„Najnowocześniejszy” radar na świecie dla amerykańskiej floty

Zadanie zaprojektowania radaru multistatycznego z inteligentnie sterowanymi antenami ścianowymi (Flexible Distributed Array Radar) postawiło koncernowi Raytheon biuro badań naukowych amerykańskiej marynarki wojennej ONR (Office of Naval Research). Biuro to chciałoby otrzymać w efekcie wielozadaniową stację radiolokacyjną, zdolną do prowadzenia obserwacji jako typowy radar, do utrzymywania łączności (pomiędzy antenami) oraz do prowadzenia walki elektronicznej.

Wybranie koncernu Raytheon nie jest niespodzianką, ponieważ to właśnie tam jest produkowany radar AN/SPY-1 wykorzystywany na okrętach wyposażonych w system walki AEGIS oraz który jest również elementem nowego systemu obrony przeciwrakietowej (budowanego m.in. w Polsce i Rumunii).

Najpierw ma to być radar

Nowy radar ma być „inteligentny”, a więc zakłada się stworzenie aktywnych anten, których każdy element może być sterowany cyfrowo, według założonego scenariusza lub adaptacyjnie do zmieniającej się sytuacji. Nie ma tu więc już mowy o jakiejś stałej charakterystyce antenowej, ale o kształcie wiązki antenowej omiatającej przestrzeń dobieranym w zależności od potrzeb przy pełnej synchronizacji czasowej.

Daje to możliwość nie tylko lepszego obserwowania przestrzeni, ale również zwiększa odporność na zakłócenia i zasięg –poprzez „skupienie” energii z radaru w jednym – najbardziej niebezpiecznym punkcie przestrzeni. Takie działanie jest szczególnie przydatne przy obronie antyrakietowej, gdy konieczne jest odszukanie niewielkiego i bardzo szybko poruszającego się obiektu i to najlepiej - w jak największej odległości. Dodatkowo poprzez zastosowanie w każdej antenie dużej liczby niezależnych elementów nadawczych małej mocy uzyskuje się dużą sumaryczną moc nadawczą, „upraszczając” jej konstrukcję – szczególnie jeżeli chodzi o chłodzenie.

Łączność pomiędzy antenami

W pierwszej fazie programu FlexDAR planuje się zbudować dwie identyczne wielofunkcyjne anteny ścianowe na poligonie badawczym biura ONR w Chesapeake Bay w Maryland. W odróżnieniu od wcześniej budowanych przez Raytheon radarów AN/SPY-1 systemu AEGIS nie będą to prawdopodobnie anteny znajdujące się obok siebie, ale oddalone na pewną odległość. Tym razem nie chodzi bowiem o sprawdzenie, jak za pomocą kilku nieruchomych anten tego samego radaru przeszukać całą przestrzeń, ale jak za pomocą kilku nieruchomych i oddalonych od siebie anten tego samego radaru przeszukać jeden fragment przestrzeni.

Amerykanie planują więc stworzyć w obecnej konfiguracji radar bistatyczny (dwie anteny), a docelowo – radar multistatyczny (kilka anten). Takie działanie wymaga jednak, by poszczególne anteny „komunikowały” się ze sobą synchronizując zarówno czas, jak i dane o położeniu obserwowanego fragmentu przestrzeni oraz parametry wysyłanego sygnału (sygnały dochodzący do obiektu w danym momencie z jednej anteny powinny być odbierane i rozpoznawane z drugiej).

Radar multistatyczny

Zbudowany w ten sposób radar multistatyczny ma o wiele większe możliwości od radaru monostatycznego (z jedną anteną), szczególnie jeżeli chodzi o wykrywanie małych obiektów lub takich, które mają ograniczone pola fizyczne. Należy bowiem pamiętać, że technika stealth polega nie tylko na tłumieniu przez obiekt dochodzącego do niego promieniowania radarowego ale w pierwszej kolejności na jego rozproszeniu, tak żeby sygnał wysyłany z radaru do niego nie „wrócił”. Ale to również oznacza, że jeżeli sygnał odbity od obiektu stealth i odebrany w jakimś punkcie przestrzeni jest bardzo słaby, to w innym może być kilkakrotnie silniejszy. Tak więc w przypadku radarów multistatycznych jedna z podstawowych cech techniki stealth, a więc odbijanie energii wszędzie byle nie na źródło promieniowania, obraca się przeciwko konstruktorom trudno wykrywalnych obiektów.

Mając kilka rozstawionych anten obserwujących ten sam obiekt z różnych stron można więc trafić na miejsce gdzie sygnał jest najsilniejszy i po połączeniu tych danych otrzymać dokładne miejsce położenia celu. Co ciekawe koncepcja radarów multistatycznych nie jest nowa, jednak wcześniej tworzono je łącząc ze sobą oddzielnie rozstawione anteny nadawcze i odbiorcze. Tak było np. w systemie obrony powietrznej Wielkiej Brytanii na początku II wojny światowej.

W przypadku FlexDAR mamy rozstawione od razu anteny nadawczo -odbiorcze, a wiec Amerykanie faktycznie otrzymają sieć radarową z tą jedynie różnica, że sterowanie jej pracą obywa się z jednego miejsca. Prawdopodobieństwo wykrycia obiektów stealth zwiększa się również przez zmianę w dużym zakresie częstotliwości nośnej sygnału radiolokacyjnego. Dlatego FlexDAR będzie prawdopodobnie również radarem wieloczęstotliwościowym, czemu sprzyja wieloelementowa budowa poszczególnych anten.

Wykrywanie obiektów w technice stealth to jedno, ale zastosowanie dwóch anten nadawczo – odbiorczych zwiększa zasięg wykrywania również w odniesieniu do normalnych obiektów i to o 40% w porównaniu do pojedynczego radaru, a powierzchnię pokrycia dwukrotnie. W przypadku czterech anten zasięg jest już większy dwukrotnie a powierzchnia obserwowanego obszaru  - aż czterokrotnie.

System walki elektronicznej

Najmniej wiadomo o wykorzystaniu radaru FlexDAR jako system walki elektronicznej. Każdy nowoczesny radar ma obecnie możliwość wykrywania źródeł zakłóceń radiolokacyjnych określając ich namiar i tłumiąc te zakłócenia (a właściwie czułość odbiornika w danym namiarze), tak by nie zakłócały one normalnej pracy. W przypadku FlexDAR mającego kilka anten, położenie źródła wykrytego promieniowania elektromagnetycznego można już określić metodą pelengacji.

Teoretycznie istnieje również możliwość wygenerowania sygnału zakłóceń aktywnych, jeżeli udało by się w radarze FlexDAR zaimplementować odpowiedni system analizy. Taka możliwość jest na pewno rozpatrywana, tym bardzie że Amerykanie bardzo chcą by nowa stacja radiolokacyjna była rzeczywiście najnowocześniejszym radarem na świecie.