Ostatni przełom w dziedzinie radarów miał miejsce kilkadziesiąt lat temu i został zapewniony przez aktywne fazowe układy antenowe. W ostatnich latach pojawiła się potrzeba nowego takiego przełomu, a nauka ma już niezbędne podstawy. Dalszy rozwój systemów radarowych wiąże się z rozwojem i wykorzystaniem tzw. lokalizatory radiofotonowe. Koncepcja ta oferuje znaczną restrukturyzację radaru, dzięki której można uzyskać znaczny wzrost wszystkich podstawowych charakterystyk.
Według opublikowanych danych radiofotoradary mogą wykazywać pewną przewagę nad „tradycyjnymi”. Zwiększając wydajność, można zwiększyć zasięg widzenia i dokładność śledzenia celu. Istnieje również możliwość uproszczonej identyfikacji wykrytego celu. Przyszłe stacje powinny wyróżniać się zmniejszonymi wymiarami, co daje nowe możliwości aranżacyjne. Jednak uzyskanie praktycznie znaczących wyników w nowym obszarze to jeszcze kwestia odległej przyszłości.
Obiecujące projekty
Koncepcja radiolokatora fotonów była dyskutowana na poziomie teoretycznym w ciągu ostatnich kilku lat, ale do pewnego czasu nie szła dalej. Sytuacja zmieniła się stosunkowo niedawno: od końca 2016 roku rosyjskie organizacje naukowe zaczęły regularnie rozmawiać o nowych badaniach i rozwoju obiecujących projektów. Najnowsze doniesienia o radioradarach fotonicznych pojawiły się zaledwie kilka tygodni temu.
Pod koniec 2016 roku rosyjska Fundacja Badań Zaawansowanych po raz pierwszy zaprezentowała model modułu nadawczo-nadawczego radiofotonów i emitera szerokopasmowego dla całkowicie nowego radaru. Prototyp wykorzystywał fale VHF i był w stanie wykazać niezwykłe właściwości. Tak więc rozdzielczość zasięgu osiągnęła 1 m - takie wskaźniki są nieosiągalne dla „tradycyjnych” radarów o tym samym zasięgu.
Dalsze prace były kontynuowane. Jak się później okazało, w obiecującym programie bierze udział Koncern „Technologie Radioelektroniczne” (KRET). W lipcu 2017 r. Władimir Michejew, Doradca I Zastępcy Dyrektora Generalnego KRET, mówił o rozwoju radarów radiofotonicznych. Zdradził kilka szczegółów technicznych całej koncepcji i nowego projektu, a także opowiedział o bieżących pracach i planach na najbliższą przyszłość.
W tym czasie w KRET powstał eksperymentalny prototyp nowej stacji radarowej, przeznaczonej do użycia w przyszłych samolotach myśliwskich szóstej generacji. W ramach prac badawczych zbudowano główne elementy lokalizatora. Z ich pomocą przeprowadzono niezbędne badania, za pomocą których zaplanowano znalezienie optymalnych opcji projektowych. Przeprowadzono również stworzenie pełnoprawnego prototypu układu radiowo-optycznych anten fotonicznych. Ta próbka była niezbędna do przetestowania wyglądu i właściwości przyszłego wyposażenia seryjnego.
Równolegle z badaniem ogólnych aspektów nowego projektu prowadzono poszukiwania optymalnych konstrukcji poszczególnych elementów radaru. Taka praca dotyczyła emitera, tzw. kryształ fotoniczny, tor odbiorczy i inne elementy stacji. W przyszłości wszystkie te prace będą musiały doprowadzić do pojawienia się pełnoprawnych, wykonalnych próbek nadających się do instalacji na nośnikach.
W lipcu 2018 r. okazało się, że koncern RTI zajmuje się również tematem lokalizatorów radiofotonowych. Poinformowano, że do końca tego roku organizacja planuje zakończyć prace badawcze nad stworzeniem makiety nowej stacji radarowej na pasmo X. Opracowywany produkt jest przeznaczony do stosowania w taktycznych samolotach bojowych. Jednocześnie, tak jak w przypadku projektu KRET, mówimy nie tylko o konstrukcji radaru, ale także o rozwoju produkcji jego poszczególnych komponentów.
Według lipcowych wiadomości koncernowi RTI udało się uruchomić pierwszą w kraju linię technologiczną do produkcji tzw. lasery emitujące pionowo. Takie urządzenia są jednym z głównych elementów radiolokacyjnego radaru fotonicznego i bezpośrednio wpływają na jego właściwości i możliwości. W ten sposób rosyjski przemysł otrzymuje w niedalekiej przyszłości możliwość zorganizowania produkcji obiecujących stacji.
Zarząd koncernu mówił także o planach na najbliższą przyszłość. Przedsiębiorstwo RTI będzie bazować na osiągniętych sukcesach i zamierza tworzyć nowe wersje radiolokatorów fotonicznych. Przede wszystkim planowane jest stworzenie nowych stacji pracujących w pasmach K, Ka i Q. Ponadto konieczne jest zmniejszenie gabarytów produktów, dzięki czemu powinny pojawić się ultraszerokopasmowe radary lotnicze nowych typów.
Pod koniec listopada koncern RTI ponownie mówił o swoich pracach nad obiecującym projektem. Wykonano eksperymentalny prototyp radaru, przy pomocy którego specjaliści przeprowadzili niezbędne kontrole. Dotychczas istniejąca stacja nie wyróżnia się wysoką wydajnością, a poza tym ma wiele ograniczeń eksploatacyjnych. Niemniej jednak prace w ramach projektu trwają, aw przyszłości perspektywiczny radar pozbędzie się zidentyfikowanych problemów, co pozwoli mu wejść do eksploatacji.
Laser zamiast półprzewodnika
Proponowana koncepcja radaru radiofotonicznego lub anteny radiowo-optycznej anteny fotonicznej proponuje rezygnację z tradycyjnych elementów radaru na rzecz nowych, pozwalających na uzyskanie lepszych charakterystyk. Nowoczesne stacje radarowe generują promieniowanie elektromagnetyczne za pomocą elektrycznych urządzeń próżniowych lub półprzewodnikowych. Wydajność takich urządzeń nie przekracza 30-40 proc. W związku z tym około dwie trzecie energii elektrycznej jest przekształcane w ciepło i marnowane. Radiofotonika musi wykorzystywać inne sposoby generowania sygnału, zapewniające gwałtowny wzrost wydajności.
W ubiegłym roku V. Micheev, mówiąc o nowym rozwoju KRET, zwrócił uwagę na główne cechy obiecujących stacji. Główną innowacją proponowanych projektów jest zastąpienie urządzeń półprzewodnikowych lub lampowych nadajnikiem opartym na koherentnym laserze i specjalnym krysztale fotonicznym. Promieniowanie laserowe o wymaganych właściwościach kierowane jest na kryształ, który zamienia je na fale elektromagnetyczne. Sprawność takiego nadajnika powinna przekraczać 60-70 proc. Dzięki temu nowy emiter jest około dwa razy wydajniejszy od tradycyjnego.
Inne otwarte źródła zapewniają pełniejszy obraz. Sprzęt radarowy, który odpowiada za nadawanie, odbieranie i przetwarzanie sygnałów, musi sterować laserem, określając jego moc, modulację i inne parametry promieniowania. Zastosowanie sprzętu optycznego, który przesyła sygnał przez światłowód, umożliwia uzyskanie pewnego przyrostu prędkości systemów w porównaniu z innymi urządzeniami i okablowaniem. Ponadto, jak pokazują eksperymenty, emiter oparty na laserze i krysztale fotonicznym zamienia więcej energii na fale elektromagnetyczne niż inne urządzenia.
Teoretycznie, radiofotoniczna architektura lokalizatora może radykalnie zwiększyć zasięgi działania i stworzyć stację klasy ultraszerokopasmowej. Dzięki temu obiecujący radar jest w stanie przejąć jednocześnie zadania kilku tradycyjnych systemów o różnych zasięgach. Ponadto zapewnia zwiększoną odporność na hałas i stabilność dzięki aktywnym elektronicznym środkom zaradczym wroga.
Wspomniano wcześniej, że stacja ultraszerokopasmowa jest nie tylko odporna na zakłócenia, ale sama może je tworzyć. Nadajnik o zwiększonej mocy z możliwością działania w różnych zakresach jest w stanie przejąć rolę jammera. Pełne wykorzystanie tego potencjału radaru pozwala na zmniejszenie składu pokładowego sprzętu walki elektronicznej lub nawet całkowitą rezygnację z innego sprzętu o tym przeznaczeniu. Prowadzi to do oszczędności masy i objętości wewnątrz nośnika.
Wreszcie radioradar fotoniczny jest mniejszy i lżejszy niż istniejące odpowiedniki. Przede wszystkim ułatwia to rozwiązywanie problemów z układem podczas tworzenia nośnika pojazdu stacji. Dodatkowo staje się możliwe wyposażenie jednego wozu bojowego w kilka stacji radarowych na raz lub jedno takie urządzenie w zestaw anten rozmieszczonych na powierzchni. Takie lokalizatory są już stosowane w lotnictwie, a nowe modele raczej nie pozostaną bezczynne.
Zwiększona wydajność i zdolność do działania w różnych zakresach powinny prowadzić do nowych charakterystycznych zdolności. Tak więc w zeszłym roku V. Micheev powiedział, że radar nowego typu będzie w stanie nie tylko określić lokalizację celu, ale także skomponować jego dokładny obraz, nadający się do identyfikacji. Na przykład stacja będzie mogła określić współrzędne celu powietrznego, obliczyć typ wykrytego samolotu, a następnie rozpoznać, które pociski są zawieszone pod jego skrzydłem.
Stacje radarowe i ich nośniki
Oczywiście nowy kierunek jest wypracowywany w konkretnym celu, a rozwój radaru jest bezpośrednio związany z konkretnymi klasami sprzętu wojskowego. Teoretycznie stacje radiofotoniczne mogą być stosowane we wszystkich obszarach, w których już stosowane są konwencjonalne radary. Według doniesień z ostatnich lat rosyjscy eksperci wybrali już zakres dla pierwszych systemów nowej klasy. Są tworzone dla lotnictwa bojowego, a nie tylko dla samolotów.
Wcześniej informowano, że projekt radaru radiofotonowego Koncernu „Radioelektroniczne Technologie” jest rozwijany w kontekście myśliwców nowej szóstej generacji. KRET słusznie uważa, że taki samolot powinien mieć zestaw różnych urządzeń detekcyjnych działających w różnych odległościach i stosujących szeroki zakres zasad lokalizacji. Wraz z innymi systemami myśliwiec przyszłości powinien mieć również układ anten radiooptyczno-fotonicznych. W tym przypadku możliwe jest zastosowanie kilku urządzeń antenowych rozmieszczonych na całej powierzchni płatowca i zapewniających okrągły widok przestrzeni.
Podobne zasady zostały już zaimplementowane w obecnej konstrukcji myśliwca piątej generacji Su-57 i należy je rozwinąć przy tworzeniu kolejnej generacji. Prawdopodobnie do czasu zakończenia głównych prac badawczo-rozwojowych nad obiecującymi radarami przemysł lotniczy będzie gotowy do rozpoczęcia opracowywania całkowicie nowych myśliwców.
Koncern „RTI” również rozwija swoje projekty z myślą o lotnictwie wojskowym, ale wykazuje zainteresowanie innym sektorem. Przyszłe lokalizatory mogą mieć zmniejszone wymiary i wagę, co może zainteresować projektantów bezzałogowych statków powietrznych. Pierwsze próbki ultralekkich i małogabarytowych stacji radiofotonowych dla UAV mają powstać w ciągu najbliższych kilku lat.
Pojawienie się nowych środków obserwacji i wykrywania powinno mieć duży wpływ na dalszy rozwój bezzałogowych statków powietrznych. Wymiary i waga nowoczesnych radarów lotniczych ograniczają zasięg ich nośników, w rzeczywistości wykluczając z nich istniejące i obiecujące krajowe UAV. Wraz z pojawieniem się lekkich i kompaktowych radarów radiofotonicznych sytuacja będzie musiała się zmienić.
Dzięki temu armia będzie mogła pozyskać średnie lub ciężkie samoloty zdolne do prowadzenia rozpoznania czy pilotowania nie tylko za pomocą środków optyczno-elektronicznych. Pozytywne konsekwencje pojawienia się takich UAV są oczywiste. Drony z wysoce skutecznymi radarami mogą znaleźć zastosowanie w wielu różnych obszarach, od rozpoznania po wyszukiwanie i niszczenie wyznaczonych celów.
Nie określono jeszcze, czy obiecujące radary zostaną wprowadzone do technologii naziemnej. Nowy sprzęt może być stosowany w radarach stacjonarnych i mobilnych, w systemach przeciwlotniczych oraz w innych obszarach. Natomiast przedstawiciele krajowego przemysłu nie mówili o możliwości wykorzystania radioradarów fotonicznych poza lotnictwem.
Pytanie o przyszłość
Według doniesień z ostatnich lat kilka wiodących przedsiębiorstw rosyjskiego przemysłu radioelektronicznego prowadzi jednocześnie prace badawczo-rozwojowe w nowym kierunku. Kilka prototypów różnych elementów obiecujących stacji radarowych zostało już ukończonych i przetestowanych, a na podstawie uzyskanych danych opracowywane są następujące produkty. Twórcy nowego sprzętu, reprezentowani przez koncerny KRET i RTI, zdecydowali o swoich planach i nadal rozwijają projekty z jasnymi celami w kontekście rozwoju naszego sprzętu wojskowego.
Jednak obecne projekty są złożone, co wpływa na termin ich realizacji. Tym samym koncern RTI planuje w ciągu najbliższych kilku lat zakończyć prace nad praktycznie praktyczną stacją radiolokacyjną. Z kolei KRET tworzy własny projekt z myślą o szóstej generacji myśliwców. Tak więc pojawienie się gotowych nowych lokalizatorów radiofotonowych, nadających się do zastosowania na sprzęcie, jest kwestią średnio- lub długoterminowych perspektyw.
Jednak oczekiwany czas pojawienia się obiecującego sprzętu nie stanowi problemu. Nasz przemysł i armia dysponuje już bardzo wydajnymi, nowoczesnymi stacjami radiolokacyjnymi, zdolnymi do rozwiązywania wszystkich zleconych zadań. Z ich pomocą armia będzie mogła dysponować wszystkimi wymaganymi zdolnościami aż do pojawienia się całkowicie nowych systemów. Ponadto trudno oczekiwać, że pojawienie się radiofotonicznych stacji powstrzyma rozwój „tradycyjnych” systemów. W ten sposób w przyszłości wojska będą mogły na czas otrzymać wszystkie niezbędne systemy wykrywania, zarówno już opanowane, jak i całkowicie nowe.
