La guerra moderna è rapida e fugace. Spesso il vincitore di una battaglia è colui che è il primo a essere in grado di rilevare una potenziale minaccia e reagire adeguatamente ad essa. Per più di settanta anni, un metodo radar basato sull'emissione di onde radio e la registrazione delle loro riflessioni da vari oggetti è stato usato per cercare un nemico su terra, mare e aria. I dispositivi che inviano e ricevono tali segnali sono chiamati stazioni radar (radar) o radar.
Il termine "radar" è un'abbreviazione inglese (radio detection and ranging), che è stata lanciata nel 1941, ma è da tempo diventata una parola indipendente ed è entrata nella maggior parte delle lingue del mondo.
L'invenzione del radar è certamente un evento fondamentale. Il mondo moderno è difficile da immaginare senza le stazioni radar. Sono utilizzati nell'aviazione, nel trasporto marittimo, con l'aiuto di previsioni meteorologiche radar, vengono rilevati violatori delle regole del traffico, viene scansionata la superficie terrestre. I sistemi radar (RLK) hanno trovato la loro applicazione nell'industria spaziale e nei sistemi di navigazione.
Tuttavia, il radar più utilizzato si trova negli affari militari. Va detto che questa tecnologia è stata originariamente creata per esigenze militari e ha raggiunto la fase di attuazione pratica poco prima dell'inizio della seconda guerra mondiale. Tutti i più grandi paesi che partecipano attivamente a questo conflitto (e non senza risultato) hanno usato radar per la ricognizione e il rilevamento di navi e aerei nemici. È sicuro dire che l'uso del radar ha deciso l'esito di diverse battaglie iconiche sia in Europa che nel teatro delle ostilità del Pacifico.
Oggi i radar sono utilizzati per risolvere una vasta gamma di compiti militari, dal monitoraggio del lancio di missili balistici intercontinentali alla ricognizione di artiglieria. Ogni aereo, elicottero, nave da guerra ha il suo complesso radar. I radar sono la base del sistema di difesa aerea. Il nuovissimo complesso radar con un array di antenne a fasi verrà installato sul promettente serbatoio russo "Armata". In generale, la diversità dei radar moderni è sorprendente. Si tratta di dispositivi completamente diversi, che si differenziano per dimensioni, caratteristiche e scopo.
È sicuro dire che oggi la Russia è uno dei leader mondiali riconosciuti nello sviluppo e nella produzione di stazioni radar. Tuttavia, prima di parlare delle tendenze nello sviluppo di sistemi radar, si dovrebbero dire alcune parole sui principi del funzionamento del radar, nonché sulla storia dei sistemi radar.
Come funziona il radar
Una posizione è un metodo (o processo) per determinare la posizione di qualcosa. Di conseguenza, la radiolocalizzazione è un metodo per rilevare un oggetto o un oggetto nello spazio usando le onde radio, che vengono emesse e ricevute da un dispositivo chiamato radar o radar.
Il principio fisico di funzionamento del radar primario o passivo è piuttosto semplice: trasmette le onde radio nello spazio, che sono riflesse dagli oggetti circostanti e ritornano ad esso sotto forma di segnali riflessi. Analizzandoli, il radar è in grado di rilevare un oggetto in un determinato punto dello spazio e anche di mostrare le sue caratteristiche principali: velocità, altitudine, dimensioni. Ogni radar è un complesso dispositivo di ingegneria radio costituito da molti componenti.
La composizione di qualsiasi radar include tre elementi principali: il trasmettitore di segnale, l'antenna e il ricevitore. Tutte le stazioni radar possono essere divise in due grandi gruppi:
- commutazione;
- azione continua.
Un trasmettitore radar a impulsi emette onde elettromagnetiche per un breve periodo di tempo (una frazione di secondo), il segnale successivo viene inviato solo dopo il ritorno del primo impulso ed entra nel ricevitore. Frequenza di ripetizione dell'impulso - una delle caratteristiche più importanti del radar. I radar a bassa frequenza inviano diverse centinaia di impulsi al minuto.
L'antenna di un radar a impulsi funziona sia in ricezione che in trasferimento. Dopo che il segnale è stato emesso, il trasmettitore è spento per un po 'e il ricevitore è acceso. Dopo il suo ricevimento è il processo inverso.
Il radar a impulsi ha sia svantaggi che vantaggi. Possono determinare la gamma di più obiettivi contemporaneamente, tale radar può facilmente fare con un'antenna, gli indicatori di tali dispositivi sono semplici. Tuttavia, il segnale emesso da un tale radar dovrebbe avere una potenza piuttosto grande. È anche possibile aggiungere che tutti i radar di localizzazione moderni sono eseguiti dal pattern di impulsi.
Nelle stazioni radar a impulsi, nei magnetroni o nelle lampade a onda mobile, vengono solitamente utilizzati come sorgente di segnale.
L'antenna radar mette a fuoco il segnale elettromagnetico e lo invia, preleva l'impulso riflesso e lo trasmette al ricevitore. Ci sono dei radar in cui la ricezione e la trasmissione di un segnale sono fatte da diverse antenne, e possono essere localizzate ad una distanza considerevole l'una dall'altra. L'antenna radar può emettere onde elettromagnetiche in un cerchio o lavorare in un particolare settore. Il raggio radar può essere a forma di spirale o conica. Se necessario, il radar può monitorare il bersaglio in movimento, puntandolo costantemente con l'aiuto di sistemi speciali.
La funzione del ricevitore è di elaborare le informazioni ricevute e trasferirle sullo schermo dal quale viene letto dall'operatore.
Oltre al radar a impulsi, ci sono dei radar continui che emettono costantemente onde elettromagnetiche. Tali stazioni radar nel loro lavoro usano l'effetto Doppler. Si trova nel fatto che la frequenza di un'onda elettromagnetica riflessa da un oggetto che si avvicina alla sorgente del segnale sarà superiore a quella di un oggetto in movimento. La frequenza dell'impulso emesso rimane invariata. I radar di questo tipo non fissano oggetti fissi, il loro ricevitore raccoglie solo le onde con una frequenza superiore o inferiore a quella emessa.
Un tipico radar Doppler è un radar, che viene utilizzato dalla polizia stradale per determinare la velocità dei veicoli.
Il problema principale dei radar ad azione continua è l'impossibilità di usarli per determinare la distanza dall'oggetto, ma durante il loro funzionamento non c'è interferenza da oggetti fissi tra il radar e il bersaglio o dietro di esso. Inoltre, il radar Doppler è un dispositivo abbastanza semplice, che è sufficiente per far funzionare segnali di bassa potenza. Va anche notato che le moderne stazioni radar con radiazioni continue hanno la capacità di determinare la distanza dall'oggetto. Ciò avviene cambiando la frequenza del radar durante il funzionamento.
Uno dei problemi principali nell'operazione del radar pulsato sono le interferenze che provengono da oggetti fissi - di solito, questa è la superficie terrestre, le montagne, le colline. Quando operano i radar ad impulsi aerei degli aeroplani, tutti gli oggetti sottostanti sono "oscurati" da un segnale riflesso dalla superficie terrestre. Se parliamo di complessi radar terrestri o navali, allora per loro questo problema si manifesta nel rilevamento di bersagli che volano a basse altitudini. Per eliminare tali interferenze, viene utilizzato lo stesso effetto Doppler.
Oltre al radar primario, ci sono anche i cosiddetti radar secondari, che vengono utilizzati negli aerei per identificare gli aerei. La composizione di tali sistemi radar, oltre al trasmettitore, all'antenna e al dispositivo di ricezione, comprende anche un transponder per aeromobili. Quando viene irradiato con un segnale elettromagnetico, l'intervistato fornisce ulteriori informazioni sull'altezza, il percorso, il numero della scheda e la sua nazionalità.
Inoltre, le stazioni radar possono essere divise per la lunghezza e la frequenza dell'onda a cui operano. Ad esempio, per studiare la superficie della Terra, oltre a lavorare a distanze significative, vengono utilizzate onde di 0,9-6 m (frequenza 50-330 MHz) e 0,3-1 m (frequenza 300-1000 MHz). Il radar con una lunghezza d'onda di 7,5-15 cm viene utilizzato per il controllo del traffico aereo e il radar sopra l'orizzonte delle stazioni di rilevamento del lancio missilistico funziona su onde con una lunghezza da 10 a 100 metri.
Storia del radar
L'idea del radar è apparsa quasi immediatamente dopo la scoperta delle onde radio. Nel 1905, Christian Hülsmeier di Siemens, un'azienda tedesca, creò un dispositivo in grado di rilevare oggetti metallici di grandi dimensioni utilizzando le onde radio. L'inventore propose di installarlo sulle navi in modo da evitare collisioni in condizioni di scarsa visibilità. Tuttavia, le compagnie di navigazione non sono interessate al nuovo dispositivo.
Esperimenti sono stati condotti con radar in Russia. Alla fine del XIX secolo, lo scienziato russo Popov scoprì che gli oggetti metallici impedivano la propagazione delle onde radio.
All'inizio degli anni '20, gli ingegneri americani Albert Taylor e Leo Yang riuscirono a rilevare una nave che passava usando le onde radio. Tuttavia, lo stato dell'industria radiofonica a quel tempo era tale che era difficile creare progetti industriali di stazioni radar.
Le prime stazioni radar che potevano essere utilizzate per risolvere problemi pratici apparvero in Inghilterra intorno alla metà degli anni trenta. Questi dispositivi erano molto grandi, potevano essere installati solo a terra o sul ponte di grandi navi. Solo nel 1937 fu creato un prototipo di radar in miniatura, che poteva essere installato su un aereo. All'inizio della seconda guerra mondiale, gli inglesi avevano una catena di stazioni radar sviluppata chiamata Chain Home.
Impegnato in una nuova direzione promettente in Germania. Inoltre, deve essere detto, senza successo. Già nel 1935, il comandante in capo della flotta tedesca, Reder, mostrò un radar funzionante con un display a fascio di elettroni. Successivamente, sulla base di esso sono stati creati i campioni seriali del radar: Seetakt per le forze navali e Freya per la difesa aerea. Nel 1940, il sistema di controllo antincendio radar di Würzburg cominciò a fluire nell'esercito tedesco.
Tuttavia, nonostante gli evidenti risultati ottenuti da scienziati e ingegneri tedeschi nel campo della radiolocalizzazione, l'esercito tedesco cominciò a usare i radar dopo gli inglesi. Hitler e la cima del Reich consideravano i radar esclusivamente armi difensive, di cui l'esercito tedesco vittorioso non aveva veramente bisogno. È per questo motivo che i tedeschi avevano solo otto radar Freya schierati all'inizio della battaglia per la Gran Bretagna, sebbene in termini di caratteristiche fossero almeno altrettanto buoni dei loro omologhi britannici. In generale, possiamo dire che fu proprio l'uso di successo del radar che determinò in larga misura l'esito della battaglia per la Gran Bretagna e il successivo scontro tra la Luftwaffe e l'Aviazione Alleata nei cieli dell'Europa.
Più tardi, i tedeschi sulla base del sistema di Würzburg hanno creato una linea di difesa aerea, che è stata chiamata la "linea Kammuber". Usando forze speciali, gli Alleati sono stati in grado di svelare i segreti del lavoro del radar tedesco, che ha permesso di bloccarli efficacemente.
Nonostante il fatto che gli inglesi siano entrati nella razza "radar" più tardi dagli americani e dai tedeschi, sono stati in grado di raggiungerli sul traguardo e avvicinarsi agli inizi della seconda guerra mondiale con il più avanzato sistema di rilevamento radar degli aerei.
Già nel settembre del 1935, gli inglesi iniziarono a costruire una rete di stazioni radar, che comprendeva venti radar prima della guerra. Ha bloccato completamente l'approccio alle isole britanniche dalla costa europea. Nell'estate del 1940, un magnetron risonante fu creato da ingegneri britannici, che in seguito divennero la base delle stazioni radar aerotrasportate installate su aerei americani e britannici.
I lavori nel campo dei radar militari sono stati condotti nell'Unione Sovietica. I primi esperimenti riusciti sul rilevamento di aeromobili che utilizzavano radar nell'URSS furono condotti a metà degli anni '30. Nel 1939, il primo radar RUS-1 fu adottato dall'esercito rosso, e nel 1940 - il RUS-2. Entrambe queste stazioni sono state messe in produzione di massa.
La seconda guerra mondiale ha mostrato chiaramente l'alta efficienza dell'uso delle stazioni radar. Pertanto, dopo il suo completamento, lo sviluppo di nuovi radar è diventato una delle priorità per lo sviluppo di attrezzature militari. Col tempo, i radar aviotrasportati ricevettero senza eccezione tutti gli aerei e le navi militari, e il radar divenne la base per i sistemi di difesa aerea.
Durante la Guerra Fredda, gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica avevano una nuova arma distruttiva: i missili balistici intercontinentali. Rilevare il lancio di questi razzi è diventato una questione di vita o di morte. Lo scienziato sovietico Nikolai Kabanov ha proposto l'idea di utilizzare onde radio corte per rilevare gli aerei nemici a lunghe distanze (fino a 3 mila km). Era abbastanza semplice: Kabanov ha scoperto che le onde radio con una lunghezza di 10-100 metri sono in grado di rimbalzare sulla ionosfera e irradiare bersagli sulla superficie della terra, restituendo allo stesso modo al radar.
Successivamente, sulla base di questa idea, è stato sviluppato il rilevamento radar oltre l'orizzonte del lancio di missili balistici. Un esempio di tale radar può servire come "Daryal" - una stazione radar che per diversi decenni è stata la base del sistema di allarme di lancio missilistico sovietico.
Attualmente, una delle aree più promettenti per lo sviluppo della tecnologia radar è la creazione di un radar phased-array (PAR). Tali radar non hanno uno, ma centinaia di emettitori di onde radio, che sono gestiti da un potente computer. Le onde radio emesse da sorgenti diverse nei FARI possono amplificarsi a vicenda se coincidono in fase o, al contrario, si indeboliscono.
Il segnale radar phased-array può essere assegnato a qualsiasi forma desiderata, può essere spostato nello spazio senza modificare la posizione dell'antenna stessa, lavorando con frequenze di radiazione diverse. Il radar Phased-array è molto più affidabile e sensibile di un radar con un'antenna convenzionale. Tuttavia, questi radar hanno degli svantaggi: un grosso problema è il raffreddamento del radar con la FARO ANTERIORE, inoltre, sono difficili da produrre e costosi.
Nuove stazioni radar con phased array sono installate su jet da combattimento di quinta generazione. Questa tecnologia è utilizzata nel sistema di allarme precoce dei missili americani. Il complesso radar con array a fasi verrà installato sul nuovissimo serbatoio russo "Armata". Va notato che la Russia è uno dei leader mondiali nello sviluppo di radar con PAR.
