Není radar jako radar
17. 9. 2008
Americký radar, který by měl stát v Brdech na kótě 718, je předmětem mnoha diskuzí. Víme však, jaké technické parametry musí mít, aby dostál svému unikátnímu úkolu, k němuž patří rozlišení klamných a skutečných cílů? Podíváme se na elektronické součásti, které impulsní radary podobného typu využívají: jsou to takzvané T/R (transmit/receive: vysílací/přijímací) moduly, které procházejí neustálým vývojem a zdokonalováním a kterých by měl nový radar mít několik desítek tisíc. Ty jsou zároveň pro radary nové generace zásadní: jejich elektronickým ovládáním lze energii soustředit do jednoho svazku a řídit jeho pohyb v prostoru. Budeme se také zabývat jevy, jako je atmosférický vlnovodný kanál nebo dopředný odraz, které šíření výkonu z radaru ovlivňují.
Radar v České republice. Jaký radar by měl u nás vlastně stát? Co by měl umět a jak by pracoval? A jak může být pro člověka nebezpečný?
Podle americké Agentury pro protiraketovou obranu by měl systém, který bude rozvinut přes celý svět, zhruba za pět let fungovat takto. Družice nebo jiný předsunutý radar zjistí odpálení balistické rakety a okamžitě předá informaci radaru v České republice. Ten sledování převezme a určí přesná data letu rakety. Radar pak navede antirakety na cíl. Radar u nás poté ještě vyhodnotí, zda cíl skutečně zasáhly.
Pplk. v.v., Ing. Stanislav Kaucký, vojensko-technický analytik: Je součástí další soustavy, obrovské soustavy senzorů, ale jenom tento radar je schopen z těch senzorů sám poskytovat takto přesná data a z toho vyplývá samozřejmě jeho klíčová role a nezastupitelné místo jinými senzory.
Radar by měl umět také to, co zatím žádný jiný nesvede – odlišit skutečné hlavice od klamných. Raketa totiž s sebou nese množství nafukovacích balónků, v nichž se může bojová hlavice skrýt. Běžný radar pak rozdíl z velké vzdálenosti nepozná. Ve vzduchoprázdnu totiž není žádný odpor vzduchu, takže bojové hlavice i balónky – přes rozdíl v hmotnosti – letí stejnou rychlostí a jeví se jeden jako druhý.
Radary ke své práci využívají mikrovln, což jsou elektromagnetické vlny o vlnové délce větší než jeden milimetr a menší než jeden metr. To odpovídá frekvenci 300 MHz – 300 GHz. Vlastnosti šíření centimetrových vln a kratších se blíží vlastnostem šíření světla. Mohou se ohýbat, stínit, tlumit i vést, interferovat a vytvářet falešné obrazy.
Elektromagnetické vlnění pohlcují molekuly a přijatá energie se velice intenzivně přeměňuje na teplo. Toho se využívá v mikrovlnné troubě.
Všichni většinou známe radary, které slouží řízení letového provozu. A toto je vojenské středisko radiolokačního průzkumu. Radary přináší přehled do vzdálenosti až čtyř set kilometrů a výšky až patnácti kilometrů. Patří tedy k radarům přehledovým a slouží pro kontrolu pohybu letadel. Snímají okolí v rozsahu 360° a jsou v provozu nepřetržitě.
Radar v Brdech však bude úplně jiný. Nebude jej možné použít ani pro řízení letového provozu, ani k vyhodnocování počasí a ani k protivzdušné obraně. Radaru, který má stát u nás, je nejblíže testovací impulzní radar, označovaný jako GBR-P, umístěný od 80. let na jednom z Marshallových ostrovů. Slouží k ověření, jestli je schopen vykonávat očekávané funkce. Radar využívá pásmo 8 až 12 GHz, označované jako X, tedy vlnovou délku 3 cm. Údajně by k nám měl být přesunut v roce 2011.
Na rozdíl od přehledových radarů vysílá jen úzký paprsek a využívá ke své práci pulzů. Impulzy umožňují v daný časový interval nesmírně zvýšit výkon radaru, i když střední výkon je stejný. Pokud impulz trvá milisekundu, výkon se zvýší třeba i tisíckrát. Zpracování údajů je ale velmi složité a vyžaduje pokročilé elektronické zařízení. Antény proto nejsou parabolické, ale plošné, a mají desetitisíce dílčích generátorů pulzů elektromagnetické energie, označované jako T/R moduly. Jsou to základní prvky radaru.
RNDr. Petr Pokorný, CSc., fyzik: Jak přesně vypadají, není známo, protože veškeré zatím dostupné informace v literatuře a na internetu neukazují jednotlivé moduly ve své sestavě skutečné. Dá se usuzovat jenom podle fotografií přehledových.
Podle dosud zveřejněných neúplných oficiálních materiálů lze technická data k radaru v Čechách shrnout do této tabulky. Zde však výpočty našich nezávislých odborníků odhalily zásadní rozpor. Buď bude mít radar impulzní výkon 4,5 MW, ale uvidí pouze do dálky 1 460 km. Anebo bude mít radar dosah 2000 km, ale pak by musel mít impulzní výkon 20 MW bez započtení ztrát – a s nimi více než 200 MW.
V první případě by neviděl ani ven z Evropy, natož například do Íránu. Výkon tedy bude muset být podle nezávislých odborníků mnohonásobně větší. Američané navíc tvrdí, že radar by měl rozeznat baseballový míček na vzdálenost 4500 km. Pak by ovšem impulzní výkon musel dosahovat gigawatt.
RNDr. Petr Pokorný, CSc., fyzik: Výkon je strašně důležitá věc, protože radary dálkového dosahu se řídí nějakou rovnicí, a ta rovnice udává poměr mezi vyslaným výkonem a přijímaným výkonem, že klesá se čtvrtou mocninou vzdálenosti.
Obvykle se počítá s tím, že výkon klesá s druhou mocninou vzdálenosti, tady je však nutné počítat se čtvrtou mocninou, protože paprsek se ještě musí vrátit a radar musí být schopný jej přijmout, zesílit a analyzovat.
Na velké vzdálenosti tedy musí být výkon obrovský. A to se ještě neuvažovaly ztráty, které způsobuje absorpce v atmosféře.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: Meteorologické podmínky mají dost podstatný vliv na šíření elektromagnetického záření. V našem případě, jak vidíte například toto počasí, to můžeme kvalifikovat jako standardní počasí. V tomto případě by byl útlum elektromagnetické energie asi 0,01 Db/km, což by představovalo na 300 km poloviční ztrátu vyzařovaného výkonu.
Při husté mlze by ztráty byly ještě desetkrát vyšší. Proto se musí počítat s ještě vyšším výkonem. Není tedy pravděpodobné, že by k nám byl přesunut radar z Kwajaleinu. Ten byl v provozu již deset let, takže jeho technologie musí být modernizována – týká se to hardwaru, softwaru i vývoje T/R modulů. Navíc neumí rozlišovat klamné cíle od skutečných. Na výzkum, vývoj a sestavení radaru pro Českou republiku již získala firma Raytheon osmdesát milionů dolarů.
RNDr. Petr Pokorný, CSc., fyzik: Moduly, které byly používány v těch radarech typu Kwajalein, se pohybuje někde mezi 2 až 10 watty na jeden modul. Na jaře tohoto roku firma Raytheon pracuje už s moduly řádově 50 W, ale dokonce už informace říkají někde mezi 80 až 120 W na jeden modul. No a zakázku, kterou dostala, je limitní výkon 550 W!
Moduly by zároveň byly mnohem menší, takže by se jich na anténu vešlo až 300 tisíc. Výkon by tedy dosahoval 165 MW, a to by ani nebyl výkon pulzní! Chlazení by dovolovalo ještě vyšší zátěže.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: V tom případě radar už by měl výkony řádově desítky MW a posunul by se do oblasti impulsních elektromagnetických zbraní.
Pokud by se do paprsku radaru dostaly nízkoletící družice, jejich přístroje by byly zničeny. Díky lineární regulaci a moderním programům by se však navýšení výkonu radaru zjistilo jen těžko. Radar také vyžaduje svůj zdroj energie. Pro napájení jsou tu tři možnosti. Jednak ze sítě – ale tady může vzhledem k počasí či přetížení nastat výpadek. Jako záložní zdroj by mohl sloužit naftový generátor, ten však vytváří chvění, které může být zdrojem šumu pro zesilovače. Zbývá ale ještě jedna možnost.
RNDr. Petr Pokorný, CSc., fyzik: Malý jaderný reaktor, jako je třeba v ponorkách, by bezpečně nakrmil takovýto zařízení, a pokud by byl dostatečně hluboko, tak by zajišťoval, že vlastně se k tomu nikdo jiný nepovolaný nedostane, a je to nejspolehlivější zdroj energie.
Jak ale bude takový radar ovlivňovat své bezprostřední okolí? Mikrovlnné záření působí zejména na oči a nervovou soustavu lidí i zvířat. Výkonovou hustotou 10 000 W/m2 nesmí být osoby ozářeny vůbec, neboť i po mikrosekundové expozici hrozí těžké poškození zdraví. V srpnu roku 2007 vydalo ministerstvo obrany zprávu o posouzení vlivu radaru na obyvatelstvo v okolí vojenského újezdu Brdy. V závěru se říká, že hlavní svazek radiolokátoru nemůže obyvatelstvo ohrozit, protože terénní nerovnosti zabraňují paprsku dosáhnout na obydlené oblasti.
Tato zpráva však nepočítá s jedním úkazem. V atmosféře totiž mohou vzniknout vrstvy o výšce několika desítek metrů. Do vrstvy vnikne paprsek radaru, nemůže ji opustit a výkon se v ní šíří s malými ztrátami dál. Tento „atmosférický vlnovodný kanál“ zvětšuje dosah výkonu podél zemského povrchu na vzdálenost až stovek kilometrů.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: Představme si například, kdyby zde v údolí byla mlha a z té mlhy vykukovaly pouze vrcholy kopců, to jsou vhodné podmínky meteorologické pro vznik atmosférického vlnovodného kanálu.
S těmito vlnovody se obsluha radarů setkává poměrně často. A nejen ona.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: Velice dobře mohou evidovat tyto atmosférické vlnovodné kanály například radioamatéři, kteří pracují v centimetrovém pásmu, protože pomocí těchto kanálů navazují spojení na stovky kilometrů.
Elektromagnetická energie se může také odrazit od meteorologických útvarů – přeháňky a bouřky mají totiž výrazná jádra s vyšší odrazivostí a záření tak může dopadnout na nečekaná místa.
Dalším možným rizikem jsou odrazy elektromagnetické energie hlavního svazku „dopřednými odrazy“ od letounů na malých výškách. Tady nastává obrovské navýšení této energie a hrozí nebezpečné ozáření osob na zemi. Podobně hrozí i průnik nadlimitního záření do kabin jiných letounů, které se mohou nacházet v nižší letové hladině pod prvním letounem. Přitom dopředné odrazy jsou stejně jako vlnovodné kanály naprosto nevyzpytatelné. Terénní skryty proto nemusejí stačit. Každý průlet letounů v okolí radaru v Brdech by tak byl do 50 km nebezpečný – současná bezletová zóna 8,6 km neposkytuje dostatečnou ochranu. A například Příbram se nachází ve vzdálenosti pouhých 16 km od radaru, Plzeň 30 km a ruzyňské letiště v Praze 60 km.
Oficiální delegace našich expertů také odcestovala na Kwajalein, kde provedla svá měření. Mezi nimi však nebyl odborník na radiolokaci. Je také otázkou, jaký to mělo význam, neboť lze pochybovat, že přesně tento radar bude u nás stát. Navíc tu nelze najít data o nárůstu teploty biologické hmoty v různých vzdálenostech od radaru během kritických šesti minut.
RNDr. Petr Pokorný, CSc., fyzik: Tohle je údaj, který by byl nesmírně důležitý, protože by vypovídal o tom, jak nebezpečný to je nebo není. Bohužel, ten údaj jsem zatím nikde nezískal.
Marshallovy ostrovy jsou obklopeny pustým oceánem. Mocný radar, jako má stát v Brdech, nikdy v hustě osídlené oblasti, jako je ta naše, nestál. Přitom podle slov americké strany se bude zkoušet více než dvě hodiny denně.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: Nevím o podobném případu. Tak výkonné radary této kategorie se nacházejí obvykle na odlehlých místech, například na Aljašce nebo v Grónsku.
Nad radarem se vznáší ještě jedna otázka: Jak bude chráněn? Nehrozí útok na radar jako na klíčový prvek celého systému? Vojenští analytici se shodují: Pokud bude veden jakýkoli útok, radar bude na řadě vždy první. Navíc nikdy nelze stoprocentně ochránit ani radar, ani lidi žijící v jeho okolí.
Pplk. v.v., Ing. Stanislav Kaucký, vojensko-technický analytik: Ten radar musí být vždycky na povrchu. Radar vyzařuje, radar nelze ani přemístit, tento radar bude stabilní – bude, jak se říká, přikován k zemi. Nehledě k tomu, že ten radar vyzařuje a tím pádem se i prozrazuje na obrovské vzdálenosti, ale v dnešní době satelitů stejně ta poloha bude známa s chirurgickou přesností a nebude problém zaměřit na něj zbraně a zničit jej.
Odborníci tedy po svých výpočtech a analýzách z mnoha hledisek došli k závěru: Mít na svém území takový radar je velkým rizikem.
Pplk. v.v., Ing. Milan Hlobil, odborník v oboru radiolokace, bývalý pedagog Univerzity obrany v Brně: Rizika spojená s provozem radaru jsou celkem reálná a je třeba tyto závěry – myslím tyto odborné závěry – respektovat.
Zatím se tak, bohužel, neděje. Přesné informace jsou stále utajovány, takže to vypadá, že buď budeme v Brdech mít radar sice zdravotně neškodný, ale také z hlediska protiraketového systému neúčinný anebo bude radar účinný, ale pak bude znamenat riziko pro naše obyvatele. Měli bychom proto znát skutečné parametry radaru co nejdříve.
Autor: Šárka Speváková