Antifurtivo parte 2

Radares Biestáticos e Multiestáticos

As aeronaves furtivas são projetadas contra radares monoestáticos, o tipo usado em quase todos os sistemas de radares militares. Radares monoestáticos acoplam o transmissor e receptor no mesmo lugar, um processo que simplifica a função crucial da determinação da distância do rastreio.

Na teoria, um radar biestático pode colocar o transmissor em uma localização e o receptor em outra, para ser capaz de pegar o que poderia ser chamado de "trilha" do RCS, que é dispersa do radar monoestático. Contudo, radares biestáticos, enquanto um simples conceito, têm muitos fundamentos técnicos e operacionais a serem superados.

O feixe na antena receptora deve interceptar seu raio companheiro transmitido e seguir o pulso transmitido que está se movendo a velocidade da luz. A não ser que o pulso transmitido e recebido estejam sincronizados, a medida da distância será impossível.

Mesmo em um radar biestático que funcione, o volume de espaço aéreo a ser vasculhado a uma dada potência deve ser considerado. Quando um receptor, transmissor e alvo estão localizados em uma mesma linha, o receptor pode ser comprimido pelo pulso transmitido, que esconde o retorno de radar do alvo. Seria como procurar a luz do sol dispersa por Vênus.

Com computadores supervelozes, os defensores podem usar estes dados fragmentários para plotar a trilha da aeronave furtiva e predizer o curso com precisão suficiente para saturar um pedaço do céu com fogo antiaéreo.

Uma barreira de radar biestático usa um quadrado de quatro radares agindo como monoestáticos e, às vezes, no modo biestático. Cada radar é ligado ao outro. No modo biestático, os radares cooperam para encontrar alvos furtivos. Se uma alvo é plotado, os radares mudam para o modo monoestático para rastrearem de forma combinada os sinais fracos de quatro direções. Com os radares em um quadrado de 100 km, o sistema pode cobrir 10.000 km².

São necessárias pelo menos duas reflexões para plotar um curso, e a aeronave pode estar voando muito rápido para enviar dados suficientes. Vários receptores e transmissores podem contornar essas limitações.

Os sistemas de radares biestáticos também têm outras vantagens. Pode-se separar o transmissor do receptor, e pode-se montar os dois separadamente, em pequenas aeronaves não pilotadas, por exemplo. Desde que os transmissores sejam vulneráveis aos mísseis anti-radiação, que trancam o feixe de radar e o seguem até a fonte, ocorrerá uma redução do perigo ao operador do radar.

Também é muito simples converter os radares atuais em sistemas biestáticos, embora coordenar os sinais que eles geram e usá-los para plotar o movimento de um alvo seja um grande desafio.

Os mísseis de guiamento semi-ativo também são um sistema biestático. O transmissor fica na aeronave lançadora e o receptor no míssil. Neste caso não interessa saber a distância. Este arranjo pode ser explorado contra aeronaves furtivas. Outra variante seria usar duas aeronaves AEW para operar como sistemas biestático.

Os radares biestáticos podem estar operacionais a partir de 2005-2010 nos EUA, estimulados pelo fato de que os mísseis balísticos de médio alcance poderão sr furtivos.

A empresa russa NNSRRI (Nizhny Novgorod Scientific Research Radiotechnicla Institute) e a empresa americana Aydin desenvolveram um conceito de radar biestático Struna-1 que funciona na frequência VHF.

O radar usa vários radares, chamados Barrier, já produzidos pela NNSRRI ligados em corrente, sendo que o segundo da linha funciona como receptor dos reflexos do primeiro, enquanto serve como emissor/iluminador para o próximo radar na linha, e assim sucessivamente.

O sistema se mostrou efetivo contra aeronaves furtivas voando baixo. Também foi considerado difícil de ser destruído pela dificuldade de compatibilizar a antena de um míssil anti-radiação com a frequência VHF do radar.

O radar detecta e computa as coordenadas e rastreia o alvo que cruza a cadeia de radares que pode ser de 50km para um elemento único até 400km para uma corrente. O consumo é de 750W. A barreira de radar é de 1,5-1,8km com altitude de operação de 30-7000 m. Um conjunto de 10 radares cobre cerca de 400km e cada um cobre 20-50km.

Mastro do receptor/transmissor VHF do radar Barrier.

O projeto americano UAV AWACS Adjudant de US$850 milhões irá permitir que o UAV Global Hawk atue como um radar biestático operando em conjunto com o E-3 Sentry. O UAV será equipado com um radar passivo, sistema IFF e datalink JTIDS. Irá operar bem a frente sobre o território inimigo aumentando o alcance de detecção do E-3. Por ser um sistema biestático terá capacidade de detectar aeronaves furtivas.

A França desenvolveu o D-Fence biestatico contra furtivos. O D-Fence opera na banda VHF de 3-30MHz com alcance de dezenas de km. A parte passiva fica em local seguro. A Thales está desenvolvendo o projeto TRITON (Non Co-operative Bistatic Radar - NCBR). É basicamente um sistema de ESM que usa um doador de sinais.

Radares Espaciais

Existem até planos para mover radares anti-furtividade para o espaço. Atualmente, as aeronaves furtivas não são tratadas para terem furtividade na parte de cima, onde podem ser pegas por aeronaves radares voando alto com radares de alta potência.

O próximo passo é mover os radares de comprimento de ondas longas ou multibanda para o espaço. Por exemplo, a constelação de radares Discovery 2 americanos deve crescer de um sistema que rastreia alvos móveis no solo para um sistema capaz de detectar alvos furtivos.

Os sistemas de radar espacial, por olharem de cima para baixo, podem ver o lado vulnerável de uma aeronave furtiva ou míssil, com cobertura de 360 graus. Testes de radares biestáticos já usaram satélites de comunicações em órbita geoestacionária como transmissores.

Radares em satélites varreriam a superfície da terra procurando trilhas de sinal nulo (ou atenuação muito pequena) de retorno e os rastreariam e transmitiriam para uma estação em terra.

Eles poderiam usar órbita geoestacionária (20 mil km) ou órbitas muito baixas. Poucos países podem colocar satélites no espaço e esse tipo de ameaça só seria problema para os inimigos dos EUA.

O Air Force Research Laboratory (AFRL) dos EUA já esta estudando tecnologias avançadas e conceitos para um radar baseado no espaço (Space Based Radar (SBR)) para fornecer vigilância e alerta de área.

A espaçonave deverá fornecer imagens SAR, indicação de alvos móveis no solo (GMTI) e no ar (AMTI). O sistema poderá usar tecnologias alternativas, como arquitetura monoestática, biestática, multiestática e distribuída, projetos de antena tipo refletor ou phased-array, e processamento tipo DPCA e STAP.

A Raytheon propôs uma constelação de 14 satélites a 10.000 km para cobrir os EUA, Alasca e Havaí. Cada satélite teria uma antena de 150 m de diâmetro e geraria 2 MW de potência de pico.

Passive Coherent Technology (PCL)

É normal perceber flutuações na imagem da TV quando uma aeronave esta voando próximo. Estas alterações foram usadas pela Lockheed Martin para desenvolver o sistema de vigilância multiestático Silent Sentry (SS2). O sistema é chamado tecnicamente de Passive Coherent Technology (PCL) e pode tornar as técnicas de furtividade tradicionais obsoleta por ser otimizada para radares monoestáticos.

Ao invés de transmitir pulsos de radar e receber seus reflexos para detectar outras aeronaves, o Silent Sentry analisa os reflexos de sinais transmitidos por antenas comerciais de TV e rádios FM (50-800MHz) presentes praticamente em qualquer lugar povoado do mundo. As investigações sobre os sistema de radar passivos e biestáticos dependiam da presença de sinais de radares na área, cooperativos ou não.

Qualquer aeronave voando na sopa de radiação de onda contínua gerado pelas transmissões de TV e rádios FM pode gerar padrões de reflexão a serem captados pelo Silent Sentry. Usando receptores de rádio convencional e processadores de sinais poderosos em paralelo, o Silent Sentry muda da sopa de reflexão para os padrões de reflexão.

O Silent Sentry vem sendo desenvolvido a mais de 15 anos, o conceito pode ser visto como metade de um radar, a parte passiva mais importante: o receptor e o sistema de processamento.

O algoritmo foi desenvolvido inicialmente pela IBM em 1982. O algoritmo atual foi feito pela Autometrics. O sistema só se tornou viável com o aparecimento de processadores poderosos.

Como o Silent Sentry mede a mudança Doppler do alvo, o primeiro requerimento é que o alvo se mova. Ele pode rastrear desde um pára-quedas até um satélite, desde que se mova. Ele chegou a rastrear o ônibus espacial Discovery na missão de lançamento do telescópio espacial Hubble. O lançamento e o pouso foram monitorizados com a velocidade e posição comparáveis a um radar de rastreio da banda-C.

Do ângulo de chegada, tempo de atraso e mudança Doppler relativa às transmissões refletidas, o Silent Sentry pode apontar a direção do alvo e localizar sua posição tridimensional em um mapa eletrônico. Para isso é necessário usar pelo menos três fontes iluminadores. Os benefícios são aproveitáveis para fins civis e militares. O sistema pode ser usado por sistema de defesa aérea ou para trafego aéreo, sendo mais barato e confiável que os radares atuais.

A maioria dos equipamentos já está disponível, comercialmente. O receptor único usa processadores em paralelo da Silicon Graphics e analisadores / visualizadores da Autometric's EDGE.

Em testes ao redor do aeroporto Baltimore-Washington, alvos de menos de RCS de 10 m² foram seguidos a distâncias de até 190 km, usando antenas de 3 x 8 metros. Esse sistema pode até subtrair alvos estacionários como prédios altos ou antenas de rádio, enquanto ainda separa os helicópteros pela mudança Doppler das pás do rotor.

O sistema de planejamento de missão é um sistema fundamental. O sistema é inicializado com a catalogação dos transmissores da região, sua localização e características de sinais. Ao receber o local de instalação e seleção dos iluminadores, a área de cobertura é predita. Um algoritmo usa dados do ângulo de chegada, atraso de tempo e mudança Doppler para dar a localização do alvo. Após o planejamento ser feito é predito o desempenho e analisado com alvos reais.

Na configuração final, o operador poderá ver um display tático em três dimensões combinando terreno digital, imagens e mapas para dar uma noção do ambiente onde esta a ameaça. O fato da maioria dos transmissores estarem em locais elevados facilitam o seguimento dos alvos.

O sistema foi avaliado pelo US Army como sistema de detecção de baterias de artilharia e inclui rastreamento de alvos endo e exoatmosféricos como projéteis de artilharia e foguetes, helicópteros, mísseis cruise, aeronaves furtivas e objetos espaciais.

O sistema é capaz de detectar um míssil No Dong Coreano a longas distâncias com mais precisão que os radares atuais. A cobertura é de 360º com elevação de 50º e alcance de 220 km contra alvo de RCS de 10 m².

Teoricamente, qualquer transmissão de rádio pode ser usada. Para fazer o sistema funcionar em qualquer lugar deve ser criado um banco de dados que lista as localizações e frequências de qualquer transmissão de rádio no planeta.

Como as transmissões de rádio FM cobrem toda a terra, ele deve ser bom para detectar aeronaves e mísseis voando baixo, ou até barcos de alta velocidade usados por contrabandistas de drogas. Embora essa tecnologia não seja boa o suficiente para guiar mísseis, ela pode ser ligada a um sistema de radar mais acurado para essa função.

Como o receptor é passivo e o inimigo não sabe qual emissor é a referência, o Silent Sentry torna-se, virtualmente, invulnerável a contramedidas por não emitir RF para alertar ameaças e não ter assinatura ativa. Sem um transmissor em si mesmo, o Silent Sentry não pode ser detectado ou destruído por mísseis anti-radiação.

Os radares convencionais de alerta antecipado, além de poderem ser enganados por aeronaves furtivas, podem ser atacados por mísseis que seguem sua trilha de feixes de radar emitidos.

Outra vantagem de ser passivo é que as aeronaves rastreadas pelo Silent Sentry não seriam alertadas pelo sistema de alerta radar (RWR) ou MAGE/ESM.

O sistema pode usar iluminadores cooperativos, se necessário, para dar precisão e redundância. Em tempo de guerra as transmissões aumentam mas podem ser cortadas atacando as centrais elétricas. Os iluminadores podem estar até em outros países no caso de países pequenos ou áreas próximas a outros países.

A Lockheed construiu vários sistemas de teste, incluindo um com antena em grelha com fronte em arranjo em fase, medindo 3 x 40 m, com campo de visão de 120º usando formação de onda digital para cobrir todo o arco.

Existem antenas oferecidas para instalação em locais fixos ou versões de deslocamento rápido não militarizadas. O equipamento ocupa 27 metros cúbicos. Em instalações fixas podem ser usados seis iluminadores para dar localização 3D. Na forma modular podem ser usados três transmissores com rastreio 2D em tempo real e visualização 3D em análise subsequente.

No sistema padrão são usados seis antenas phased-array com 21 receptores para três estações de FM, computadores e softwares, documentação e treinamento. O alcance é de 180km para um alvo de 10m². O alcance em profundidade é de 150km. A cobertura em azimute é de 90º e elevação de 50º. O sistema é atualizado seis vezes por segundo (6 Hz) enquanto rastreia 80 alvos.

O preço esperado é de US$3-5 milhões por sistema, bem mais baixo que a maioria dos radares militares. Por usar transmissões de sinais de rádio comercial, como televisão e rádio para detectar e por usar sinais de rádio que já existem, o Silent Sentry tem baixo custo, baixa necessidade de manutenção e é ecologicamente amigável em relação aos sistemas de radares convencionais.

O objetivo do Sistema Silent Sentry 2 (SS2) inclui um alcance de 220 km contra alvos de RCS de 10m² a 10 MHz e capacidade de rastrear mais de 200 alvos, distantes pelo menos 15 metros um do outro , simultaneamente, a uma razão de oito atualizações por minuto. A versão Silent Sentry 2 está disponível por US$2,9 milhões.

Outras versões foram testadas em navios e submarinos. Um periscópio de submarino poderia ser mantido na superfície por longos períodos com a antena alertando sobre a aproximação de helicópteros e aeronaves de patrulha marítima.

As aeronaves seriam iluminadas pelas transmissões de áreas litorâneas. Alguns sistemas foram testados na banda HF rastreando alvos voando baixo além da linha do horizonte.

Um radar passivo multiestático experimental que usa as transmissões eletromagnéticas criadas pelas redes de telefonia celular foi testada pela empresa britânica Roke Manor Research. Chamado CELLphone raDAR (CELLDAR), o sistema esta sendo proposto para converter meios de detecção, seguimento e identificação de alvos móveis em terra, ar e mar. O sistema explora frequências associadas com telefones móveis (GSM 900, 1800 e 1900) e futuras (G3).

O CELLDAR pode detectar veículos ou helicópteros se movendo atrás de árvores e pequenos objetos marítimos como periscópios. O sistema também pode detectar aeronaves com tecnologia furtiva contra radares mono-estáticos e bi-estáticos. Para defesa aérea um receptor phased array pode tomar forma de uma estrutura inflável, ou ser integrada a uma rede camuflada. Para uso em AEW passivo pode ser integrada a estrutura de uma aeronave cisterna ou AWACS. Outras aplicações inlcuem vigilância costeira, reconhecimento de campo de batalha, coleta de inteligência, segurança de perímetro e guerra litorânea. O sistema também pode ser apoiado por outro sistema de sensor acústico para auxiliar na detecção e identificação do alvo.

No experimento inicial o sistema usada 2 telefones GSM, duas antenas e um PC e pode detectar alvos móveis a 10-15km e aeronaves a 100km.

A empresa pertencente a Siemens que assinou acordo com a BAe Systems para outros desenvolvimento do CELLDAR que oferece grande desempenho, longo alcance e baixo custo. O sistema tem similaridades com o Silent Sentry da Lockheed que explora sinais de TV e rádio FM-VHF. Os dois sistemas poderão até ser combinados. A Royal Navy tem planos de usar um sistema passivo ou não cooperativo da Thales a bordo de um de seus submarinos nucleares para guerra no litoral.

Descrição do CELLDAR. Cada sistema de detecção custa US$ 200 mil cada, sendo que cada uma fica a 20 km um do outro, separadas para formar uma rede. Cada antena pode ser instalado em uma camionete. A precisão é de 10metros.

A China Comunista também esta usando um sistema Passive Coherent Location (PCL) para alerta aéreo. O sistema usa sinais de TV para detectar aeronaves. O sistema pode detectar aeronaves furtivas como o F-117A, F-22A e B-2A.