radar główny z największą, prostokątną, obracaną anteną ścianową;

-       radar pomocniczy do wykrywania dronów i śmigłowców - z niewielką anteną ścianową umieszczoną z tyłu anteny głównej (back to back);

-       interrogator (urządzenie zapytujące) systemu identyfikacji radiolokacyjnej „swój-obcy" IFF, pracujący w formacie Mark XIIA (z tajnym modem 5).

W tak stworzonym kompleksie zastosowano fuzję danych z poszczególnych sensorów, co ułatwia klasyfikację i identyfikację wykrytych obiektów powietrznych. Interrogator IFF oraz radar „śmigłowcowy" są zasadniczo w obu stacjach podobne. Prawdziwe zmiany wprowadzono jednak w przypadku stacji głównej. SOŁY mają więc „pasywną" antenę radaru głównego na pasmo S, zasilaną z jednego nadajnika, co pozwala na wykrywanie celów powietrznych na odległości nie przekraczającej 50 km.

Z kolei Bystra jest pierwszym polskim radar klasy AESA (Active Electronically Scanned Array) z aktywną anteną ścianową na pasmo C o strukturze wierszowej, której każdy element jest połączony do oddzielnego układu nadawczo - odbiorczego.

W ten sposób uzyskano m.in. możliwość:

-       elektronicznego sterowania położeniem wiązki nadawczej z półprzewodnikowymi modułami nadawczymi chłodzonymi cieczą (dzięki czemu antena aktywna charakteryzuje się dodatkowo niską sygnaturą cieplną oraz podwyższoną odpornością na uszkodzenia krytyczne kluczowych podzespołów);

-       cyfrowego formowania wiązek odbiorczych (co pozwala m.in. na minimalizację wpływu zakłóceń biernych i czynnych poprzez ich przestrzenną filtrację);

-       cyfrową syntezę, kodowanie i dopasowaną filtrację sygnałów (co daje możliwość wykorzystania różnych kształtów impulsów - w tym impulsów z modulacją częstotliwości lub fazy);

-       estymacji współrzędnych, charakteryzującą się wysoką dokładnością pomiaru współrzędnych kątowych, z zastosowanym algorytmem ograniczającym efekty wielodrogowości dla obiektów nisko lecących;

-       zastosowania układu śledzącego z algorytmem wielohipotezowym, charakteryzującym się wysoką odpornością procesów inicjacji i dającym możliwość prowadzenia tras wykrytych obiektów w warunkach zakłóceń.

Dzięki temu cały zestaw może pracować w kilku trybach pracy dopasowanych do realizowanego zadania bojowego. W każdym z tych trybów przeszukiwanie dookólne realizowane jest poprzez obrót anteny i skanowanie przestrzeni charakterystyką nadawczo-odbiorczą formowaną programowo. Pozwala to na efektywne wykorzystanie potencjału radaru i dobór programu przeszukiwania do specyficznych uwarunkowań stanowiska bojowego i realizowanej funkcji (wykrywania/śledzenia) lub wykonywanego zadania.

Na tą poprawę parametrów wpłynęły również zmiany technologiczne, jakie wprowadzono już w czasie realizacji samego programu. Przykładowo stacja prototypowa Bystra, która przeszła pozytywnie badania kwalifikacyjne miała w antenie moduły nadawczo-odbiorcze z podzespołami półprzewodnikowymi w technologii arsenku galu (GaAs). W zamówionych przez wojsko radarach będą to już podzespoły na azotku galu (GaN) przez co m.in. poprawiono stosunek sygnał szum i zwiększono potencjał energetyczny całego radaru (co wpływa m.in. na zasięg wykrywania).

Bystra ma więc zasięg instrumentalny 80 km, pokrycie w elewacji do 70° i czas odświeżania informacji 2 s. Będzie to dodatkowo stacja o wystarczającej dokładności pomiaru współrzędnych obiektów i rozróżnialności, by zabezpieczyć działania rakietowych baterii przeciwlotniczych krótkiego zasięgu NAREW i by współpracować z systemem kierowania ogniem IBCS - pozyskanym razem z bateriami Patriot.

Bystra to również radar, który z założenia ma utrudnić pracę systemom rozpoznania radioelektronicznego przeciwnika. Przede wszystkim uzyskano to poprzez programowe kształtowanie wiązki antenowej, jak również rożne tryby przeszukiwania przestrzeni. Zmniejszenie prawdopodobieństwo wykrycia radaru przez środki rozpoznania przeciwnika oraz zwiększenie odporności na zakłócenia pasywne lub celowe uzyskano dodatkowo poprzez:

-       zdolność do szybkiego przestrajania częstotliwości nośnej;

-       fazowe i częstotliwościowe kodowanie impulsów;

-       peleng zakłóceń i ich przestrzenną filtrację.

BYSTRA będzie również pierwszym polskim radarem przekazywanym w komplecie z oddzielnym systemem nadawczym (decoy) - imitatorem sygnałów radiolokacyjnych. Urządzenie to, zabudowane na przyczepie holowanej za głównym pojazdem i rozstawiane w pewnej odległości od właściwej stacji radiolokacyjnej, ma za zadanie pozorowanie jej pracy i odciągnięcie nadlatujących pocisków antyradarowych. Przyczepa ta mieści dodatkowo własne źródło zasilania, materiały eksploatacyjne i osprzęt pomocniczy.

Dlaczego polskie radary są takie ważne?

Prace nad Zdolną do Przerzutu Stacją Radiolokacyjną rozpoczęły się w 2011 roku w ramach pracy rozwojowej pod kryptonimem Bystra. Praca ta była realizowana na podstawie umowy zawartej pomiędzy spółką PIT-RADWAR S.A. a Inspektoratem Uzbrojenia (obecnie Agencja Uzbrojenia). Program miał kilka etapów, w których wyróżniały się szczególnie:

-       etap OZP (Określenie Założeń do Projektowania), w ramach którego opracowano Projekt Koncepcyjny i Analizę Techniczno-Ekonomiczną;

-       etap PiR (Projektowanie i Rozwój), w ramach którego wykonano Projekt Wstępny, modele kluczowych podzespołów radaru i dokumentację techniczną prototypu;

-       etap budowy prototypu, który uruchomiono w 2014 roku i poddano Badaniom Wstępnym w 2015 roku;

-       Komisyjne Badania Kwalifikacyjne, przeprowadzone przez akredytowaną jednostkę badawczą, które zakończyły się z wynikiem pozytywnym w lipcu 2016 roku.

Prace zakończyły się więc sukcesem i są kolejnym dowodem, że lokowanie przez Skarb Państwa zamówień w przemyśle krajowym jest opłacalne. Nie tylko bowiem uzyskuje się pełną autonomię w strategicznych i wrażliwych dziedzinach (np. poprzez uzyskanie przez Skarb Państwa pełnych praw własności dokumentacji technicznej, co pozwala na suwerenną produkcję, przyszłą modernizację i eksport urządzeń), ale istotna część zainwestowanych środków wraca później do krajowego budżetu.

I nie chodzi tu tylko o odprowadzane w kraju podatki i składki ubezpieczeniowe, ale również niższe koszty zakupu (w porównaniu do cen tego typu urządzeń oferowanych przez producentów zagranicznych), eksploatacji i wsparcia logistycznego w całym cyklu życia radaru - wsparcia, które cały czas jest przecież dostępne na miejscu.

Sukces ten jest również efektem wcześniejszych, dobrze wykorzystywanych środków pozyskanych w latach 2006-2012 z MNiSW/NCBiR oraz Europejskiej Agencji Obrony (EDA) na realizację:

-       projektu celowego nr 302/BO/A pt. „Głowica radiolokacyjna wielofunkcyjnego trójwspółrzędnego radaru w paśmie C";

-       projektu celowego nr 352/BO/A pt. „Zintegrowany podsystem syntezy, odbioru i przetwarzania sygnałów radiolokacyjnych dla wielofunkcyjnego radaru 3D w paśmie C";

-       projektu badawczego R&T Project No. A-0828-RT-GC: "Data Fusion in Urban Sensor Networks (D-FUSE)" w ramach program EDA "Force Protection").

To właśnie dzięki tym pracom udało się rozpoznać kluczowe technologie np. w zakresie: planarnych aktywnych szyków antenowych z ESPW, półprzewodnikowych modułów nadawczo-odbiorczych chłodzonych cieczą, przetwarzania sygnałów i danych radiolokacyjnych, cyfrowej syntezy i kompresji sygnału, estymacji współrzędnych, algorytmów inicjacji i śledzenia obiektów powietrznych (MHT) oraz fuzji danych z wielu sensorów.

I być może to właśnie dlatego, gdy we wrześniu 2016 roku prototyp radary Bystra został po raz pierwszy zaprezentowany na targach MSPO w Kielcach, to od razu otrzymał nagrodę Defender. Ważnym wyróżnieniem było również zdobycie w marcu 2017 roku I nagrody w kategorii „Prototyp i wyrób gotowy" w konkursie „Innowacje dla Sil Zbrojnych RP" organizowanym przez Inspektorat Implementacji Innowacyjnych Technologii Obronnych.