המלחמה המודרנית מהירה וחולפת. לעתים קרובות המנצח בקרב הוא אחד שהוא הראשון כדי להיות מסוגל לזהות איום פוטנציאלי להגיב כראוי את זה. במשך יותר משבעים שנה, שיטת מכ"ם המבוססת על פליטת גלי רדיו ורישום ההשתקפות שלהם מחפצים שונים שימשה לחיפוש אחר אויב ביבשה, בים ובאוויר. התקנים ששולחים ומקבלים אותות אלה נקראים תחנות מכ"ם (מכ"מים) או מכ"מים.
המונח "מכ"ם" הוא קיצור באנגלית (זיהוי רדיו והשתלשלות), שהושק ב -1941, אך הפך כבר מזמן למילה עצמאית ונכנס ברוב שפות העולם.
המצאת המכ"ם היא ללא ספק אירוע מכריע. העולם המודרני קשה לדמיין בלי תחנות מכ"ם. הם משמשים בתעופה, בתחבורה ימית, בעזרת מזג האוויר של מכ"ם הוא ניבא, מפרי חוקי התנועה מזוהים, פני כדור הארץ נסרק. מערכות המכ"ם (RLK) מצאו את יישומן בתעשיית החלל ובמערכות הניווט.
עם זאת, המכ"ם הנפוץ ביותר נמצא בעניינים צבאיים. יש לומר כי טכנולוגיה זו נוצרה במקור לצרכים צבאיים והגיע לשלב של יישום מעשי ממש לפני תחילת מלחמת העולם השנייה. כל המדינות הגדולות שהשתתפו בקונפליקט הזה פעלו באופן פעיל (ולא בלי תוצאה) במכ"מים לצורך סיור ואיתור של אוניות ומטוסים של האויב. זה בטוח לומר כי השימוש של מכ"ם החליט את התוצאה של כמה קרבות איקוניים הן באירופה תיאטרון האוקיינוס השקט.
כיום, מכ"מים משמשים לפתרון מגוון רחב מאוד של משימות צבאיות, החל במעקב אחר שיגור טילים בליסטיים בין יבשתיים לסיור ארטילרי. כל מטוס, מסוק, ספינת מלחמה יש מורכבת מכ"ם משלה. מכ"מים הם הבסיס של מערכת ההגנה האווירית. מתחם המכ"ם החדש עם מערך אנטנות בשלבים יותקן על הטנק הרוסי המבטיח "ארמאטה". באופן כללי, המגוון של המכ"ם המודרני מדהים. אלה הם מכשירים שונים לחלוטין, אשר שונים בגודל, מאפיינים המטרה.
זה בטוח לומר כי היום רוסיה היא אחד המנהיגים בעולם מוכר בפיתוח וייצור תחנות מכ"ם. עם זאת, לפני שאנחנו מדברים על מגמות בפיתוח של מערכות מכ"ם, כמה מילים צריך להיות אמר על העקרונות של המבצע מכ"ם, כמו גם על ההיסטוריה של מערכות מכ"ם.
איך עובד מכ"ם
מיקום הוא שיטה (או תהליך) של קביעת המיקום של משהו. לפיכך, radiolocation היא שיטה של גילוי אובייקט או אובייקט בחלל באמצעות גלי רדיו, אשר נפלט והתקבל על ידי מכשיר המכונה מכ"ם או מכ"ם.
העיקרון הפיזי של פעולת המכ"ם הראשוני או הפסיבי הוא פשוט למדי: הוא משדר גלי רדיו לחלל, המשתקפים מהאובייקטים הסמוכים וחוזרים אליו בצורה של אותות מוחזרים. ניתוחם, המכ"ם הוא מסוגל לזהות אובייקט בנקודה מסוימת בחלל, וגם כדי להראות את המאפיינים העיקריים שלה: מהירות, גובה, גודל. כל מכ"ם הוא מכשיר הנדסי רדיו מורכב המורכב מרכיבים רבים.
הרכב המכ"ם כולל שלושה מרכיבים עיקריים: משדר אותות, אנטנה ומקלט. ניתן לחלק את כל תחנות הרדאר לשתי קבוצות גדולות:
- דחף;
- פעולה מתמשכת.
משדר מכ"ם דופק פולט גלים אלקטרומגנטיים למשך פרק זמן קצר (שבריר של שנייה), האות הבא נשלח רק לאחר הדופק הראשון ומחזיר את המקלט. דופק החזרה תדירות - אחד המאפיינים החשובים ביותר של המכ"ם. מכ"מים בתדר נמוך שולחים כמה מאות פעימות לדקה.
האנטנה של מכ"ם הדופק פועלת הן בקבלה והן בהעברה. לאחר כניסת האות, המשדר כבוי למשך זמן מה והמקלט מופעל. לאחר הקבלה שלו הוא תהליך הפוך.
מכ"ם דופק יש גם חסרונות ויתרונות. הם יכולים לקבוע את הטווח של מספר מטרות בבת אחת, כגון מכ"ם יכול לעשות בקלות עם אנטנה אחת, האינדיקטורים של מכשירים כאלה הם פשוטים. עם זאת, את האות הנפלט על ידי מכ"ם כזה צריך להיות כוח גדול למדי. ניתן גם להוסיף כי כל מכ"ם המעקב המודרני מבוצע על ידי דפוס הדופק.
בתחנות מכ"ם פעמוניות, מגנטים, או מנורות גל נודדות, משמשות בדרך כלל כמקור אות.
אנטנת המכ"ם ממקדת את האות האלקטרומגנטי ושולחת אותו, מרימה את הדופק המשקף ומעבירה אותו למקלט. יש מכמונות שבהן הקבלה וההעברה של אותות נעשים על ידי אנטנות שונות, והם יכולים להיות ממוקמים במרחק ניכר אחד מהשני. אנטנת המכ"ם יכולה לפלוט גלים אלקטרומגנטיים במעגל או בעבודה במגזר מסוים. קרן הרדאר יכולה להיות ספירלית או בצורת קונוס. במידת הצורך, מכ"ם יכול לפקח על היעד נע, כל הזמן הצבעה על זה בעזרת מערכות מיוחדות.
הפונקציה של המקלט היא לעבד את המידע שהתקבל ולהעביר אותו למסך שממנו הוא נקרא על ידי המפעיל.
בנוסף מכ"ם פועם, יש מכ"מ רציף כי כל הזמן פולטים גלים אלקטרומגנטיים. תחנות מכ"ם כאלה בעבודתם משתמשות באפקט דופלר. היא טמונה בעובדה שתדירות הגל האלקטרומגנטי המשתקף מאובייקט המתקרב למקור האות תהיה גבוהה יותר מאובייקט נע. תדירות הדופק הנפלט נותרת ללא שינוי. מכ"מים מסוג זה אינם מתקנים חפצים קבועים, המקלט שלהם מרים רק גלים עם תדר גבוה או נמוך יותר מאשר הנפלט.
מכ"ם דופלר טיפוסי הוא מכ"ם, אשר משמש את משטרת התנועה כדי לקבוע את המהירות של כלי רכב.
הבעיה העיקרית של רציפות פעולה רציפה היא חוסר האפשרות להשתמש בהם כדי לקבוע את המרחק לאובייקט, אך במהלך הפעולה שלהם אין הפרעה של אובייקטים קבועים בין המכ"ם לבין היעד או מאחוריו. בנוסף, מכ"ם דופלר הוא מכשיר פשוט למדי, אשר מספיק כדי להפעיל אותות של צריכת חשמל נמוכה. כמו כן יש לציין כי תחנות מכ"ם מודרניות עם קרינה מתמשכת יש את היכולת לקבוע את המרחק לאובייקט. הדבר נעשה על ידי שינוי התדירות של המכ"ם במהלך המבצע.
אחת הבעיות העיקריות במבצע מכ"ם פעמו הן הפרעות שמקורן באובייקטים קבועים - ככלל, זהו פני כדור הארץ, הרים, גבעות. כאשר מכ"ם הדופק של מטוסים מופעלים, כל האובייקטים שלהלן "מוסתרים" על ידי אות המשתקף מפני כדור הארץ. אם אנחנו מדברים על קומפלקסים מכ"ם קרקע או ספינות, אז להם בעיה זו באה לידי ביטוי בזיהוי מטרות עף בגובה נמוך. כדי למנוע הפרעה כזו, נעשה שימוש באותו אפקט דופלר.
בנוסף המכ"ם העיקרי, יש גם מה שנקרא משני מכמונות, אשר משמשים מטוסים לזהות מטוסים. הרכב מערכות המכ"ם, בנוסף למשדר, לאנטנה ולמקלט הקולט, כולל גם משדר מטוס. כאשר מוקרן עם אות אלקטרומגנטי, המשיב בעיות מידע נוסף על גובה, מסלול, מספר הלוח, ואת אזרחותו.
כמו כן, ניתן לחלק את תחנות הרדאר באורך ובתדירות הגל שבו הן פועלות. לדוגמה, כדי ללמוד את פני השטח של כדור הארץ, כמו גם לעבוד במרחקים משמעותיים, גלים של 0.9-6 מ '(תדר 50-330 MHz) ו 0.3-1 מ' (תדר 300-1000 MHz) משמשים. מכ"ם עם אורך גל של 7.5-15 ס"מ משמש לבקרת תעבורה אווירית, ומכ"ם מעל לאופק של תחנות גילוי שיגור טילים פועל על גלים באורך של 10 עד 100 מטר.
היסטוריה של מכ"ם
הרעיון של מכ"ם הופיע כמעט מיד לאחר גילוי גלי רדיו. ב -1905 יצר כריסטיאן הולסמאייר מחברת סימנס, חברה גרמנית, מכשיר שיכול לזהות חפצים מתכתיים גדולים באמצעות גלי רדיו. הממציא הציע להתקין אותו על ספינות כדי שיוכלו למנוע התנגשויות בתנאים של ראות גרועה. עם זאת, חברות המשלוח לא מעוניינים המכשיר החדש.
ניסויים נערכו עם מכ"ם ברוסיה. בסוף המאה ה -19, מדען הרוסי פופוב גילה כי חפצים מתכת למנוע את התפשטות גלי רדיו.
בתחילת שנות ה -20 הצליחו המהנדסים האמריקאים אלברט טיילור וליאו יאנג לאתר ספינה חולפת באמצעות גלי רדיו. עם זאת, המדינה של תעשיית הרדיו באותה תקופה היה כזה כי היה קשה ליצור עיצובים תעשייתיים של תחנות מכ"ם.
תחנות הרדאר הראשונות שניתן להשתמש בהן לפתרון בעיות מעשיות הופיעו באנגליה באמצע שנות השלושים לחייהן. מכשירים אלה היו גדולים מאוד, הם יכלו להיות מותקנים רק על הקרקע או על הסיפון של ספינות גדולות. רק ב -1937 נוצר אב-טיפוס של מכ"ם מיניאטורי, שניתן היה להתקין על מטוס. עם תחילת מלחמת העולם השנייה, הבריטים היו שרשרת מפותחת של תחנות מכ"ם בשם שרשרת הבית.
עוסקת בכיוון חדש ומבטיח בגרמניה. יתר על כן, יש לומר, ללא הצלחה. כבר ב- 1935 הוצג המפקד העליון של הצי הגרמני, רדר, מכ"ם מתפקד עם תצוגת קורות אלקטרונים. מאוחר יותר, על בסיס זה נוצרו דגימות סדרתי של המכ"ם: Seetakt עבור חיל הים ואת פרייה להגנה אווירית. בשנת 1940 החלה מערכת בקרת האש של מכבי האש של וירצבורג לזרום לצבא הגרמני.
עם זאת, למרות ההישגים הברורים של מדענים ומהנדסים גרמניים בתחום הרדיוקולוקציה, הצבא הגרמני החל להשתמש במכ"ם לאחר מכן. היטלר וראשו של הרייך ראו במכ"מים נשק גרעיני בלבד, שהצבא הגרמני המנצחת לא היה זקוק לו באמת. מסיבה זו היו לגרמנים רק שמונה מכ"מים של פרייה שהונפקו בתחילת המלחמה על בריטניה, אם כי מבחינת המאפיינים שלהם הם היו לפחות טובים כמו עמיתיהם הבריטים. באופן כללי, ניתן לומר כי דווקא השימוש המוצלח במכ"ם, אשר קבע במידה רבה את תוצאות הקרב על בריטניה ואת העימות הבא בין הלופטוואפה לבין חיל האוויר של בעלות הברית בשמי אירופה.
מאוחר יותר, הגרמנים על בסיס מערכת Würzburg יצר קו הגנה אווירית, אשר נקרא "קו Kammuber". בעזרת הכוחות המיוחדים הצליחו בעלות הברית לפענח את סודות עבודתו של המכ"ם הגרמני, דבר שאפשר את ריבתם ביעילות.
למרות העובדה שהבריטים נכנסו למרוץ ה"רדאר "מאוחר יותר על ידי האמריקנים והגרמנים, הם הצליחו לעקוף אותם בקו הסיום ולהתקרב לתחילת מלחמת העולם השנייה עם מערכת המכ"ם המתקדמת ביותר.
כבר בספטמבר 1935 החלו הבריטים לבנות רשת של תחנות מכ"ם, שכללו עשרים מכ"מים לפני המלחמה. היא חסמה לחלוטין את הגישה לאיים הבריטיים מחוף אירופה. בקיץ 1940 נוצר מגנטרון מהדהד על ידי מהנדסים בריטיים, שהפך מאוחר יותר לבסיס של תחנות מכ"ם מוטסות שהותקנו על מטוסים אמריקאיים ובריטיים.
עבודה בתחום המכ"ם הצבאי נערכה בברית המועצות. הניסויים המוצלחים הראשונים על זיהוי מטוסים באמצעות מכ"ם בברית המועצות נערכו באמצע שנות ה -30. בשנת 1939, המכ"ם הראשון RUS-1 אומצה על ידי הצבא האדום, ובשנת 1940 - RUS-2. שתי תחנות אלה הוכנסו לייצור המוני.
מלחמת העולם השנייה הראתה בבירור את היעילות הגבוהה של השימוש בתחנות מכ"ם. לכן, לאחר השלמתו, פיתוח של מכמונות חדשות הפך לאחד העדיפויות לפיתוח ציוד צבאי. עם הזמן, מכ"מ מוטס קיבל ללא יוצא מן הכלל את כל המטוסים הצבאיים ואת הספינות, ואת המכ"ם הפך את הבסיס של מערכות ההגנה האווירית.
במהלך המלחמה הקרה היו לארצות הברית ולברית המועצות נשק הרסני חדש - טילים בליסטיים בין יבשתיים. גילוי השיגור של רקטות אלה הפך לעניין של חיים ומוות. המדען הסובייטי ניקולאי קבנוב הציע את הרעיון של שימוש בגלי רדיו קצרים כדי לזהות מטוסי אויב במרחקים ארוכים (עד 3 אלף ק"מ). זה היה די פשוט: Kabanov גילו כי גלי רדיו עם אורך של 10-100 מטר מסוגלים להקפיץ את היונוספירה, ומטרות הקרנה על פני כדור הארץ, חוזרים באותה הדרך אל המכ"ם.
מאוחר יותר, על בסיס רעיון זה, התגלה גילוי מכ"ם מעבר לאופק של שיגור טילים בליסטיים. דוגמא למכ"ם כזה יכולה לשמש "דריאל" - תחנת מכ"ם אשר במשך כמה עשורים הייתה הבסיס של מערכת ההתראה של הטילים הסובייטיים.
נכון לעכשיו, אחד התחומים המבטיחים ביותר לפיתוח טכנולוגיית מכ"ם הוא יצירת מכ"ם בשלבים (PAR). למכ"מים כאלה אין אף אחד, אלא מאות פליטים של גלי רדיו, המופעלים על ידי מחשב רב עוצמה. גלי רדיו הנפלטים ממקורות שונים ב HEADLIGHTS יכול להגביר אחד את השני אם הם חופפים בשלב, או להיפך, להחליש.
אותות מכ"ם המערך השלבי ניתנים לכל צורה רצויה, ניתן להזיז אותה בחלל מבלי לשנות את מיקום האנטנה עצמה, תוך שימוש בתדרי קרינה שונים. מכ"ם המערך בשלבים הוא הרבה יותר אמין ורגיש מאשר מכ"ם עם אנטנה קונבנציונלית. עם זאת, אלה מכמונות יש חסרונות: בעיה גדולה היא קירור של המכ"ם עם HEADLIGHT, בנוסף, הם קשה לייצר הם יקרים.
תחנות מכ"ם חדשות עם מערך בשלבים מותקנות על מטוסי קרב מדור חמישי. טכנולוגיה זו משמשת במערכת הטילים האמריקאית. קומפלקס המכ"ם עם מערכים מדורגים יותקן על הטנק הרוסי החדש "ארמאטה". יצוין כי רוסיה היא אחת המובילות בעולם בפיתוח מכ"ם עם PAR.
