رادار فراافق و رادارهای هشدار زودهنگام؛ چطور می‌شود هزاران کیلومتر دورتر را دید؟
توضیح علمی دو راه رسیدن به بردهای چند هزار کیلومتری: بازتاب از یونوسفر در رادارهای HF و آرایه‌های عظیم هشدار زودهنگام مثل Voronezh.
افق زمین مانع اصلی رادارهای معمولی است. امواج مایکروویو در خط مستقیم حرکت می‌کنند و هدفی که پایین‌تر از افق باشد دیده نمی‌شود. برای رسیدن به بردهای چند هزار کیلومتری دو راهکار اصلی وجود دارد و این دو را نباید با هم قاطی کرد.
راه اول: رادار فراافق (OTH)
رادار فراافق با امواج HF، یعنی بازه‌ی ۳ تا ۳۰ مگاهرتز، کار می‌کند. این بازه‌ی فرکانسی خاصیت ویژه‌ای دارد: از یونوسفر، لایه‌ی یونیزه‌ی جو، بازتاب یا شکست می‌شود و به سمت زمین برمی‌گردد. ویکی‌پدیا نیز همین را نوشته و می‌گوید فقط همین بازه‌ی فرکانس به‌طور منظم چنین رفتاری دارد و بهترین فرکانس به شرایط جو و چرخه‌ی لکه‌های خورشیدی بستگی دارد.
فرایند کار:
- سیگنال از فرستنده به سمت بالا می‌رود.
- یونوسفر آن را به سمت ناحیه‌ی دوردست خم می‌کند.
- بخش کوچکی از انرژی از هدف یا سطح زمین بازمی‌گردد.
- همان مسیر را برمی‌گردد و در یک ایستگاه گیرنده جدا از فرستنده پردازش می‌شود.
نمونه‌ی واقعی، رادار AN/TPS-71 ROTHR نیروی دریایی آمریکاست: یک رادار HF که ناحیه‌ای گوه‌ای ۶۴ درجه‌ای را در بردهای ۵۰۰ تا ۱۶۰۰ مایل دریایی (حدود ۹۲۵ تا ۳۰۰۰ کیلومتر) پوشش می‌دهد و فرکانس آن با پایش لحظه‌ای یونوسفر انتخاب می‌شود.
محدودیت اصلی: یونوسفر ثابت نیست
همان منبع FAS تأکید می‌کند که مسیر انتشار از طریق شکست یونوسفری مثل «آینه‌ای» است که تغییرپذیری زیادی دارد و در کوتاه‌مدت قابل پیش‌بینی نیست. زمان شبانه‌روز، فصل و فعالیت خورشید روی آن اثر می‌گذارد و روشن‌سازی هدف اغلب از چند مسیر انجام می‌شود. نتیجه این است که دقت مکان‌یابی پایین است. پس رادار فراافق برای هشدار راهبردی خوب است («چیزی از این ناحیه می‌آید»)، نه برای قفل دقیق و هدایت موشک.
درباره‌ی ادعای رایج «NG-OTHR با برد ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ کیلومتر»، من در جستجوی خودم منبع اولیه‌ی معتبری برای این عدد پیدا نکردم و فقط عدد ROTHR بالا را تأیید می‌کنم. پس آن را باید به‌عنوان ادعای بدون تأیید در نظر گرفت.
راه دوم: رادار هشدار زودهنگام با آرایه‌ی عظیم
اینجا موج مایکروویو/UHF در خط دید است، ولی هدف، یعنی موشک بالستیک، آنقدر بالا می‌رود که از افق بالا می‌آید. موشکی که در اوج چند صد تا هزار کیلومتری است، از فاصله‌ی چند هزار کیلومتر در خط دید رادار است. پس برد زیاد از ارتفاع هدف می‌آید، نه از دور زدن زمین.
رادارهای Voronezh روسیه نمونه‌اند. گزارش آکادمی ملی علوم آمریکا برد کشف هدف بالستیک را بین ۴۵۰۰ تا ۶۰۰۰ کیلومتر ذکر می‌کند و Voronezh-DM را با ۶۰۰۰ کیلومتر در ردیف‌های مختلف فهرست کرده است.
بنابراین تصحیح یک اشتباه رایج: نام Voronezh-VP که در متن اولیه آمده بود با توضیح «باند VHF برای مقابله با رادارگریز» دقیق نبود. براساس منابع، Voronezh-M در VHF و Voronezh-DM در UHF (دسی‌متری) کار می‌کند، و گفته می‌شود VP نسخه‌ی «توان بالا» است. جزئیات باند آن در منابع باز قطعی نیست.
مقایسه
| ویژگی | رادار فراافق HF | رادار هشدار زودهنگام آرایه‌ای |
|---|---|---|
| مکانیزم | بازتاب از یونوسفر | خط دید به هدف مرتفع |
| برد معمول | حدود ۹۰۰ تا ۳۰۰۰ کیلومتر (ROTHR) | ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ کیلومتر برای هدف بالستیک |
| دقت | پایین و وابسته به یونوسفر | بالا نسبت به OTH |
| کاربرد | رصد منطقه‌ای هواپیما و کشتی، هشدار | هشدار موشک بالستیک و ردیابی ماهواره |
درس مهندسی: برد یک رادار یک عدد ثابت نیست. به توان، آنتن، طول موج، اندازه‌ی هدف و ارتفاع آن وابسته است. هر وقت یک رسانه «رادار ۴۰۰۰ کیلومتری» می‌نویسد، باید بپرسید: برای چه هدفی و در چه ارتفاعی؟