Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Radaren vil generobre luftrummet

Radaren har siden anden verdenskrig været et af de vigtigste våben i krige. Med tiden er fjendtlige objekter dog blevet bedre og bedre til at skjule sig for de usynlige bølger. Men radaren har ikke tabt kampen – den slår tilbage med nye teknologiske fremskridt.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Lige siden radaren fik sit gennembrud under anden verdenskrig som et uundværligt våben i krige, har der været en kamp mellem radaren og de objekter, som den skal afsløre. Løbende er der blevet udviklet metoder til at gemme sig for radarbølgerne. Fly og skibe har fået særlige overflader, som har gjort dem usynlige. Radaren har været i defensiven, men kampen er aldrig blevet tabt, og nu gør radaren nye fremskridt i dette uendelige slag på teknologi.

Det var allerede i 1920’erne, man opdagede, at radiobølger også kunne anvendes til at ”se” gennem tåge og regn og endda opdage fjendtlige fly og skibe. Under anden verdenskrig udviklede man radarsystemer, der både kunne angive afstanden til objekterne og deres højde over jorden. Bølgelængden var relativt lang, og opløsningen tilsvarende dårlig. Med opfindelsen af magnetronen, der kan frembringe mikrobølger, blev nøjagtigheden imidlertid nærmest revolutioneret. Nu kunne selv et ubådsperiskop med en tykkelse som en stok ses på radarskærmen.

Den britiske Artisan-radar kan spotte en tennisbold, der bevæger sig med over lydens hastighed op til 25 km væk. Den britiske Artisan-radar kan spotte en tennisbold, der bevæger sig med over lydens hastighed op til 25 km væk.

Transistorer og digital computerteknik har siden gjort radarteknologien så alsidig, at den ud over militær anvendelse også bruges til civile formål, for eksempel overvågning af lufttrafik og observation af nedbør. Til dato er der udviklet over 30 forskellige typer af radarer, og de seneste teknologier er så avancerede, at de kan afsløre en tennisbold på 200 km’s afstand, skelne en bombeudløser fra et stykke rustent ståltråd og videofilme mennesker, der skjuler sig bag vægge så tykke som borgmure.

Den forvirrede radar
Der er brug for de nye landvindinger, hvis ikke radaren i militærsammenhæng skal nedgraderes til en museumsgenstand. Dygtige ingeniører fra alle lande har lige fra begyndelsen søgt at finde metoder til at snyde sig uden om radardetektering. Den tidligste metode var at forvirre fjendens radar med små metalstykker – shaff og flares – og denne teknik bruges stadig i et vist omfang. Den teknologiske udvikling har også muliggjort aktiv elektronisk ”jamming”, hvor kraftige støjsignaler kan blokere og ødelægge den almindelige signalmodtagelse.

Mere berømt er måske den såkaldte stealth-teknologi (af engelsk stealth, som betyder ”at snige sig”), hvor fly og skibe formes så ujævne og vinklede, at radarbølgerne kastes tilbage i en skæv vinkel og derfor ikke rammer radarmodtageren. En anden metode er at beklæde fartøjer med materialer, der absorberer radarbølgerne. Sådan et absorp-tionslag skal dog skal være relativt tykt.

Nu har et team af kinesiske forskere endda udviklet et særligt elektronisk beklædningsmateriale, der effektivt kan opsuge radarbølger over et bredt spektrum af frekvenser. Materialet, der kaldes Active Frequency Selecting Surface (AFSS), er blot 7,8 mm tykt. Kineserne bruger nemlig aktive elektroniske komponenter, der hele tiden justerer materialets evne til at opsuge radarbølger på forskellige aktuelle frekvenser. Derved bliver piloterne i stand til at tune flyets overflade til at absorbere radarbølger mellem 0,7 og 1,9 GHz eller langt størsteparten af de frekvenser, der anvendes af moderne radaranlæg.

Radarer til missilovervågning er ofte anbragt på platforme ude i havet. Radarer til missilovervågning er ofte anbragt på platforme ude i havet.

Hundreder af små sendere
Blandt de mest spændende forsøg på at genvinde radarens magt over luftrummet er virksomheden Aerospace Industries og datterselskabet Aelta – begge fra Israel. Her har udviklerne netop løftet sløret for et helt nyt system med navnet Terra, der angiveligt skal kunne afsløre alle fjendtlige fly, missiler og satellitter i tusinder af kilometers afstand og samtidig angive præcise data om objektet: klassificering, vægt, flyvehastighed og formodede mål.

Systemet består af to forskellige radarsystemer, som komplementerer hinanden. Hvert af de to radarsystemer er opbygget af hundredevis af små enkeltradarer, som igen kan forbindes med andre sporingssystemer og på den måde give et komplet overblik over luftrummet. Til sammen har de to Terra-radarer en operationshorisont på 320 grader, og de kan arbejde sammen eller hver for sig og tæt på eller langt fra hinanden.

Radaren, som kan spotte tennisbolde på lang afstand, er den britiske BAE Systems’ Artisan 3D Medium Range Radar Type 997. Denne vidunderradar kan spotte genstande på størrelse med de små, gule bolde fra 200 m og helt op til 200 km. Selv hvis boldene farer af sted med tre gange lydens hastighed, over 3000 km/t, i selskab med 899 andre objekter, og omgivelserne er fyldt af elektrisk støj som fra 10.000 mobiltelefoner, der snakker løs.

Det er ikke et paradenummer, for tværsnittet på et moderne antiskibsmissil er netop ikke meget større end en tennisbold. Det gør efter producentens eget udsagn Artisan til det mest avancerede radarsystem, der nogensinde er udviklet.

Et nyt israelsk radarsystem, Terra, kan afsløre fly, missiler og satellitter på flere tusind kilometers afstand. Et nyt israelsk radarsystem, Terra, kan afsløre fly, missiler og satellitter på flere tusind kilometers afstand.


Ser gennem betonvægge
At man heller ikke længere kan gemme tropper og våben bag en betonvæg, skyldes en helt ny radar fra det amerikanske teknologi-universitet MIT. Den kan optage real-time video af alt, hvad der foregår bag selv tykke vægge.

Hemmeligheden er, at MIT-radaren kun udnytter 0.0025 % af de radiobølger, der når gennem væggen og kastes tilbage, og ser bort fra de 99.9975 %, der ikke gør. De udvalgte ekkoer bliver forstærket, og lidt elektronik fra National Instruments, en almindelig kraftig gamer-pc og nogle smarte algoritmer omsætter derpå signalerne til levende videobilleder af alt, hvad der rører sig inde bagved.

Forstærkningen gør de korte bølgelængders ringe signal/støjforhold til et ubetydeligt problem, og det bliver muligt sammen med det smarte digitale filter, der sorterer uvedkommende refleksioner fra, at skille ekko-signalerne fra muren fra det langt svagere ekko fra objekter bagved. Man kan endda skelne døde genstande fra levende og bevægelige mål bag betonmuren.

Forskerne anfører, at selv om man prøver, kan ingen forholde sig i 100 procent kropslig ro. MIT-holdet har med radarens hjælp kunnet vise videobilleder af to personer bag en solid betonmur med 10,8 billeder i sekundet på en afstand af 6 m, og denne afstand vil let kunne øges til det tredobbelte. Man regner med, at denne nye radartype vil kunne tjene både militære formål under aktioner i bymiljøer, men også anvendes til for eksempel civile eftersøgninger af overlevende efter jordskælv. MIT-radaren er ikke det eneste radarsystem, der kan “se” gennem forhindringer, men den er indtil videre den eneste, som kan gøre det på flere meters afstand og uden at fylde en flyttevogn.

Stealth-bombeflyet ”Nighthawk” er radarens fjende nummer et. Radar- ekkoet er ikke større end  ekkoet fra en humlebi. Stealth-bombeflyet ”Nighthawk” er radarens fjende nummer et. Radar-
ekkoet er ikke større end
ekkoet fra en humlebi.

Den gode, gamle radar er altså i rivende udvikling. Man kan blot være sikker på én ting: Der vil sideløbende blive udviklet teknologier, som skal forhindre smugkig gennem mure og afsløring af missiler. Kapløbet om at se uden selv at blive set fortsætter og vil formentlig gøre det så længe, der udkæmpes krige på Jorden.

Sådan fungerer en moderne radar

AOD07_radarteknologi02

1. En magnetron frembringer radiokortbølger.
2. Et duplexer-kredsløb skifter antennen om mellem sende- og modtagetilstand.
3. I sendetilstand fungerer antennen som transmitter og sender et snævert strålebundt af radarbølger ud i omgivelserne.
4. Radarbølgerne rammer et fly og bliver reflekteret.
5. Antennen opfanger de tilbagekastede bølger under et ophold i transmissionen, hvor antennen er stillet til modtagertilstand.
6. En computer bearbejder de modtagne signaler og omsætter dem til et billede på en radarskærm.
7. Flyet vises på skærmen som lysprikker eller ”blips” sammen med andre genstande i omgivelserne.

Ingeniører inspireret af delfiner
Delfiners jagtteknik har givet ingeniører fra University of Southampton and Cobham Technical Services (UCL) idé til en radar, der kan afsløre spionudstyr og skjulte bomber. Twin Inverted Pulse Radar kan skelne elektronik til spionage og bombeudløsere fra andre metalobjekter som rørledninger, metalgitre og stålmaster, der ellers kan forvirre traditionelle radaranlæg og metalsøgere – ligesom delfiner kan skelne mellem byttedyr og andre genstande, der reflekteres i dyrenes sonarsystem.

Nyt radarsystem er inspireret af delfiners evne til at skelne byttedyr fra uinteressante genstande. Nyt radarsystem er inspireret af delfiners evne til at skelne byttedyr fra uinteressante genstande.

Systemet bygger på affyring af to radarpulser i modfase lige efter hinanden, og under en prøve nedsænkede forskerne en lille 6 cm lang dipolantenne med en diode hen over (typisk komponent i spionudstyr og sprængladninger) og sammenlignede ekkoet med en rusten klampe. Antennen gav et 100.000 gange kraftigere ekkosignal end metalskrottet. Og eftersom sådanne små dipolantenner kan fremstilles både let, billigt og uden behov for strømtilførsel, forestiller forskerne sig, at de vil kunne lokalisere og identificere ting, personer eller dyr, ligesom teknologien giver mulighed for at spore og finde ofre for ulykker og naturkatastrofer via deres mobiltelefon, selv om den både er slukket og uden strøm på batteriet.

Radar i fremtidens smartphones
Et EU-støttet forskningsprojekt har ført til udvikling af et komplet radarsystem på en chip på størrelse med en negl. Chippen fra IHP Microelectronics i Frankfurt kan beregne afstande til objekter op til 10 meter væk med en nøjagtighed på 1 mm og yderligere med Doppler-effekten aflæse deres hastighed. Fremstillingsprisen er under en euro, så nyheden kan nemt indgå i fremtidige dørsystemer, selvkørende biler, robotter og ikke mindst i smartphones.

AOD07_radarteknologi05

Chippen måler kun 8 x 8 mm.

Ingen radar under vand
Elektromagnetiske bølger – både radiobølger og synligt lys – bevæger sig ikke synderlig godt gennem vand. Derfor er havet kulsort blot få meter nede, og derfor er ubåde ikke udstyret med radar. I stedet bruger undervandsfartøjer sonar, der arbejder efter stort set samme princip som radar blot med lydbølger i stedet for radiobølger.

Mobilnettet som verdensradar
Den britiske regering har finansieret et projekt, der går ud på at forbinde alle eksisterende mobilmaster til et gigantisk radarnetværk, der vil være i stand til at afsløre alt, hvad der rører sig indendørs eller udendørs inden for hele netværkets rækkevidde.

En undersøgelse har fastslået, at hele Storbritanniens store og teknisk avancerede radarnetværk til brug for den civile engelske luftfart kunne erstattes med et computersystem, der modtog og analyserede alle de tv-signaler, der blev kastet tilbage efter at have ramt en flyvemaskine.

Sæt radar på din cykel
Nu kan du sætte en radar på din cykel. Garmin Varia Radar består af en displayenhed, der monteres på styret, og en radarsender, som er sammenbygget med en cykelbaglygte og skrues bag sadlen. Radaren kan afsløre biler i helt op til 140 meters afstand. De vises med en række af blinkende dioder, der lyser kraftigere, jo nærmere køretøjerne kommer. Prisen er 2300 kr.

Radaren viser også, hvor hurtigt køretøjer nærmer sig. Radaren viser også, hvor hurtigt køretøjer nærmer sig.