Chiến tranh hiện đại là nhanh chóng và thoáng qua. Thường thì người chiến thắng trong một trận chiến là người đầu tiên có thể phát hiện ra mối đe dọa tiềm tàng và phản ứng đầy đủ với nó. Trong hơn bảy mươi năm, một phương pháp radar dựa trên sự phát xạ sóng vô tuyến và đăng ký phản xạ của chúng từ các vật thể khác nhau đã được sử dụng để tìm kiếm kẻ thù trên đất liền, trên biển và trên không. Các thiết bị gửi và nhận tín hiệu như vậy được gọi là trạm radar (radar) hoặc radar.
Thuật ngữ "radar" là một từ viết tắt tiếng Anh (phát hiện và phạm vi vô tuyến), được ra mắt vào năm 1941, nhưng từ lâu đã trở thành một từ độc lập và được sử dụng trong hầu hết các ngôn ngữ trên thế giới.
Việc phát minh ra radar chắc chắn là một sự kiện mang tính bước ngoặt. Thế giới hiện đại thật khó tưởng tượng nếu không có trạm radar. Chúng được sử dụng trong hàng không, trong vận tải biển, với sự trợ giúp của thời tiết radar được dự đoán, những người vi phạm quy tắc giao thông được phát hiện, bề mặt trái đất được quét. Các hệ thống radar (RLK) đã tìm thấy ứng dụng của chúng trong ngành công nghiệp vũ trụ và hệ thống dẫn đường.
Tuy nhiên, radar được sử dụng rộng rãi nhất được tìm thấy trong các vấn đề quân sự. Cần phải nói rằng công nghệ này ban đầu được tạo ra cho nhu cầu quân sự và đạt đến giai đoạn thực hiện thực tế ngay trước khi bắt đầu Thế chiến thứ hai. Tất cả các quốc gia lớn nhất tham gia vào cuộc xung đột này một cách tích cực (và không phải không có kết quả) đã sử dụng radar để trinh sát và phát hiện tàu và máy bay của đối phương. Có thể nói rằng việc sử dụng radar đã quyết định kết quả của một số trận chiến mang tính biểu tượng cả ở châu Âu và trong nhà hát chiến sự ở Thái Bình Dương.
Ngày nay, radar được sử dụng để giải quyết một loạt các nhiệm vụ quân sự cực kỳ rộng lớn, từ theo dõi việc phóng tên lửa đạn đạo xuyên lục địa đến trinh sát pháo binh. Mỗi máy bay, máy bay trực thăng, tàu chiến đều có tổ hợp radar riêng. Radar là cơ sở của hệ thống phòng không. Tổ hợp radar mới nhất với dải ăng ten theo giai đoạn sẽ được lắp đặt trên xe tăng đầy triển vọng "Armata" của Nga. Nhìn chung, sự đa dạng của radar hiện đại là đáng kinh ngạc. Đây là những thiết bị hoàn toàn khác nhau, khác nhau về kích thước, đặc điểm và mục đích.
Có thể nói rằng ngày nay Nga là một trong những nhà lãnh đạo thế giới được công nhận trong việc phát triển và sản xuất các trạm radar. Tuy nhiên, trước khi chúng ta nói về xu hướng phát triển hệ thống radar, cần nói một vài từ về các nguyên tắc hoạt động của radar, cũng như về lịch sử của các hệ thống radar.
Radar hoạt động như thế nào
Vị trí là một phương thức (hoặc quá trình) xác định vị trí của một cái gì đó. Theo đó, định vị phóng xạ là phương pháp phát hiện vật thể hoặc vật thể trong không gian bằng sóng vô tuyến, được phát ra và nhận bởi một thiết bị gọi là radar hoặc radar.
Nguyên lý hoạt động vật lý của radar sơ cấp hoặc thụ động khá đơn giản: nó truyền sóng vô tuyến vào không gian, được phản xạ từ các vật thể xung quanh và trở về dưới dạng tín hiệu phản xạ. Phân tích chúng, radar có thể phát hiện một vật thể tại một điểm nhất định trong không gian và cũng cho thấy các đặc điểm chính của nó: tốc độ, độ cao, kích thước. Bất kỳ radar là một thiết bị kỹ thuật vô tuyến phức tạp bao gồm nhiều thành phần.
Thành phần của bất kỳ radar nào bao gồm ba yếu tố chính: máy phát tín hiệu, ăng ten và máy thu. Tất cả các trạm radar có thể được chia thành hai nhóm lớn:
- xung động;
- hành động liên tục.
Một máy phát radar xung phát ra sóng điện từ trong một khoảng thời gian ngắn (một phần của giây), tín hiệu tiếp theo chỉ được gửi sau khi xung đầu tiên trở lại và đi vào máy thu. Tần số lặp lại xung - một trong những đặc điểm quan trọng nhất của radar. Radar tần số thấp gửi vài trăm xung mỗi phút.
Ăng-ten của một radar xung hoạt động cả khi tiếp nhận và chuyển. Sau khi tín hiệu được phát ra, bộ phát bị tắt một lúc và bộ thu được bật. Sau khi tiếp nhận của anh ấy là quá trình ngược lại.
Radar xung có cả nhược điểm và lợi thế. Họ có thể xác định phạm vi của một số mục tiêu cùng một lúc, một radar như vậy có thể dễ dàng thực hiện với một ăng ten, các chỉ số của các thiết bị như vậy rất đơn giản. Tuy nhiên, tín hiệu phát ra từ một radar như vậy sẽ có công suất khá lớn. Bạn cũng có thể thêm rằng tất cả các radar theo dõi hiện đại được thực hiện bởi mẫu xung.
Trong các trạm radar xung, từ tính hoặc đèn sóng di chuyển, thường được sử dụng làm nguồn tín hiệu.
Ăng-ten radar tập trung tín hiệu điện từ và gửi nó, thu xung phản xạ và truyền nó đến máy thu. Có các radar trong đó việc thu và truyền tín hiệu được tạo ra bởi các ăng ten khác nhau và chúng có thể được đặt ở khoảng cách đáng kể với nhau. Ăng ten radar có thể phát ra sóng điện từ trong một vòng tròn hoặc hoạt động trong một lĩnh vực cụ thể. Các chùm radar có thể là hình xoắn ốc hoặc hình nón. Nếu cần thiết, radar có thể giám sát mục tiêu đang di chuyển, liên tục chỉ vào nó với sự trợ giúp của các hệ thống đặc biệt.
Chức năng của người nhận là xử lý thông tin nhận được và chuyển nó đến màn hình mà người vận hành đọc nó.
Ngoài radar xung, còn có các radar liên tục phát ra sóng điện từ. Các trạm radar như vậy trong công việc của họ sử dụng hiệu ứng Doppler. Nó nằm trong thực tế là tần số của sóng điện từ phản xạ từ một vật thể tiếp cận nguồn tín hiệu sẽ cao hơn từ một vật thể đang di chuyển ra xa. Tần số của xung phát ra vẫn không thay đổi. Radar loại này không cố định các vật thể cố định, máy thu của chúng chỉ thu các sóng có tần số cao hơn hoặc thấp hơn mức phát ra.
Một radar Doppler điển hình là một radar, được cảnh sát giao thông sử dụng để xác định tốc độ của phương tiện.
Vấn đề chính của radar hành động liên tục là không thể sử dụng chúng để xác định khoảng cách đến vật thể, nhưng trong quá trình hoạt động, không có sự can thiệp nào từ các vật thể cố định giữa radar và mục tiêu hoặc đằng sau nó. Ngoài ra, radar Doppler là một thiết bị khá đơn giản, đủ để vận hành các tín hiệu năng lượng thấp. Cũng cần lưu ý rằng các trạm radar hiện đại với bức xạ liên tục có khả năng xác định khoảng cách đến vật thể. Điều này được thực hiện bằng cách thay đổi tần số của radar trong quá trình hoạt động.
Một trong những vấn đề chính trong hoạt động của radar xung là các nhiễu xuất phát từ các vật thể cố định - theo quy luật, đây là bề mặt trái đất, núi, đồi. Khi các radar xung trong không khí của máy bay đang hoạt động, tất cả các vật thể bên dưới đều bị che khuất bởi một tín hiệu phản xạ từ bề mặt trái đất. Nếu chúng ta nói về các tổ hợp radar mặt đất hoặc trên tàu, thì đối với họ, vấn đề này được thể hiện trong việc phát hiện các mục tiêu bay ở độ cao thấp. Để loại bỏ nhiễu như vậy, hiệu ứng Doppler tương tự được sử dụng.
Ngoài radar chính, còn có cái gọi là radar thứ cấp, được sử dụng trong máy bay để nhận dạng máy bay. Thành phần của các hệ thống radar như vậy, ngoài thiết bị phát, ăng ten và thiết bị thu, còn bao gồm một bộ phát đáp máy bay. Khi được chiếu xạ với tín hiệu điện từ, người được hỏi đưa ra thông tin bổ sung về chiều cao, tuyến đường, số bảng và quốc tịch của nó.
Ngoài ra, các trạm radar có thể được chia theo chiều dài và tần số của sóng mà chúng hoạt động. Ví dụ, để nghiên cứu bề mặt Trái đất, cũng như hoạt động ở khoảng cách đáng kể, các sóng 0,9-6 m (tần số 50-330 MHz) và 0,3-1 m (tần số 300-1000 MHz) được sử dụng. Radar có bước sóng 7,5-15 cm được sử dụng để kiểm soát không lưu và radar trên đường chân trời của các trạm phát hiện phóng tên lửa hoạt động trên sóng có chiều dài từ 10 đến 100 mét.
Lịch sử của radar
Ý tưởng về radar xuất hiện gần như ngay lập tức sau khi phát hiện ra sóng vô tuyến. Năm 1905, Christian Hülsmeier của Siemens, một công ty của Đức, đã tạo ra một thiết bị có thể phát hiện các vật thể kim loại lớn bằng sóng radio. Các nhà phát minh đã đề xuất lắp đặt nó trên tàu để họ có thể tránh va chạm trong điều kiện tầm nhìn kém. Tuy nhiên, các công ty vận chuyển không quan tâm đến thiết bị mới.
Các thí nghiệm được tiến hành với radar ở Nga. Vào cuối thế kỷ 19, nhà khoa học người Nga Popov đã phát hiện ra rằng các vật thể kim loại ngăn chặn sự lan truyền của sóng vô tuyến.
Đầu những năm 20, các kỹ sư người Mỹ Albert Taylor và Leo Yang đã phát hiện ra một con tàu đi qua bằng sóng radio. Tuy nhiên, tình trạng của ngành công nghiệp phát thanh lúc bấy giờ khó tạo ra kiểu dáng công nghiệp của các trạm radar.
Các trạm radar đầu tiên có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề thực tế xuất hiện ở Anh vào khoảng giữa những năm ba mươi. Những thiết bị này rất lớn, chúng chỉ có thể được lắp đặt trên đất liền hoặc trên boong tàu lớn. Chỉ trong năm 1937, một nguyên mẫu của một radar thu nhỏ đã được tạo ra, có thể được cài đặt trên một chiếc máy bay. Vào đầu Thế chiến II, người Anh đã có một chuỗi các trạm radar phát triển được gọi là Chain Home.
Tham gia vào một hướng đi mới đầy hứa hẹn ở Đức. Hơn nữa, phải nói rằng, không thành công. Ngay từ năm 1935, Tổng tư lệnh hạm đội Đức, Reder, đã cho thấy một radar hoạt động với màn hình chùm tia điện tử. Sau đó, trên cơ sở nó đã được tạo ra các mẫu nối tiếp của radar: Seetakt cho các lực lượng hải quân và Freya cho phòng không. Năm 1940, hệ thống điều khiển hỏa lực radar Wurzburg bắt đầu chảy vào quân đội Đức.
Tuy nhiên, bất chấp những thành tựu rõ ràng của các nhà khoa học và kỹ sư người Đức trong lĩnh vực định vị phóng xạ, quân đội Đức bắt đầu sử dụng radar sau đó của người Anh. Hitler và người đứng đầu Reich coi radar là vũ khí phòng thủ độc quyền, điều mà quân đội Đức chiến thắng đã không thực sự cần. Chính vì lý do này mà người Đức chỉ có tám radar Freya được triển khai vào đầu trận chiến với Anh, mặc dù về đặc điểm của họ, họ ít nhất cũng tốt như các đối tác Anh. Nhìn chung, chúng ta có thể nói rằng chính việc sử dụng thành công radar đã quyết định phần lớn đến kết quả của trận chiến với Anh và cuộc đối đầu sau đó giữa Luftwaffe và Không quân Đồng minh trên bầu trời châu Âu.
Sau đó, người Đức trên cơ sở hệ thống Wurzburg đã tạo ra một tuyến phòng không, được gọi là "tuyến Kammuber". Sử dụng lực lượng đặc biệt, quân Đồng minh đã có thể làm sáng tỏ bí mật về công việc của radar Đức, cho phép họ gây nhiễu hiệu quả.
Bất chấp việc người Anh tham gia cuộc đua "radar" sau đó bởi người Mỹ và người Đức, họ đã có thể vượt qua họ ở vạch đích và tiếp cận sự khởi đầu của Thế chiến II bằng hệ thống phát hiện radar máy bay tiên tiến nhất.
Ngay trong tháng 9 năm 1935, người Anh bắt đầu xây dựng một mạng lưới các trạm radar, bao gồm hai mươi radar trước chiến tranh. Nó hoàn toàn ngăn chặn cách tiếp cận Quần đảo Anh từ bờ biển châu Âu. Vào mùa hè năm 1940, một máy phát điện từ cộng hưởng được tạo ra bởi các kỹ sư người Anh, sau này trở thành cơ sở của các trạm radar trên không được lắp đặt trên máy bay của Mỹ và Anh.
Công việc trong lĩnh vực radar quân sự được tiến hành ở Liên Xô. Các thí nghiệm thành công đầu tiên về việc phát hiện máy bay sử dụng radar ở Liên Xô đã được tiến hành vào giữa những năm 30. Năm 1939, radar RUS-1 đầu tiên được Hồng quân thông qua và năm 1940 - RUS-2. Cả hai trạm này đã được đưa vào sản xuất hàng loạt.
Chiến tranh thế giới thứ hai rõ ràng cho thấy hiệu quả cao của việc sử dụng các trạm radar. Do đó, sau khi hoàn thành, việc phát triển các radar mới đã trở thành một trong những ưu tiên cho việc phát triển các thiết bị quân sự. Trong thời gian, các radar trên không nhận được ngoại trừ tất cả các máy bay và tàu quân sự, và radar đã trở thành nền tảng cho các hệ thống phòng không.
Trong Chiến tranh Lạnh, Hoa Kỳ và Liên Xô đã có một vũ khí hủy diệt mới - tên lửa đạn đạo xuyên lục địa. Phát hiện sự ra mắt của những tên lửa này đã trở thành vấn đề sống chết. Nhà khoa học Liên Xô Nikolai Kabanov đã đề xuất ý tưởng sử dụng sóng vô tuyến ngắn để phát hiện máy bay địch ở khoảng cách xa (lên tới 3 nghìn km). Nó khá đơn giản: Kabanov phát hiện ra rằng sóng vô tuyến có chiều dài 10 - 100 mét có thể bật ra khỏi tầng điện ly và chiếu xạ các mục tiêu trên bề mặt trái đất, quay trở lại cùng một cách với radar.
Sau đó, trên cơ sở ý tưởng này, phát hiện ra radar trên đường chân trời về việc phóng tên lửa đạn đạo đã được phát triển. Một ví dụ về một radar như vậy có thể đóng vai trò là "Daryal" - một trạm radar trong nhiều thập kỷ là cơ sở của hệ thống cảnh báo phóng tên lửa của Liên Xô.
Hiện tại, một trong những lĩnh vực hứa hẹn nhất cho sự phát triển của công nghệ radar là việc tạo ra một radar mảng pha (PAR). Các radar như vậy không chỉ có một, mà là hàng trăm nguồn phát sóng vô tuyến, được vận hành bởi một máy tính mạnh mẽ. Các sóng vô tuyến phát ra từ các nguồn khác nhau trong các TIÊU ĐỀ có thể khuếch đại lẫn nhau nếu chúng trùng pha, hoặc ngược lại, suy yếu.
Tín hiệu radar mảng pha có thể được cung cấp bất kỳ hình dạng mong muốn nào, nó có thể được di chuyển trong không gian mà không thay đổi vị trí của ăng ten, hoạt động với các tần số bức xạ khác nhau. Radar mảng pha đáng tin cậy và nhạy hơn nhiều so với radar có ăng ten thông thường. Tuy nhiên, các radar này có nhược điểm: một vấn đề lớn là việc làm mát radar bằng TRỰC TIẾP, ngoài ra, chúng rất khó chế tạo và đắt tiền.
Các trạm radar mới với mảng pha được lắp đặt trên các máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm. Công nghệ này được sử dụng trong hệ thống cảnh báo sớm tên lửa của Mỹ. Tổ hợp radar với các pha theo pha sẽ được lắp đặt trên xe tăng mới nhất "Armata" của Nga. Cần lưu ý rằng Nga là một trong những nhà lãnh đạo thế giới trong việc phát triển radar với cải cách hành chính.
