Τεχνικές και επιχειρησιακές σκέψεις για μία σύγχρονη ναυτική αεράμυνα

Υποναυάρχου (ε.α.) Γεωργίου Σάγου ΠΝ

Εισαγωγή

Η πολυπλοκότητα και οι προκλήσεις των σύγχρονων ναυτικών επιχειρήσεων επιβάλλουν στα σημερινά και μελλοντικά πολεμικά πλοία επιφανείας κάποιες ιδιαίτερες δυνατότητες όσον αφορά στις απαιτήσεις μέσων, τεχνολογικού εξοπλισμού, αλλά και των δεξιοτήτων / ικανοτήτων προσωπικού, σε βαθμό που καθιστούν πολλές από τις υφιστάμενες μονάδες (φρεγάτες, αντιτορπιλικά, κτλ.) εντελώς παρωχημένες για να ανταπεξέλθουν ή ακόμη και απλά να επιβιώσουν σε ένα βεβαρημένο επιχειρησιακό περιβάλλον αντιαεροπορικού – αντιβληματικού πολέμου. Η ναυτική αεράμυνα, ως μία από τις κύριες συνιστώσες του ναυτικού πολέμου, αποτελεί ένα σύνθετο πρόβλημα πολλών παραγόντων, όσον αφορά στη σχεδίαση και στη χρήση των όπλων και αισθητήρων, με τρόπο που αποσκοπεί στην αποτροπή και στον περιορισμό της αποτελεσματικότητας ή ακόμη και στην πλήρη εξουδετέρωση της απειλής.

Η Απειλή

Ενδεικτικά και μόνον, για το οποιοδήποτε πολεμικό ναυτικό, οι εκτιμώμενες εναέριες απειλές εναντίον πλοίων επιφανείας συνίστανται σε κάποιες από τις ακόλουθες:

• Μαχητικά αεροσκάφη υψηλής ικανότητας ελιγμών, όπως τα F-15, F-16, F-18, τα αντίστοιχα ρωσικά Su-35, κτλ.
• Μαχητικά αεροσκάφη με χαρακτηριστικάstealth, όπως το F-35, αλλά επίσης και stealth κατευθυνόμενα βλήματα, όπως τα Νορβηγικά NSM (Naval Strike Missile) και JSM (Joint Strike Missile), τα Τουρκικά βλήματα SOM-C1/C2, κτλ.
• Πολλά ταυτόχρονα επερχόμενα κατευθυνόμενα βλήματα και βόμβες ανεμοπορίας, που σκοπεύουν στον κορεσμό της αεράμυνας (saturationofair-defense), όπως πχ οι βόμβες AGM-154 JSOW (Joint Standoff Weapon), αλλά και οι μικρότερης εμβέλειας JDAM / Quicksink, κτλ.
• Βλήματα sea-skimmers, high divers, υποηχητικά (subsonic), υπερηχητικά (supersonic) & υπερ-υπερηχητικά (hypersonic), για τα οποία ο χρόνος αποτελεσματικής αντίδρασης είναι από μικρός έως και εξαιρετικά μικρός, όπως πχ τα AGM-65G MAVERICK, AGM-84H/K SLAM-ER, AGM-88 HARM / AARGM, το stealth υπoηχητικό AGM-158C LRASM (Long Range ASM), το 3M-54 Kalibr (Club), το P-700 Granit (turbojet / ramjet, Mach 1.5 χαμηλά και Mach 2.5 σε μεγάλο ύψος), το ινδικό BrahMos (υπερηχητικό sea skimming που βασίζεται στο ρωσικό P-800M Oniks / Yakhont), το 3M22 Zircon (SS-N-33) με πρόωση scramjet (υπέρ-υπερηχητικό έως Mach 8-9), κτλ.
• Βαλλιστικά βλήματα, βαλλόμενα ακόμη και εναντίον ναυτικών δυνάμεων ASBM (Anti-Ship Ballistic Missiles). Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το φερόμενο από το μαχητικό MiG-31K (πιθανώς και από το πιο αργό αεροσκάφος Su-34) αεροβαλλιστικό βλήμα ALBM Kh-47M2 Kinzhal (Dagger) με πρόωση πυραυλοκινητήρα στερεών καυσίμων και επιχειρησιακής εμβέλειας 1500-2000 km, συμπεριλαμβανομένης της απόστασης που διανύει το αεροσκάφος φορέας. Το βλήμα εκτελεί ελιγμούς αποφυγής καθ’ όλη τη διάρκεια της πτήσης (η πολυπλοκότητα / δραστικότητα των οποίων αμφισβητείται από κάποιους αναλυτές), φθάνοντας ταχύτητες έως Mach +10 σε μεγάλα ύψη. Παρά το γεγονός ότι είναι πολύ μικρότερο και ελαφρύτερο βλήμα από το παλαιότερο απότομης καθόδου Kh-22, το Kinzhal ακολουθεί πιο επίπεδη τροχιά με μεγαλύτερο βεληνεκές, ενώ μπορεί να φέρει πυρηνική κεφαλή 5-50 ktons ή συμβατική κεφαλή υψηλής εκρηκτικότητας 480 kg. Άλλα παραδείγματα αποτελούν τα αντίστοιχα κινέζικα βαλλιστικά DF-21D ή υπερ-υπερηχητικά οχήματα ανεμοπορίας HGV (DF-ZF, κτλ), ακόμη και οι τελευταίες εκδόσεις των υπερηχητικών βαλλιστικών βλημάτων MGM-140 ATACMS / PrSM (Precision Strike Missile), εμβέλειας 165-300 km, εξοπλισμένων με “multimode seekers”.
• Επιθετικά ελικόπτερα και μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα διαφόρων μεγεθών (drones / UAV / UCAV), σχετικά αργά κινούμενα, η έγκαιρη ανίχνευση των οποίων απαιτεί εξαιρετική καταπίεση των παρασιτικών επιστροφών ραντάρ (clutter), αλλά και ειδικές λειτουργίες ανίχνευσης (micro-Doppler, κτλ). Ιδιαίτερα επικίνδυνα θεωρούνται τα χαμηλού κόστους και χαμηλής ταχύτητας εναέρια περιφερόμενα πυρομαχικά (loitering munition) / καμικάζι drones, όπως πχ τα αμερικανικά Switchblade (AeroVironment), τα ρωσικά Lancet (ZALA Aero Group), τα ισραηλινά Harpy, τα τουρκικά Kargi και τα ιρανικά Shahed 136, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημιά, πχ σε κάποια κεραία ραντάρ.
• Βεβαρημένο περιβάλλον ηλεκτρονικών παρεμβολών (jamming), από προηγμένα συστήματα ηλεκτρονικού πολέμου.

Σχ.1: Οι πύραυλοι εναντίον πλοίων επιφανείας, της κατηγορίας hypersonic,[1] δηλαδή ταχύτητας > Mach 5 (~2 km/sec και άνω), θεωρητικά συμπιέζουν κατά πολύ τον διατιθέμενο χρόνο αντίδρασης του ανθρώπου χειριστή, μέσα στον κύκλο λήψης απόφασης OODA (Observe–Orient–Decide–Act), με απώτερο στόχο τη διάσπασή του.

Σχ. 2: Το αμερικανικό ναυτικό απασχολείται εδώ και πολύ καιρό με το θέμα της επιβιωσιμότητας των ομάδων μάχης αεροπλανοφόρων, από την απειλή ενδεχόμενων επιθέσεων κορεσμού με υποηχητικά (subsonic), υπερηχητικά (supersonic) και υπερ-υπερηχητικά (hypersonic) κατευθυνόμενα βλήματα της Ρωσίας και της Κίνας.

Απαιτήσεις ναυτικής αεράμυνας

Κάτω από την ιδιαίτερη φύση και την αυξανόμενη πολυπλοκότητα των ανωτέρω απειλών, την αβεβαιότητα και τις δυσκολίες που οφείλονται στα χαρακτηριστικά του παράκτιου επιχειρησιακού περιβάλλοντος (land clutter, μικρός χρόνος αντίδρασης, αυξημένοι ψευδείς συναγερμοί, κτλ), η ναυτική αεράμυνα οδηγείται σε απαιτήσεις διαθεσιμότητας μεγάλου πλήθους καναλιών βολής, συστημάτων ραντάρ εξαιρετικά μεγάλου εύρους μπάντας συχνοτήτων (bandwidth), ταχείας απόκρισης και άμεσης δυνατότητας πολλαπλών λειτουργιών την ίδια χρονική στιγμή (όπως π.χ. τρισδιάστατη έρευνα χώρου VS, χαμηλή έρευνα ορίζοντα HS, παρακολούθηση στόχων, αναγνώριση στόχων, κατεύθυνση πολλών βλημάτων στον αέρα, damage/kill assessment, κτλ), μεγάλο διαθέσιμο φόρτο κατάλληλων αντιαεροπορικών βλημάτων, αλλά και μέγιστο βαθμό διασύνδεσης/συνέργειας μεταξύ συστημάτων διαφορετικών μονάδων εν πλω, ιπταμένων ραντάρ και συστημάτων αεράμυνας ξηράς (δικτυοκεντρικός πόλεμος).

Οι ανωτέρω απαιτήσεις δεν καλύπτονται επαρκώς από τα παλαιότερα συμβατικά / κλασσικά ναυτικά ραντάρ, όπως πχ τα STIR, WM-25/28, LW/MW-08 και τα αντίστοιχα συστήματα μάχης. Οι λύσεις στα προβλήματα της ναυτικής αεράμυνας βρίσκονται μόνο σε μοντέρνα συστήματα MFR (Multi-Function Radars), δηλαδή φασικών στοιχειοκεραιών πολλαπλών λειτουργιών, σε συνδυασμό πάντοτε με τα κατάλληλα αντιαεροπορικά βλήματα (interceptors). Τα εν λόγω συστήματα, μεταξύ των άλλων βοηθούν και στην επιτάχυνση του κύκλου παρατήρησης-προσανατολισμού-απόφασης-δράσης OODA (Observe-Orient–Decide-Act).

Οι φασικές στοιχειοκεραίες ή κεραίες φασικής μετατόπισης (phased array antenna) αποτελούν φυσικές διατάξεις πολλών μικρών / στοιχειωδών κεραιών, που σκοπό έχουν τη δημιουργία ηλεκτρονικά ταχέως κινούμενων (ή και σταθερών) κύριων λοβών υψηλής κατευθυντικότητας και με δυνατότητα κάλυψης μεγάλου γωνιακού εύρους του χώρου. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνεται ικανότητα άμεσης απόκρισης στροφής (<1 msec) προς οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση, με υψηλή εκπεμπόμενη ισχύ και χωρίς την απαίτηση μηχανικής σάρωσης.[2] Σε αντίθεση με τις κλασσικές (συμβατικές) κεραίες, μία φασική στοιχειοκεραία απαιτεί απλούστερη συντήρηση, λόγω της έως και παντελούς έλλειψης μηχανικά κινούμενων τμημάτων (η στοιχειοκεραία μπορεί να παραμένει διαρκώς σταθερή). Αυτό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι ακόμη και με την καταστροφική βλάβη μέρους των στοιχείων της, συνεχίζει να λειτουργεί επιχειρησιακά χωρίς προβλήματα (graceful degradation), χαρακτηρίζουν τη μεγάλη αξιοπιστία της φασικής στοιχειοκεραίας. Αντίθετα, τα κλασσικά (συμβατικά) συστήματα μηχανικής σάρωσης παρουσιάζουν αργή απόκριση αντιμετώπισης πολλών και ταχέως μεταβαλλόμενων στόχων αέρος, λειτουργούν σε πολύ συγκεκριμένες σταθερές συχνότητες ή σε περιορισμένο φασματικό εύρος, συνήθως διεξάγουν μία μόνον ή πολύ λίγες λειτουργίες (απαιτούνται διαφορετικά ραντάρ για διαφορετικές λειτουργίες), ενώ οδηγούνται πολύ ευκολότερα στον κορεσμό των παρεχόμενων δυνατοτήτων αεράμυνας. Επιπρόσθετα, απαιτούν ηλεκτρομηχανικά συστήματα περιστροφής της κεραίας, είναι λιγότερο ευέλικτα, εμφανίζουν μηχανικούς κραδασμούς και σε περίπτωση βλάβης είναι επιρρεπή να βγαίνουν ολοκληρωτικά εκτός λειτουργίας (single point failure).

Από επιχειρησιακή άποψη, η χρήση συστημάτων φασικών στοιχειοκεραιών ραντάρ επιβάλλεται από τη φύση και την πολυπλοκότητα των μοντέρνων και αναδυόμενων απειλών. Θεωρητικά μοντέλα προσομοίωσης δείχνουν ότι επιτυγχάνεται υψηλότερη πιθανότητα αντιμετώπισης των εναέριων απειλών με ένα πιο αποτελεσματικό / ισχυρό ραντάρ, όπως π.χ. ένα μοντέρνο 3D ραντάρ ενεργής φασικής στοιχειοκεραίας (MFR / AESA), παρά με πιο βελτιωμένα βλήματα αναχαίτισης.

Γενικά, η ναυτική αεράμυνα διέπεται από αυστηρούς κανόνες εμπλοκής. Ωστόσο, οι διαρκείς τεχνολογικές εξελίξεις που αφορούν στην αυξανόμενη ταχύτητα, ευελιξία και ακρίβεια των κατευθυνόμενων βλημάτων εναντίον των πλοίων επιφανείας δυσκολεύει σημαντικά την ορθή και έγκαιρη αναγνώριση των εναέριων ιχνών, καθώς επίσης και την αποτελεσματική αντιμετώπιση αυτών. Αυτοματοποιημένα συστήματα αξιολόγησης της απειλής (threat assessment / evaluation) και λήψης απόφασης (decision making), ντετερμινιστικά ή στοχαστικά, διευκολύνουν τις λεγόμενες διαδικασίες TEWASA (Threat Evaluation Weapons Allocation Sensor Assignment), σε επίπεδο τόσο πλατφόρμας όσο και ναυτικής δύναμης. Εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης και μηχανικής μάθησης (machine learning) χρησιμοποιούνται για τη μείωση του φόρτου εργασίας του προσωπικού της ναυτικής αεράμυνας, παρέχοντας συστάσεις και ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο, αλλά και για την αυτοματοποίηση των λειτουργιών TEWASA. Ο σκοπός είναι η ταχεία αναγνώριση των εισερχόμενων εναέριων στόχων (αεροσκαφών, βλημάτων, κτλ) και η παροχή συστάσεων για τα βέλτιστα όπλα αντιμετώπισής τους (οι πιο επκίνδυνες απειλές αξιολογούνται και αντιμετωπίζονται κατά προτεραιότητα, με το πλέον κατάλληλο όπλο), για την προστασία των πλοίων ή/και της ναυτικής δύναμης, συμεριλαμβανομένων των μονάδων υψηλής αξίας. Ωστόσο, πολλές φορές στην πράξη απαιτείται η ανθρώπινη κρίση (χρειάζονται ιδιαίτερες νοητικές ικανότητες και εμπειρία), εμπλέκοντας διάφορες γνωστικές λειτουργίες (cognitive aspects), λόγω των ευρέως μεταβαλλόμενων γεωγραφικών, περιβαλλοντικών και τακτικών συνθηκών. Τα σημαντικότερα στοιχεία για την αξιολόγηση μιας εναέριας απειλής / ίχνους, συνήθως είναι οι τυχόν υφιστάμενες εκπομπές σημάτων (RF), πορεία, ταχύτητα, CPA, ύψος, γεωγραφικό σημείο (χώρα) προέλευσης, προφίλ πτήσης, απόκριση IFF/SIF, αναφορές πληροφοριών (intelligence), απόσταση, διάδρομοι εναέριας κυκλοφορίας και οι κανόνες εμπλοκής. Θεωρητικά, έχουν προσδιοριστεί μέχρι και 18 τέτοια στοιχεία αξιολόγησης της απειλής, τα οποία ζυγίζονται ανάλογα με τη συχνότητα και την προτεραιότητα που χρησιμοποιούνται από τους χειριστές στην πράξη, για τη δημιουργία της εικόνας αέρα γύρω από ένα πλοίο.  Όλες οι παράμετροι TEWASA (προτεραιότητες, κανόνες εμπλοκής, κτλ), ακόμη και ο τρόπος λειτουργίας (από εντελώς αυτόματη χωρίς τη συμμετοχή ανθρώπου χειριστή, ημι-αυτόματη με παρέμβαση χειριστή πριν την εμπλοκή έως και πλήρως χειροκίνητη) προγραμματίζονται πριν από κάθε αποστολή. Ο χρόνος αντίδρασης, από τη στιγμή της αξιολόγησης μιας απειλής μέχρι την εκτόξευση του πρώτου βλήματος εξαρτάται, μεταξύ των άλλων και από τον επιλεγέντα τρόπο λειτουργίας TEWASA.

Η αεράμυνα αποτελεί πρόβλημα συλλογής, παρακολούθησης, επεξεργασίας και συγχώνευσης δεδομένων (data fusion) από πολλές διαφορετικές πηγές / αισθητήρες (ραντάρ, κτλ), με σκοπό κατ’ αρχήν την αναγνώριση της απειλής. Ακολούθως, για την αξιολόγηση της απειλής (threat evaluation), μεταξύ των τεχνικών που έχουν δοκιμασθεί περιλαμβάνονται έμπειρα συστήματα (expert systems), δίκτυα Bayes σε συνδυασμό με ασαφή λογική (fuzzy logic), κατανεμημένα συστήματα (blackboard-based distributed systems), κτλ. Ειδικά για την κατανομή των όπλων (weapons assignment) μπορεί να εφαρμόζονται γενετικοί αλγόριθμοι, βελτιστοποίηση σμήνους σωματιδίων PSO (Particle Swarm Optimization), άπληστοι αλγόριθμοι (greedy algorithms), κτλ. Η έρευνα στο συγκεκριμένο τομέα είναι διαρκής, ενώ πολλοί από τους εφαρμοζόμενους αλγόριθμους είναι διαβαθμισμένοι.

Δόμηση ναυτικής αεράμυνας

Τυπικά, η ναυτική αεράμυνα είναι δομημένη σε ζώνες άμυνας (layered defense), γύρω από κάποιες μονάδες υψηλής αξίας. Οι ζώνες αυτές είναι όλες απαραίτητες για την επιβίωση των μονάδων επιφανείας και την επιτυχή διεκπεραίωσης της αποστολής, αν και στην πράξη κάποιες από αυτές μπορεί να είναι δυσλειτουργικές ή ακόμη και να μην υπάρχουν.

Εφόσον είναι διαθέσιμα, η πιο εξωτερική ζώνη καλύπτεται από αεροσκάφη έγκαιρης προειδοποίησης AEW&C (Airborne Early Warning & Control), καθώς επίσης και από μαχητικά αεροσκάφη αναχαίτισης CAP (Combat Air Patrol). Τα μαχητικά αυτά αεροσκάφη αναλαμβάνουν την αναχαίτιση των χαμηλά ιπτάμενων στόχων, που λόγω του ραδιορίζοντα δεν μπορούν να εντοπίσουν τα ραντάρ των πλοίων.

Στη συνέχεια, η πρώτη εσωτερική ζώνη αφορά στην αεράμυνα περιοχής (area defense), η οποία καλύπτεται από τα μεγάλης εμβέλειας αντιαεροπορικά κατευθυνόμενα βλήματα των μονάδων επιφανείας, για την προστασία της ναυτικής δύναμης. Τέτοια βλήματα μπορεί να είναι για παράδειγμα τα SM-6 ERAM (εμβέλειας >130 nm), SM-2MR/ER (εμβέλειας έως 90/100 nm), καθώς επίσης τα ASTER 30, εμβέλειας έως 65 nm (παλαιότερες εκδόσεις) ή 80 nm (νεότερες εκδόσεις). Αυτά, ουσιαστικά δρουν αποτρεπτικά για την προσέγγιση και στοχοποίηση της ναυτικής δύναμης από μεγάλα ύψη. Επιχειρησιακοί περιορισμοί, που οφείλονται στην καμπυλότητα της γήινης επιφάνειας, δεν επιτρέπουν τον εντοπισμό χαμηλά ιπτάμενων ιχνών και πλοίων επιφανείας πέραν του εκάστοτε ραδιορίζοντα, αλλά και αναλόγως των επικρατουσών ατμοσφαιρικών συνθηκών ηλεκτρομαγνητικής διάδοσης. Επίσης, είναι επιθυμητή η παροχή δεδομένων στόχευσης πέραν του ορίζοντα, μέσω κάποιας ζεύξης, π.χ. Link-16, όμως δεν είναι πάντοτε εξασφαλισμένη μέσα σε περιβάλλον έντονου ηλεκτρονικού πολέμου.  

Σχ. 3: Η επίδραση του ραδιορίζοντα στον εντοπισμό εναέριων ιχνών και πλοίων επιφανειας.

Επειδή η αεράμυνα αποκλειστικά με βλήματα αεράμυνας περιοχής δεν επαρκεί γι’ αυτό ακολουθεί μία ζώνη τοπικής αεράμυνας (local area defense) ή περιορισμένης αεράμυνας περιοχής (limited area defense). Αυτή, καλύπτεται από μεγάλο αριθμό βλημάτων εμβέλειας περί το ραδιορίζοντα, όπως π.χ. είναι τα μέσης εμβέλειας ESSM (<27 nm) και CAMM-ER (<24 nm), τα μέσης/μικρής εμβέλειας ASTER 15 (<16 nm), τα μικρής εμβέλειας CAMM (<13.5 nm), κτλ.

Τέλος, έχουμε την εγγύς αεράμυνα ή αεράμυνα σημείου (point defense) που αφορά αποκλειστικά στην προστασία της κάθε μονάδας μεμονωμένα, μέσω της χρήσης μέσων που η ίδια διαθέτει. Αυτά μπορεί να είναι π.χ. τα πυροβόλα όπλα, το σύστημα STRALES (DAVIDE) / DART (Driven Ammunition Reduced Time of flight), συστημάτων CIWS (Close-In Weapon System) με αρχική ταχύτητα βλημάτων (muzzle velocity) ~1100 m/sec, τα κατευθυνόμενα βλήματα RAM (Rolling Airframe Missile) και τα λοιπά αντίστοιχα αντιαεροπορικά βλήματα πολύ μικρής εμβέλειας (<5-6 nm).

Στις τελευταίες ζώνες αεράμυνας σε αποστάσεις μικρότερες του ραδιορίζοντα, τυπικά διεξάγεται και το μεγαλύτερο μέρος της αντιμετώπισης ενδεχόμενων επιθέσεων κορεσμού της αεράμυνας. Εδώ, μεταξύ των hard kill μέτρων αντιμετώπισης περιλαμβάνονται επίσης και τα διάφορα soft kill (ηλεκτρονικά αντίμετρα), ενώ συμπληρωματικά μπορεί να λειτουργήσουν και τα διάφορα νεοεισερχόμενα όπλα laser ισχύος.

Πολιτική βολής κατευθυνόμενων βλημάτων

Η πολιτική βολής των κατευθυνόμενων βλημάτων μπορεί να μοντελοποιηθεί ως διαδικασία λήψης απόφασης Markov, δηλαδή μία στοχαστική διαδικασία ελέγχου, διακριτού χρόνου, η οποία εφαρμόζεται σε περιπτώσεις όπου το αποτέλεσμα είναι μερικώς τυχαίο και μερικώς ελεγχόμενο από τον υπεύθυνο λήψης αποφάσεων. Η τεχνική βοηθά στη βελτιστοποίηση προβλημάτων που επιλύονται μέσω δυναμικού προγραμματισμού.

Για λόγους οικονομίας και αποφυγής αλόγιστης χρήσης πολλών βλημάτων αναχαίτισης, γεγονός που θα οδηγούσε σε πολύ σύντομη εξάντληση του αποθέματος, στον ακόλουθο πίνακα αναγράφεται το μέσο απαιτούμενο πλήθος βλημάτων, ως προς την εφαρμοζόμενη πολιτική βολής salvo και την πιθανότητα P_k (probability of kill) ενός βλήματος αναχαίτισης. Ειδικότερα, η πολιτική βολής SS (shoot-shoot) σημαίνει ότι εκτοξεύονται δύο βλήματα αναχαίτισης ταυτόχρονα, ενώ S/S (shoot-look-shoot) σημαίνει ότι εκτοξεύονται το ένα μετά το άλλο, αφού όμως διαπιστωθεί ότι απέτυχε το πρώτο. Στην περίπτωση αυτή, για P_k=0.5, το μέσο απαιτούμενο πλήθος βλημάτων αναχαίτισης είναι 1.50, ενώ για P_k=0.7 είναι 1.30 (η εξοικονόμηση βελτιώνεται για βλήματα υψηλότερης τιμής P_k). Η πολιτική βολής S/S/S φαίνεται ότι εξασφαλίζει οικονομία στο απόθεμα ακόμη και με βλήματα παλαιότερης τεχνολογίας (P_k=0.7). Από τον πίνακα είναι προφανές, ότι η προτιμότερη πολιτική βολής είναι να μην εκτοξεύονται τα βλήματα αναχαίτισης ταυτόχρονα, όπως π.χ. φαίνεται ότι έκαναν οι Ρώσοι κατά το παρελθόν, αλλά με τη σειρά, αμέσως μετά τη διαπίστωση της αποτυχίας του προηγούμενου. Εδώ και πάλι έχει μεγάλη σημασία ο αυτοματισμός του συστήματος ελέγχου βολής του πλοίου, σε συνδυασμό με κάποιο ισχυρό ραντάρ που παρέχει τη δυνατότητα εγκλωβισμού από μεγάλη απόσταση.

Μέσο απαιτούμενο πλήθος βλημάτων αναχαίτισης, ως προς την εφαρμοζόμενη πολιτική βολής salvo και την τιμή P_k

Debasis Dutta, “Probabilistic analysis of anti-ship missile Defence effectiveness”, Institute for Systems Studies and Analyses, Delhi-110 054, India, Defence Science Journal, Vol. 64, No. 2, March 2014, pp. 123-129

Το ημιενεργού κατεύθυνσης αντιαεροπορικό βλήμα SM-2 των εκδόσεων Block IIIA και Block IIIB βασίζεται στην έκρηξη με πυροσωλήνα προσέγγισης κοντά στο στόχο, οπότε φέρει σχετικά μεγάλη εκρηκτική γόμωση. Συνήθως, για τα SM-2 εφαρμόζεται τακτική / πολιτική εμπλοκής με δύο βλήματα προς κάθε στόχο, ακολουθώντας τη μέθοδο SS/ (shoot-shoot-look) ή S/S (shoot-look-shoot), αφού δύο εκρήξεις αυξάνουν την πιθανότητα καταστροφής του στόχου.

Όμως, τα νεότερα κατευθυνόμενα βλήματα Aster 30 Block1 NT βάλλονται ένα ανά στόχο (μειώνοντας την ανάγκη για ταυτόχρονη βολή δεύτερου βλήματος και εξασφαλίζοντας εξοικονόμηση για την αντιμετώπιση μελλοντικών απειλών), αφού λόγω της υψηλής ικανότητας ελιγμών μέσω της τεχνικής PIF-PAF, της μεγαλύτερης κινητικής του ενέργειας στην τερματική φάση, που διασφαλίζει η υψηλότερη ταχύτητα (Mach 4.5) και των λοιπών χαρακτηριστικών (ενεργός RF ερευνητής με υψηλή αντοχή στα αντίμετρα), τα βλήματα αυτά, διαθέτουν ικανότητα απευθείας σύγκρουσης (hit-to-kill), με υψηλή τιμή P_k ≈ 96%.  Επειδή το βλήμα Aster 30 επιταχύνει πολύ γρήγορα στη μέγιστη ταχύτητα, καταφθάνει στο στόχο ταχύτατα, ακόμη και σε μεγάλη απόσταση, γεγονός το οποίο παρέχει στο πλοίο πολύτιμο χρόνο αντίδρασης για να αποφασίσει αν θα πραγματοποιήσει δεύτερη βολή σε περίπτωση που αντιληφθεί ότι η καταστροφή του στόχου δεν επετεύχθη με την πρώτη.

Γενικά, η πεποίθηση της αντιμετώπισης ενός επιτιθέμενου βλήματος από ένα και μοναδικό αντιαεροπορικό βλήμα υψηλής P_k είναι παρακινδυνευμένη, επειδή μπορεί να είναι ανεπαρκής ο χρόνος αντίδρασης που απομένει εάν απαιτηθεί εμπλοκή με δεύτερο βλήμα, σε περίπτωση που το πρώτο αστοχήσει. Από την άλλη, η εμπλοκή με δύο βλήματα (πχ shoot-shoot-look), για τη μεγαλύτερη εξασφάλιση της επιβίωσης του πλοίου, έχει ως αποτέλεσμα την ταχύτερη εξάντληση του φόρτου των βλημάτων. Το τελευταίο οδηγεί στην ανάγκη διαθεσιμότητας μεγαλύτερου αριθμού βλημάτων μέσου και μικρού βεληνεκούς, όπως πχ τα ESSM / ASTER 15 / CAMM, από τα οποία μπορούν να ανατίθενται τουλάχιστον δύο ανά στόχο, με μικρότερο κίνδυνο ταχείας εξάντλησης του φόρτου. Επίσης, η εγκατάσταση ενεργού RF ερευνητή τερματικής καθοδήγησης στην έκδοση ESSM Block 2 αυξάνει περαιτέρω την P_k του βλήματος και πολλαπλασιάζει τον αριθμό των ταυτόχρονα εμπλεκόμενων στόχων. Το μειονέκτημα του ASTER 15 σε αυτήν την περίπτωση είναι η μη δυνατότητα εγκατάστασης συσκευασίας τετράδας (quad pack) σε μία θέση (κυψέλη) του κατακόρυφου εκτοξευτήρα SYLVER, όπως δηλαδή αυτό είναι δυνατό για τους ESSM και CAMM / SEA CEPTOR στον αντίστοιχο κατακόρυφο εκτοξευτήρα VLS Mk41.

Στα ακόλουθα διαγράμματα απεικονίζονται τα τυπικά στάδια αντιβληματικής άμυνας ενός πολεμικού πλοίου επιφανείας, με τα σχετικά χρονικά περιθώρια για τα διατιθέμενα μέσα / συστήματα ελέγχου βολής. Ο οριζόντιος άξονας εκφράζει την απόσταση από το πλοίο (αριστερά), ενώ ο κάθετος άξονας εκφράζει την πιθανότητα εξουδετέρωσης της επίθεσης. Η κάθετη γραμμή τέρμα δεξιά αντιπροσωπεύει την απόσταση στην οποία το πλοίο επιβεβαιώνει ότι δέχεται βληματική επίθεση και ταυτόχρονα είναι σε θέση να παρακολουθεί το στόχο (βέβαιος εντοπισμός κατευθυνόμενου βλήματος).

Σχ. 4: Τυπικά στάδια αντιβληματικής άμυνας ενός πολεμικού πλοίου επιφανείας. (α) Η πρώτη ενέργεια του πλοίου είναι να ενεργοποιήσει τα soft kill μέσα προστασίας (παθητικά ή/και ενεργά ηλεκτρονικά αντίμετρα). Εφόσον τα μέτρα αυτά δεν είναι επιτυχημένα, αμέσως μετά ενεργοποιούνται τα hard kill μέτρα (βλήματα αναχαίτισης, πχ RAM). Στο παράδειγμά φαίνεται ότι το πλοίο έχει χρόνο να χρησιμοποιήσει μέχρι και πέντε βλήματα αναχαίτισης. Σε περίπτωση αποτυχίας, τότε ως τελευταία γραμμή άμυνας εμπλέκεται το σύστημα εγγύς προστασίας CIWS (Phalanx), σε πολύ κοντινή απόσταση. (β) Στο μεσαίο διάγραμμα απεικονίζονται οι χρόνοι που είναι διαθέσιμοι για την κάθε ενέργεια (time to intercept). Η ανθρώπινη παρέμβαση είναι γενικά περιορισμένη, οπότε το σύστημα ελέγχου βολής θα πρέπει να είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στη διαχείριση των απειλών.  (γ) Στο τελευταίο διάγραμμα απεικονίζονται οι θεωρητικές πιθανότητες για κάθε μέσο να επιτύχει την αναχαίτιση. Το πυροβόλο, αν και έχει αυξημένες πιθανότητες επιτυχίας, αποτελεί την έσχατη επιλογή. Η αναχαίτιση θα πρέπει να επιτευχθεί όσο το δυνατό πιο έγκαιρα (μακρύτερα από το πλοίο).

Τα συστήματα ραντάρ πολλαπλών λειτουργιών MFR

Τα συστήματα ραντάρ πολλαπλών λειτουργιών MFR καταφέρνουν να εξισορροπούν αποτελεσματικά τις αντικρουόμενες μεταξύ τους απαιτήσεις της υψηλής ακρίβειας (μικρό κελί ανάλυσης), της αποφυγής τεραστίου μεγέθους κεραιών (για στενούς λοβούς υψηλού κέρδους), της μεγάλης εμβέλειας και της υψηλής ταχύτητας σάρωσης (αποφυγή μηχανικής σάρωσης).

Οι τυπικές λειτουργικές απαιτήσεις των ναυτικών συστημάτων MFR, μαζί τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους παρατίθενται στον ακόλουθο πίνακα:

Τυπικές λειτουργικές απαιτήσεις ναυτικών συστημάτων MFR

Λειτουργία RF	Συχνότητες λειτουργίας (GHz)	Μέγιστο στιγμιαίο φασματικό εύρος λήψης(1) (MHz)	Στιγμιαίο δυναμικό εύρος λήψης (dB)	EIRP(2) (dBW)	One-Way Beamwidth(3) (μοίρες)	Duty Cycle(4) (%)	Πόλωση σήματος(5)
Radar–volume search (VS)	L-band ή  S-band	2	90	S-band: 90 L-band: 75	2	20	Γραμμική κατακόρυφη
Radar–horizon search (HS)	S-band ή X-band	5	90	90	2	20	Γραμμική κατακόρυφη
Radar–target illumination	X-band	αμελητέο	–	90	–	≤100	Γραμμική κατακόρυφη
Electronic Support (ES)	0.5–40	1000	60	–	1	–	Όλες
Electronic Attack (EA)	0.5–40	1000	–	50	–	≤100	Όλες
Comms–X-band SATCOM	7.3–7.8 (Rx) 7.9–8.4 (Tx)	125	70	55	2	≤100	Κυκλική (Tx/Rx ορθογώνιες)
Comms–Ku-band SATCOM	10.7–12.8 (Rx) 13.8–14.5 (Tx)	55	70	65	1	≤100	Γραμμική (Tx/Rx ορθογώνιες)
Comms–Ka-band SATCOM	19.2–21.2 (Rx) 29.0–31.0 (Tx)	125	70	65	0.5	≤100	Κυκλική (Tx/Rx ορθογώνιες
Comms–TCDL	14.4–14.8 (Rx) 15.2–15.4 (Tx)	300 (Rx) 90 (Tx)	70	45	2	≤100	Κυκλική

(1) Το στιγμιαίο φασματικό εύρος καθορίζει το εύρος λειτουργίας των αναλογικών καναλιών λήψης και την ελάχιστη συχνότητα δειγματοληψίας των αναλογικο-ψηφιακών μετατροπέων (ADC). Για μεγάλο στιγμιαίο φασματικό εύρος αυξάνεται το επίπεδο του εισερχόμενου θορύβου, μειώνοντας τη δυνατότητα ανίχνευσης ασθενών σημάτων (πλην της περίπτωσης της σύμφωνης ανίχνευσης), ενώ η μορφοποίηση λοβών ενδέχεται να μην μπορεί να επιτευχθεί με απλούς ολισθητές φάσης, αλλά με γραμμές πραγματικής καθυστέρησης TTD (True Time Delay). Τα συστήματα ηλεκτρονικού πολέμου ΕS/EA χρειάζονται πολύ μεγάλο στιγμιαίο φασματικό εύρος, λόγω της απαίτησης ανίχνευσης, χαρακτηρισμού και επακόλουθης ηλεκτρονικής παρεμβολής κυματομορφών ευρέως φάσματος (SAR, LPI, κτλ). Οι υποκλεπτόμενες κυματομορφές δεν είναι γνωστές εκ των προτέρων, οπότε δεν είναι δυνατή η εφαρμογή σύμφωνης ανίχνευσης (matched filtering), με επακόλουθο το αυξημένο επίπεδο θορύβου (χαμηλότερη ευαισθησία – SNR λήψης), λόγω του αυξημένου στιγμιαίου φασματικού εύρους. Η διαδικασία ψηφιοποίησης των υποκλοπών μέσω τράπεζας φίλτρων στενού φασματικού εύρους βελτιώνει την ικανότητα ανίχνευσης.

Το στιγμιαίο φασματικό εύρος λήψης Β των ραντάρ καθορίζει την κατ’ απόσταση ανάλυση / διακριβωτική ικανότητα ( ≈ c/2Β). Τυπικά, η λειτουργία έρευνας ορίζοντα (HS) απαιτεί μεγαλύτερο στιγμιαίο φασματικό εύρος από τη λειτουργία έρευνας χώρου (VS), για την επίτευξη υψηλότερης ανάλυσης κατ΄ απόσταση και γενικότερα μικρότερης κυψέλης ανάλυσης (radar resolution cell), γεγονός που βοηθά τη διάκριση και ακριβέστερη παρακολούθηση των χαμηλά ιπτάμενων ιχνών, αλλά και στον εντοπισμό αργά κινούμενων στόχων επιφανείας. Οι τελευταίοι, ανιχνεύονται δυσκολότερα λόγω της χαμηλής ολίσθησης Doppler αλλά και λόγω των αυξημένων παρασιτικών επιστροφών (clutter) υπό χαμηλές γωνίες ύψωσης. Το αυξημένο φασματικό εύρος λήψης αυξάνει το επίπεδο θορύβου του δέκτη, όμως αυτό δεν επηρεάζει την ικανότητα ανίχνευσης καθόσον στα ραντάρ εφαρμόζεται σύμφωνη ανίχνευση (matched filtering / pulse compression), διατηρώντας υψηλή τιμή SNR λήψης.

(2) Ενεργή ισοτροπικά ακτινοβολούμενη ισχύς (Effective Isotropically Radiated Power) EIRP = PG_t, όπου P είναι η εκπεμπόμενη ισχύς κορυφής και G_t είναι το κέρδος της κεραίας εκπομπής. Στις διατάξεις AESA, η εκπεμπόμενη ισχύς κορυφής καθορίζεται από το άθροισμα της ισχύος εξόδου όλων των επιμέρους  στοιχείων (HPA). Τυπικά, οι τιμές EIRP είναι υψηλότερες για τις λειτουργίες ραντάρ, ιδιαίτερα στις μπάντες S και X (η μπάντα L παρουσιάζει χαμηλότερες απώλειες διάδοσης). Στην περίπτωση των ηλεκτρονικών παρεμβολών (EA), η απαιτούμενη τιμή EIRP είναι σημαντικά χαμηλότερη, λόγω της μονόδρομης διάδοσης του σήματος παρεμβολής, σε αντίθεση με τη διπλή διαδρομή διάδοσης του σήματος ραντάρ.

(3) One–way beamwidth: αποτελεί το γωνιακό εύρος μισής ισχύος (-3 dB) του κύριου λοβού εκπομπής ή λήψης, το οποίο μειώνεται για μεγαλύτερων διαστάσεων στοιχειοκεραίες. Η απαίτηση είναι περίπου ίδια για τις λειτουργίες VS και HS, εξαρτώμενη κυρίως από τις απαιτήσεις ακρίβειας παρακολούθησης και χρόνου σάρωσης (scan revisit times). Επιπρόσθετα, για τον εντοπισμό στόχων επιφανείας στη λειτουργία HS παίζει ρόλο και το μέγεθος της κυψέλης ανάλυσης (radar resolution cell) όσον αφορά στο λόγο S/C (Signal-to-Clutter). Για τη λειτουργία της κατάδειξης (φωτισμού) στόχων, όπως επίσης και για τη διεξαγωγή ηλεκτρονικών παρεμβολών ΕΑ δεν υπάρχει ιδιαίτερη προτίμηση γωνιακού εύρους λοβών. Στα συστήματα ES, το εύρος του λοβού επιδρά στην ακρίβεια των γωνιακών μετρήσεων των ηλεκτρονικών υποκλοπών. Επίσης, η υποκλοπή ασθενικών σημάτων επωφελείται από το σχηματισμό στενών λοβών λήψης (βελτιώνεται η τιμή SNR).

(4) Ο κύκλος εργασίας (duty cycle) αφορά σε λειτουργίες εκπομπής, πχ VS και HS, επιδρώντας σε παραμέτρους όπως η επιθυμητή ασαφής απόσταση, το μέγεθος της τυφλής ζώνης και η μέση ισχύς εκπομπής. Ο κύκλος εργασίας μπορεί να φθάσει το 100% για τις λειτουργίες του φωτισμού στόχων, των επικοινωνιών[3] και των ηλεκτρονικών παρεμβολών EA. Ένα παράδειγμα αποτελεί η εκτέλεση γωνιακής εξαπάτησης (AGPO) εναντίον ραντάρ CW που φωτίζει το στόχο (πλοίο) για την τερματική καθοδήγηση ημιενεργών βλημάτων.

(5) Για μικρές οριζόντιες γωνίες πρόσπτωσης (μόλις μερικών μοιρών), υπό δυσμενή κατάσταση θαλάσσης, οι παρασιτικές επιστροφές μπορεί να είναι ασθενέστερες για την κατακόρυφη πόλωση. Επίσης, οι κατοπτρικές ανακλάσεις πάνω στη θαλάσσια επιφάνεια είναι ασθενέστερες για την κατακόρυφη πόλωση για μικρές οριζόντιες γωνίες πρόσπτωσης, λόγω της επίδρασης της γωνίας Brewster. Επομένως, με την κατακόρυφη πόλωση σε λειτουργία έρευνας ορίζοντα (HS), εκτός από τις παρασιτικές επιστροφές καταπολεμάται και η δημιουργία μηδενισμών λόγω των πολλαπλών διαδρομών διάδοσης (multipath nulls).

Η περιοχή συχνοτήτων της X-band ή NATO I/J-band (8-12 GHz), στην οποία λειτουργούν συστήματα MFR όπως APAR, AN/SPY-3, κτλ, θεωρείται ότι πλεονεκτεί ως προς τις S/C-bands (2-8 GHz) των AN/SPY1, AN/SPY-6, Héraklès, Kronos, Sea Fire, κτλ, και ακόμη περισσότερο έναντι των χαμηλότερων συχνοτήτων της μπάντας L, κατά τη λειτουργία έρευνας ορίζοντα (HS). Η εν λόγω λειτουργία αφορά σε χαμηλές γωνίες ύψωσης, η οποία στοχεύει στην έγκαιρη ανίχνευση μικρότερων στόχων επιφανείας και χαμηλά ιπτάμενων στόχων αέρος, συμπεριλαμβανόμενων και των χαμηλά ιπτάμενων βλημάτων (sea skimmers) μικρής ραδιοδιατομής (RCS). Ειδικότερα, η X-band υπερτερεί σε τομείς όπως είναι η ακρίβεια εντοπισμού και παρακολούθησης των εν λόγω χαμηλής ύψωσης ιχνών και γενικότερα στη διακριτική ικανότητα μεταξύ των διαφόρων στόχων, περισκοπίων υποβρυχίων και decoys (στενότεροι λοβοί και μεγαλύτερο φασματικό εύρος λειτουργίας), ιδιαίτερα σε περιβάλλον ήπιου κυματισμού (low-angle sea clutter). Οι λόγοι υπεροχής της X-band είναι κυρίως ο μεγαλύτερος συντελεστής διάδοσης, οι πυκνότεροι κατακόρυφοι λοβοί από το φαινόμενο συνδυασμού του απευθείας και ανακλώμενου στο έδαφος/θάλασσα κύματος,[4] καθώς επίσης οι μικρότερες / ελαφρύτερες διατάξεις κεραιών που παρέχουν τη δυνατότητα τοποθέτησης στο υψηλότερο σημείο των ιστών (μεγαλύτερος ραδιο-ορίζοντας).

Η μπάντα X μειονεκτεί όμως σε επιδόσεις εμβέλειας εντοπισμού σε μεγάλες γωνίες ύψωσης, όπως επίσης σε περιβάλλον βροχής και χαλαζιού (precipitation), λόγω αυξημένων απωλειών απορρόφησης και σκέδασης, καθώς επίσης παρουσιάζει υψηλότερο sea clutter (σε δυσμενή κατάσταση θαλάσσης μέτριου ή ισχυρού κυματισμού) κατά την έρευνα χαμηλά ιπτάμενων στόχων, Το τελευταίο αντιμετωπίζεται (καταπιέζεται) σε κάποιο βαθμό μέσω εφαρμογής τεχνικών επεξεργασίας FFT Doppler, φασματική ανάλυση της ηχούς και ειδικούς αλγορίθμους ανίχνευσης. Ουσιαστικά, τα συστήματα MFR στη μπάντα S αποτελούν μία ενδιάμεση επιλογή, ώστε να μην απαιτείται η αναγκαστική παρουσία ενός μεγάλου ανεξάρτητου ραντάρ έρευνας VSR (Volume Search ή Surveillance Radar).[5]

Τα ραντάρ πολλαπλών λειτουργιών MFR καλύπτουν έρευνα / επιτήρηση και παρακολούθηση ιχνών σε σχετικά μικρότερες και μέσες αποστάσεις, αλλά κυρίως επιτελούν πολλές ακόμη λειτουργίες, όπως η κατεύθυνση βλημάτων (ενδιάμεση και τερματική), ο έλεγχος πυρών πυροβολικού, οι αυξημένες δυνατότητες εντοπισμού βλημάτων sea skimmer (πλησίον του ορίζοντα), όπως και απειλών που προσεγγίζουν υπό μεγάλες γωνίες καθόδου, αναγνώριση μη συνεργάσιμων στόχων που δεν ανταποκρίνονται στο σύστημα IFF (NCTR – Non Cooperative Target Recognition), κτλ. Η υψηλή δυνατότητα ανάλυσης / ακρίβεια, οι στενοί λοβοί και το μεγάλο φασματικό εύρος λειτουργίας παρέχουν δυνατότητα διάκρισης των χαμηλά ιπτάμενων στόχων. Τα ναυτικά συστήματα MFR διαθέτουν μειωμένη συνεισφορά στη ραδιοδιατομή (RCS) του σκάφους, αφού οι διάσπαρτες κεραίες είναι κατάλληλα ολοκληρωμένες σε μία ενιαία κατασκευή, ενώ οι επιδόσεις των αντίστοιχων RF λειτουργιών είναι βελτιστοποιημένες και ελέγχονται από κάποιον κεντρικό διαχειριστή κατανομής πόρων (συχνότητες, κυματομορφές, κτλ), για την αποφυγή αμοιβαίων παρεμβολών. Επίσης, τα MFR διαθέτουν χαμηλότερο κόστος ολοκλήρωσης των διαφορετικών λειτουργιών και χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής (συντήρησης). Σημαντικό όμως μειονέκτημα αποτελεί ο ενδεχόμενος κίνδυνος τρωτότητας, λόγω της συγκέντρωσης πολλών λειτουργιών στο ίδιο σημείο (single point of failure).

Σχ. 5: Οι πέντε διακριτές φάσεις πτήσης ενός ημιενεργού κατεύθυνσης αντιαεροπορικού βλήματος SM-2 ή ESSM. Οι ψηφιακές επικοινωνιακές ζεύξεις του βλήματος παρέχουν τα απαραίτητα δεδομένα για μία αποδοτική πτήση προς το σημείο αναχαίτισης PIP (Predicted Intercept Point). Η τροχιά, μπορεί να υπολογιστεί είτε από την αδρανειακή μονάδα καθοδήγησης του βλήματος, με βάση τα λαμβανόμενα δεδομένα της ανοδικής ζεύξης (uplink) είτε από τον υπολογιστή καθοδήγησης του πλοίου και ακολούθως να σταλεί στο βλήμα μέσω της ανοδικής ζεύξης (διαμόρφωσης FSK). Η καθοδική ζεύξη (downlink), όταν αυτή υπάρχει (διαμόρφωσης PPM), αποστέλλει δεδομένα που αφορούν στην κατάσταση του βλήματος.

Το σύστημα μάχης Aegis, το οποίο έχει στον πυρήνα του το ραντάρ AN/SPY-1D(V) διεξάγει την αρχική και ενδιάμεση καθοδήγηση (command guidance) πολλών κατευθυνόμενων βλημάτων (έως 18 SM-2 Block II/III ή 6 ESSM),[6] ενώ συνεργάζεται με έως και τέσσερα ανεξάρτητα συστήματα AN/SPG-62 ή Mk-99 της Raytheon/RCA (NATO I/J band, 10 kW CW) για τον σύντομο ‘φωτισμό’ των στόχων κατά την τελική/τερματική φάση καθοδήγησης (terminal guidance) των ημιενεργού κατεύθυνσης βλημάτων (τυπικής διάρκειας 5 sec).

Τα ημιενεργού κατεύθυνσης αντιαεροπορικά βλήματα SM-2MR/ER Block IIIA/B/C, μήκους 4.72 m (ER 8 m), διαμέτρου 34 cm και βάρους 707 kg (ER 1350 kg) έχουν μέγιστη ταχύτητα Mach 3.5, οροφή 24.4 km, εμβέλεια 74-167 km ή 40-90 nm (ER 120-185 km ή 65-100 nm). Το Block IIIB διαθέτει τερματική καθοδήγηση dual seeker. Αυτό σημαίνει, ότι πέραν του κλασσικού ημιενεργού SARH φέρει επίσης ένα πλευρικά τοποθετημένο υπέρυθρο αισθητήρα IR (προερχόμενο από το βλήμα ΑΙΜ-7R Sparrow που δεν προχώρησε ποτέ σε στάδιο παραγωγής), για την αύξηση της αντοχής σε περιβάλλον έντονων ηλεκτρονικών αντιμέτρων (ECM), αλλά και βελτίωσης του P_kill, ακόμη και εναντίον στόχων με μικρό ηλεκτρομαγνητικό ίχνος (RCS). Το Block IIIC διαθέτει τερματική καθοδήγηση ενεργού RF seeker (προερχόμενο από το βλήμα SM-6 ERAM).

Σχ. 6: Τα συστήματα ψηφιακής επικοινωνιακής ζεύξης του κατευθυνόμενου βλήματος SM-2, στις μπάντες X και S. Η πιο πρόσφατη επικοινωνιακή ανοδική και καθοδική ζεύξη στη μπάντα X εφαρμόζεται σε νεότερα συστήματα ραντάρ, όπως πχ το AN/SPY-3, διαμόρφωσης MSK (Minimum Shift Keying), για υψηλό βαθμό απόδοσης και αποφυγή των παρεμβολών μεταξύ διαφορετικών βλημάτων γειτονικών καναλιών.

Σχ. 7: Το γαλλο-ιταλικό αντιαεροπορικό βλήμα ASTER 30 Block1 NT (μήκους 4.9 m, διαμέτρου 18 cm και βάρους 430 – 450 kg) εξοπλίζεται με ενεργό ερευνητή (παλμικό ραντάρ Doppler με υπερετερόδυνο δέκτη) στην Ka-band (27-40 GHz), γεγονός που σημαίνει πολύ στενότερο λοβό ακτινοβολίας, ως προς τον ερευνητή Ku-band (12-18 GHz) των παλαιότερων βλημάτων ASTER 30. Αυτό, επιτυγχάνει πολύ μεγαλύτερη απόσταση εντοπισμού και αντοχή στα ηλεκτρονικά αντίμετρα, καθώς επίσης ικανότητα αναχαίτισης πολύ ταχύτερων στόχων, όπως πχ βαλλιστικών βλημάτων βεληνεκούς μέχρι 1500 km (ευρύτερες δυνατότητες αντιβαλλιστικής άμυνας ATBM, έναντι των ASTER 30 Block1). Επιπρόσθετα, λόγω της υψηλότερης γωνιακής ακρίβειας επιτυγχάνει πιστότερη παρακολούθηση των κινήσεων του στόχου και επαύξηση της πιθανότητας P_kill, ακόμη και μέσω απευθείας σύγκρουσης (hit-to-kill). Η μέγιστη ταχύτητα του βλήματος είναι 4.5 Mach, η μέγιστη εμβέλεια έως 120 km (65 nm) και η επιχειρησιακή του οροφή περί τα 20 km. Τέλος, η μικρού βάρους 15 kg θραυσματογενής κεφαλή μάχης είναι κατευθυντική, δηλαδή δημιουργεί ωστικό κύμα που δεν διαχέεται, αλλά εστιάζεται προς την πλευρά του στόχου.

Σχ. 8 & 9: Τα κατευθυνόμενα βλήματα ASTER είναι ιδιαίτερα ευέλικτα στην τερματική φάση καθοδήγησης (δυνατότητα εκτέλεσης ελιγμών έως και 62g!), μέσω ελέγχου του διανύσματος πλευρικής ώσης TVC (thrust vectoring) ή PIF (Pilotage Induit en Force) κοντά στο κέντρο βάρους του (12g), σε συνδυασμό με τον έλεγχο των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών (50g) του ουραίου τμήματος PAF (Pilotage Aérodynamique en Force).

Hypersonic βλήματα cruise και οχήματα διολίσθησης HGV

Τα υπερηχητικά και υπερ-υπερηχητικά όπλα αποτελούν μία ιδιαίτερη σημαντική κατηγορία απειλών. Η σειρά ραντάρ AN/SPY-1 με το σύστημα μάχης Aegis έχει εξελιχθεί από την περίοδο του ψυχρού πολέμου, σε μία προσπάθεια αντιμετώπισης μεταξύ των άλλων και κάποιων παλαιών σοβιετικών βλημάτων “high steep divers”, όπως πχ το Kh-15 Raduga (μέγιστης ταχύτητας Mach 5, μέγιστο ύψος 130.000 ft).

Όμως, τα σημερινά “hypersonic” (Mach 10) βλήματα DF-21 (με ραντάρ και οπτικό αισθητήρα τερματικής κατεύθυνσης) και Kh-47M2 Kinzhal (με οπτικό αισθητήρα τερματικής κατεύθυνσης) αποτελούν σοβαρή πρόκληση για τις ναυτικές δυνάμεις. Τυπικά, τα εν λόγω hypersonic βλήματα cruise (με πυραυλοκινητήρες booster για την αρχική ώθηση και στη συνέχεια scramjet χωρίς καθόλου κινούμενα μέρη), ίπτανται σε ύψη 20 – 30 km.

Από την άλλη, τα οχήματα διολίσθησης HGV (Hypersonic Glide Vehicles) εκτοξεύονται / απελευθερώνονται από πυραύλους, συνήθως στερεών καυσίμων, στην ανώτερη ατμόσφαιρα σε μεγαλύτερα ύψη 40–100+ km. Παραδείγματα της κατηγορίας αυτής είναι το ρωσικό Avangard (Mach 20+, εμβέλειας 6000 km) και το αμερικανικό C-HGB (Common Hypersonic Glide Body), εμβέλειας χιλιάδων km και ταχύτητας έως Mach 17.

Τα κυριότερα ναυτικά αντιαεροπορικά βλήματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σήμερα για την αναχαίτιση εναέριων στόχων είναι τα γαλλικά ASTER 15/30, καθώς επίσης τα ESSM (RIM-162), SM-2 (RIM-66/67) και SM-6 ERAM (RIM-174). Τα τελευταία, καθοδηγούμενα και από άλλες πηγές, μπορούν να αντιμετωπίσουν και βαλλιστικά βλήματα, αποκλειστικά και μόνο στην τερματική τους φάση, ως συμπλήρωμα των εξωατμοσφαιρικών SM-3. Όμως, η αποτελεσματική αντιμετώπιση των hypersonic βλημάτων αποτελεί σοβαρό πρόβλημα. Για την αντιμετώπιση κυρίως των HGV (Avangard, DF-ZF, κτλ) υπάρχει το υπό ανάπτυξη πρόγραμμα RGPWG (Regional Glide Phase Weapon System), το οποίο ολοκληρώνεται με το σύστημα μάχης Aegis των αμερικανικών αντιτορπιλικών Arleigh Burke.

Σχ. 10: Τα παραδοσιακά βαλλιστικά βλήματα δεν έχουν δυνατότητες δραστικών χειρισμών, λόγω μεγάλου μεγέθους και κατασκευής, ενώ εντοπίζονται από πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις. Η τροχιά των μικρότερου μεγέθους και πιο ευέλικτων hypersonic βλημάτων cruise, καθώς επίσης και των εξαιρετικά ευέλικτων οχημάτων διολίσθησης HGV (Hypersonic Glide Vehicles), ως προς τις προβλέψιμες βαλλιστικές τροχιές των πυραύλων ICBM, δυσκολεύει σημαντικά τον έγκαιρο εντοπισμό τους, με αποτέλεσμα να ελαχιστοποιείται ο χρόνος αποτελεσματικής αντίδρασης.

Η ενεργή RF καθοδήγηση βλημάτων σε ταχύτητες “hypersonic” (>Mach 5) εμποδίζεται από τη δημιουργία φράγματος πλάσματος (λόγω της διάσπασης των μορίων του αέρα), ιδιαίτερα σε πτήσεις πλησίον του επιπέδου της θάλασσας (sea skimming). Η ύπαρξη υπέρθερμου πλάσματος εμποδίζει επίσης και τον ακριβή εγκλωβισμό των βλημάτων για την αντιμετώπισή τους. Ακόμη, η επίτευξη ταχυτήτων “hypersonic” αντιμετωπίζει τεράστια αεροδυναμική αντίσταση πλησίον της θαλάσσιας επιφάνειας, συγκριτικά με τα μεγάλα υψόμετρα των δεκάδων km. Τα περισσότερα απλά υπερηχητικά (Mach 3) ρωσικά βλήματα εναντίον πλοίων επιφανείας, όπως πχ τα P-700 Granit, Kh-31 (AS-17 Krypton), P-270 Moskit, κτλ, υφίστανται 25%-40% πτώση της ταχύτητας όταν ίπτανται σε χαμηλά ύψη. Ακόμη και τα “hypersonic” βλήματα εναντίον πλοίων επιφανείας, όπως πχ το Zircon, δεν υπερβαίνουν την ταχύτητα Mach 5 κατά την τερματική τους φάση, γεγονός που ενδεχομένως τα καθιστά σχετικά πιο ευάλωτα σε κάποια μοντέρνα συστήματα αεράμυνας σημείου. Επίσης, ο μειωμένος χρόνος αντίδρασης δυσκολεύει τον RF seeker του βλήματος, όσον αφορά στην ικανότητα διάκρισης του πραγματικού στόχου από ενδεχόμενα ηλεκτρονικά αντίμετρα και decoys (εφόσον το βλήμα είναι εξοπλισμένο με RF seeker). Όλα τα υπερηχητικά βλήματα (supersonic & hypersonic), λόγω του συνήθως μεγαλύτερου φυσικού τους μεγέθους (2-3 φορές, ως προς τα αντίστοιχα υποηχητικά) παρουσιάζουν πολύ μεγαλύτερη θερμική υπογραφή (IR signature) και ραδιοδιατομή (RCS), γεγονός που μπορεί να λειτουργήσει εις βάρος του πλεονεκτήματος αιφνιδιασμού σε ναυτικές εμπλοκές. Τέλος, λόγω της αντοχής τους στη θερμότητα είναι ανθεκτικά σε όπλα laser ισχύος, όμως οι ραδιοζεύξεις ενδιάμεσης καθοδήγησης παρουσιάζουν τρωτότητα στις ηλεκτρονικές παρεμβολές.

Επίλογος

Η ναυτική αεράμυνα αντιμετωπίζει σήμερα σοβαρές προκλήσεις όσον αφορά στην αποτελεσματική αντιμετώπιση των νέων απειλών, σε βαθμό που τίθεται σε ευθεία αμφισβήτηση η ίδια η επιβιωσιμότητα των μονάδων επιφανείας μέσα σε βεβαρημένο επιχειρησιακό περιβάλλον. Στις παραδοσιακές απειλές εναντίον των πλοίων επιφανείας περιλαμβάνονται πλέον και οι hypersonic βαλλιστικοί πύραυλοι ASBM (Anti-Ship Ballistic Missiles) & ALBM (Air-Launched Ballistic Missiles), για τους οποίους το αμερικανικό ναυτικό ερευνά ακόμη αποτελεσματικά αντίμετρα για την κατάρριψή τους, κατά την τερματική φάση καθοδήγησης. Πολλοί πιστεύουν ότι ενδεχομένως μόνον τα υποβρύχια θα έχουν μελλοντικά δυνατότητες ασφαλούς δράσης μέσα στο βεληνεκές των βλημάτων αυτών, ως προς τα πλοία επιφανείας.

Σήμερα, η απάντηση στις περιγραφείσες απειλές είναι τα πολύ ισχυρά 3D ραντάρ πολλαπλών λειτουργιών MFR / AESA, με πολλά κανάλια βολής και αντίστοιχα αντιαεροπορικά βλήματα και συστήματα άμυνας σημείου, τοπικής άμυνας και άμυνας περιοχής. Η δικτυοκεντρική διάσταση και συνέργεια είναι επίσης ιδιαίτερα σημαντική παράμετρος για την αποτελεσματική αντιμετώπιση του προβλήματος.

---

[1]   Στις υψηλές αυτές ταχύτητες παρατηρείται διάσπαση των μορίων και ιόντων του αέρα, γεγονός που εμποδίζει τη λειτουργία των ερευνητών RF των βλημάτων (φράγμα πλάσματος). Για το λόγο αυτό, οι hypersonic βαλλιστικοί πύραυλοι ASBM (Anti-Ship Ballistic Missiles), όπως πχ ο DF-21 και ο Kinzhal, οι οποίοι κινούνται σε μεγάλα υψόμετρα με ταχύτητα Mach 10, όταν όμως κατέρχονται στην τερματική τους φάση διεξάγουν ελιγμούς (pull-up & pull-down), ώστε να αποφεύγουν τα βληματικά συστήματα αεράμυνας, αλλά κυρίως για να μειώσουν την ταχύτητα τους σε < Mach 5, προκειμένου για τα βλήματα που διαθέτουν ενεργό ερευνητή RF να μπορέσει να λειτουργήσει, χωρίς να εμποδίζεται από το δημιουργούμενο υπέρθερμο πλάσμα.

[2]  Η βασική αρχή λειτουργίας των φασικών στοιχειοκεραιών στηρίζεται στη φυσική θεωρία της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης προσθετικής και αναιρετικής (καταστροφικής) συμβολής (interference) των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ενίσχυση προς τις επιθυμητές κατευθύνσεις και ακύρωση στον υπόλοιπο χώρο), τα οποία εκπέμπονται και λαμβάνονται από διαφορετικές κάθε φορά ομάδες στοιχείων. Για την πλήρη κάλυψη του τρισδιάστατου χώρου, συνήθως απαιτούνται 3 έως 4 σταθερές επίπεδες συστοιχίες.

[3]   Υπάρχουν εφαρμογές επίγειων επικοινωνιών, σχετικά χαμηλού ρυθμού μετάδοσης και σε συχνότητες UHF ή χαμηλότερες, όπως πχ φωνητικές, τακτικών ζεύξεων δεδομένων (Link 16, Link 22), κτλ, που δεν συνιστάται η ενσωμάτωσή τους σε ολοκληρωμένα συστήματα AESA, αφού χρησιμοποιούν μεγάλου μεγέθους απλές ισοκατευθυντικές κεραίες χαμηλού κόστους (μονόπολα ή δίπολα).

 Οι επικοινωνίες (full duplex) που μπορούν να ενσωματωθούν στις λειτουργίες των MFR/AESA αφορούν κυρίως στις στρατιωτικές και πολιτικές δoρυφορικές X, Ku και Ka-band, καθώς επίσης στο σύστημα μετάδοσης video streaming TCDL (Tactical Common Data Link) στην Ku-band. Οι δορυφορικές επικοινωνίες UHF και L-band χρησιμοποιούν δικές τους ανεξάρτητες ελικοειδείς ή κωνικές κεραίες, χαμηλού κέρδους.

[4]   Η μπάντα Χ καλύπτει χαμηλότερα την έρευνα πλησίον της θαλάσσιας επιφάνειας (δημιουργία λοβών μικρότερης ύψωσης) και επιτυγχάνει αποτελεσματικότερη εκμετάλλευση του φαινομένου παγιδευμένης διάδοσης (ducting), όταν υπάρχει.

Ο συντελεστής διάδοσης (propagation factor) στη ΝΑΤΟ I-band είναι μεγαλύτερος κατά 10 dB από τη C-band και κατά 17 dB από την S-band. Για να αντισταθμιστεί το μειονέκτημα αυτό στην S-band, χρησιμοποιείται αυξημένη ισχύς εκπομπής, μεγαλύτερη ενεργή διατομή της κεραίας (έως και 50 φορές) και τοποθέτηση της κεραίας σε όσο το δυνατό μεγαλύτερο ύψος είναι εφικτό.

[5]   Η χρήση ανεξάρτητου ραντάρ έρευνας όγκου VSR (Volume Search Radar), τυπικά στην L ή στην S-band, βελτιώνει σημαντικά στην τρισδιάστατη έρευνα μέσης και μεγάλης εμβέλειας (χαμηλότερες απώλειες διάδοσης), ενώ χρησιμεύει τόσο στον εντοπισμό και όσο στην παρακολούθηση ιχνών και δεδομένων IFF, σε όλες τις καιρικές συνθήκες (βροχόπτωση, κτλ). Ο συνδυασμός χρήσης ραντάρ MFR και VSR σε διαφορετικές μπάντες συχνοτήτων, παρέχει δυνατότητα σύντηξης ιχνών (data fusion), αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση επιθέσεων κορεσμού, αυξημένη ακρίβεια ιχνηλάτησης, μείωση του χρόνου εμπλοκής και ενισχυμένη ανθεκτικότητα σε ηλεκτρονικά αντίμετρα.

[6]    Η ενδιάμεση καθοδήγηση των πρώτων εκδόσεων του βλήματος SM-2 στα παλαιά αμερικανικά πλοία Tartar (μη φορείς Aegis) βασιζόταν στην επικοινωνιακή ζεύξη του συστήματος AN/SYR-1 Communication Tracking Set. Μέσω αυτής, μεταδίδονταν τα σήματα των βλημάτων (downlink), απαραίτητα για την παρακολούθηση και την επιτάχυνση της επεξεργασίας καθοδήγησης προς το στόχο. Ένα τέτοιο σύστημα διέθετε τέσσερις μικρές φασικές στοιχειοκεραίες και μπορούσε να λαμβάνει ταυτόχρονα τα σήματα δύο διαφορετικών βλημάτων. Κάθε κεραία κάλυπτε τομέα από -21° έως +76° καθ’ ύψωση και -45° έως +45° κατά διόπτευση (αζιμούθιο).