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              超視距雷達憑什么繞過地平線?它有多厲害?
              發布時間:2020-10-09     作者:馬 巖   來源:科普中國   分享到:

              超視距雷達,不是指超過人眼視力范圍的雷達,而是超過直線觀測范圍的雷達。它在作用上有獨特之處,某種程度上還是很厲害的。

              先說它“超”在哪。對于普通人來說,遠方的地平線也許是一道美麗的風景,但對于傳統雷達而言,這道地平線是其成為“千里眼”的重大阻礙。受地球曲率的影響,地面雷達對遠距離低空目標的探測始終是個難題。根據“欲窮千里目,更上一層樓”的原理,人們把雷達搬到了高高的山頂,甚至讓飛機把雷達背上了天。但這總歸是要費些力氣。而超視距雷達,可以克服地球曲率影響,探測到對地平線以下的目標,探測距離很容易達到數千千米。

              它憑什么繞過地平線?主要是它使用的波段特殊。大多數雷達主要工作在微波波段,微波是個指哪打哪的“鋼鐵直男”。而超視距雷達用的是能夠“轉彎”的電磁波,從原理上又可以分為兩類。

              一類是天波,屬于短波波段,依靠大氣層中電離層對短波的反射作用來將雷達波反射至遠方,目標回波也會被電離層反射至雷達接收機。電離層不夠穩定,因此天波超視距雷達需要實時監測電離層狀態,以選擇合適的發射頻率。

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              ▲ 天波超視距雷達工作示意圖

              另一類是地波,使用長波波段,雷達波可以貼著地表沿曲線傳播。但長波雷達有個硬傷,分辨力不足,很難探測到飛行器大小的目標,所以主要用來探測艦船。

              在實際運用中,天波超視距雷達發展最早,也更為成熟。早在上世紀50年代,美蘇等國就開始了相關研究。美國在1961年使用“麥德雷”(MADRE)超視距雷達成功探測到3000千米處的飛機。1971年蘇聯部署在切爾諾貝利附近的“杜加”超視距雷達,發射的短波脈沖信號幾乎傳遍歐洲,被無線電愛好者們稱作“俄國啄木鳥”。目前,美國、俄羅斯、英國、法國、澳大利亞等國都部署了用于戰略預警的超視距雷達網。

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              ▲ 蘇聯“杜加”超視距雷達的天線陣列

              最后說說相對于傳統雷達,現在的超視距雷達主要有哪些優勢。

              探測距離遠、覆蓋范圍廣。超視距雷達采用大功率發射機,收發分置的天線陣列,其探測距離一般能達到900~3000千米,探測角度可達60度。它能夠發現尚處于助推段的彈道導彈,可將洲際導彈的預警時間提高到30分鐘,對亞音速目標的預警時間也能達到3小時,對超音速目標的預警時間可達1~1.5小時。

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              ▲美國AN/FPS-118超視距雷達覆蓋范圍示意圖

              具備反隱身能力。目前的隱身設計針對的主要是傳統微波雷達,但在短波面前,吸波涂料、材料都是無效的。而且經過電離層反射“從天而降”的雷達波,讓專注于鼻錐方向的外形隱身設計失去意義。

              對反輻射武器免疫。天線的尺寸和收發電磁波的波長具有相關性,而短波的波長在10~100米,所以天波超視距雷達的天線都十分龐大。反過來,想打這種雷達的反輻射導彈,導引頭的天線也得到這個數量級,導彈上自然是容納不下。所以目前還沒有能夠攻擊超視距雷達的反輻射導彈。

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              ▲ 美國AN/TPS-71超視距雷達,探測距離可達900~3000千米,天線陣跨度2580米。

              反輻射導彈甭說導引,就算是能炸準,沒有幾百枚,也炸不出效果。

              當然,超視距雷達的天線一般是固定的,不用反輻射導引頭,用GPS或慣性制導也可以。但這個天線陣占地面積很大,經常比一條機場跑道還長。攻擊跑道,用反跑道炸彈或子母彈在中間攔腰截斷幾處即可。但超視距雷達的天線陣由數百個“鐵架子”組成,就算炸壞幾十個還能用。因此摧毀超視距雷達,難度頗大。

              綜合效費比高。雖說超視距雷達系統規模龐大,保障要求不低,但作為戰略級預警體系的一環,其運行成本相對于組建天基預警衛星星座,或者用預警機部隊常年監視邊境,都要低得多。

              馬巖:軍事科普活躍作者,畢業于解放軍理工大學,有多年部隊信息化部門任職經歷,擅于普及電子戰相關知識。近年來累計發表科普作品20余萬字,負責少年兒童出版社第六版《十萬個為什么》叢書的雷達與電子戰部分。

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