تاریخچه ،شیوه کار و انواع رادار

رادار در طبیعت

شاید رادار طبیعی بیشترین استفاده را برای خفاش دارد. چرا که این پرنده شب پرواز، دارای حس بینایی ضعیفی است و به کمک طبیعت راداری که دارد، می‌تواند موانع دور و بر خود را تشخیص دهد. خفاش هنگام پرواز فریادهای ابر صوتی خاصی ایجاد می‌کند که پس از برخورد با اجسام مختلف، منعکس می‌شود و به گوش خفاش می‌رسد. به وسیله همین پژواک صداهای ابر صوتی است که نوع مانع و فاصله آن را تشخیص می‌دهد و طوری پرواز می‌کند که از تصادم با آنها در امان باشد. والها و دلفینها نیز از همین پدیده بازتاب استفاده می‌کنند که در مورد بازتابهای صوتی به آن»سونار» گفته می‌شود.

مبانی کار رادار

در واقع اختراع رادار از یک پدیده فیزیکی و بسیار طبیعی به نام انعکاس گرفته شده است. همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره‌های عظیم تجربه کرده ایم. نور خورشید هم با استفاده از همین پدیده است که هنگام شب با انعکاس از سطح ماه به ما می‌رسد. امواج رادیویی و الکترو مغناطیس نیز قابلیت انعکاس و بازتاب دارند و رادار بر اساس همین خاصیت ساده به وجود آمد. بنابراین بشر در ساخت رادار از طبیعت استفاده‌های فراوان و اساسی کرده و با تغییراتی جزئی برای خود وسیله ای سودمند ساخته است. ساده ترین رادارها در حقیقت از یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی به وجود آمدند. این وسایل ابتدایی فقط قادر بودند وجود شیء را اعلان کنند و به هیچ وجه توانایی تشخیص اندازه و ویژگیهای دیگر آن را نداشتند.

مکانیسم کار رادار

همان طور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بر می‌گردند و ما را از وجود آن آگاه می‌سازند. به کمک امواج الکترومغناطیسی نه تنها از وجود اجسام در فاصله دور باخبر می‌شویم، بلکه به طور دقیق تعیین می‌کنیم که آیا ساکن هستند یا از ما دور و یا به ما نزدیک می‌شوند؟ حتی سرعت جسم نیز بخه وبی قابل محاسبه است. امواج منتشر شده از رادار، پس از برخورد به یک جسم دور، بازتاب یافته و به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتی توسط دستگاه‌های خاص در مبدا تقویت می‌شوند و و بعد از تقویت در یک نشانگر یا همان اسکوپ رادار نشان داده می‌شوند. از روی مدت رفت و برگشت این امواج، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری می‌شود.

مکانیزم کار رادار به صورت شماتیک

رادارها قادرند اهداف متحرک را از اهداف ثابت fتشخیص دهند. به این منظور فرآیندی فنی به نام MTI وجود دارد. بر این اساس اگر سرعت یک هدف از ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت کمتر بود آن هدف را حذف و بالاتر از آن را به عنوان هدف متحرک نشان دهد. این سامانه در حقیقت فیلتر نشان‌دهنده اهداف متحرک از ثابت است.

استفاده از رادار عموماً در راستای سه هدف زیر می‌‏باشد:

۱ – شناسایی حضور یا عدم حضور یک جسم در فاصله‏ای مشخص: عمدتاً آنچه که شناسایی می‌‏شود متحرک است، مانند هواپیما، اما رادار قادر به شناسایی حضور اجسامی که مثلاً در زیر زمین نیز مدفون شده‏اند، می‌‏باشد. در بعضی از موارد حتی رادار می‌تواند ماهیت آنچه را که می‌‏یابد مشخص کند، مثلاً نوع هواپیمایی که شناسایی می‏ کند.

۲ – شناسایی سرعت آن جسم: دقیقاً همان فرآیندی که پلیس از آن در بزرگراهها برای کنترل سرعت خودروها از آن استفاده می‌‏کند.

۳ – جابجایی اجسام : شاتلهای فضایی و ماهواره‏‌های دوار بر دور کره زمین از چیزی به عنوان رادار حفره‏‌های مجازی برای تهیه نقشه جزئیات، نقشه‏های عوارض جغرافیایی سطح ماه و دیگر سیارات استفاده می‏ کنند.

تاریخچه رادار در جهان

نخستین بار در سال ۱۹۰۱ «هوگو ژرنسبارک» که او را«ژول ورن» آمریکایی می‌نامند، در یک داستان علمی – تخیلی، رادار را طرح ریزی کرد. در سال ۱۹۰۶، یک دانشجوی ۲۳ ساله آلمانی، به نام«هولفس یر» دستگاهی ساخت که با اصول رادارهای امروزی می‌توانست امواجی را به سوی موانع بفرستد و بازتاب آنها را دریافت دارد. آزمایش اساسی ارسال امواج الکترو مغناطیسی به سوی هواپیماهای در حال پرواز، بوسیله یک دانشمند فرانسوی به نام«پیر داوید» انجام یافت، اما کار او یک مشکل اساسی داشت. امواج تا نقطه ای که او می‌خواست نمی رسیدند و تنها تا پنج هزار متر برد داشتند. به همین دلیل یک فرانسوی دیگر به نام “موریس پونت» در سال ۱۹۳۰ موفق به اختراع دستگاهی جالب به نام»مانیترون» شد که امواج بسیار کوتاه رادیویی را به وجود می‌آورد و به همین دلیل رادارهایی که به کمک این وسیله تکمیل شدند توانستند تا دهها کیلومتر بیش از رادار قبلی امواج را ارسال کنند. دستگاه اختراعی پونت در سال ۱۹۳۵ ابتدا در کشتی معروفی به نام نرماندی نصب شد و توانست آن را از خطر برخورد با کوههای عظیم یخی شناور در اقیانوس محافظت کند و به این ترتیب رادار علاوه بر استفاده وسیع در هوا، سطح دریاها را هم به تسخیر خود در آورد.

سیر تکامل رادار از سال ۱۸۶۰ تا سال ۱۹۳۸ ادامه یافت تا اینکه در این سال “سر رابرت واتسون وات» به عنوان پدر رادار، کاملترین رادار را طراحی کرد که حدود ۲۰۰ مایل بُرد داشت و با امواج HF هم کار می‌کرد.

سر رابرت واتسون وات به عنوان پدر رادار شناخته می‌شود.

در آغاز جنگ دوم جهانی بود که تکنسینهای انگلیسی موفق شدند نخستین مدلهای راداری امروزی را بسازند. از آن زمان به بعد نیز سیر مراحل پیشرفت رادار ادامه داشته و رادارهای گوناگون برای هواشناسی، ترافیک هوایی، اخطار هوایی، رهگیری هوایی، تصویربرداری از سطح سیاره‌ها و غیره طراحی شده است.

 تاریخچه رادار در ایران

رادار در ایران از سال ۱۳۳۶ وارد چرخه پدافند هوایی کشور شد. در آن زمان آموزشگاه رادار در تیپ تعلیمات تشکیل شد و پرسنل برای آموزش به انگلستان اعزام شدند. پس از آن، اولین رادارهای متحرک به نام Type 13 و Type 14ساخت کشور انگلستان در دوشان‌تپه استقرار یافتند و در سال ۱۳۴۱ رادارهای انگلیسی Hydra در تبریز و بابلسر نصب شدند و تیپ ۷۰ مستقل دفاع هوایی شکل گرفت. در سال ۱۳۴۵ رادار انگلیسی مارکونی در مشهد نصب شد و انگلیسیها برای اینکه جنوب شوروی را تحت نظارت داشته باشند، رادارهای خود را در شمال ایران نصب کردند.

رادار انگلیسی تایپ۱۳

از سال ۱۳۴۶ آمریکاییها وارد صحنه شدند و نخستین رادار FPS-100 را در دهلران و همدان مستقر کردند. در سال ۱۳۴۸ استقرار رادار انگلیسی مارکونی در شهرآباد انجام شد که آخرین رادار انگلیسی مستقر در ایران محسوب می‌شود. به دلیل کوهستانی بودن ایران و پوشش نقاط کور راداری در سال ۱۳۵۰، رادارهای تاکتیکی و متحرک GPS-11 جهت پوشش هوایی وارد ایران شد. در آن سال همچنین رادار FPS-100 در جاسک، کیش، بوشهر و بندرعباس و تنها رادار دفاع هوایی با نام ADSR در کرج، گنو و بهبهان نصب شد.

رادارهای فعلی موجود در ایران بیشتر از باند UHF استفاده می‌کنند؛ البته بهترین وضعیت، تلفیقی از رادارهای UHF ،VHF و HF است تا هیچ هدفی چه در سطح مقطع بالا و چه در سطح مقطع پایین از دست نرود.

سیستم راداری کشور در طی جنگ هشت ساله آزمون دشوار و موفقیت آمیزی را پشت سر گذاشت.

پس از پایان جنگ تحمیلی و فرارسیدن دوران بازسازی تجهیزاتی نیروهای مسلح، علاوه بر استفاده از راداهای سامانه‌های دوربرد موشکی به منظور ایجاد پوشش دوربرد، راداهای مستقلی نیز تأمین شد از جمله رادار چینی JY-14..

رادار چینی JY-14

اما از جمله رادارهای سامانه‌های دوربرد در ایران باید به اسکوارپیر و P-14 در سامانه پدافند هوایی موشکی اس-۲۰۰ به ترتیب با بیشینه برد تا ۵۰۰ و تا ۶۰۰ کیلومتر اشاره کرد که استقرار این سامانه در نقاط مختلف کشور پوشش دوربرد مناسبی را به عنوان اولین حساسه نیروی پدافند هوایی کشور فراهم کرده است.

اما شاید بهترین و پیشرفته ترین رادار اعلام شده در مجموعه دفاع هوایی کشور، رادار روسی «نبو» باشد. نبو یک رادار کششی برد بلند و مخصوص هشدار زودهنگام هوایی است که در باند وی-اچ-اف کار می‌کند. این رادار تمام دیجیتالی به عنوان یکی از پیشرفته ترین رادارهای زمین پایه جهان به شمار می‌رود.

رادار پیشرفته نبو  (رادار ملی)

در سال ۱۳۵۰ بعد از ورود رادارهای آمریکایی و انگلیسی به ایران، تیپ ۷۰ مستقل دفاع هوایی جای خود را به فرماندهی پدافند هوایی داد و از سال ۱۳۵۰ تا پایان جنگ، دیگر خرید راداری انجام نشد تا سال ۱۳۷۳ که رادار چینی JY-14 که کاملاً دیجیتالی بود، برای تکمیل فرماندهی و کنترل نوین با درایت شهید ستاری وارد کشور شد. از آن زمان به بعد متخصصان به این فکر افتادند که باید حتماً راداری دیجیتالی و ساخت کشور داشته باشند.

در سال ۱۳۷۷ جرقه‌های طراحی و تولید رادار ملی زده شد و بر همین اساس از سال ۱۳۷۷ تلاشهای فراوانی انجام گرفت که در نهایت به طراحی و ساخت رادار ملی و گیرنده‌های دیجیتالی با عنوان ناظر ۱ و ۲ منجر شد و سامانه‌های راداری فعلی در محدوده UHF نصب شد. رادارهای موجود در کشور تا قبل از سال ۱۳۸۳ در باندهای UHF کار می‌کرد که چون این نیازمندی حس می‌شد که باید رادارهای VHF هم در شبکه کشور باشد، رادارهای کاشف، الوند، مطلع الفجر، ثامن، کاستا و نبو به شبکه یکپارچه پدافند هوایی کشور افزوده شدند.

آخرین راداری که قبل از انقلاب در ایران مستقر شد رادار ADS-4 بود که کاملترین رادار دفاع هوایی محسوب می‌شد. به محض اینکه مستشاران آمریکایی از ایران خارج شدند این رادار تا هفت- هشت سال برای جلوگیری از تجاوز هواپیماهای دشمن استفاده می‌شد ولی از نظر تعمیر و نگهداری این رادارها به مشکل افتادند تا اینکه متخصصان ایرانی به تدریج آنچه که لازم بود از طریق مهندسی معکوس یا تحقیقات در حوزه رادارهای UHF پدید آوردند.

تحقیقات کارکنان مجرب رادار در مورد تکنولوژیهای روز دنیا باعث شد تا بتوانند رادار ملی را با شرایط برد بسیار بالا و تفکیک‌پذیری فاصله‌ای و زاویه‌ای بسیار خوب و از همه مهمتر برای قطع وابستگی از دنیا بسازند. در حال حاضر نیز متخصصان ایرانی تلاش می‌کنند تا رادارها را به سمت Solid State ببرند. رادارهای قدیمی از لامپهایی استفاده می‌کردند که باید با اشعه بسیار بالا در فضا متصاعد شوند و بیشتر خرابی رادارها مربوط به همین لامپها بود. کارشناسان داخلی به این سمت می‌روند که به جای استفاده از این لامپها به سمت Solid State یا بردهای الکترونیکی بروند که این کار هم به زودی انجام خواهد شد.

مهمترین مزیت رادار ملی، آسایش تیم فنی است؛ چراکه این رادار به سرعت عیب‌یابی و به سرعت نیز رفع عیب می‌شوند. مزیت دیگر، آسایش تیم عملیاتی است و این‌که این رادار اسکوپهای بسیار روشن و واضحی دارد و نیروهای خودی اهداف مورد نظر را از بین اهداف ثابت به راحتی پیدا می‌کنند. مزیت دیگر این رادار، اتوماسیون آن است به طوری که به راحتی به شبکه مکانیزه و یکپارچه پدافند‌ هوایی کشور متصل می‌شود. گذشته از این، محدودیت رادار ملی (به ویژه محدودیت‌های راه‌اندازی) نسبت به رادارهایی که در حال حاضر در اختیار است، کمتر می‌باشد.

تصویری از رادار ملی

درحال حاضر رادار ملی در شرق، شمال و غرب کار می‌کند و نشان داده است که شرایط جوی در کارکردش تاثیری ندارد و در تمام فصول سال هم کار کرده است. این رادار هم برای اخطار اولیه و هم برای رهگیری هوایی است و انتظار می‌رود که متخصصان داخلی بتوانند تمام سامانه‌های راداری فعلی را مجهز به رادارهای ملی کنند. در ایران، هم زمین مرطوب وجود دارد که برای امواج VHF مناسب است و هم کوهستان. این رادار حتی در کویر نیز امتحان شده و کمترین عیب و ایراد را نسبت به رادارهای دیگر دارد.

رادار ملی از رادار کاستا حجیم‌تر است. رادار کاستا یک رادار تاکتیکی است. یعنی قرار است رادار کاستا مثلا در داخل دهانه یک دره گذاشته شود تا اگر موشک کروز حمله کرد آن را کشف کند و توپ‌ها و موشکهای دوش پرتاب به سرعت به آن موشک شلیک کنند، پس باید بتوان آن را داخل دره، حتی دره‌های صعب العبور برد. ولی رادار ملی قرار نیست داخل دره برود و برای پوشش نقاط کور نیست، بلکه برای پوشش سطح کل کشور است؛ بنابراین باید بهترین مکان را برای آن پیش‌بینی و رادار را در آنجا مستقر کرد. بدین ترتیب حجم رادار ملی متناسب با ماموریت آن است و البته برد رادار ملی سه برابر رادار کاستا است.

در شرایط فعلی که محتملترین خطرات نظامی برای کشور، تهدیدات هوایی است، پدافند هوایی به عنوان خط مقدم مقابله با این تهدیدات، رسالتی سنگین بر عهده دارد و در این میان طراحی و ساخت و ورود به خدمت رادار ملی نشان دهنده عزم جدی برای انجام هر چه بهتر این وظیفه خطیر است.