Maismaaradarid: luuraja kõikenägevad abilised
Elektroonilised seadmed on muutunud nüüdisaegses sõjapidamises üliolulisteks abilisteks, seda eriti luure valdkonnas. Luureks kasutatakse nii passiivsed seadmed, mis suudavad avastada kiirgavaid seadmeid, ja aktiivseid seadmeid, millest tuntuim on radar. Kuigi algselt olid radarid mõeldud lennumasinate seireks, leidsid nad peagi kasutamist ka maapealsete objektide avastamisel ja tuvastamisel.
Maaluureks mõeldud radarid on paigaldatud kas satelliitidele või õhus ja maal tegutsevatele masinatele. Taktikaliseks luureks kasutatakse ka kaasaskantavaid maismaaradareid (GSR – Ground Surveillance Radar), neist selles artiklis lähemalt juttu tulebki.
Natuke teooriast
Radar (radio detection and ranging) on seade, mis kiirgab täpselt suunatud lühikesi raadiolainete impulsse ja mõõdab nende peegeldust objektidelt. Väljasaadetud ja objektilt tagasi peegeldunud raadiolainete impulsi ajavahe alusel saab välja arvutada objekti kauguse radarist. Liikuva objektiga muutub peegelduva laine sagedus, selle alusel saab välja arvutada objekti liikumise kiirust.
Radari abil on võimalik avastada kõik füüsilised kehad, mis peegeldavad tagasi raadiolaineid. Peegeldumise efektiivsus on proportsionaalne peegelduva pinna suurusega ja samuti sõltub see kehade materjalist. Metallilt peegelduvad raadiolained paremini kui näiteks puidust või plastist pindadelt või riietuselt. Erinevate objektide eristamiseks ja nende asukoha määramiseks on oluline radari ruumiline lahutusvõime. Viimane sõltub kiirgavate raadiolainete pikkusest, radari antenni mõõtmetest ja suunamise täpsusest – lühema lainepikkuse ja suurema antenni korral on lahutusvõime suurem.
Radari muudab kasulikuks tema võime valgustingimustest olenemata avastada ka väga kaugel asuvaid objekte. See ei tähenda, et radar toimib sama hästi kõikides ilmastikutingimustes – näiteks tugevad sademed, udu ja tolm vähendavad radari tegevusraadiust sentimeetri ja millimeetri lainepikkustel. Kõige väiksemate objektide nagu inimeste või mehitamata õhusõidukite (UAV – unmanned aerial vehicle) täpseks tuvastamiseks teiste segajate (clutter) taustal peab radar olema küllaltki suure müraeraldusvõimega, kusjuures maasihtmärkide otsimisel on see olulisem kui õhuseirel, sest taimestik ja muud maapinnal olevad objektid tekitavad palju segavaid kajapeegeldusi ja nende taustal on väga raske õiget sihtmärki tuvastada. Veelgi raskem on radariga avastada metsas asuvat ja taimestikuga varjatud sihtmärki.
Liikuvate objektide eristamiseks segavatest peegeldustest kasutatakse nn Doppleri efekti – objekti liikumisel on temast tagasipeegeldatud raadiolained eri lainepikkusega, tänu sellele on võimalik aru saada, millise kiiruse ja suunaga objekt liigub. Doppleri efekti kasutamisel põhinevad näiteks seadmed, mida politseinikud rakendavad sõidukite kiiruse mõõtmiseks.
Liikumine aitab eristada objekti liikumatu fooni taustal, seetõttu on enamik maismaaradaritest mõeldud just liikuvate sihtmärkide avastamiseks. Liikumatute või väga aeglaselt liikuvate objektide tuvastamiseks metsa taustal või sees kasutatakse keerulisemat tehnoloogiat, näiteks spetsiaalset tehisavaradarit. Selle alternatiiv on pikemate raadiolainete kasutamine, mis ei peegeldu nii kergesti väiksematest valeobjektidest nagu näiteks puulehed. Kuid ka sel puhul on väiksemaid sihtmärke keeruline tuvastada.
Maismaaradaritele põhjustavad probleeme ka maastiku reljeef ning pinnase ja taimkatte omadused. Radar ei näe suurte takistuste taha, märg pinnas neelab raadiolained ja taimestik peegeldab neid tagasi. Samuti on maismaaradari vaateväli piiratud otsenähtavuse kaugusega. USA-s Oklahomas 1970. aastatel tehtud võrdluste-katsete tulemusena selgus, et isegi mõõdukalt liigendatud avatud maastiku puhul oli maa peal töötava radari vaateväli oluliselt piiratud. See oli ka üks põhjus, mis kiirendas mehitamata õhusõidukite arendusprogramme. Tehisavaradari ja tõhusate elektro-optiliste vaatlusvahenditega varustatud ning praeguseks kuulsaks saanud USA Predatori ja Reaperi mehitamata õhusõidukid on osalenud juba mitmes relvakonfliktis. Tänapäeval moodustavad mehitamata õhusõidukid juba väga olulise osa USA armee maaseirevahenditest. Loomulikult tuleb arvestada, et radarisüsteemide kandmiseks sobivad ainult suuremad lennuvahendid ja seetõttu on nende levik väikeste taktikaliste mehitamata õhusõidukite seas piiratud.
Radari kiiratavaid raadiolaineid on võimalik tuvastada kaugusel, mis ületab radari enda tegevuskaugust. See võimaldab vastase elektroonilise luure üksustel töötav maismaaradar avastada ja seda on võimalik maha suruda kas elektrooniliselt või kaudtulega. Radari avastamise tõenäosust aitavad vähendada kiirgava signaali võimsuse vähendamine, hea positsioonivalik ja õiged taktikalised võtted radariga opereerimisel.
Maismaaradarite olemus ja otstarve
Maaseireks mõeldud maismaaradarite peamine eesmärk on avastada maasihtmärke ja väga madalal (kuni 200 m) lendavaid objekte. Kaasaskantavad maismaaradarid on olemuse järgi küllaltki sarnased suurtükiväeluure radaritega, mis on mõeldud vastase kaudtule relvasüsteemide positsioonide tuvastamiseks, kuid siin on siiski ka oma eripärad.
Kõik radarid määravad sihtmärgi asukoha ning liikumissuuna selle asimuudi ja kauguse kaudu. Sihtmärki on võimalik tuvastada selle tüübi järgi – nt ratas- või roomiksoomuk, mõned radarid tuvastavad ka sihtmärgi kuuluvust. See eeldab, et sihtmärgile on paigaldatud oma ja võõra tuvastussüsteem (IFF – identification, friend or foe). Suuremat osa maismaaradaritest on võimalik juhtida distantsilt, nt kaabli kaudu kauguselt kuni 300 m, see võimaldab radari operaatorit vastase vastutegevuse eest paremini kaitsta. Radari vaatlustulemused kuvatakse kas radari juhtpuldi ekraanil või edastatakse helisignaalidena operaatori kõrvaklappidesse.
Lahinguväljal võib maismaaradarit kasutada vastase jõudude paiknemise ja liikumiste avastamiseks ning tehnika klassifitseerimiseks, enda paiknemisalade ja positsioonide julgestamiseks, kaudtule juhtimiseks jne. Maismaaradar võib jälgida pikema aja jooksul teatud olulist objekti või maastikupunkti – silda, kitsast ala maastikul, ristmikku jne ja tuvastada vastase liikumise ööpäev läbi. Radar võib paiknemisalade julgestamisel töötada autonoomses režiimis ja vastase avastamisel automaatselt edastada häiresignaali infoga, millise vastasega on tegu, kus ta asub ja kuhu ta liigub. Maismaaradarite suutlikkus teha pidevat ja pikka aega kestvat maa-ala või huviobjekti autonoomset seiret võimaldab efektiivsemalt ära kasutada luurajate inimressursse.
Maismaaradareid võib vastavalt avastamiskaugusele tinglikult jagada kolmeks alaliigiks: lähimaa-radarid (kuni 10 km), lühimaa-radarid (kuni 20 km) ja keskmaa-radarid (kuni 40 km). Ära toodud avastamiskaugused on umbkaudsed ja kasvavad üldjuhul tehniliste vahendite arenguga. Enimlevinud on lähimaa ja lühimaa maismaaradarid, mis harilikult on kaasaskantavad ja nendega opereerimiseks piisab ühest kuni kolmest inimesest. Keskmaa-radarid olid algselt nii rasked, et nad paigaldati sõidukitele ja neid kasutati nt soojus- ja TV-kaameratega koos. Elektroonika areng on muutnud keskmaa maismaaradarid kaasaskantavateks ja neid suudavad osade kaupa transportida kaks-kolm sõdurit.
Vietnami sõjast siiani
Radarite kasutamisele maismaaluureks mõeldi juba aastakümneid tagasi. Esimesena proovisid maismaaradareid taktikaliste liikuvate maasihtmärkide avastamiseks kasutada prantslased 1950-ndate lõpul Alžeerias.
Spetsiaalsed maismaaradarid võeti kasutusele USA sõjaväes 1960-ndatel ja neid kasutati Vietnamis sõjaväebaaside perimeetri kaitseks. Selliste radarite põhiülesanne oli mässuliste varjatud liikumise tuvastamine ja äkkrünnakute tõrjumine. Enamasti kasutati AN/PPS-4 ja AN/PPS-5 lühimaa-radareid, mille abil oli võimalik tuvastada inimese liikumist kuni 6 km kaugusel ja sõiduki liikumist kuni 10 km kaugusel. Lisaks maaseirele oli AN/PPS-5 abil võimalik juhtida kaudtuld – radar jälgis enda suurtükiväe ja miinipildujate kaudtule mõju mürskude plahvatuste järgi ja edastas vajalikud andmed kaudtule paranduste tegemiseks.
Katsetati ka esimest taimestikku läbistavat radarit Camp Sentinel. Arvestades, et tolleaegsete kaasaskantavate soojuskaamerate ja öövaatlusseadmete võime sihtmärke kaugelt avastada ja tuvastada oli küllaltki tagasihoidlik, oli väike ja kompaktne maismaaradar väga nõutud nii objektide julgestamisel kui ka mässutõrjeoperatsioonide läbiviimisel.
Tagasiside maismaaradarite kasutamisest oli positiivne ja selliseid radareid arendati edasi. Esialgsetel AN/PPS-5 suurendati avastamise kauguse ja täpsuse võimet, oluliselt vähendati seadmete kaalu ja väljasaadetud signaali võimsust, mille tõttu muutus radari avastamine vastasel palju raskemaks. Radarile lisati võimalus väga madalal lendavate õhusihtmärkide tuvastamiseks, mille tulemusena on 1967. aastal relvastusse võetud AN/PPS-5 baasil loodud uuendatud AN/PPS-5D radar, mis on jätkuvalt USA armees kasutusel.
Lisaks eelnimetatuile võeti USA vägede relvastusse väiksem lähimaa-radar AN/PPS-15, mis kaalus ainult 12 kg ja oli võimeline avastama inimesi kuni 1,5 km kaugusel ja sõidukit kuni 3 km kaugusel. Nii väike ja kerge radar hästi sobis jalastunud patrullidele ja seda kasutati nii vastase otsimiseks kui ka enda paiknemisalade julgestamiseks.
USA maismaaradarite edukas kasutamine Vietnamis ja Lähis-Idas 1960-ndate lõpus ja 1970-ndate alguses äratas nende vastu huvi ka teistes riikides. Prantsusmaa, Saksamaa, Suurbritannia ja teised lääneriigid alustasid eri suuruse ja tegevusraadiusega maismaaradarite arendamist ja tootmist. Tolleaegse radaripõlvkonna esindajatest võiks tuua RASIT (Prantsusmaa) ja ZB298 (Suurbritannia). RASIT on sõidukile paigaldatav süsteem, mille esimesed variandid suutsid maasihtmärgi avastada kuni 20 km kaugusel. RASIT täiustatud viimane variant RASIT-E tegevusraadius suurenes kuni 40 kilomeetrini. Maismaaradarite elektroonika kiire areng võimaldas asendada esialgsed tehnilised lahendused uuematega, kuid säilitas puutumata radari üldise konstruktsiooni.
Nõukogude Liidus hakati kaasaskantavaid maismaaradareid arendama 1970. aastatel. 1976. aastal võeti kasutusele lähimaa maismaaradar SBR-3 Fara, mis oli võimeline avastama inimest kuni 900 m ja sõidukit kuni 3 km kaugusel. Sihtmärgi kauguse määramise täpsus oli kuni 50 m ja suuna määramise täpsus kuni 15 m. Antenni suunati käsitsi ja operaator avastas sihtmärgi kõrvaklappides kostva helifooni muutuste ja valgusindikaatori signaalide järgi. Indikaatorite skaalal oli võimalik näha sihtmägi kaugust ja asimuuti. SBR-3 oli võimalik kinnitada ka relva (nt PK, NSV) külge ja kasutada radarsihikuna.
1999. aastal asendas SBR-3 täiustatud SBR-5 Fara-1, mille tegevuskaugus oli inimese avastamisel 2 km ja sõiduki avastamisel 4 km. Uus radar oli veidi kergem (16 kg 18,5 kg asemel), töötas paremini vihmastes oludes ja oli suuteline sihtmärke automaatselt avastama. Lisaks Faradele on venelastel kasutada ka raskema lühimaa-radari PNSR eri modifikatsioonid, mille avastamiskaugus oli suurem ja mis üldjoontes on USA AN/PPS-5 analoogid. Kuna Venemaa relvajõud on soojuskaamerate ja öövaatlusseadmete arendamises maha jäänud, oli ja on kaaskantavate maismaaradarite roll Vene maaväe luureüksustes suur.
Tänapäeval on kasutusel palju erinevaid kaasaskantavaid maismaaradareid. Eelmainitute kõrval võib välja tuua ka keskmaaradarid MSTAR, SQUIRE, BOR-A 55O (Thales, EL), Soboljatnik, PSNR-8M, Kredo-1E (VF), EL/M-2140NG, EL/M-2112 (Iisrael); lühimaa-radarid SR Hawk (USA), Lyra 10 (Itaalia), RSR 950 Ngada (L-Aafrika vabariik), EL/M-2129 (Iisrael) ning lähimaa-radarid Fara-VR (VF) ja EL/M-2127 (Iisrael).
Mõned nüüdisaegsed maismaaradarid:
| Tootja | Avastamise kaugus inimene/sõiduk | Töösageduse vahemik… | … ja lainepikkus (NATO standard) | Kaal | |
| Venemaa | SBR-5 Fara-1 | 2 km / 4 km | 10–20 Ghz | J-band (2 sm) | 16,5 kg |
| Venemaa | PNSR-8M | -/32 km | 62 kg | ||
| USA | AN/PPS-5D | 10 km / 20 km | 12–18 Ghz | J-band (3–1,5 sm) | 34,5 kg |
| EL/USA | MSTAR | 11 km / 36 km | 10–20 Ghz | J-band (3–1,5 sm) | 38,7 kg |
| EL | SQUIRE | 9 km / 23 km | 8–20 Ghz | I/J-band (3,73–1,5 sm) | 22 kg |
| Iisrael | EL/M-2129 | 10 km / 30 km | 8–20 Ghz | I/J-band (3,73–1,5 sm) | 30 kg |
| Iisrael | EL/M-2127ER | 3 km / 3 km | 8–20 Ghz | I/J-band (3,73–1,5 sm) | 17 kg |
Maismaaradarite arengusuunad
Maismaaradarite areng jätkub. Uus elektrooniline baas ja paremad tehnilised lahendused on oluliselt suurendanud moodsamate radarite efektiivsust ja vähendanud nende kaalu. Efektiivsuse tõus saavutatakse põhiliselt antennide täiustamise ja võimsama elektroonika kasutuselevõtuga.
Paljudel uutel maismaaradaritel kasutatakse võreantenni. Võreantenn suudab fokuseerida väljasaadetava raadiosignaali teatud kitsas sektoris. Tänu sellele suudab võreantenniga radar üsna väikese väljundvõimsuse juures paremini tuvastada objekte ja väga täpselt mõõta nende nurkkoordinaate. Raadiokiire elektrooniline skaneerimine parandab radari töökindlust – antenn ei pöörle, see vähendab mehhaaniliste osade rikete arvu. Väiksem väljundvõimsus aga aitab jääda vastase elektroonilise luure vahenditele märkamatuks.
Väga oluline on täiustada tuvastamise algoritme, sest maismaaradarite üks suur probleem on sihtmärkide leidmine loodus- ja tehisfooni taustal. Otsitava objekti eristamiseks segavast mürast kasutatakse filtreerivaid algoritme. Näiteks mõõdetakse reaalajas pidevalt taustafooni spektrit erinevatel kaugustel, arvuti jätab saadud tulemused meelde ja edaspidi ei võeta neid skaneerimisel arvesse. Tekib nn valge foon. Kui vaateväljale ilmub uus objekt, on selle avastamine ja tuvastamine valge fooni taustal palju lihtsam.
Radarite oluline edasiarendus on automatiseeritud sihtmärgi tuvastamine. Kui varem pidi operaator kajasignaali omadustele tuginedes ise tuvastama, millise sihtmärgiga on tegu, siis nüüd oskab maismaaradar ise eristada veokit tankist ja üksikut inimest inimeste grupist. Automatiseeritud tuvastamine tagatakse peamiselt elektroonilise baasi täiustamisega – tänu keerulistele signaali töötlemisalgoritmidele suudavad võimsamad protsessorid sihtmärke eristada.
Nüüdisaegsed maismaa radarid kuvavad vaatlustulemused sülearvuti ekraanile, kus värvilise maakaardi taustal on võimalik näha juba tuvastatud sihtmärgi andmeid koos sihtmärgi eelneva teekonnaga. Radarid on võimelised jälgida mitu sihtmärgi korraga. Ühinedes samasse võrku eri radarid, teised vaatlusvahendid ja seiresensorid, on võimalik saada lahinguväljast hea ülevaade ja edastada see reaalajas kõrgemale juhtkonnale.
Milline on Eesti kaitseväe hetkeseis?
Eesti maaväe peamised taktikalised luureüksused on jalaväebrigaadi luurekompanii ja jalaväepataljonide luurerühmad. Tegu on puhtalt rekkeüksustega, mille tehnilise luure võime piirdub tavaliselt binokli ja öövaatlusseadmega. Selliseid visuaalse vaatluse vahendeid on võimalik kasutada ainult head nähtavuse korral ja kasutamine nõuab vaatleja juuresolekut. Öövaatlusseadmete avastamiskaugus on küllaltki piiratud ja on üldjuhul kuni 300–500 m. Soojuskaamerate kasutamine suurendab avastamise ja tuvastamise kaugust, kuid jätkuvalt põhjustavad probleeme sademed ning vaatleja väsimus ja ohutus.
Arvestades ülaltooduga on maismaaradarid tehnilise luure võimekuse suurendamiseks teretulnud, sest näevad sama hästi nii päeval kui ka öösel, ilmastiku mõju neile on väga väike, avastamiskaugus väga suur ja sellised radarid võivad töötada automaatrežiimil ilma inimese juuresolekuta.
Kiirgavat radarit suudab vastase elektrooniline luure avastada. Lisaks näeb radar sihtmärki ainult otsenähtavuse korral. Seega ei pruugi maismaaradarite kasutamine liigendatud metsasel maastikul alati efektiivne olla ja radarite tegevuskaugus võib olla oluliselt piiratud. Ka erineb radarite kasutamise taktika siiani kasutatud rekkeüksuste taktikast ja vajab teist lähenemist nii väljaõppes kui ka tegevuse planeerimisel, mis tähendab, et sellised küsimused peaksid enne maismaaradarite meie üksusteni jõudmist lahenduse leidma.
Milliseid radareid me vajame? Kuidas saaksime neid kasutada meie maastikul? Millised oleksid nende ülesanded? Kui need küsimused on lahenduse leidnud, saavad ka meie luurajad lõpuks endale need kõikenägevad silmad.
