Radares OTH
Uma das
limitações
dos radares é que tem trajetória linear enquanto a terra
é curva. O horizonte
radar limita a detecção dos sistemas convencionais.
Aeronaves voando baixo não
podem ser detectadas e os radares só podem detectar alvos a
longa distancia que
voam alto. Um meio de contrapor isso foram as aeronaves de alerta
antecipado
(AEW) como o E-3 Sentry e o E-2 Hawkeye.
Um
outro meio de detectar aeronaves além do horizonte são os
radares OTH. Os
radares OTH (Over-The-Horizon) são divididos em backscatter
(OTH-B) e Surface
Waves (OTH-SW).
A
concepção dos radares OTH backscatters data da
década de 1930. O sistema
baseia-se na característica de que, em freqüências
abaixo de 30 Mhz (banda HF),
a ionosfera, camada de plasma acima da atmosfera a 200 km de altura,
reflete
feixes de ondas a ela dirigidos, permitindo que um radar na
superfície da terra
detectar e rastrear embarcações e aeronaves a
distâncias superiores às que
seriam possíveis com o uso de radares convencionais de
microondas.
Na região equatorial, onde a ionosfera é altamente instável e turbulenta, apresentando propriedades elétricas variáveis, o desempenho do OTH fica seriamente comprometido.
Os OTH-B tem a vantagem de cobrir áreas grandes a longas distâncias. O FPS-118 americano cobre um setor de 120 graus a distâncias de 800 a 3.000 km de profundidade. Eles podem cobrir distâncias ainda maiores com reflexões múltiplas no solo e ionosfera, mas isso não é sempre garantido que possa acontecer.
O
lado positivo é poder usar pulsos de grande energia e são
bons para extrair
efeito Doppler dos contatos. Quando entrou em operação em
Amchitka, nos EUA, o
FPS-118 podia detectar aeronaves taxiando na Rússia.
Devido
à sua grande energia, banda de rádio, frequência e
parâmetros atmosféricos, são
difíceis de interferir. Usam antenas grandes e fixas,
difíceis de camuflar, mas
estão distantes do local de ação, sendo
vulneráveis a poucas plataformas e
armas.
Por
usarem ondas longas, eles têm pouca precisão. São
usados para alerta antecipado
e para controlar aeronaves interceptadores ou de reconhecimento,
até intruso no
ar ou mar.
O OTH
tem baixa aplicabilidade no controle de tráfego aéreo,
já que sua precisão
apresenta variações entre 20 e 30 quilômetros. Ou
seja, o sistema detecta a
presença dos objetos dentro de um quadrilátero de 20 a 30
quilômetros de lado,
mas é incapaz de localizá-lo, precisamente, dentro dessa
área. Com isso, o
sistema é inaceitável para os padrões de
segurança do controle de tráfego
aéreo, que demandam radares com nível de precisão
de apenas centenas de metros,
para evitar-se, por exemplo, o risco de colisão entre aeronaves.
Os
radares OTH-B também são caros para desenvolver,
construir e manter. O OTH JORN
Australiano já gastou US$ 673 milhões e pode exceder US$
827 milhões quando
ficar pronto.
Os
radares OTH estão em uso na Austrália, Canadá,
China, EUA, Reino Unido e
Rússia.
Os
australianos e os russos dizem que conseguiram adaptar seus sistemas de
radar
OTH para detectar aeronaves furtivas. Os radares OTH têm
facilidade para
detectar aeronave furtivas por operar com ondas longas (10-60m). As
ondas HF
não são dispersadas por técnicas da forma e o
material RAM é otimizado para
ondas curtas.
Outra
técnica é procurar por quedas ou sombras de energia nas
reflexões do radar. Os
radares OTH australianos já conseguiram rastrear a sombra do B-2
que estava
voando sobre o Texas a 11.000 km de distância.
O
Jindalee Operational Radar Network (JORN) australiano é um radar
OTH-B pulso
Doppler de onda contínua (CW) biestático, que opera em
alta frequência (HF) de
3-30 MHz.
Na
década de 1970
os EUA iniciou pesquisas a respeito para detectar bombardeiros
convencionais. O
objetivo era acompanhar aeronaves mascaradas pelo terreno a longa
distância
pela curvatura da terra.
O
radar OTH-B americano AN/FPS-118 entrou em operação em
1970. Custou cerca de
US$ 1,5 bilhão e seria usado para dar alerta antecipado de
bombardeiros da URSS
quando estavam a centenas de quilômetros dos EUA. A antena com 12
transmissores
de 6 MW de potência operando na banda 5-29 MHz de FM/CW,
divididas em 6 bandas.
O sistema é do tipo
biestativo com o
receptor e transmissor separados entre 150-200km. A antena 1200m de
comprimento
por 12 a 45m altura. O receptor tem 246 elementos com 1.517-1.700m de
comprimento e 20-22m de altura. O alcance é de 800 a 2.880km
dando um alerta de
uma a uma hora e meia contra aeronaves de alta velocidade.
O
radar deveria ficar operacional em 1990 cobrindo três setores.
Com o fim da
Guerra Fria apenas um radar foi construído. O radar no Maine foi
redirecionado
para o sul e está sendo usada para detecção de
aeronaves ilegais, que podem
estar levando drogas. Funciona cerca de 40 h por semana e também
é usado para
análise meteorológica, pois consegue perceber
mudanças nos ventos, com gastos
de US$ 1-1,5 milhão por ano para operar em pesquisa ambiental. O
radar que
seria instalado no Alasca custaria US$ 530 milhões, devido
à localização
afastada.
A Thomson-CSF francesa esta testando um radar OTH designado RIAS (Radar a Impulsion et Antenne Synthetiques), que esta sendo desenvolvido com contrato do governo françês. O RIAS tem uma arranjo circular de raio de 360m que gera emissões de onda ominidirecional direta/superfície que pode detectar alvos a "centenas de quilômetros".
O Instituto de pesquisa francês Onera esta desenvolvendo um radar experimental de longo alcance chamado Nostradamus, sendo que a Armée de l'Air e Marinha da França estão interessadas em adquirir versões operacionais
O radar tem 288 antenas emissoras e receptoras num padrão em estrela com três braços espaçados regularmente. O sinal de baixa frequência (3-30MHz) reflete na ionosfera em altitudes entre 100 e 300km criando um espelho gigante virtual que pode iluminar um quadrilátero de 500km de lado.
O sistema funciona como uma "antena virtual" formada pela emissão das 288 antenas menores para formar um feixe pela modificação de fase do sinal. O sistema pode funcionar como radar biestático usando emissões de banda baixa não cooperativo.
O radar instalado em Dreux, a 200km de Paris, foi capaz de observar o tráfego marítimo e aéreo entre Marselha e o outro lado do mar Mediterrâneo.
Em 2002 o radar estacionado a 100km de Paris, mostrou ser capaz de localizar aeronaves voando baixo sobre o Mar Mediterrâneo entre Bizerte, Tunísia e Sardinia (1.400km).
O radar tem algumas limitações pois não é preciso, detectando alvos a 1700km que pode estar num raio de 5km. Como opera na banda HF, seu desempenho depende do horário do dia e da atividade solar que modifica as propriedades da ionosfera. A Itália e Reino Unido estão interessadas no programa.
Dependendo da frequência e do ângulo de emissão, a energia do radar reflete em diferentes camadas da ionosferas, podendo detectar alvos entre 800 e 3.000km. Um supercomputador coordena as antenas para o sinal cobrir 360 graus. O sistema opera no modo de detecção Doppler, sendo que quanto mais rápido o alvo, mais fácil será a detecção.
Entre as futuras modernizações inclui a capacidade de detectar navios e icebergs. O radar tem capacidade de detectar qualquer alvo furtivo.
O radar é relativamente barato por usar componentes comerciais. Entre as vantagens citadas pelos franceses em relação aos radares OTH americanos e australianos, é ser um sistema monoestático, com receptor e transmissor na mesma antena, e poder cobrir 360 graus.
O radar OTH russo teve seus estudos iniciados no fim década de 1950. O primeiro radar ficou operacional na década de 1070 e detectava distúrbio de mísseis na atmosfera. A computação da época era limitada e por isso não funcionava muito bem. O radar opera na banda de 5 a 28 MHz sendo um sistema biestático com as antenas separadas entre 20-200km. A cobertura é de 60º para um alcance de 2.000km. A potência era de 30MW.
A China está testando um radar de defesa aérea tipo OTH-B desenvolvido pela China National Electronics Import & Export Corp. O radar tem alcance de 3.500km operando na banda de 5 a 29MHz com potencia 1MW.
Alcance mínimo e máximo de um radar OTH francês Nostradamus se instalado no planalto central. O OTH não serve para controle de trafego aéreo por ser muito impreciso, mas é muito bom para alerta antecipado. Dependendo do local de instalação um OTH pode dar cobertura na maior parte do Atlântico Sul apoiando também a MB.
High-Frequency Surface-Wave Radars (HFSWRs)O High-frequency surface-wave radars (HFSWRs) ou Suface Wave exploram ondas de superfície entre as camadas de ar baixas e a superfície do mar para transmitir reflexões até 400 km de distância ou mais. O sistemas está em uso para controle da EEZ e alerta de ataque de mísseis voando baixo, sendo capaz de enxergar plataformas furtivas.
Os HFSWR usam o comprimento de onda de 12-20 m na frequência de 15-25 MHz. São mais acurados que os OTH-B e não têm problemas de alcance mínimo de centenas de quilômetros.
A US Navy está testando um HFSWR da Lockheed Martin Sanders desde 1990 contra mísseis sea-skimmer. O sistema americano não tem capacidade de identificação. A resolução é de 1-2º em azimute e 1 km em alcance. É capaz de detectar um míssil de pequeno RCS a 40 km ou aeronave a 74 km voando baixo, dando um alerta adicional de 30 s.
A HMS Brazen foi equipada com um HFSWR antes de ir para as Malvinas em 1982, mas o sistema não funcionou tão bem como nos testes e foi retirado depois da guerra. As 24 antenas eram distribuídas em todo comprimento do navio.
A China usa um sistema SW para vigiar Taiwan, cobrindo todo o estreito e a costa do país.
O OTH-SW SWR-503 da Raython Canada.
Receptor de SW típico instalado na praia para vigilância de EEZ.A Alenia Marconi Systems está propondo um conceito de HFSWR embarcado que pode ser capaz de detectar caças voando baixo e pequenos barcos a 70km de distância e navios grandes a 200km. A tecnologia pode ajudar contra ameaças como ataques múltiplos e alvos voando muito baixo. O estaleiro Blohm+Voss afirma que os receptores serão instalados na lateral do navio e a antena transmissora fica em um pólo vertical acima da estrutura.
Os radares OTH da Alenia são chamados de série S120. O S124 é usado para detectar navios a uma distância de 370km em um setor de 120 graus. O S123 é usado para detectar aeronaves. A antena tem 500-800m de comprimento e 30m de altura.
A Raytheon Canada Limited está oferecendo aos EUA um sistema de vigilância marítima integrada baseada numa cadeia de estações de radares costeiros tipo HF surface wave radar (HFSWR). Estes radares são capazes de detectar navios e aeronaves a até 400km. As estações seriam instaladas nas duas costas, além de radares no México e em Guantanamo e Porto Rico.
Os sistemas atuais de vigilância marítima são limitados e caros, dependendo de comunicação voluntária e na visualização de navios e aeronaves. A vigilância é feita com o uso de meios em patrulhas regulares. Por motivos econômicos e práticos, os navios e aeronaves de patrulha não podem manter uma cobertura contínua e são limitados a áreas de grande atividade para realizar reconhecimento em missões específicas.
Para resolver este problema a Raytheon Canada desenvolveu um radar HFSWR de baixo custo e móvel já em uso pelo Canadá. O sistema dá vigilância contínua em qualquer tempo. Outros meios são usados para apoiar o radar, como satélites, aeronaves de patrulha (identificação positiva e fotografia), e navios patrulha (para assegurar soberania e interditar alvos).
O HFSWR também pode apoiar missões de busca e salvamento por ser capaz de mostrar a última posição do navio ou aeronave com problema.
O HFSWR está disponível em três variantes:
- SWR-503 que opera na banda 3.-5,5MHz otimizado para vigilância de longo alcance de navios, aeronaves e icebergs a até 400km.
- SRW-610 que opera na banda 6-10MHz e é otimizado para médio alcance. O comprimento de onda menor diminui o alcance, mas permite detectar alvos menores.
- SWR-1018 que opera na banda 10-18MHz. O alcance é ainda menor, mas pode detectar até pequenas lanchas rápidas. Está em uso nas Bahamas.
A plataforma de hardware e software é idêntica para todas as versões. Apenas as antenas e os filtros limitadores de banda são diferentes.
A empresa Ucraniana Radio Technical Institute está oferecendo no mercado um radar SW com base em terra ou navios para detectar aeronaves furtivas ou mísseis balísticos.
É um radar removível que opera na frequência de 18-25 MHz, cobrindo um arco de 60º acima de 200 km, com receptores distribuídos em 330 m num arranjo de 64 "vibradores" de 6 m, separados do transmissor de oito antenas verticais por 3 a 12 km.
Uma versão de alcance de 300 km opera na faixa de 6-24 MHz. O sistema é capaz de detectar um veículo aéreo de RCS de 1m² voando a 10-100 m ou 120 km voando a 100-10.000 m, ou 300 km voando acima de 10.000 metros. Navios com RCS de 20 dB/m² podem ser detectados a 180 km e com 40 dB/m2 a 300 km. O sistema pode rastrear cerca de cem navios ou 50 aeronaves simultaneamente.
A variante embarcada opera na banda 15-30MHz, cobrindo um arco de 45º acima de 170 km de distância. O receptor de 60 m fica de cada lado do navio, com dois transmissores no topo do mastro. O sistema pode detectar mísseis a 5 m de altura a uma distância de 50 km, uma aeronave a 80 km (10-100 m altura) ou 130km (acima de 100 m).
A variante móvel é muito maior e pode ser usada para detectar o lançamento de mísseis balísticos, assim como rastrear navios e aeronaves. Com uma tripulação de 15, o radar tem um receptor de 600 m separado por 20-200 km do transmissor. O transmissor é transportado por oito veículos e consistem de 12 antenas verticais polarizadas conectadas a um gerador próprio de 15 kW. O computador associado processa 450 MFLOP/sec.
O radar opera na frequência de 5-28 MHz e cobre um arco de 60º acima de 2.000 km, com alcance mínimo de 600 km (15 para SW) e máximo de 2.600 km. Pode detectar alvos aéreos entre 10 m e 60 km e mísseis balísticos entre 5-100 km, o primeiro se movendo a 100-3.600 km/h e o último a 40-3.600m/s.
A velocidade mínima para detectar alvos de superfície é de 18 km/h. O número máximo de alvos aéreos rastreados, simultaneamente, é de 1.200. Mais de 50 mísseis podem ser rastreados em uma área determinada e mais de 300 navios em seis zonas controladas, periodicamente.
Antenas transmissoras do radar SW Ucraniano.
Próxima parte: Sistemas de detecção visual, acústica, térmica e MAGE
Atualizado em 17 de Abril de 2006
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