La guerra moderna es rápida y fugaz. A menudo, el ganador en una batalla es el primero que puede detectar una amenaza potencial y reaccionar adecuadamente ante ella. Durante más de setenta años, se ha utilizado un método de radar basado en la emisión de ondas de radio y el registro de sus reflexiones de diversos objetos para buscar un enemigo en tierra, mar y aire. Los dispositivos que envían y reciben tales señales se llaman estaciones de radar (radares) o radares.
El término "radar" es una abreviatura en inglés (detección de radio y alcance), que se lanzó en 1941, pero se ha convertido en una palabra independiente y se ha introducido en la mayoría de los idiomas del mundo.
La invención del radar es sin duda un acontecimiento emblemático. El mundo moderno es difícil de imaginar sin estaciones de radar. Se utilizan en la aviación, en el transporte marítimo, con la ayuda del radar se predice el clima, se detectan los infractores de las normas de tráfico, se escanea la superficie de la tierra. Los sistemas de radar (RLK) han encontrado su aplicación en la industria espacial y en los sistemas de navegación.
Sin embargo, el radar más utilizado se encuentra en asuntos militares. Debe decirse que esta tecnología se creó originalmente para las necesidades militares y llegó a la etapa de implementación práctica justo antes del comienzo de la Segunda Guerra Mundial. Todos los países más grandes que participaron en este conflicto utilizaron activamente (y no sin resultado) radares para el reconocimiento y detección de naves y aeronaves enemigas. Es seguro decir que el uso del radar decidió el resultado de varias batallas icónicas tanto en Europa como en el teatro de hostilidades del Pacífico.
Hoy en día, los radares se utilizan para resolver una gama extremadamente amplia de tareas militares, desde el seguimiento del lanzamiento de misiles balísticos intercontinentales hasta el reconocimiento de artillería. Cada avión, helicóptero, buque de guerra tiene su propio complejo de radar. Los radares son la base del sistema de defensa aérea. El nuevo complejo de radar con un conjunto de antenas en fase se instalará en el prometedor tanque ruso "Armata". En general, la diversidad del radar moderno es sorprendente. Estos son dispositivos completamente diferentes, que difieren en tamaño, características y propósito.
Es seguro decir que hoy Rusia es uno de los líderes mundiales reconocidos en el desarrollo y la producción de estaciones de radar. Sin embargo, antes de hablar sobre las tendencias en el desarrollo de los sistemas de radar, deben decirse algunas palabras sobre los principios de funcionamiento del radar, así como sobre la historia de los sistemas de radar.
¿Cómo funciona el radar?
Una ubicación es un método (o proceso) para determinar la ubicación de algo. En consecuencia, la radiolocalización es un método para detectar un objeto u objeto en el espacio utilizando ondas de radio, que son emitidas y recibidas por un dispositivo llamado radar o radar.
El principio físico de funcionamiento del radar primario o pasivo es bastante simple: transmite ondas de radio al espacio, que se reflejan en los objetos circundantes y regresan a él en forma de señales reflejadas. Al analizarlos, el radar puede detectar un objeto en un determinado punto del espacio y también mostrar sus características principales: velocidad, altitud, tamaño. Cualquier radar es un dispositivo de ingeniería de radio complejo que consta de muchos componentes.
La composición de cualquier radar incluye tres elementos principales: el transmisor de señal, la antena y el receptor. Todas las estaciones de radar se pueden dividir en dos grandes grupos:
- impulso
- acción continua.
Un transmisor de radar de pulso emite ondas electromagnéticas durante un corto período de tiempo (una fracción de segundo), la siguiente señal se envía solo después de que el primer pulso regresa y entra al receptor. Frecuencia de repetición de impulsos: una de las características más importantes del radar. Los radares de baja frecuencia envían varios cientos de pulsos por minuto.
La antena de un radar de pulso funciona tanto en la recepción como en la transferencia. Después de que se emite la señal, el transmisor se apaga por un tiempo y el receptor se enciende. Después de su recepción es el proceso inverso.
El radar de pulso tiene tanto desventajas como ventajas. Pueden determinar el rango de varios objetivos a la vez, como un radar puede hacer fácilmente con una antena, los indicadores de tales dispositivos son simples. Sin embargo, la señal emitida por tal radar debe tener una potencia bastante grande. También puede agregar que todo el radar de seguimiento moderno realizado por el patrón de pulso.
En las estaciones de radar de pulsos, los magnetrones, o las lámparas de ondas viajeras, se utilizan generalmente como una fuente de señal.
La antena del radar enfoca la señal electromagnética y la envía, recoge el pulso reflejado y lo transmite al receptor. Existen radares en los que la recepción y transmisión de una señal se realizan mediante diferentes antenas, y pueden ubicarse a una distancia considerable entre sí. La antena de radar puede emitir ondas electromagnéticas en un círculo o trabajar en un sector en particular. El haz del radar puede ser espiral o en forma de cono. Si es necesario, el radar puede monitorear el objetivo en movimiento, apuntándolo constantemente con la ayuda de sistemas especiales.
La función del receptor es procesar la información recibida y transferirla a la pantalla desde la que el operador la lee.
Además del radar pulsado, hay radares continuos que emiten constantemente ondas electromagnéticas. Tales estaciones de radar en su trabajo utilizan el efecto Doppler. Se basa en el hecho de que la frecuencia de una onda electromagnética reflejada desde un objeto que se acerca a la fuente de la señal será mayor que la de un objeto que se aleja. La frecuencia del pulso emitido permanece sin cambios. Los radares de este tipo no arreglan objetos fijos, su receptor recoge solo ondas con una frecuencia mayor o menor que la emitida.
Un radar Doppler típico es un radar, que es usado por la policía de tránsito para determinar la velocidad de los vehículos.
El principal problema de los radares de acción continua es la imposibilidad de usarlos para determinar la distancia al objeto, pero durante su operación no hay interferencia de los objetos fijos entre el radar y el objetivo o detrás de él. Además, el radar Doppler es un dispositivo bastante simple, que es suficiente para operar señales de baja potencia. También se debe tener en cuenta que las estaciones de radar modernas con radiación continua tienen la capacidad de determinar la distancia al objeto. Esto se hace cambiando la frecuencia del radar durante la operación.
Uno de los principales problemas en el funcionamiento del radar pulsado son las interferencias que provienen de objetos fijos: por regla general, se trata de la superficie de la tierra, montañas, colinas. Cuando los radares de pulso aerotransportado de los aviones están funcionando, todos los objetos a continuación están "ocultos" por una señal reflejada desde la superficie de la tierra. Si hablamos de complejos de radar terrestres o navales, entonces, para ellos, este problema se manifiesta en la detección de objetivos que vuelan a bajas altitudes. Para eliminar dicha interferencia, se utiliza el mismo efecto Doppler.
Además del radar primario, también existen los llamados radares secundarios, que se utilizan en las aeronaves para identificar a las aeronaves. La composición de dichos sistemas de radar, además del transmisor, la antena y el dispositivo receptor, también incluye un transpondedor de avión. Cuando se irradia con una señal electromagnética, el encuestado emite información adicional sobre la altura, la ruta, el número de placa y su nacionalidad.
Además, las estaciones de radar se pueden dividir por la longitud y la frecuencia de la onda en la que operan. Por ejemplo, para estudiar la superficie de la Tierra, así como para trabajar a distancias significativas, se utilizan ondas de 0,9-6 m (frecuencia 50-330 MHz) y 0,3-1 m (frecuencia 300-1000 MHz). El radar con una longitud de onda de 7,5 a 15 cm se usa para el control del tráfico aéreo, y los radares en el horizonte de las estaciones de detección de lanzamiento de misiles operan en olas con una longitud de 10 a 100 metros.
Historia del radar
La idea del radar apareció casi inmediatamente después del descubrimiento de las ondas de radio. En 1905, Christian Hülsmeier de Siemens, una empresa alemana, creó un dispositivo que podía detectar grandes objetos metálicos utilizando ondas de radio. El inventor propuso instalarlo en barcos para evitar colisiones en condiciones de poca visibilidad. Sin embargo, las compañías navieras no están interesadas en el nuevo dispositivo.
Los experimentos se realizaron con radar en Rusia. A finales del siglo XIX, el científico ruso Popov descubrió que los objetos metálicos evitan la propagación de las ondas de radio.
A principios de los años 20, los ingenieros estadounidenses Albert Taylor y Leo Yang lograron detectar un barco que pasaba usando ondas de radio. Sin embargo, el estado de la industria de la radio en ese momento era tal que era difícil crear diseños industriales de estaciones de radar.
Las primeras estaciones de radar que podrían usarse para resolver problemas prácticos aparecieron en Inglaterra a mediados de los años treinta. Estos dispositivos eran muy grandes, solo podían instalarse en tierra o en la cubierta de grandes barcos. Sólo en 1937, se creó un prototipo de un radar en miniatura, que podía instalarse en un avión. A comienzos de la Segunda Guerra Mundial, los británicos tenían una cadena de estaciones de radar desarrollada llamada Chain Home.
Comprometido en una nueva dirección prometedora en Alemania. Además, hay que decirlo, sin éxito. Ya en 1935, al comandante en jefe de la flota alemana, Reder, se le mostró un radar en funcionamiento con una pantalla de haz de electrones. Más tarde, sobre la base de ello, se crearon muestras en serie del radar: Seetakt para las fuerzas navales y Freya para la defensa aérea. En 1940, el sistema de control de incendios por radar de Würzburg comenzó a fluir hacia el ejército alemán.
Sin embargo, a pesar de los logros obvios de los científicos e ingenieros alemanes en el campo de la radiolocalización, el ejército alemán comenzó a usar radares más tarde que los británicos. Hitler y la parte superior del Reich consideraban que los radares eran exclusivamente armas defensivas, que el victorioso ejército alemán no necesitaba realmente. Es por esta razón que los alemanes tenían solo ocho radares de Freya desplegados al comienzo de la batalla por Gran Bretaña, aunque en términos de sus características eran al menos tan buenos como sus homólogos británicos. En general, podemos decir que fue precisamente el uso exitoso del radar lo que determinó en gran medida el resultado de la batalla por Gran Bretaña y la subsiguiente confrontación entre la Luftwaffe y la Fuerza Aérea Aliada en los cielos de Europa.
Más tarde, los alemanes en base al sistema de Würzburg crearon una línea de defensa aérea, que se llamó la "línea Kammuber". Usando fuerzas especiales, los Aliados pudieron desentrañar los secretos del trabajo del radar alemán, lo que hizo posible que se atascaran efectivamente.
A pesar del hecho de que los británicos entraron en la carrera de "radar" más tarde por los estadounidenses y los alemanes, pudieron adelantarlos en la línea de meta y acercarse al comienzo de la Segunda Guerra Mundial con el sistema de detección de radar más avanzado.
Ya en septiembre de 1935, los británicos comenzaron a construir una red de estaciones de radar, que incluía veinte radares antes de la guerra. Bloqueó completamente el acercamiento a las islas británicas desde la costa europea. En el verano de 1940, un magnetrón resonante fue creado por ingenieros británicos, que más tarde se convirtieron en la base de las estaciones de radar aerotransportadas instaladas en aviones estadounidenses y británicos.
El trabajo en el campo del radar militar se llevó a cabo en la Unión Soviética. Los primeros experimentos exitosos sobre la detección de aeronaves que utilizan radares en la URSS se llevaron a cabo a mediados de los años 30. En 1939, el Ejército Rojo adoptó el primer radar RUS-1 y, en 1940, el RUS-2. Ambas estaciones se pusieron en producción en masa.
La Segunda Guerra Mundial mostró claramente la alta eficiencia del uso de las estaciones de radar. Por lo tanto, después de su finalización, el desarrollo de nuevos radares se ha convertido en una de las prioridades para el desarrollo de equipo militar. Con el tiempo, los radares aéreos recibieron sin excepción todos los aviones y barcos militares, y el radar se convirtió en la base de los sistemas de defensa aérea.
Durante la Guerra Fría, los Estados Unidos y la URSS tenían una nueva arma destructiva: los misiles balísticos intercontinentales. Detectar el lanzamiento de estos cohetes se ha convertido en una cuestión de vida o muerte. El científico soviético Nikolai Kabanov propuso la idea de utilizar ondas de radio cortas para detectar aviones enemigos a largas distancias (hasta 3 mil km). Fue bastante simple: Kabanov descubrió que las ondas de radio con una longitud de 10-100 metros pueden rebotar en la ionosfera, e irradiar objetivos en la superficie de la tierra, volviendo de la misma manera al radar.
Más tarde, sobre la base de esta idea, se desarrollaron radares sobre el horizonte de detección de lanzamiento de misiles balísticos. Un ejemplo de un radar de este tipo puede servir como "Daryal", una estación de radar que durante varias décadas fue la base del sistema de alerta de lanzamiento de misiles soviético.
Actualmente, una de las áreas más prometedoras para el desarrollo de la tecnología de radar es la creación de un radar de matriz de fase (PAR). Tales radares no tienen uno, sino cientos de emisores de ondas de radio, que son operados por una computadora poderosa. Las ondas de radio emitidas por diferentes fuentes en los FAROS PRINCIPALES pueden amplificarse entre sí si coinciden en fase o, por el contrario, se debilitan.
La señal del radar de la red en fase se puede dar a cualquier forma deseada, se puede mover en el espacio sin cambiar la posición de la antena, trabajando con diferentes frecuencias de radiación. El radar de disposición gradual es mucho más confiable y sensible que un radar con una antena convencional. Sin embargo, estos radares tienen inconvenientes: un gran problema es el enfriamiento del radar con el FARO, además, son difíciles de fabricar y son caros.
Las nuevas estaciones de radar con matrices en fase se instalan en aviones de combate de quinta generación. Esta tecnología se utiliza en el sistema de alerta temprana de misiles estadounidense. El complejo de radar con matrices en fase se instalará en el nuevo tanque ruso "Armata". Cabe señalar que Rusia es uno de los líderes mundiales en el desarrollo del radar con PAR.
