Naukowcy Wojskowej Akademii Technicznej znaleźli sposób na radary pasywne, które szukają samolotów nie emitując żadnych sygnałów. Zasięg takiego radaru może wynosić nawet kilkaset kilometrów. Producenci europejscy przyznają, że wykrycie radaru pasywnego jest teoretycznie możliwe, choć trudne i kosztowne – informuje uczelnia.
„To jak szukanie czarnej pantery w ciemnościach nocy. Przeczesujemy dżunglę latarką i liczymy na to, że światło odbije się w oczach zakamuflowanego drapieżnika” – metaforą autorstwa dr. hab. Zenona Szczepaniaka posługują się eksperci zaciekawieni i zaskoczeni możliwością wykrywania „niewykrywalnego” sprzętu wojskowego. Inspiracją dla dialogu w branży stał się artykuł pracowników naukowych Zakładu Mikrofal w Instytucje Radioelektroniki na Wydziale Elektroniki WAT, opublikowany w czasopiśmie „Electronics” przez zespół dr. hab. Szczepaniaka wraz z doktorantami Michałem Kniołą i Tomaszem Rogalą, pt. „Counter-Passive Coherent Locator (C-PCL)—A Method of Remote Detection of Passive Radars for Electronic Warfare Systems” (DOI: 10.3390/ electronics10141625).
W 2022 roku w czasopiśmie dla wojskowości „European Security and Defence” ukazał się artykuł Thomasa Withingtona „Passive radar – Passive Aggressive”, w którym naukowcy i praktycy określają osiągnięcie uczonych z WAT w zakresie detekcji i lokalizacji radarów pasywnych jako potencjalnie przełomowe. – Szczególnie ciekawe są wypowiedzi producentów radarów pasywnych w części „The Riposte”, które przyznają de facto istnienie słabości tego typu radarów – stwierdził dr hab. inż. Piotr Kaniewski, dyrektor Instytutu Radioelektroniki, cytowany na stronie WAT.
Sygnał okazyjny
Jak wyjaśnia prof. Szczepaniak, radar pasywny z definicji nie emituje żadnych sygnałów. Można go porównać do bardzo czułego mikrofonu, który zamiast nasłuchiwać dźwięku wydawanego przez samolot, odbiera sygnał odbity od tego obiektu latającego. Sygnał jest nadawany przez tzw. nadajnik okazyjny. Może to być stacja GSM, antena nadawcza radia FM, nadajniki naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T, ewentualnie satelitarne nadajniki GPS lub inne radary, które „niechcący” – emitując energię w przestrzeń – służą radarowi pasywnemu jako podświetlacz. Gdy radar pasywny wykryje poszukiwany samolot, należy założyć, że przekaże tę informację dalej np. drogą światłowodową, znów nie emitując żadnego sygnału.
Pasywny radar odbiera główny sygnał „okazyjny”, tak jakby chciał „oglądać” telewizję szerokopasmową, a potem porównuje ten sam sygnał, ale odbity np. od samolotu lecącego gdzieś w przestrzeni powietrznej. Na podstawie tego porównania, używając wyrafinowanych algorytmów, może wyliczyć położenie i prędkość samolotu. Radar taki nie jest skomplikowany technologicznie, w sensie produkcyjnym, choć oczywiście umieszczany na mobilnych platformach, w wykonaniu wojskowym, jest sprzętem kosztownym. Wewnątrz radaru znajdują się wysokiej klasy odbiorniki niskoszumowe i wyspecjalizowany komputer obliczeniowy, który przetwarza odebrane sygnały. Zasięg takiego radaru może wynosić nawet kilkaset kilometrów, można ustawić wiele radarów pasywnych tam, gdzie tradycyjne radary nie „widzą” dobrze obiektów latających. Rozwiązania takie są wdrażane w siłach zbrojnych w kraju i za granicą. Uznano je za niewykrywalne, czyli takie, których przeciwnik nie może namierzyć, a potem zniszczyć.
Inspiracja? Pułapki terrorystów
W Zakładzie Mikrofal IRE od 2018 roku badane są tzw. nieliniowe zjawiska w torach odbiorczych. Naukowcy, zainspirowani pewnym raportem z wojny w Jemenie, postanowili znaleźć sposób na wykrycie pułapek, które terroryści zastawiali na konwoje koalicyjnych wojsk.
Pułapka zawierała ładunek przebijający pancerz z dużej odległości, tzw. ładunek EFP. Był on inicjowany pasywną „czujką” podczerwieni – taką, jaką każdy zna z systemów alarmowych. Oklejony pianką poliuretanową i pomalowany, imitował kawałek skały lub kamień. Taki „artystyczny kamień” leżał kilkanaście metrów obok drogi i uruchamiał się zaraz po tym, jak pasywny czujnik podczerwieni wykrywał przejeżdżający samochód.
– Poszukiwaliśmy odpowiedzi, którą dają układy elektroniczne ukryte w tym „kamieniu”, czyli tzw. odpowiedzi nieliniowej albo intermodulacyjnej. Gdybyśmy użyli klasycznego radaru, to prawdopodobnie nic byśmy nie odkryli, ponieważ przeszkadzałoby w tym odbicie sygnału od ziemi, drzew i kamieni. My jednak możemy otrzymać sygnał zwrotny tylko pochodzący z ukrytego obwodu elektronicznego. To była nasza pierwsza motywacja: ratowanie życia żołnierzy – wspomina cytowany w materiale prasowym prof. Szczepaniak.
Wykrywanie radarów pasywnych
Kiedy to się udało, naukowcy wykorzystali swoją technikę do wykrywania radarów pasywnych. Dla utrudnienia zadania założono, że elektronika i zasilanie radaru są całkowicie ukryte w ekranowanym metalowym kontenerze, a wejście do niego prowadzi przez antenę odbierającą sygnały, na przykład telewizji naziemnej DVB-T.
– Jedyną szansą, żeby „wejść” do środka radaru, jest jego antena odbiorcza. I, choć to nieoczywiste, to okazuje się, że jeżeli wyślemy tam odpowiednio spreparowany sygnał sondujący, pobudzimy radar do odpowiedzi nieliniowej. Sygnał musi wejść do anteny radaru pasywnego dokładnie w tym samym zakresie częstotliwości, w którym radar odbiera sygnały telewizyjne. Paradoks polega na tym, że wzmacniacz odbiorczy radaru odeśle nam odpowiedź zwrotną, ponieważ jest podłączony do anteny. Dostajemy się zatem do wnętrza „opancerzonego” radaru przez antenę wejściową i tą samą anteną wychodzimy sygnałem, którego radar „nie chce” emitować, ale jest do tego zmuszony poprzez pobudzenie naszym sygnałem. Jego antena odbiorcza staje się nadawczą dla sygnału, który my wywołaliśmy – tłumaczy prof. Szczepaniak.
Opisany przez naukowca układ wykrywania radarów pasywnych może być umieszczony np. na statku bezpilotowym (BSL). Obecnie prowadzone są prace zmierzające do przedstawienia demonstratora technologii. Jego zastosowanie praktyczne to kwestia taktyki wojskowej. I tak, na przykład, przy wkraczaniu na nieznany teren państwa, na które trzeba wprowadzić siły zbrojne, warto znać pozycję wszystkich pracujących tam środków radiolokacyjnych. Aby unieszkodliwić radar pasywny, najpierw należy go namierzyć. Niezbędna jest mapa nadajników FM, GSM i telewizji. Dzięki niej można oszacować, gdzie mogą być umieszczone radary pasywne i zawęzić obszar poszukiwań. Następnie wyznaczony obszar można „przeczesać” zespołem bezpilotowców wyposażonych w opracowane w WAT urządzenie wykrywające.
Naukowcy podkreślają, że technologia radiolokacyjna może być wykorzystana również do wykrywania obiektów niewykrywalnych dla radarów (stealth), czyli tak zwanych niewidzialnych samolotów czy dronów, które mogą zagrażać ważnej infrastrukturze (budynki rządowe, rafinerie itp.) lub np. uczestnikom imprez masowych. Podstawowe jest jednak zastosowanie militarne, np. umiejętność znajdowania elektroniki w bezpilotowcach pokrytych powłokami pochłaniającymi sygnał radarów.
