poszukiwania zaginionego lotu Malaysia Airlines 370 w tym miesiącu wzbudziły wiele pytań na temat sposobu śledzenia samolotów.

jednym z kluczowych sposobów śledzenia pozycji samolotów jest radar, system, który ewoluował przed II wojną światową i był stale udoskonalany od tego czasu, wyjaśnia dr Graham Brooker, inżynier radarowy Z University of Sydney ’ s School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering.

słowo RADAR jest akronimem dla detekcji radiowej i zasięgu, aw najprostszej formie składa się z transmitowanego sygnału radiowego skierowanego przez antenę w określonym kierunku i odbiornika, który wykrywa echa od wszelkich obiektów na ścieżce sygnału, mówi.

Nadajnik składa się z obwodu elektronicznego, który oscyluje na określonej częstotliwości, zwykle znacznie wyższej niż częstotliwości używane do transmisji radiowych lub telewizyjnych-mówi Brooker.

sygnał ten jest wysyłany w krótkich impulsach energii elektromagnetycznej, zwanych impulsami, przez antenę, która wytwarza wąską wiązkę, taką jak latarka.

„Radar umożliwia określenie kierunku obiektu, ogólnie określanego jako cel, w oparciu o kierunek, w którym skierowana jest antena”, mówi Brooker.

odległość do celu jest określana na podstawie czasu między transmisją impulsu a odbiorem ECHA. Można to dokładnie określić, ponieważ sygnał radaru porusza się z prędkością światła, która jest stała.

^ do góry

kontrola ruchu lotniczego

w przypadku radarów kontroli ruchu lotniczego promień ma kształt wentylatora, wąski w kierunku poziomym i szeroki w kierunku pionowym, aby pomieścić samoloty wysoko latające.

ta wiązka skanuje okrąg raz na dwie lub trzy sekundy, a echa są wyświetlane na okrągłym wyświetlaczu zwanym wskaźnikiem położenia planu.

kontroler ruchu lotniczego — lub komputer — może śledzić ECHA lub „blipy” na wyświetlaczu, aby określić, dokąd zmierza samolot. To się nazywa główny radar.

„Radar pierwotny rzadko jest używany w izolacji, ponieważ na niebie jest zbyt wiele samolotów”, mówi Brooker.

„obecnie używany jest również radar wtórny, w którym kodowana Sekwencja impulsów jest wysyłana do samolotu, a transponder na samolocie generuje kodowany powrót, zawierający wiele informacji o samolocie. Kiedyś nazywano to identyfikacyjnym przyjacielem lub wrogiem, lub IFF.”

kontrolerzy ruchu lotniczego najczęściej używają radaru wtórnego do śledzenia samolotów komercyjnych i używają radaru rzeczywistego tylko w przypadku, gdy transpondery nie są zamontowane, są wyłączone lub uszkodzone.

„kilka dekad temu był przypadek, w którym młody człowiek przeleciał lekkim samolotem w połowie drogi przez USA bez wykrycia, ponieważ kontrolerzy ruchu lotniczego albo mieli wyłączone główne radary, albo myśleli, że jego echo pochodzi ze stada ptaków”, mówi Brooker.

Jeśli transponder samolotu jest wyłączony, może być trudno określić, który z wielu głównych „blipów” radaru na wyświetlaczu kontroli ruchu lotniczego odpowiada samolotowi, który Cię interesuje, mówi Brooker.

„być może dlatego transponder w locie 370 został najwyraźniej wyłączony w zakresie, w którym nastąpiło przekazanie z jednej kontroli ruchu lotniczego do drugiej.

^ do góry

granice radaru

większość ludzi słyszała wyrażenie „latanie poniżej radaru”. Nazwa pochodzi od prawdziwego zjawiska, wyjaśnia dr Brooker.

„jest to spowodowane interakcją wiązki radaru z podłożem, co powoduje, że wiązka „unosi się” poza horyzont. Jeśli samolot leci wystarczająco nisko, promień prawie go nie oświetla, a zasięg, z którym można go zobaczyć, jest ograniczony.”

istnieją również ograniczenia odległości, na jaką można użyć radaru. Głównym problemem z radarem w przypadku operacji na duże odległości jest fakt, że ilość mocy potrzebnej do wysłania i odebrania sygnału zależy od odległości do samolotu podniesionego do mocy czterech, mówi Brooker.

„dlatego, jeśli chcesz podwoić zakres, w którym można wykryć samolot, ilość przekazywanej mocy musi wzrosnąć o współczynnik 16.”

typowe radary używane do śledzenia samolotów na odległość 100 kilometrów lub więcej przekazują moc szczytową w megawatach. Jednak transmitowany impuls jest krótki, zwykle około jednej mikro sekundy i występuje tylko kilkaset razy na sekundę, więc średnia moc jest dość niska.

w przypadku pracy na bardzo dużym zasięgu moc Szczytowa wymagana do wysyłania impulsów radarowych staje się nadmiernie duża.

zaowocowało to rozwojem innowacji, takich jak fazowane macierze, które składają się z dużej liczby mniejszych nadajników i odbiorników na płaskiej powierzchni, które działają w zgodzie i kompresji impulsów, co pozwala na generowanie dłuższych i niższych impulsów kodowanych mocy przy zachowaniu dobrej dokładności zasięgu.

kolejnym ograniczeniem dla radarów dalekiego zasięgu jest tłumienie przez atmosferę-nawet w czystym powietrzu, ale gorzej w deszczu. Jest to odwrotnie związane z długością fali sygnału, więc radary dalekiego zasięgu działają z niską częstotliwością.

^ do góry

ukrywanie się przed radarem

fale elektromagnetyczne „odbijają się” od obiektów przewodzących prąd, więc Staromodne samoloty wykonane z drewna i płótna nie wytwarzały dużych echa radarowego, mówi Brooker. To samo dotyczy nowoczesnych samolotów wykonanych z kompozytów z włókna węglowego. Aluminiowe samoloty są najlepszymi celami.

„kształt samolotu jest również ważny, a metalowe samoloty wykonane z płaskich płyt, ostrych narożników i krawędzi na ogół wytwarzają silne echa, więc jeśli chcesz, aby samolot był niewidoczny, możesz zrobić to z płaskich płyt lub faset, które są wyrównane w taki sposób, że sygnały radarowe odbijają się od odbiornika. Przykładem tego jest samolot szturmowy F-117 stealth.”

alternatywnie samolot może być wykonany bez żadnych kątów prostych tak, że skrzydła są wtopione w ciało i cechy zewnętrzne są wyeliminowane. Tworzenie skóry samolotu, która pochłania energię radaru za pomocą „materiałów pochłaniających radary” jest kolejną metodą zminimalizowania rozmiaru ECHA, mówi.

„b-2 stealth bombowiec jest prawdopodobnie state-of-the-art, który wykorzystuje większość tych technik, i zapewnia echo mniej więcej tak duże, jak produkowane przez trzmiela.”

Dr Graham Brooker inżynier radaru na University of Sydney ’ s School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering. Był przesłuchiwany przez Stephena Pincocka.