Ραντάρ |
||||
|
||||
Το ραντάρ (radar = RAdio Detection And Ranging ή επίσης Radio Angle Detection And Ranging) αποτελεί μια ηλεκτρονική κατασκευή που εκπέμπει κατάλληλο ηλεκτρομαγνητικό κύμα και στη συνέχεια παραλαμβάνει τυχόν ανακλάσεις του σε μεταλλικές επιφάνειες. Έτσι είναι δυνατόν να συλλεγούν πληροφορίες για είδος και πλήθος κινούμενων ή σταθερών μεταλλικών αντικειμένων. Αυτή η κατασκευή υλοποιήθηκε σχεδόν παράλληλα στη Γερμανία, τη Βρετανία και τη Σοβιετική Ένωση στα τέλη της δεκαετίας του 1930, με κύριο στόχο την αντιμετώπιση αντιπάλων αεροπλάνων και πλοίων κατά το β' παγκόσμιο πόλεμο. Το έτος 1849 είχε μετρήσει ο Γάλλος Φυσικός Armand Fizeau (Φιζώ, 819-1896) την ταχύτητα του φωτός με την καταγραφή του χρόνου που χρειάζεται μια φωτεινή δέσμη να ανακλαστεί σε εμπόδιο που βρίσκεται σε δεδομένη απόσταση, και να επιστρέψει στον πομπό της. Από τη στιγμή που είναι γνωστή η ταχύτητα του φωτός, μπορούμε να επαναλάβουμε το πείραμα με στόχο τον προσδιορισμό της απόστασης, στην οποία βρίσκεται το εμπόδιο. Όμως, το φως δεν προσφέρεται για τέτοιες εφαρμογές, γιατί ανακόπτεται εύκολα από διάφορα εμπόδια και επίσης απορροφάται και σκεδάζεται σε μεγάλο βαθμό από την υγρασία και τη σκόνη της ατμόσφαιρας. Το έτος 1866 είχε διαπιστώσει πειραματικά ο Rudolf Hertz ότι τα ραδιοκύματα αντανακλώνται σε μεταλλικά αντικείμενα. Στα τέλη της δεκαετίας του 1870 επανέλαβε ο Ινδός Jagadish Chandra Bose (Μπόουζ, 1858-1937) τα πειράματα του Χερτς στην Καλκούτα, χρησιμοποιώντας μικρότερα μήκη κύματος. Με τα αποτελέσματα από αυτά τα πειράματα οδηγήθηκε ο Μπόουζ στην κατασκευή των πρώτων κυματοδηγών. |
||||
|
||||
Τη μέθοδο Φιζώ για εντοπισμό μεταλλικών αντικειμένων αλλά με ραδιοκύματα εφάρμοσε το έτος 1904 ο Γερμανός φοιτητής Christian Huelsmeyer (Χυλσμάγερ, 1881-1957), ο οποίος στα πλαίσια πειραμάτων ως υποψήφιος εκπαιδευτικός, προσδιόρισε την ακριβή απόσταση πλοίων στη θάλασσα από το εργαστήριό του. Τα ραδιοκύματα είναι κατάλληλα για μετρήσεις απόστασης μεταλλικών αντικειμένων εφόσον έχουν υψηλή συχνότητα (μικρό μήκος κύματος), αλλιώς κάμπτωνται κατά την πρόσκρουση σε μεταλλικά μεπόδια και αλλάζουν κατεύθυνση εκπομπής. Τα κύματα μεγαλης συχνότητας (μικροκύματα) είναι διεισδυτικά και διαπερνούν τα σύννεφα. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που έλαβε ο Χυλσμάγερ το ίδιο έτος έχει τίτλο: «Μέθοδος ειδοποίησης ενός παρατηρητή για την ύπαρξη απομακρυσμένων μεταλλικών αντικειμένων με χρήση ραδιοκυμάτων». Είναι άγνωστο, αν έγινε ευρύτερα αντιληπτή από τον τεχνικό κόσμο η σημασία αυτής της επινόησης του Χυλσμάγερ, το μόνο συναφές στοιχείο ήρθε από ένα τελείως διαφορετικό χώρο, αυτόν της λογοτεχνίας. Ο Αμερικάνος τεχνικός και συγγραφέας Hugo Gernsback (Γκέρνσμπακ, 1884-1967) με καταγωγή από το Λουξεμβούργο, περιγράφει σε ένα μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας που κυκλοφόρησε το έτος 1911, την αξιοποίηση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων για τη λειτουργία ενός ραντάρ, το οποίο χρησιμεύει στη μυθιστορηματική πλοκή του έργου. Είναι άγνωστο, αν ο Γκέρνσμπακ επηρεάστηκε από την ιδέα του Χυλσμάγερ ή έπλασε αυτοδύναμα την ιστορία του για το ραντάρ. Το έτος 1917 αξιοποίησε ο Γάλλος Φυσικός Paul Langevin (Λανζεβέν, 1872-1946) τους υπερήχους για εντοπισμό αντικειμένων στο νερό. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα και το φως δεν ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθούν σ' αυτό το μέσο, ενώ οι υπέρηχοι προσφέρονται λόγω του μικρού μήκους κύματος που διαθέτουν κι επειδή δεν σκεδάζονται ή απορροφώνται από το νερό. Τα αντικείμενα που έπρεπε να εντοπιστούν δεν ήταν άγνωστα ευρήματα αλλά γερμανικά υποβρύχια, τα οποία κατά τη διάρκεια του α' παγκόσμιου πολέμου προκαλούσαν τεράστιες απώλειες στα αντίπαλα πλεούμενα. Η συσκευή που κατασκεύασε ο Λανζεβέν, το σονάρ (sonar = SOund, Navigation And Ranging), δεν ολοκληρώθηκε βέβαια έγκαιρα ώστε να αξιοποιηθεί στον πόλεμο, χρησιμοποιείται όμως βελτιωμένη μέχρι σήμερα για να εντοπιστούν, εκτός από υποβρύχια και ναυάγια, κοπάδια ψαριών, αλλά και για να καταγραφεί το ανάγλυφο του πυθμένα των θαλασσών. Εκτός αυτών, οι υπέρηχοι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ιατρική διαγνωστική. Στη δεκαετία του 1930 εξελίσσονται παράλληλα προσπάθειες για ανάπτυξη ραντάρ στο πλαίσιο των εξοπλισμών από τις κυριότερες αντίπαλες δυνάμεις και συγκεκριμένα τη Γερμανία, τη Βρετανία, τη Σοβιετική Ένωση και τις ΗΠΑ. Επειδή το ραντάρ είχε τότε σχεδόν αποκλειστικά στρατιωτικό ενδιαφέρον, η ανάπτυξή του έγινε σε όλες τις χώρες με μεγάλη μυστικότητα, γι' αυτό και οι τεχνικοί που συμμετείχαν σε κάθε χώρα δεν είχαν δυνατότητα επικοινωνίας. Αυτός είναι και ο λόγος που τα συστήματα, τα οποία τελικά αναπτύχθηκαν, διέφεραν σημαντικά μεταξύ τους. Το έτος 1934 πραγματοποιεί το γερμανικό ναυτικό (Dr.
Rudolf Kuehnhold)
πειράματα στον κόλπο του Κιέλου με μία συσκευή που
εκπέμπει εκατοστομετρικά κύματα (decimeter). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συσκευή
μπορούσε να εντοπίσει, εκτός από πλοία, και αεροπλάνα που πέταγαν πάνω από το
λιμάνι. Στο αμέσως επόμενο χρονικό διάστημα η εμβέλεια εντοπισμού έφτασε τα Η εταιρία Telefunken εγκατέστησε το έτος 1939
μια σειρά ραντάρ με το κωδικό όνομα Wuerzburg
για την υποστήριξη των αντιαεροπορικών πυροβολαρχιών. Το «πιάτο» αυτών των ραντάς είχε διάμετρο Στη Βρετανία παρουσίασαν οι Robert Watson-Watt και Arnold Wilkins το έτος 1935 ένα
σχέδιο για κατασκευή ραντάρ, το οποίο προέβλεπε εκομπές
με μήκος κύματος |
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Το δίκτυο Chain Home είχε μια ικανοποιητική για την εποχή εμβέλεια, δεν
μπορούσε να εντοπίσει όμως αεροπλάνα σε χαμηλή πτήση. Γι' αυτό δημιουργήθηκε
ένα δεύτερο δίκτυο, Chain Home
Low, με εμβέλεια Και οι δύο αντίπαλες πλευρές στο δυτικό μέτωπο, Βρετανοί και Γερμανοί, χρησιμοποίησαν τεχνικές παρεμβολών στα εχθρικά ραντάρ. Μάλιστα και οι δύο πλευρές εφάρμοσαν την ίδια μέθοδο, είτε τυχαία είτε αξιοποιώντας πληροφορίες από κατασκοπεία: τη ρίψη σε μεγάλες ποσότητες μικρών ταινιών από staniol. Σύμφωνα με πληροφορίες που έγιναν γνωστές μετά τον πόλεμο, κατά τις επιθέσεις των βρετανικών βομβαρδιστικών στην περιοχή του Αμβούργου, επί 2 συνεχείς ημέρες στο τέλος Ιανουαρίου 1943, ρίχτηκαν για παρενόχληση των γερμανικών ραντάρ περί τα 92 εκατομμύρια ταινίες μεγέθους ίσο με το μισό μήκος κύματος των εκπεμπόμενων ραδιοκυμάτων. Το συνολικό βάρος των ταινιών staniol ήταν της τάξης των 40 τόνων. Λίγο αργότερα βελτιώθηκαν τα γερμανικά ραντάρ με αξιοποίηση του φαινομένου Doppler, ώστε να διαχωρίζονται μικρές επιφάνειες που κινούνταν αργά ή έμεναν ακίνητες, από μεγαλύτερες επιφάνειες που κινούνταν σταθερά. Στις ΗΠΑ άρχισε το έτος 1937 η μελέτη των δυνατοτήτων κατασκευής ραντάρ
για στρατιωτική χρήση. Σύντομα προσδιορίστηκαν οι ανάγκες και κατασκευάστηκαν
800 συσκευές με εμβέλεια |
||||
|
||||
Στη Σοβιετική Ένωση υπήρξε επίσης μια αυτοτελής ανάπτυξη του ραντάρ, κυρίως λόγω της σχετικής απομόνωσης του σοβιετικού καθεστώτος και της υποχώρησης στα ενδότερα που κατέστη απαραίτητη, μετά την επίθεση του γερμανικού στρατού. Καταρχήν, περί το έτος 1895 πραγματοποιεί ο καθηγητής στην Πετρούπολη, Alexander Stepanowitsch Popow (Ποπώφ, 1859-1905), πειράματα με ραδιοκύματα. Μέχρι τη δεκαετία του 1920 συνέβαλαν Ρώσοι και Ουκρανοί επιστήμονες στη διαλεύκανση προβλημάτων σχετικά με ανακλάσεις ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ο Leonid Isaakowitsch Mandelstam (Μάντελσταμ, 1879-1944) και ο Nikolai Dmitrijewitsch Papaleksi (Παπαλέξης, 1880-1947) πραγματοποίησαν μετρήσεις αποστάσεων με ηλεκτρομαγνητικούς παλμούς για προσδιορισμό του ύψους της ιονόσφαιρας. Για το σκοπό αυτό αξιοποιήθηκαν λυχνίες ως γεννήτριες και διαμορφωτές κυμάτων, οι οποίες είχαν κατασκευαστεί για την τηλεόραση. Επίσης κατασκευάστηκε μάγνητρο για την παραγωγή κυμάτων υπερυψηλής συχνότητας. Η ιδέα για τον προσδιορισμό της θέσης αεροπλάνων με ραδιοκύματα άρχισε να
συζητιέται στη Σοβιετιή Ένωση από το έτος 1930. Από
το 1933 άρχισαν πειραματικές κατασκευές για εκπομπή εκατοστομετρικών
κυμάτων και το έτος 1934 δοκιμάστηκε με επιτυχία η συσκευή Rapid, η οποία εντόπιζε αεροπλάνα σε ύψος Μετά το β' παγκόσμιο πόλεμο ανέλαβαν ηγετικό ρόλο στο θέμα των ραντάρ οι ΗΠΑ, όπως και στις υπόλοιπες ηλεκτρονικές εφαρμογές εξ άλλου και ανέπτυξαν ραντάρ, εκτός από αυτά που προορίζονταν αμιγώς για στρατιωτική χρήση, και άλλα εξειδικευμένα για την ασφάλεια της πολιτικής αεροπορίας, για έλεγχο της οδικής κυκλοφορίας, για μετεωρολογικές παρατηρήσεις και προβλέψεις, για αστρονομικές μελέτες κ.ά. |
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Ο Ραδιοεντοπιστής ή γνωστότερο με το διεθνές όνομα Ραντάρ που προέρχεται από σύντμηση των αγγλικών λέξεων "RΑdio Detection Αnd Ranging" και σημαίνει "ανίχνευση με ηλεκτρομαγνητικά κύματα και μέτρηση αποστάσεως". Αποτελεί ένα βασικό ηλεκτρονικό σύστημα ηλεκτρομαγνητικού εντοπισμού, παρακολούθησης ακίνητων και κινητών στόχων, σε αποστάσεις και συνθήκες φωτισμού απαγορευτικές για τον απευθείας οπτικό εντοπισμό, δηλαδή με το ανθρώπινο μάτι ή και οπτικά όργανα. Η μεγάλη αξία του ραντάρ οφείλεται στις σημαντικές δυνατότητες ανίχνευσης και παρακολούθησης στόχων σε μεγάλες αποστάσεις και με μεγάλη ακρίβεια.
Το πρώτο ραντάρ που τέθηκε σε λειτουργία με πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα ήταν κατασκευή του Εθνικού Εργαστηρίου Φυσικής (National Physical Laboratory, NPL) της Μ. Βρετανίας και ειδικότερα του προϊσταμένου του Ρόμπερτ Ουάτσον-Ουατ. Όταν το Υπουργείο Άμυνας τον ρώτησε για την "ακτίνα θανάτου", που διέδιδαν οι Γερμανοί ναζιστές ότι διέθεταν, ο Ουάτ απάντησε ότι δεν υπήρχε τέτοια δυνατότητα, ωστόσο ήταν δυνατός ο ραδιοεντοπισμός ιπτάμενων αντικειμένων σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις. Το Υπουργείο ενθάρρυνε τις προσπάθειές του, αρχικά για ένα σύστημα που αποκλήθηκε "Radio Direction Finding" ή "RDF") και στη συνέχεια μετονομάστηκε σε ραντάρ. Χωρίς το σύστημα ραντάρ που διέθετε αποκλειστικά εκείνη την εποχή η Μ. Βρετανία, δε θα ήταν δυνατή η επιτυχής έκβαση της "μάχης της Αγγλίας" (Battle of Britain), όπως αποκλήθηκε η απόπειρα καταστροφής της RAF από τη Λουφτβάφε το 19401.
Σήμερα, το ραντάρ δεν έχει μόνο βελτιωθεί, αλλά χρησιμοποιείται και για διάφορους άλλους σκοπούς.
Παλμικό ραντάρ
Η αρχή λειτουργίας του ραντάρ βασίζεται στην εκπομπή και λήψη (επιστροφών) των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μετά από ανάκλαση σε κάποιο αντικείμενο.
Πίνακας περιεχομένων |
Τα συστήματα ραντάρ, ανάλογα με την πλατφόρμα/φορέα και τον επιθυμητό χώρο ραδιοεντοπισμού διακρίνονται σε:
Τα Ραντάρ Ανιχνεύσεως επιφάνειας ή αλλιώς ραντάρ ναυσιπλοΐας, εγκαθίστανται σε ακτές ή σε πλοία και ανιχνεύουν την επιφάνεια της θάλασσας. Ανιχνεύουν όμως και τον εναέριο χώρο, αλλά σε μικρό ύψος. Εντοπίζουν στερεά αντικείμενα από σχετικά αγώγιμο υλικό (στόχους), που βρίσκονται στην επιφάνεια της θάλασσας ή σε μικρό ύψος και παρέχουν ακριβείς πληροφορίες αποστάσεων και διοπτεύσεων των στόχων που εντοπίζουν. Ο εντοπισμός των στόχων επιτυγχάνεται ανεξάρτητα από τις συνθήκες ορατότητας και σε αποστάσεις μεγαλύτερες από αυτές του ορατού ορίζοντα. Χρησιμοποιούνται για να διασφαλίζουν την Ασφαλή ναυσιπλοΐα, τον Εντοπισμό εχθρικών ή μη πλοίων και Την ύπαρξη ή μη αντικειμένων (στόχων) στην επιφάνεια της θάλασσας.
Εγκαθίστανται στο έδαφος (σε βουνοκορφές ή κοντά σε αεροδρόμια) και σε πλοία. Ως σκοπό έχουν να ανιχνεύουν τον εναέριο χώρο σε μεγάλες αποστάσεις και σε μεγάλα ύψη. Με το Ραντάρ ανιχνεύσεως αέρα εξασφαλίζεται ο έλεγχος της εναέριας κυκλοφορίας για την εξασφάλιση της δυνατότητας προσανατολισμού των αεροσκαφών και ο εντοπισμός εχθρικών αεροσκαφών σε μεγάλες αποστάσεις.
Εγκαθίστανται κοντά σε διαδρόμους αεροδρομίων ή σε αεροπλανοφόρα πλοία. Έχουν μικρή εμβέλεια, αλλά μεγάλη ακρίβεια και παρέχουν πληροφορίες αποστάσεως, ύψους, κατευθύνσεως διαδρόμου προσγειώσεως και ίχνους καθόδου. Οι πληροφορίες αυτές μεταδίδονται από το χειρίστη του ραντάρ με ραδιοτηλέφωνο στα αεροσκάφη και έτσι εξασφαλίζεται ασφαλείς προσγείωση, ακόμη και σε περίπτωση εντελώς ανύπαρκτης ορατότητας.
Εγκαθίστανται σε αεροσκάφη και εξασφαλίζουν ακριβή μέτρηση του ύψους πτήσεώς τους.
Με αυτά εξασφαλίζεται ο έγκαιρος εντοπισμός και η παρακολούθηση των επερχομένων καταιγίδων και κυκλώνων.
Αποτελούν μέρος των διαφόρων τύπων οπλικών συστημάτων, στα οποία παρέχουν τα απαραίτητα στοιχεία βολής ή και στοιχεία διορθώσεως της κατευθύνσεως κινήσεως ορισμένων τύπων τηλεκατευθυνόμενων βλημάτων.
Με αυτά επιτυγχάνεται η ακριβής μέτρηση της ταχύτητας οχημάτων στους αυτοκινητόδρομους και διαπιστώνεται η τήρηση ή μη του ορίου ταχύτητας, καθώς και η μέτρηση της ταχύτητας πλοίων σε θαλάσσιες περιοχές που ισχύει όριο ταχύτητας.
Ανιχνεύουν κινήσεις σε σταθερούς χώρους και ενεργοποιούν συναγερμούς, φώτα και διάφορους άλλους μηχανι