Dlaczego warto kupić radary P-18PL? [ANALIZA]

Trzymiliardowa umowa na dostawę 24 radarów obserwacji sytuacji powietrznej P-18PL, która miała zostać podpisana 8 grudnia 2023 roku przez Agencję Uzbrojenia z polską spółką PIT-Radwar, była zapowiadana już od kilku miesięcy. Jednak kontraktu nie zawarto prawdopodobnie z powodu braku odpowiedniej opinii ze strony Prokuratorii Generalnej. I dobrze, ponieważ to już nowy Minister Obrony Narodowej powinien decydować, jak będzie wyglądał polski system obrony powietrznej.

Sam pomysł wprowadzenia radarów P-18PL nie powinien być dla nikogo zaskoczeniem. Stacje radiolokacyjne tego typu mają być ważnym źródłem wstępnych informacji o sytuacji powietrznej dla właśnie kupowanych, nowych baterii przeciwlotniczych, najpierw w ramach programu Mała Narew i Wisła, a później: Narew, Pilica Plus i Wisła.

Założenie to zresztą potwierdziła wojna na Ukrainie, dobitnie pokazując, jak powinien wyglądać system obrony przed atakami lotniczymi i rakietowymi ze strony Federacji Rosyjskiej. Okazało się , że chcąc uchronić własne systemy obrony przeciwlotniczej, nie można bez ograniczeń korzystać z wchodzących w ich skład integralnie radarów wykrywania i śledzenia celów oraz naprowadzania rakiet. Tego rodzaju stacje radiolokacyjne pokazują bowiem pozycję baterii, ostrzegają o jej działaniu i są zachętą dla przeciwnika do podjęcia środków przeciwdziałania.

Dlatego radary bateryjne powinno się włączać tylko do przechwycenia już wcześniej wykrytych celów powietrznych i do naprowadzania na nie rakiet. Potem tego rodzaju stacje radiolokacyjne powinny zostać wyłączone, a najlepiej przeniesione na inne stanowisko ogniowe. Taki sposób działania wymaga stworzenia systemu wczesnego wykrywania. Ważnym jego elementem w Polsce mają być właśnie radary P-18PL. Są to nowoczesne stacje radiolokacyjne, które z powodu wykorzystywanego pasma częstotliwości mają zarówno niespotykane możliwości, jak i pewne ograniczenia.

Wbrew wyjaśnieniom niektórych obserwatorów nie są one przeznaczone np. do wykrywania rakiet balistycznych, nie przekazują precyzyjnych informacji o obiektach powietrznych, jak również nie pozwalają na wykrywanie startu rakiet Iskander z odległości 400 km. O tych ograniczeniach radarów P-18PL trzeba pamiętać, ponieważ tylko wtedy będzie można wykorzystać ich niewątpliwe zalety.

Radary P-18PL – mity i rzeczywistość

Chcąc zrozumieć, na czym polega wyjątkowość radarów P-18PL, należy przypomnieć kilka zasad fizyki, które mają duży wpływ na całą dziedzinę radiolokacji. Po pierwsze, należy pamiętać, że w standardowych, impulsowych stacjach radiolokacyjnych opisując sygnał sondujący (a więc sygnał, który dochodzi do obiektu i którego „mała część” po odbiciu wraca do radaru) wykorzystuje się cztery główne parametry: częstotliwość nośną, moc szczytową, czas trwania impulsu oraz okres powtarzania impulsu (częstotliwość powtarzania impulsów).

Cechą wyróżniającą P-18PL jest zastosowanie wyjątkowo niskiej częstotliwości nośnej. Stacja ta pracuje bowiem w paśmie metrowym (VHF), podczas, gdy inne radary wykorzystywane w Siłach Zbrojnych RP zasadniczo pracują w paśmie centymetrowym (np. Bystra i Odra) i decymetrowym (NUR-12M). I tu właśnie wchodzi fizyka. Jak się okazuje, od częstotliwości nośnej w bardzo dużym stopniu zależy tłumienie sygnału w atmosferze. Im ta częstotliwość jest wyższa (a więc fala „krótsza”), tym tłumienie jest większe. Radar na fali metrowej pracujący z tą samą mocą widzi więc „dalej” niż radar centymetrowy.

Dlaczego w takim razie taką rewolucją w radiolokacji było w czasie II wojny światowej wprowadzenie magnetronu wielorezonatorowego i stacji radiolokacyjnych na pasmo centymetrowe, godząc się z utratą zasięgu, a nie pozostano przy widzących dalej radarach metrowych (jakie np. Wielka Brytania zastosowała na początku bitwy o Anglię w systemie Chain Home)? Odpowiedź jest prosta – ponieważ wraz ze zwiększeniem częstotliwości nośnej sygnału rośnie rozróżnialność. Radar na fale metrowe nie wykrywał więc np. peryskopów niemieckich okrętów podwodnych płynących tuż pod powierzchnią morza. Z kolei radiolokator na fale centymetrowe był do tego zdolny.

Ta niewielka rozróżnialność powoduje również, że radary metrowe nie mogą określić współrzędnych celu z dużą dokładnością, a więc nie można nimi np. naprowadzać rakiet nawet przy zastosowaniu anten aktywnych klasy AESA. W systemach kierowania systemów artyleryjskich stosuje się więc głównie radary milimetrowe na pasma K (np. w systemie Gepard i Loara), w systemach naprowadzania rakietowego – radary centymetrowe na pasmo C i X, a w systemach obserwacyjnych średniego i krótkiego zasięgu radary centymetrowe i decymetrowe na pasmo S, C i X.

Długość fali wpływa także na wielkość systemu antenowego, zgodnie z zasadą „im niższa częstotliwość, tym większa antena”. Na samolotach nie można więc zastosować radarów w paśmie VHF, podobnie zresztą jak na samobieżnych zestawach przeciwlotniczych. Wystarczy tylko porównać wielkość anteny stacji P-18PL i np. stacji TRS-15, by zrozumieć, z jakimi problemami to się wiąże. I to właśnie dlatego radary metrowe stosuje się głównie jako systemy wczesnego ostrzegania, tym bardziej, że okazują się one wyjątkowo skuteczne w odniesieniu do obiektów powietrznych o ograniczonej skutecznej powierzchni odbicia.

Wbrew pozorom nie chodzi tu jednak o bardzo małe cele na dużych odległościach, ale o standardowych rozmiarów statki powietrzne, które za to zbudowano z wykorzystaniem technologii stealth. Wykorzystywane na nich pokrycia, materiały oraz kształt płatowca tłumią lub ograniczają odbicie tylko w określonych pasmach częstotliwości, głównie stosowanych w radarach centymetrowych (maksymalnie decymetrowych).

W przypadku kształtu wynika to m.in. z zasady znanej specjalistom radiolokacji, że „zmiany geometrii kadłuba obiektu w celu zmniejszenia jego skutecznej powierzchni odbicia są tylko wtedy skuteczne, gdy wymiar obiektu jest znacznie większy od długości fali radarowej”. Tak więc w przypadku radarów „długofalowych” i ograniczonych wielkością statków powietrznych tego rodzaju rozwiązania nie są skuteczne. Dlatego stacje takie jak P-18PL wykrywają samoloty stealth o wiele łatwiej niż ich gigahercowe odpowiedniki.

Kolejną zaletą metrowych stacji radiolokacyjnych jest ich odporność na zakłócenia. I nie chodzi tu o rzeczywiście małe tłumienie fal pasma VHF przez np. opady lub chmury, ale również o „odporność” na zakłócenia aktywne. Większość wykorzystywanych obecnie jammerów generuje zakłócenia w pasmach częstotliwości powyżej 1 GHz. W podobnym zakresie częstotliwości działają również pociski przeciwradiolokacyjne (antyradarowe).

W przypadku radarów P-18PL ważne są też zastosowane w nich przez polskich inżynierów rozwiązania techniczne, które w bardzo dużym zakresie pozwalają zniwelować niedoskonałości pracy w paśmie metrowym (między innymi przez manipulowanie samym sygnałem oraz przez jego odpowiednią obróbkę).

Czym tak naprawdę jest radar P-18PL?

Radar P-18PL został opracowany w ramach projektu współfinansowanego przez NCBiR. Jest to stacja trójwspółrzędna (wykrywająca nie tylko azymut i odległość, ale również wysokość celu) w odróżnieniu od pracujących również w paśmie VHF i wykorzystywanych wciąż w Polsce dwuwspółrzędnych radarów P-18 Laura. Uzyskano to, wprowadzając antenę aktywną AESA (Active Electronically Scanned Array) z elektronicznie sterowaną wiązką nadawczą (o szerokości 6º w azymucie i 12º w elewacji) i cyfrowym formowaniem wiązek odbiorczych w płaszczyźnie azymutu i elewacji.

Rolę nadajnika w pomysłowo składanym systemie antenowym pełnią 84 półprzewodnikowe moduły nadawczo-odbiorcze chłodzone powietrzem, zbudowane na bazie dostępnych w handlu detalicznym tranzystorów (ang. commercial off-the-shelf, COTS), rozmieszczone w kolumnach antenowych. Każdy taki moduł jest połączony z charakterystycznymi antenami Yagi-Uda, które rozmieszczono na czternastu kolumnach w sześciu wierszach. Wraz z główną podstawą kolumny te tworzą przed rozłożeniem blok antenowy o wysokości 4 m i szerokości 2,5 m. Z kolei po rozłożeniu system antenowy ma wysokość 6 m i szerokość 14 m.

Zasięg instrumentalny radaru określono na 900 km (przy pułapie określonym wtedy na 160 km). Jednak skuteczność wykrywania na takiej odległości (w tzw. trybie „bardzo dalekiego zasięgu”) wymaga najprawdopodobniej zatrzymania anteny i „skupienia” energii na wybranym sektorze przestrzeni. Przeszukiwanie przestrzeni odbywa się wtedy tylko elektronicznie i w sektorze 90 stopni. Jednak w takim wariancie pracy wiązkę można nawet zatrzymać na danym miejscu, co umożliwia wykrywanie nawet bardzo niewielkich i szybkich pocisków balistycznych.

Przy standardowej pracy dookólnej anteny (w trybie „dalekiego zasięgu”) skuteczny promień wykrywania statków powietrznych prawdopodobnie zmniejsza się do 600 km, a pułap do 120 km. Sam sposób obróbki sygnału zależy od charakterystyki wykrytego obiektu, co pozwala m.in. na wykrywanie śmigłowców w zawisie (które normalnie byłyby ignorowane dzięki układowi tłumienia ech stałych) oraz pocisków artyleryjskich (takie przypadki też odnotowano w czasie prób).

Możliwość kształtowania wiązki, jak również odpowiednia obróbka sygnału, poprawiają rozdzielczość (jak na stację pracującą w paśmie VHF), co przekłada się na lepszą dokładność określania: azymutu 0,3 stopni i odległości 30 m. Jednak nieprawdziwa jest informacja, że zastosowanie anteny aktywnej AESA pozwala na precyzyjne wyznaczanie odległości, kierunku oraz wysokości obserwowanego obiektu powietrznego. Radar P-18PL powinien być więc nadal traktowany jako stacja wstępnego wykrywania, choć z możliwością podpatrywania różnego rodzaju celów, w tym pocisków balistycznych, wskazywania celów dla baterii przeciwlotniczych i przeciwrakietowych (a konkretnie ich radarów) oraz wspierania działań lotnictwa.

Z czego składa się stacja radiolokacyjna P-18PL?

Elementy wchodzące w skład radaru P-18PL zostały rozmieszczone na trzech pojazdach: wozie wskaźnikowym WW-18 na podwoziu Jelcz 662, wozie antenowym WA-18 na podwoziu Jelcz 882 oraz tzw. jednostce zasilania JZ-18 umieszczonej na przyczepie dwuosiowej. W kontenerze WW-18 znajdują się miejsca pracy dla dwóch operatorów oraz urządzenia łączności radiowej i przewodowej. Jedno z tych stanowisk może być przeniesione w inne miejsce i połączone z radarem przewodem światłowodowym o długości do 1 km. Z kolei sam wóz wskaźnikowy może być odsunięty od wozu antenowego nawet na odległość kilkuset metrów.

Na WA-18 umieszczono nie tylko składany system antenowy, ale również komputerowe układy obróbki sygnału (pozwalające na wykrywanie, śledzenie i klasyfikację celów), układ pozycjonowania stacji, systemy diagnostyczne oraz układy kontroli i zasilania. Polskim inżynierom udało się przy tym zniwelować problem związany z dużą wielkością systemu antenowego na pasmo metrowe. Dzięki pomysłowemu sposobowi hydraulicznego składania i rozkładania anteny radar P-18PL ma w swojej klasie wysoką mobilność i może osiągnąć gotowość bojową z pozycji marszowej w czasie krótszym niż trzydzieści minut. W komplecie tej stacji jest również interogator systemu identyfikacji radiolokacyjnej „swój-obcy” IFF pracujący w formacie Mark XIIA (z tajnym modem 5). Z kolei na jednostce zasilania JZ-18 zainstalowano dwa zespoły prądotwórcze, z których jeden jest główny, a drugi zapasowy.

Czy radar P-18PL stanie się przebojem eksportowym?

Jeżeli wprowadzane do służby radary P-18PL potwierdzą swoją skuteczność, to spółka PIT-Radwar może liczyć na szeroki pakiet zagranicznych zamówień. Kraje zachodnie zasadniczo nie wykorzystują mobilnych stacji radiolokacyjnych pracujących w paśmie VHF. Radary tej klasy produkują za to: Białoruś (Wostok-D), Federacja Rosyjska (np. typu 1Ł125 Niobij-SW) i Chiny (np. JY-27). Jednak nie są to państwa, które mogą konkurować z polskimi rozwiązaniami w NATO, i to nie tylko przez sam sposób prowadzenia polityki, ale przede wszystkim z powodu prezentowanego poziomu technologicznego.

Polski radar wyróżnia się zarówno zastosowanymi rozwiązaniami technicznymi, nowoczesnymi podzespołami, jak i wykorzystywanym oprogramowaniem. W przypadku Rosji i Białorusi ta polska „przewaga” wynika także z sankcji nałożonych na te państwa, które nie mają w ten sposób dostępu do technologii możliwej do pozyskania przez Polskę. Istnieje więc szansa, że kraje, które wcześniej wykorzystywały radary P-18 (np. Bułgaria, Rumunia, Łotwa, Czechy czy Węgry) i znają możliwości radarów VHF, będą chciały odzyskać te zdolności, wprowadzając o wiele nowocześniejszą stację radiolokacyjną z wyraźnie poprawionymi parametrami.