Paieška
LIETUVAGIMTASIS KRAŠTASISTORIJAEKONOMIKAKOMENTARAIPASAULISGYNYBAŠEIMA IR SVEIKATA
ŠVIETIMASŽMONĖSKULTŪRASPORTASGAMTA IR AUGINTINIAIĮDOMYBĖSMOKSLAS IR ITMULTIMEDIJA
ĮDOMYBĖS

Truputis apie nematomų lėktuvų nematomumą

 
pixabay.com nuotrauka

Viena iš sričių, kur yra begalės fantazijų – tai visokie nematomi lėktuvai. Kai kas įsivaizduoja, kad jie netgi vizualiai būna nematomi (tokių įsivaizdavimų itin neretai pasitaikydavo prieš porą dešimtmečių), o įsivaizdavimas, kad jie visiškai nematomi radarams – išvis įprastas. Taigi, pradėkime nuo to, kad visiškai nematomų lėktuvų nebuvo, nėra ir nebus. Visas nematomumas yra sąlyginis.

Kalbant ypatingai supaprastintai, nematomą lėktuvą geriausia įsivaizduoti kaip veidrodį: sakykim, jūs kažkur pakabinate veidrodį. Veidrodį jūs matote? Lyg ir matote. O dabar įsivaizduokite, kad veidrodį pakabinote dangaus fone. Matote jį? Irgi lyg ir matote. O dabar įsivaizduokite, kad tą veidrodį pasukote taip, kad jame jums atsispindėtų dangus. Matote jį? Gal ir matote, o gal ir nelabai, ypač jei atsispindi panašus dangaus lopas, kaip ir tas, kuris aplink veidrodį. Ir ypač jei tas veidrodis gana toli nuo jūsų, ir todėl negalite įžiūrėti jo kraštų.

Būtent atspindėjimas tinkamomis kryptimis – tai ir yra esminis metodas, dėl kurio nematomi lėktuvai pasidaro nematomais radarams. Tik tiek, kad visas dangus radarui yra tiesiog tuščias, o lėktuvo forma signalą atspindi taip, kad į radarą jis negrįžtų.

Pirmas dalykas, kurį reikia suprasti, kai kalbame apie nematomus lėktuvus, yra tai, kad nematomumas niekada nebūna pilnas. Nematomumas būna tik dalinis. Ir tas nematomumas būna skirtingas skirtinguose dažnių ruožuose. Visas klausimas apie tai, ar radaras lėktuvą matys, ar nematys, susiveda į vieną dalyką: ar radaras gaus pakankamai daug nuo lėktuvo atsispindėjusio signalo, kad sugebėtų tą signalą išskirti iš šiaip visokio aplinkos triukšmo.

Radaro veikimą buitiškai galima įsivaizduoti maždaug taip, kad jūs turite prožektorių, kuriuo šviečiate į lėktuvą, esantį juodame danguje. Jei nuo lėktuvo atsispindi pakankamai šviesos, tai jūs tą lėktuvą pamatote. O jei atgal link jūsų šviesa nesugrįžta – tai reiškia, kad lėktuvo jūs nematote. Radarai iš esmės panašiai ir veikia, tik vietoje šviesos yra radijo bangos.

Yra keletas visiškai skirtingų metodų, leidžiančių slėpti lėktuvus. Kai kurie iš tų metodų yra tokie, kad net ir įprastus lėktuvus tam tikrose sąlygose gali padaryti nematomais.

Esminis metodas – formuoti lėktuvo paviršių taip, kad tipiškomis stebėjimo kryptimis jis radaro signalą atspindėtų kur nors į viršų, į šoną, ar į apačią, kad atgal į radarą joks signalas negrįžtų. Būtent dėl tokio formavimo ir atsiranda tos labai specifinės lėktuvų formos, kaip kad Northrop Grumman B-2 Spirit ar Lockheed F-117 Nighthawk.

Lockheed F-117 Nighthawk šiuo atžvilgiu yra ypatingai ryškus pavyzdys: įsivaizduokite, kad visi tie jo plokšti paviršiai – tai veidrodžiai, o jūs šviečiate į jį prožektoriumi. Prožektoriaus atspindžiai nueis kur papuola, bet atgal pas jus negrįš. O kai tas lėktuvas net ne veidrodinis, o juodas, tai atspindžiai bus labai silpni. Radijo bangos irgi atsispindės panašiai, niekur nenueidamos.

Antras pagal svarbą metodas yra daug mažiau efektyvus, tačiau kai kuriais atvejais – visgi labai geras – tai radijo bangas sugeriančios dangos. Iš esmės, tai tiesiog dangos, kurios arčiau dielektrikų, nei laidininkų (dielektrikai radijo bangoms skaidrūs), tačiau tie dielektrikai labai prasti, šiokiu tokiu laidumu pasižymintys, tad radijo bangas visgi sugeria.

Galima įsivaizduoti tokias dangas kaip kokį padažytą tamsiais dažais stiklą, už kurio yra veidrodinis paviršius. Metalas radijo bangas atspindi kaip veidrodis, o stiklas yra laidus šviesai. Tačiau jei stiklas bus padažytas tamsiais dažais, tie dažai didelę dalį šviesos sugers. Panašiai radijo bangas sugeria ir tie gana prasti dielektrikai.

Tie prasti dielektrikai paprastai padaromi iš kokių nors specialių epoksidinių dervų, į jas primaišant šiokius tokius kiekius gana aukštą varžą turinčių, tačiau elektrai laidžių medžiagų – pvz., metalų oksidų miltelių, grafito gijų, puslaidininkių ir panašiai. Geros radijo bangas sugeriančios medžiagos turi gana sudėtingas technologijas, čia įtaką daro ir pačių tų laidžių elektrai grūdelių ar gijų išmatavimai. Jei gaunasi padaryti pakankamai storą dangą, jos slopinimas gali siekti kelias dešimtis dB.

Bėda su dangomis yra tokia: efektyviai jos veikia tik tada, kai yra bent kelis kartus storesnės už radaro bangos ilgį. Plonesnės dangos irgi gali veikti, tačiau tada jų efektyvumas labai smarkiai krenta ir slopinimas paprastai jau neviršija 10dB. Aišku, daugumos radarų bangos būna visgi centimetrinės ar milimetrinės, tad tos dangos būna pakankamai veiksmingos. O ir 10dB kartais reiškia labai labai daug. Netgi 3dB karais daug reiškia.

Taigi, abu šie metodai iš esmės yra pagrindiniai, tačiau abu visgi turi didelių problemų: visi tie į kitas puses atspindintys paviršiai katastrofiškai kerta per aerodinamiką, o visos tos dangos sveria labai daug ir, negana to, būna mechaniškai labai silpnos. Viršgarsiniuose skrydžiuose tos dangos išvis būna linkę tiesiog nusitrinti ir nubyrėti, tad lėktuvus tenka gana dažnai perdažyti. Dažymo procesas būna gana sudėtingas, nes dangos nebūna labai panašios į įprastus dažus.

Lieka ir dar viena problema – visų tų atspindinčių paviršių kraštai, kurie radarams visvien matosi. Kad tie kraštai matytųsi mažiau, jie paprastai daromi iš plastmasių, o jų viduje padaromos sudėtingesnės konstrukcijos, kuriose ir radijo bangų atspindžiai pasiklysta, ir tų sugeriančių medžiagų prikišama daugiau. Kadangi tie kraštiniai paviršiai daugeliu atvejų sutampa su lėktuvų aukščio ir posūkio vairais, priešsparniais, eleronais ir panašiais daiktais, tai padaryti kažką slapto būna labai sudėtinga. Bet pavyksta.

Tiesioginis būdas kovoti su tokiomis dangomis ir paviršiais yra tik vienas: didinti radarų siųstuvų jautrumą ir pačių siųstuvų galią. Jautrumo smarkiai padidinti nesigauna, nes tam trukdo triukšmai (apie juos – kiek vėliau), o vat galią… Sovietai tame galios didinime matė vienintelę išeitį, nes visos gudresnės priemonės (pvz., keitimasis duomenimis) jiems buvo sunkiai prieinamos.

Nuo 1980 į MiG-31 naikintuvus SSRS ėmė dėti Zaslon radarus, kurių galia buvo tiesiog nežmoniškai didelė – impulsas, jei mano atmintis nemeluoja, siekė apie pusę megavato. Tai nebuvo daroma tam, kad pastebėtų nematomus lėktuvus, o tiesiog tam, kad išskirtų visus lėktuvus iš triukšmų. Tačiau jei triukšmų lygis nėra labai didelis, ta perteklinė galia gali leisti pastebėti ir nematomą lėktuvą. Bent jau teoriškai. Tiesa, jei jau konkrečiai apie Zaslon radarą – jo darbiniai dažniai gerokai per aukšti, kad bent kiek didesniu nuotoliu jis ką nors aptiktų, o ir imtuvai mažo jautrumo.

Kitas dalykas yra tai, kad ir dangos, ir paviršiai pakankamai gerai slepia nuo radarų aukštų dažnių diapazonuose, pvz., kur milimetrinės ar centimetrinės bangos, tačiau ten kur decimetrinės ar išvis metrinės bangos – ten šie dalykai ima darytis menkai efektyviais. Viena vertus, lėktuvas kažkuriuose diapazonuose ima veikti kaip rezonatorius, išspinduliuojantis gautas radijo bangas į visas puses vienodai, be jokių atspindžių, tad visi tie atspindintys paviršiai ima veikti gana silpnai, o antra vertus, sugeriančios dangos nustoja veikti tiesiog todėl, kad jos būna dešimtis ar šimtus kartų plonesnės, nei bangos ilgis.

Žodžiu, ilgabangiai radarai, netgi visiškai seni, tuos nematomus lėktuvus gali pastebėti pakankamai neblogai, ypač jei nuotolis iki nematomo lėktuvo nėra didelis – pvz., kelios dešimtys kilometrų. Su tais ilgabangiais radarais yra tik kelios bėdos, kurios visos kyla dėl ilgos bangos:

– Labai mažas veikimo tikslumas Kaip pvz., sovietinis P-18 radaras teoriškai, geru oru ir nesant triukšmų, taikinio vietą nustato grubiai apie 1km tikslumu. Praktiškai nuokrypiai gali siekti 6–8km. Tai yra ir dėl to, kad antenų kryptingumas dėl labai aukštos bangos gaunasi labai menkas, ir dėl to, kad impulsas trunka labai ilgai. Modernizuoti to radaro variantai veikia tiksliau, ypač pagal nuotolį, bet visvien nuokrypiai būna gana žiaurūs – apie +/-1 laipsnis pagal azimutą (tai +/-0,7km taikiniams, esantiems už 40km) ir 150–200m pagal nuotolį.

– Labai dideli radaro gabaritai, dėl ko jis būna nemobilus, griozdiškas ir labai lėtai paruošiamas darbui (nuo pusvalandžio iki poros valandų). Netgi moderniuose variantuose paprastai būna bent du sunkvežimiai: vienas – antenai, o kitas – stebėjimo postui ir ryšiams. Plius, jei radaras naudojamas ne vien teritorijos stebėjimui, o ir nukreipimui, prireikia dar atskiro aukštimačio – tai dar vienas sunkvežimis su didele antena.

– Dėl didelės impulso trukmės tokie radarai veikia labai lėtai – tenka daug daug kartų skanuoti, paprastai pilnas apsisukimo spindulys sudaro kokią pusę minutės arba ilgiau. Žemai skrendantys taikiniai per tą laiką spėja pabėgti iš radaro stebėjimo zonos.

– Beveik neįmanoma padaryti fazinių anteninių gardelių, kurios būtų dirbančios metrinėmis bangomis. Jos tiesiog nežmoniškai didelės. Kokio didumo – galite truputį įsivaizduoti, pasižiūrėję į Duga radarą. Tas dirbo dešimčių metrų diapazonuose, tai vat dešimtį kartų sumažinkite, kad atitiktų metrinį diapazoną, ir gausis tvora, kurios aukštis – kaip 5 aukštų namo. Tokios sistemos iš principo negali būti mobilios, tad ir gaunasi neįmanomos.

– Kadangi nesigauna padaryti fazinių anteninių gardelių, tai operatyvus nukreipimas į taikinį irgi nelabai gaunasi. Ir veikimas klaikiai lėtas būna. Ir taip toliau.

– Bendrai dėl didelių gabaritų tokių radarų iš principo nesigauna įkišti į naikintuvus. Nors į kokius nors AWACS – gal ir galima.

Žodžiu, tokia keistoka situacija gaunasi, kad nematomų lėktuvų nelabai pavyksta padaryti nematomais metrinėse bangose, tačiau kita vertus, nei naikintuvai, nei aktyvines radijo nukreiopimo galvutes turinčios raketos tų metrinių bangų panaudoti irgi negali. Tai reiškia, kad teoriškai tuos nematomus lėktuvus gali gautis numušinėti nuo žemės, bet naikintuvams jie lieka nematomais.

Čia, beje, jums yra atsakymas apie tai, kodėl Lockheed Martin F-22 Raptor ar Lockheed Martin F-35 Lightning II yra kardinaliai pajėgesni oro mūšiuose: nesvarbu, kad juos gali stebėti kažkurie radarai nuo žemės – naikintuvų radarams, dirbantiems milimetrinėmis ar centimetrinėmis bangomis, šie lėktuvai yra realiai praktiškai nematomi, o iš žemės tas tikslumas gaunasi pernelyg menkas, kad greitai vykstančiame oro mūšyje tai labai padėtų.

Čia kiek nukrypstant, dar galėtume prisiminti, kad atskiras stebėjimo būdas yra pagal pačių lėktuvų radarus (nematomas lėktuvas išsiduoda per savo radaro spinduliavimą), tačiau ten irgi yra visokių hakų – kaip kad signalo kaupimas, apsikeitimas duomenimis, atskirų toliau skrendančių naikintuvų naudojimas pašvitinimui ar UWB radarai. Čia šiaip, tiesiog nukrypstant, per daug plati tema. Tiesiog norėjau pastebėti, kad pačiam lėktuvui irgi tenka elgtis tyliai, bet yra būdų tyliai netgi ir radarus naudoti.

Ir dabar, pabaigai, trečias būdas daryti lėktuvus nematomais. Tas, kuris paprastai užmirštamas visuose ginčuose apie tai, kaip ten tie lėktuvai susekami ar nesusekami. Tas būdas labai paprastas – tai triukšmo skleidimas. Atsiminkim, kad esmė yra ne šiaip kad iki radaro ateitų signalas, atsispindėjęs nuo lėktuvo – esmė yra tame, kad tas signalas būtų pakankamai stiprus, kad jį gautųsi išskirti iš visokių kitokių signalų.

Klasikinis, beveik visapusiškai geriausias slopinimo būdas – tai baltojo triukšmo skleidimas. Baltasis triukšmas – tai tas, kuris visiškai atsitiktinis visais dažniais visuose diapazonuose. Jeigu momentinis baltojo triukšmo lygis viršija momentinį gauto signalo lygį, o tikrinimas yra pavienis, tai signalas baltąjame triukšme lieka pasimetęs ir neatsekamas. Aišku, kovos būdų su tuo yra, tokių, kaip daugkartiniai skanavimai ir sumavimai (baltasis triukšmas nesisumuoja, o naudingas signalas – sumuojasi (tas pats UWB tą leidžia daryti ir per vieną skaną)), tačiau jie reikalauja daug laiko. Jei trunka daug laiko, pvz., minutę, tai aukštai skrendantis lėktuvas per tą minutę nuskrenda pusę šimto kilometrų. Žodžiu, ir toliau lieka nematomas.

Su baltuoju triukšmu yra kai kurių problemų – jis reiškia spinduliavimą labai plačiais diapazonais, o tai reiškia milžiniškas energijos sąnaudas. Taigi, tam tikrame lygyje baltasis triukšmas gali būti panaudotas pačiame lėktuve, kad jis išskystų, kažkiek efektyviau jis gali būti panaudotas naikintuvų grupėje, kur jie gali truputį geriau vieni kitus pridengti, tačiau tai visvien bus gana neefektyvu. Efektyvios priemonės būna specializuotos – specialiai triukšminį pridengimą darantys lėktuvai.

Jei fronto linijoje skrenda kokia dešimtis lėktuvų, skleidžiančių idelius kiekius triukšmų, netgi nuo paprastų lėktuvų atsispindėję radarų signalai užgožiami klaikiais triukšmais. Dažniausiai būna panaudojami triukšmai siauruose (slopinamo radaro) diapazonuose, kur gali veikti ir baltasis triukšmas, impulsiniai triukšmai įvairiais diapazonais, ir ypač slopinamų radarų diapazonais, o taip pat melagingų taikinių sudarymas, skleidžiant signalų atkartojimus. Pastarasis yra labai efektyvus, tačiau turi vieną trūkumą – jei signalas koduotas (kiekvienas impulsas identifikuojamas), tai sukuria nesamus taikinius tiktai už triukšmą skleidžiančių lėktuvų.

Ryškiu pavyzdžiu gali būti daugelį metų JAV naudotas Northrop Grumman EA-6B Prowler – grupelė šių lėktuvų per Kuveito karą užvarydavo tokius kiekius triukšmų, kad Irako aviacija pasidarydavo išvis akla, ir netgi antžeminiai radarai kažką galėdavo stebėti nebent pačioje Irako teritorijos gilumoje. Naujesnis Boeing EA-18G Growler, padarytas Boeing F/A-18F Super Hornet pagrindu, yra pakankamai greitas ir manevringas, kad veikti galėtų išvis beveik pačioje oro mūšių zonoje, dengdami nematomus lėktuvus iš labai nedidelių atstumų.

Praktikoje nematomi naikintuvai išties nematomais ir nepažeidžiamais tampa būtent tada, kai panaudojamos triukšminės priemonės. Net jei radarai ir gali aptikti nematomą lėktuvą, jis tiesiog pasislepia visokiuose triukšmuose ir lieka nepastebėtu. Nematomumas išties būna tik sąlyginis, tačiau šiais laikais jis jau nulemia viską.

DALINTIS:
 
SPAUSDINTI
ĮDOMYBĖS
Rubrikos: Informacija:
EkonomikaGamta ir augintiniaiGimtasis kraštasGynybaKontaktai
ĮdomybėsIstorijaJurgos virtuvėKomentaraiReklaminiai priedai
KonkursaiKultūraLietuvaMokslas ir ITPrenumerata
PasaulisSportasŠeima ir sveikataŠvietimasKarjera
TrasaŽmonės
Visos teisės saugomos © 2013-2017 UAB "Lietuvos žinios"