Der moderne Krieg ist schnell und flüchtig. Oft ist der Gewinner einer Schlacht derjenige, der als erster in der Lage ist, eine potenzielle Bedrohung zu erkennen und angemessen darauf zu reagieren. Seit mehr als siebzig Jahren wird eine Radarmethode verwendet, die auf der Emission von Radiowellen und der Registrierung ihrer Reflexionen von verschiedenen Objekten basiert, um einen Feind zu Land, zu Wasser und in der Luft zu suchen. Geräte, die solche Signale senden und empfangen, werden als Radarstation (Radar) oder Radar bezeichnet.
Der Begriff "Radar" ist eine englische Abkürzung (Radio Detection and Ranging), die 1941 eingeführt wurde, jedoch längst zu einem unabhängigen Wort geworden ist und in den meisten Sprachen der Welt verwendet wird.
Die Erfindung des Radars ist sicherlich ein Meilenstein. Die moderne Welt ist ohne Radarstationen kaum vorstellbar. Sie werden in der Luftfahrt, im Seeverkehr eingesetzt, mit Hilfe des Radars wird Wetter vorhergesagt, Verstöße gegen Verkehrsregeln festgestellt, die Erdoberfläche wird gescannt. Radarsysteme (RLK) haben ihre Anwendung in der Raumfahrtindustrie und in Navigationssystemen gefunden.
Das am häufigsten verwendete Radar findet sich jedoch in militärischen Angelegenheiten. Es sollte gesagt werden, dass diese Technologie ursprünglich für militärische Bedürfnisse entwickelt wurde und kurz vor Beginn des Zweiten Weltkriegs das Stadium der praktischen Umsetzung erreichte. Alle größten an diesem Konflikt teilnehmenden Länder haben aktiv (und nicht ohne Ergebnis) Radarsysteme zur Aufklärung und Erkennung von feindlichen Schiffen und Flugzeugen eingesetzt. Man kann mit Sicherheit sagen, dass die Verwendung von Radar das Ergebnis mehrerer ikonischer Schlachten sowohl in Europa als auch im pazifischen Kriegsschauplatz bestimmt hat.
Heutzutage werden Radargeräte verwendet, um eine Vielzahl von militärischen Aufgaben zu lösen, von der Verfolgung des Abschusses ballistischer Interkontinentalraketen bis zur Aufklärung der Artillerie. Jedes Flugzeug, Hubschrauber, Kriegsschiff hat seinen eigenen Radarkomplex. Radare sind die Basis des Luftabwehrsystems. Der neueste Radarkomplex mit einem phasengesteuerten Antennenarray wird auf dem vielversprechenden russischen Panzer "Armata" installiert. Im Allgemeinen ist die Vielfalt des modernen Radars erstaunlich. Dies sind völlig verschiedene Geräte, die sich in Größe, Eigenschaften und Verwendungszweck unterscheiden.
Man kann mit Sicherheit sagen, dass Russland heute in der Entwicklung und Produktion von Radarstationen weltweit führend ist. Bevor wir jedoch über Trends bei der Entwicklung von Radarsystemen sprechen, sollten einige Worte zu den Prinzipien des Radarbetriebs sowie zur Geschichte der Radarsysteme gesagt werden.
Wie funktioniert das Radar?
Ein Ort ist eine Methode (oder ein Prozess) zum Bestimmen des Ortes von etwas. Dementsprechend ist Funkortung ein Verfahren zum Erkennen eines Objekts oder Objekts im Weltraum unter Verwendung von Funkwellen, die von einer als Radar oder Radar bezeichneten Vorrichtung ausgesendet und empfangen werden.
Das physikalische Funktionsprinzip des primären oder passiven Radars ist recht einfach: Es sendet Funkwellen in den Weltraum, die von umgebenden Objekten reflektiert werden und in Form reflektierter Signale zu ihm zurückkehren. Bei der Analyse kann das Radar ein Objekt an einem bestimmten Punkt im Raum erkennen und seine Hauptmerkmale anzeigen: Geschwindigkeit, Höhe, Größe. Jedes Radar ist ein komplexes Funktechnikgerät, das aus vielen Komponenten besteht.
Die Zusammensetzung eines Radars umfasst drei Hauptelemente: den Signalsender, die Antenne und den Empfänger. Alle Radarstationen können in zwei große Gruppen unterteilt werden:
- Impuls;
- kontinuierliche Aktion.
Ein Impulsradarsender sendet für einen kurzen Zeitraum (Sekundenbruchteil) elektromagnetische Wellen aus. Das nächste Signal wird erst gesendet, nachdem der erste Impuls zurückgekehrt ist und in den Empfänger gelangt. Impulswiederholfrequenz - eine der wichtigsten Eigenschaften des Radars. Niederfrequenzradare senden mehrere hundert Impulse pro Minute.
Die Antenne eines Pulsradars arbeitet sowohl beim Empfang als auch bei der Übertragung. Nachdem das Signal ausgesendet wurde, wird der Sender für eine Weile ausgeschaltet und der Empfänger eingeschaltet. Nach seinem Empfang ist der umgekehrte Vorgang.
Pulsradar hat sowohl Nachteile als auch Vorteile. Sie können die Reichweite mehrerer Ziele gleichzeitig bestimmen, ein solches Radargerät kann leicht mit einer Antenne arbeiten. Die Anzeigen solcher Geräte sind einfach. Das von einem solchen Radar ausgesendete Signal sollte jedoch eine relativ große Leistung haben. Sie können auch hinzufügen, dass alle modernen Tracking-Radar vom Pulsmuster ausgeführt werden.
In gepulsten Radarstationen werden üblicherweise Magnetrons oder Wanderfeldlampen als Signalquelle verwendet.
Die Radarantenne fokussiert das elektromagnetische Signal und sendet es, nimmt den reflektierten Impuls auf und sendet ihn an den Empfänger. Es gibt Radarsysteme, bei denen der Empfang und das Senden eines Signals durch verschiedene Antennen erfolgen und sie können in einem beträchtlichen Abstand voneinander angeordnet sein. Radarantennen können elektromagnetische Wellen im Kreis aussenden oder in einem bestimmten Sektor arbeiten. Der Radarstrahl kann spiralförmig oder kegelförmig sein. Bei Bedarf kann das Radar mit Hilfe spezieller Systeme das sich bewegende Ziel überwachen und ständig darauf zeigen.
Die Funktion des Empfängers besteht darin, die empfangenen Informationen zu verarbeiten und auf den Bildschirm zu übertragen, von dem sie vom Bediener gelesen werden.
Neben dem gepulsten Radar gibt es kontinuierliche Radare, die ständig elektromagnetische Wellen aussenden. Solche Radarstationen nutzen in ihrer Arbeit den Doppler-Effekt. Es liegt in der Tatsache, dass die Frequenz einer elektromagnetischen Welle, die von einem Objekt reflektiert wird, das sich der Signalquelle nähert, höher sein wird als von einem sich bewegenden Objekt. Die Frequenz des abgegebenen Impulses bleibt unverändert. Radars dieses Typs fixieren keine festen Objekte, ihr Empfänger erfasst nur Wellen mit einer Frequenz, die höher oder niedriger als die emittierten ist.
Ein typisches Doppler-Radar ist ein Radar, mit dem die Verkehrspolizei die Geschwindigkeit von Fahrzeugen bestimmt.
Das Hauptproblem von Dauerradars ist die Unmöglichkeit, sie zur Bestimmung der Entfernung zum Objekt zu verwenden, aber während ihres Betriebs gibt es keine Interferenz fester Objekte zwischen dem Radar und dem Ziel oder dahinter. Darüber hinaus ist Doppler-Radar ein recht einfaches Gerät, das ausreicht, um Signale mit geringer Leistung zu betreiben. Es ist auch zu beachten, dass moderne Radarstationen mit kontinuierlicher Strahlung die Möglichkeit haben, die Entfernung zum Objekt zu bestimmen. Dies geschieht durch Änderung der Frequenz des Radars während des Betriebs.
Eines der Hauptprobleme beim Betrieb von Impulsradar sind Interferenzen, die von festen Objekten herrühren - in der Regel sind dies die Erdoberfläche, Berge und Hügel. Wenn in der Luft befindliche Impulsradare von Flugzeugen in Betrieb sind, werden alle darunter befindlichen Objekte durch ein von der Erdoberfläche reflektiertes Signal "verdeckt". Wenn wir über boden- oder schiffsbasierte Radarkomplexe sprechen, manifestiert sich dieses Problem in der Erkennung von Zielen, die in geringer Höhe fliegen. Um solche Störungen zu beseitigen, wird derselbe Doppler-Effekt verwendet.
Neben dem Primärradar gibt es auch sogenannte Sekundärradargeräte, die in Flugzeugen zur Identifikation von Flugzeugen eingesetzt werden. Die Zusammensetzung solcher Radarsysteme umfasst neben Sender, Antenne und Empfangsgerät auch einen Flugzeugtransponder. Wenn der Befragte mit einem elektromagnetischen Signal bestrahlt wird, gibt er zusätzliche Informationen zu Höhe, Route, Boardnummer und Nationalität aus.
Radarstationen können auch durch die Länge und Frequenz der Welle, mit der sie arbeiten, geteilt werden. Um beispielsweise die Erdoberfläche zu untersuchen und um in bedeutenden Entfernungen zu arbeiten, werden Wellen von 0,9-6 m (Frequenz 50-330 MHz) und 0,3-1 m (Frequenz 300-1000 MHz) verwendet. Radar mit einer Wellenlänge von 7,5-15 cm wird für die Flugverkehrskontrolle verwendet, und das über dem Horizont liegende Radar von Raketenstarterkennungsstationen arbeitet mit Wellen mit einer Länge von 10 bis 100 Metern.
Geschichte des Radars
Die Idee des Radars erschien fast unmittelbar nach der Entdeckung der Radiowellen. Im Jahr 1905 entwickelte Christian Hülsmeier von Siemens, ein deutsches Unternehmen, ein Gerät, das große Metallobjekte mithilfe von Funkwellen erkennen konnte. Der Erfinder schlug vor, ihn auf Schiffen zu installieren, um Kollisionen bei schlechten Sichtverhältnissen zu vermeiden. Reedereien sind jedoch nicht an dem neuen Gerät interessiert.
In Russland wurden Experimente mit Radar durchgeführt. Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte der russische Wissenschaftler Popov, dass Metallobjekte die Ausbreitung von Radiowellen verhindern.
In den frühen 20er Jahren gelang es den amerikanischen Ingenieuren Albert Taylor und Leo Yang, ein vorbeiziehendes Schiff mithilfe von Funkwellen zu entdecken. Der Stand der Radioindustrie war zu diesem Zeitpunkt jedoch so, dass es schwierig war, industrielle Designs von Radarstationen zu erstellen.
Die ersten Radarstationen, die zur Lösung praktischer Probleme verwendet werden konnten, erschienen in England Mitte der dreißiger Jahre. Diese Geräte waren sehr groß und konnten nur an Land oder an Deck großer Schiffe installiert werden. Erst 1937 wurde ein Prototyp eines Miniaturradars erstellt, der in ein Flugzeug eingebaut werden konnte. Zu Beginn des Zweiten Weltkriegs hatten die Briten eine Kette von Radarstationen namens Chain Home.
In Deutschland vielversprechende Neuausrichtung. Außerdem muss es erfolglos gesagt werden. Bereits 1935 wurde dem Oberbefehlshaber der deutschen Flotte, Reder, ein funktionsfähiges Radar mit Elektronenstrahlanzeige gezeigt. Später wurden auf deren Basis Serienmuster des Radars erstellt: Seetakt für die Seestreitkräfte und Freya für die Luftabwehr. 1940 begann das Würzburger Radarkontrollsystem in die Bundeswehr einzuströmen.
Trotz der offensichtlichen Errungenschaften deutscher Wissenschaftler und Ingenieure auf dem Gebiet der Funkortung begann die deutsche Armee später, Radargeräte einzusetzen, später die Briten. Hitler und die Spitze des Reiches betrachteten Radars ausschließlich als Verteidigungswaffen, die die siegreiche deutsche Armee nicht wirklich brauchte. Aus diesem Grund hatten die Deutschen zu Beginn der Schlacht um Großbritannien nur acht Freya-Radargeräte im Einsatz, obwohl sie hinsichtlich ihrer Eigenschaften mindestens so gut waren wie ihre britischen Kollegen. Im Allgemeinen können wir sagen, dass gerade der erfolgreiche Einsatz von Radar das Ergebnis des Kampfes um Großbritannien und die anschließende Konfrontation zwischen der Luftwaffe und der Alliierten Luftwaffe im Himmel Europas maßgeblich bestimmt hat.
Später schufen die Deutschen auf der Grundlage des Würzburger Systems eine Luftverteidigungslinie, die als "Kammuberlinie" bezeichnet wurde. Mit Hilfe von Spezialkräften konnten die Alliierten die Geheimnisse der Arbeit des deutschen Radars entdecken, wodurch sie effektiv eingeklemmt werden konnten.
Obwohl die Briten später das "Radar" -Rennen der Amerikaner und Deutschen bestritten, konnten sie sie an der Ziellinie überholen und sich mit dem fortschrittlichsten Flugzeugradar-Erkennungssystem dem Beginn des Zweiten Weltkriegs nähern.
Bereits im September 1935 begannen die Briten mit dem Bau eines Netzwerks von Radarstationen, das vor dem Krieg zwanzig Radars umfasste. Der Zugang zu den britischen Inseln von der europäischen Küste aus wurde vollständig blockiert. Im Sommer 1940 wurde von britischen Ingenieuren ein resonantes Magnetron geschaffen, das später zur Grundlage von Radarstationen in der Luft wurde, die in amerikanischen und britischen Flugzeugen installiert wurden.
Die Arbeit auf dem Gebiet des Militärradars wurde in der Sowjetunion durchgeführt. Die ersten erfolgreichen Versuche zur Detektion von Flugzeugen mit Radar in der UdSSR wurden Mitte der 30er Jahre durchgeführt. Im Jahr 1939 wurde der erste Radar-RUS-1 von der Roten Armee und 1940 der RUS-2 übernommen. Beide Stationen wurden in Massenproduktion gebracht.
Der Zweite Weltkrieg zeigte deutlich die hohe Effizienz der Nutzung von Radarstationen. Daher ist die Entwicklung neuer Radargeräte nach ihrer Fertigstellung zu einer der Prioritäten für die Entwicklung von militärischer Ausrüstung geworden. Im Laufe der Zeit erhielten Radargeräte aus der Luft ausnahmslos alle militärischen Flugzeuge und Schiffe, und das Radargerät wurde zur Grundlage für Luftabwehrsysteme.
Während des Kalten Krieges hatten die Vereinigten Staaten und die UdSSR eine neue zerstörerische Waffe - Interkontinentalraketen. Den Start dieser Raketen zu entdecken, ist zu einer Frage von Leben und Tod geworden. Der sowjetische Wissenschaftler Nikolai Kabanov schlug die Idee vor, mithilfe von kurzen Funkwellen feindliche Flugzeuge auf große Entfernungen (bis zu dreitausend Kilometer) zu entdecken. Es war ziemlich einfach: Kabanov fand heraus, dass Radiowellen mit einer Länge von 10 bis 100 Metern von der Ionosphäre abprallen und Ziele auf die Erdoberfläche strahlen können, die auf dieselbe Weise zum Radar zurückkehren.
Später wurde auf der Grundlage dieser Idee eine Radarerkennung des Abschusses ballistischer Raketen über den Horizont entwickelt. Ein Beispiel eines solchen Radars kann als "Daryal" dienen - eine Radarstation, die mehrere Jahrzehnte die Grundlage des sowjetischen Raketenabschusswarnsystems war.
Derzeit ist einer der vielversprechendsten Bereiche für die Entwicklung der Radartechnologie die Schaffung eines Phased-Array-Radars (PAR). Solche Radargeräte haben nicht einen, sondern hunderte von Sendern von Radiowellen, die von einem leistungsstarken Computer betrieben werden. Funkwellen, die von verschiedenen Quellen in den HEADLIGHTS ausgesandt werden, können sich gegenseitig verstärken, wenn sie in der Phase zusammenfallen oder umgekehrt schwächer werden.
Das Phased-Array-Radarsignal kann eine beliebige Form haben, es kann im Raum bewegt werden, ohne die Position der Antenne selbst zu verändern, wobei mit unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen gearbeitet wird. Phased-Array-Radar ist viel zuverlässiger und empfindlicher als ein Radar mit einer herkömmlichen Antenne. Diese Radarsysteme haben jedoch Nachteile: Ein großes Problem ist die Kühlung des Radars mit dem HEADLIGHT. Außerdem sind sie schwierig herzustellen und teuer.
Neue Radarstationen mit Phased Array werden auf Kampfflugzeugen der fünften Generation installiert. Diese Technologie wird im amerikanischen Raketenfrühwarnsystem eingesetzt. Auf dem neuesten russischen Panzer "Armata" wird ein Radarkomplex mit gestaffelten Arrays installiert. Es sei darauf hingewiesen, dass Russland bei der Entwicklung von Radar mit PAR eines der weltweit führenden Unternehmen ist.
