Radar EWR/UEWR

Současným posláním 5 UKV radarů EWR (Early Warning Radar) je zabezpečovat systémy NORAD (North American Aerospace Defense Command) a USSPACECOM (United States Space Command) a další uživatele informacemi o hrozbě mezikontinentálních balistických raket (ICBM -- Intercontinental Ballistic Missiles) a balistických raket odpálených z moře (SLBM -- Sea Launched Ballistic Missiles). Tyto informace o objektech se nazývají ITW/AA (Integrated Threat Warning and Attack Assessment). Současně s tím poskytují přehled o situaci v kosmu, včetně rozpoznávání a sledování umělých družic Země.

Radary PAVE PAWS a BMEWS mají mnoho shodných charakteristických rysů a používají i shodnou základní provozní konfi guraci. Radar systému BMEWS ve Fylingdales rovněž zabezpečuje další obranné úkoly Velké Británie. Jedná se o největší a nejvýkonnější existující radary s nepohyblivou plošnou fázovanou anténou a plně elektronickým snímáním. Americká Agentura protiraketové obrany MDA (Missile Defense Agency) radary kategorie EWR v letech 2004--2008 výrazně zdokonaluje na verze (UEWR -- Upgraded Early Warning Radar) s cílem umožnit jejich začlenění do radiolokační sítě včasné výstrahy budovaného systému protiraketové obrany USA.

Aby byly radary UEWR efektivní při plnění zcela nových úkolů, jak se od nich požaduje, musí být schopné vyhledávat různé typy přilétajících raket, rozlišovat cizí bojové hlavice od jiných objektů a zpracovaná data s využitím modernizované komunikační sítě a softwaru předávat dalším prvkům pozemní části systému protiraketové obrany GMD, zejména k nasměrování XBR (SBX/EMR) radarů, které jsou mnohem přesnější a mají pohyblivé antény, jež dovolují sledovat tyto cíle po delší dobu ve střední fázi letu. Letící bojové hlavice ve střední fázi pak sledují oba typy radarů, průběžně získávají a zpracovávají jejich základní specifi cká data a v reálném čase tato data předávají středisku bojového velení a řízení BMC3 (Battle Management/ Command, Control and Communications), které rozhodne o odpálení antiraket(y) GBI (Ground-Based Interceptor), zabezpečuje jejich navedení ke kontaktnímu zásahu a zničení bojových hlavic ve střední fázi letu nebo činnost dalších obranných prostředků systému protiraketové obrany proti této hrozbě. V průběhu realizace zdokonalovacího programu ani po jeho ukončení nebude přerušen provoz všech současných radarů EWR.

Podle údajů Agentury MDA by nemělo dojít k žádným změnám v obsluze radarů, protože technický personál má zůstat beze změn. Předpokládá se, že radary UEWR budou používány ke sledování cizích bojových hlavic ve střední fázi letu zejména v období do zprovoznění všech družic družicového výstražného systému SBIRS-Low (Space-Based Infrared System Low). SBIRS-Low je odborníky považován za klíčový senzorový systém, který má být určující z hlediska včasné reakce a tedy i účinnosti celého systému protiraketové obrany.

Původní radary EWR nyní fi rma Raytheon vybavuje moderním hardwarem i softwarem. Úpravy technického vybavení spočívají zejména v modernizaci či výměně radiolokačních přijímačů, komunikačních prostředků, grafi ckých displejů a stávajících počítačů. SGI Origin 3000/RAID TP9100 je ideální sérií nejvýkonnějších soudobých vysokorychlostních počítačových serverů ve své kategorii pro uchování, správu a hromadné sdílení obrovského objemu dat s nejvyšší možnou propustností a využitím diskového pole RAID, což je typické právě pro zpracování dat v systému protiraketové obrany. Speciální počítačový software má být vylepšen s cílem zkvalitnění zpracování signálů a doplněn novým algoritmem snímání s cílem umožnit začlenění nových funkcí -- vyhledávání malých objektů s vyšší přesností v úzkém pásu těsně nad horizontem Země a jejich další automatické sledování ve střední fázi letu. Efektivní impulzní výkon, vyzařovaný anténou, stejně jako střední výkon, šířka svazku vyzařovací charakteristiky a použité pracovní kmitočtové pásmo radaru UEWR mají být zachovány prakticky beze změn.

Firma Raytheon v červnu 2001 nakoupila první hardware od fi rmy SGI pro radar UEWR pro ověřovací a testovací účely. Hned po dokončení zdokonalovacích prací byl zahájen proces odborného výcviku obsluh -- technických specialistů. Výcviková činnost pro účely protiraketové obrany představuje méně než 1 % celkového provozního času radaru UEWR. Jedná se průměrně o několik hodin ročně. Po všechen zbývající čas má radar UEWR plnit běžné úkoly zajišťování včasné výstrahy. Ve všech případech výstupní výkony nemají překročit stávající úrovně. Zajímavostí je synchronizace všech radarů pomocí GPS přijímačů, které jsou instalovány na střeše objektu. V budoucnu by mohly být aktivovány další radiolokační anténní T/R moduly pro zvýšení celkového efektivního výkonu vyzařovaného plošnou fázovanou anténou. Agentura MDA však zatím toto zvýšení výkonu zatím nepožaduje.

Radar PAVE PAWS

Radar AN/FPS-115 PAVE PAWS (PAVE je název programu amerických vzdušných sil, zatímco název PAWS znamená Phased Array Warning System) byl navržen a optimalizován zejména k detekci a vyhodnocování masivního úderu mezikontinentálními balistickými raketami a raketami, odpálených proti Spojeným státům z moře. Radar, který provozují americké vzdušné síly, musí velmi rychle rozpoznat druhy a typy bojových hlavic, vypočítat místo jejich odpálení a předpokládané místo jejich dopadu. Umožňuje ale rovněž detekci a sledování družic na oběžných dráhách. Informace získané radarem PAVE PAWS jsou předávány k využití středisku USS CMW SCC (United States Space Command`s Missile Warning and Space Control Center) na vojenské letecké základně v Cheyenne Mountain v Coloradu a současně střediskům národního velení a Velení amerických strategických sil.

UKV radar pracuje v kmitočtovém pásmu od 420 do 450 MHz (na kmitočtu 435 MHz je délka vlny 0,69 m) a jeho maximální dosah detekce bojové hlavice je 5556 km. Anténa obsahuje 1792 aktivních prvků, každý o výkonu 325 W, což znamená, že maximální impulzní výkon vyzářený anténou je 5824 kW, střední výkon je 146,6 kW. V závislosti na velikosti a vzdálenosti objektů a na charakteristice trajektorie řídicí počítač radaru volí optimální počet (skupiny) a délku impulzů a opakovací kmitočty. Velmi rychlé vychylování vyzařovaného svazku umožňuje, že radar je schopen současně sledovat mnoho objektů a zároveň zabezpečovat spojitý přehled rozsáhlého prostoru.

Fázovaná anténní soustava je na rozdíl od běžných radarů nepohyblivá, je součástí vnější betonové zdi. O velmi rychlé vychylování úzkého tužkového svazku, kterého nemůže nikdy dosáhnout mechanická anténa, se stará počítač a je prováděno pouze elektronicky časovým a fázovým řízením jednotlivých modulů, ze kterých je anténní soustava tvořena.

Dvě antény o šířce 31 metrů využívají samostatné mikrovlnné moduly k vysílání a příjmu signálů generovaných radarem. Jsou skloněny o 20°, aby umožňovaly základní vychýlení ve svislé rovině (v elevaci) a snímání od +3°do +85° nad horizontem. Omezení vyzařování v úhlu pod +3° zamezuje, aby přijímač přijímal signály rušené v důsledku odrazů od země a zároveň snižuje rizika vyzařování na zemi v blízkém okolí radaru.

Aktivní část plošné fázované antény je soustředěna v kruhu o průměru 22,1 metrů. Každá anténa o zisku 37,92 dB formuje a vyzařuje do prostoru vysokofrekvenční signál soustředěný do tenkého svazku o šířce 2,2° (-3 dB), přičemž do hlavního svazku je soustředěno přibližně 60 % energie, zbylých 40 % je vyzářeno do postranních smyček vyzařovací charakteristiky. Úroveň energie obsažené v těchto postranních smyčkách se progresivně snižuje se vzdáleností od hlavního svazku a od radaru. První postranní smyčka (-20 dB) je soustředěna v kruhu okolo hlavního svazku.

Druhá postranní smyčka (-30 dB) je tvořena několika úzkými tužkovými svazky, soustředěnými okolo hlavního svazku. Jejich tvar je podobný hlavnímu svazku jen s tím rozdílem, že je v nich soustředěna výrazně nižší výkonová hustota, maximálně 1/100, tzn. 1 % výkonové hustoty v hlavním svazku. Ve třetí smyčce je to již jen 1/1000, tzn. 0,1 % úrovně ve hlavním svazku.

Vzhledem k tomu, že hlavní svazek je orientován minimálně 3° nad horizontem, do země může být parazitně vyzářena jen menší část celkové energie, obsažená právě v postranních smyčkách. Jak anténa nepřetržitě snímá prostor a hlavní svazek mění směr, mění se progresivně i úroveň výkonové hustoty v různých místech na zemi v okolí radaru, rozptýlená do značného počtu postranních smyček, které vyzařují do země s výrazně nižší úrovní výkonové hustoty. Výsledkem je, že naprostá většina energie vyzařovaná radarem je směrována vzhůru a využívána k detekci potenciálních cílů. To však neznamená, že v okolí radaru neexistuje žádné škodlivé mikrovlnné vyzařování. Hodnoty výkonové hustoty tohoto vyzařování v různých vzdálenostech a směrech však musí splňovat dané hygienické normy. Systém je doplněn softwarovou limitací s trojnásobným zálohováním, která prakticky vylučuje, aby vyzařování překročilo pevně stanovené vyzařovací sektory ve vodorovné i svislé rovině např. v případě selhání. Všechny ostatní komponenty radaru jsou umístěny uvnitř radarového objektu. Velká plocha pevné antény je zárukou pro dosažení vysoké směrovosti, citlivosti a přesnosti sledování cílů. Rozsah elektronického vychylování svazku je ±60°, to znamená. že je u každé z antén omezen na 120° (dvě antény tedy pokryjí celkový úhel 240°). Radar PAVE PAWS je vestavěn do objektu tvaru pyramidy o výšce 32 metrů. Radar na základně BMEWS ve Fylingdales je provedením podobný, jen s tím rozdílem, že je vybaven třemi plošnými fázovanými anténami pro celokruhové pokrytí v horizontální rovině (360°).

Provoz radaru je naprosto automatický a lidskou obsluhu vyžaduje pouze k monitorování situace, vyhodnocování výstrahy a k údržbě. Radar elektronicky snímá v zorném sektoru 3 až 10° ve vertikální rovině a více než 240° v horizontální rovině. V přehledovém režimu anténa formuje úzký svazek vyzařované energie a programově snímá tento sektor ve skocích řádově desítek mikrosekund. Přitom jsou obě plošné fázované antény spojitě aktivní.

Režim přehledu za normálních podmínek představuje 11 % výkonové kapacity radaru. Radar je ale schopen pracovat rovněž v rozšířeném přehledovém režimu bez možnosti sledování, kdy je výkonová kapacita zvýšena na 18 %. K tomu, aby radar mohl sledovat určitý objekt, musí vymezit další část své výkonové kapacity do konkrétního směru a vyzařování soustředit na jeden cíl nebo na skupinu malých cílů (bojových hlavic). Za normálních podmínek to představuje dalších 7 % výkonové kapacity. V kombinovaném režimu přehledu a sledování cílů radar vysílá impulzy jen v 18 % celkového času.

Na plný výkon může radar v kombinovaném režimu přehledu a sledování využívat 25 % své výkonové kapacity a vyzařovat jen jednou plošnou fázovanou anténou pro dosažení maximální výkonové hustoty v daném směru.

Uzavřené kontrakty

Firma Raytheon obdržela v únoru 2007 kontrakt v hodnotě 29 miliónů dolarů na dlouhodobé zajištění údržby a ošetřování zdokonalených radarů včasné výstrahy UEWR a modernizaci radarů Cobra Dane. Kontrakt udělila fi rma Boeing Integrated Defense Systems, hlavní dodavatel pozemní části protiraketového systému pro střední fázi letu GMD, na základě zakázky americké Agentury protiraketové obrany MDA. V rámci tohoto kontraktu bude fi rma Raytheon Integrated Defense Systems pokračovat v komplexním technickém zabezpečení pro zajištění vysoké provozní spolehlivosti radarů UEWR na americké vojenské letecké základně v Beale (v Kalifornii), Fylingdales (v severní Anglii) a radaru Cobra Dane (na ostrově Shemya na Aljašce).

V květnu 2006 obdržela fi rma BAE Systems kontrakt na dlouhodobé zajištění provozu a údržby pěti radarů (výstavba šestého radaru se plánuje v Jižní Koreji), konkrétně údržbu počítačů, komunikačních systémů a příslušenství, včetně prostředků družicového spojení, vnitřních datových sítí, přesného technického měření, kalibrace a logistického zabezpečení až do roku 2018. Agentura MDA udělila fi rmě Raytheon další dílčí kontrakt ve výši 114,1 miliónů dolarů na zdokonalovací program radarů UEWR v Thule (Grónsko), včetně provedení testů. Program byl zahájen v dubnu 2006 a má být ukončen v září 2010.

Zdroje a obrázky: U.S. Department of Defense, materiály fi rem Boeing a Raytheon, Internet: www.globalsecurity.org, www.wikipedia.org, www.gridtoday.com, www.missilethreat.com, www.defenselink.mil, www.fas.org, www.mda.mil, www.spacewar.com, www.spacedaily.com, www.swri.edu.

Vyšlo v květnovém čísle měsíčníku ATM 5/2007