Efeito da ionosfera nas ondas de rádio HF
Os radares OTH (Over-The-Horizon) são divididos em backscatter (OTH-B) e Surface Waves (OTH-SW).
Uma das limitações dos radares é que tem trajetória linear enquanto a terra é curva. O horizonte radar limita a detecção dos sistemas convencionais. Aeronaves voando baixo não podem ser detectadas e os radares só podem detectar alvos a longa distancia que voam alto. Um meio de contrapor isso foram as aeronaves de alerta antecipado (AEW) como o E-3 Sentry e o E-2 Hawkeye.
Um outro meio de detectar aeronaves além do horizonte são os radares OTH.
A concepção dos radares OTH backscatters data da década de 1930. O sistema baseia-se na característica de que, em freqüências abaixo de 30 Mhz (banda HF), a ionosfera, camada de plasma acima da atmosfera a 200 km de altura, reflete feixes de ondas a ela dirigidos, permitindo que um radar na superfície da terra detectar e rastrear embarcações e aeronaves a distâncias superiores às que seriam possíveis com o uso de radares convencionais de microondas.
Os OTH-B tem a vantagem de cobrir áreas grandes a longas distâncias. O FPS-118 americano cobre um setor de 120 graus a distâncias de 800 a 3.000 km de profundidade. Eles podem cobrir distâncias ainda maiores com reflexões múltiplas no solo e ionosfera, mas isso não é sempre garantido que possa acontecer.
O lado positivo é poder usar pulsos de grande energia e são bons para extrair efeito Doppler dos contatos. Quando entrou em operação em Amchitka, nos EUA, o FPS-118 podia detectar aeronaves taxiando na Rússia.
Devido à sua grande energia, banda de rádio, frequência e parâmetros atmosféricos, são difíceis de interferir. Usam antenas grandes e fixas, difíceis de camuflar, mas estão distantes do local de ação, sendo vulneráveis a poucas plataformas e armas.
Por usarem ondas longas, eles têm pouca precisão. São usados para alerta antecipado e para controlar aeronaves interceptadoras ou de reconhecimento, até intruso no ar ou mar.
O OTH tem baixa aplicabilidade no controle de tráfego aéreo, já que sua precisão apresenta variações entre 20 e 30 quilômetros. Ou seja, o sistema detecta a presença dos objetos dentro de um quadrilátero de 20 a 30 quilômetros de lado, mas é incapaz de localizá-lo, precisamente, dentro dessa área. Com isso, o sistema é inaceitável para os padrões de segurança do controle de tráfego aéreo, que demandam radares com nível de precisão de apenas centenas de metros, para evitar-se, por exemplo, o risco de colisão entre aeronaves.
Os radares OTH-B também são caros para desenvolver, construir e manter. O OTH JORN Australiano já gastou US$ 673 milhões e pode exceder US$ 827 milhões quando ficar pronto.
Os radares OTH estão em uso na Austrália, Canadá, China, EUA, Reino Unido e Rússia.
Os australianos e os russos dizem que conseguiram adaptar seus sistemas de radar OTH para detectar aeronaves furtivas. Os radares OTH têm facilidade para detectar aeronave furtiva por operar com ondas longas (10-60m). As ondas HF não são dispersas por técnicas da forma e o material RAM é otimizado para ondas curtas.
Outra técnica é procurar por quedas ou sombras de energia nas reflexões do radar. Os radares OTH australianos já conseguiram rastrear a sombra do B-2 que estava voando sobre o Texas a 11.000 km de distância.
O receptor do JORN tem dois braços, cada um de 3,4 km de comprimento, consistindo de 960 antenas individuais que não podem estar mais que 10 mm fora de alinhamento. O alcance máximo chega a 3.000km com resolução é de 20-40 km.
O Jindalee Operational Radar Network (JORN) australiano é um radar OTH-B pulso Doppler de onda contínua (CW) biestático, que opera em alta frequência (HF) de 3-30 MHz.
O sistema é formado por duas estações. Uma, em Longreach (Queensland), tem uma antena transmissora de 400 m de comprimento e o receptor de 3 km fica a 100 km do transmissor para evitar interferência mútua com os 480 receptores digitais. A outra estação fica em Alice Springs (Território do Norte) com um transmissor de 800 m e receptor de 6 km de 960 receptores a 85 km de distância com cobertura de 180º.
O sinal de 20kw dos transmissores do JORN fornecidos pela GEC Marconi é maior que a maioria das estações de rádio
Na década de 1970 os EUA iniciou pesquisas a respeito para detectar bombardeiros convencionais. O objetivo era acompanhar aeronaves mascaradas pelo terreno a longa distância pela curvatura da terra.
O radar OTH-B americano AN/FPS-118 entrou em operação em 1970. Custou cerca de US$ 1,5 bilhão e seria usado para dar alerta antecipado de bombardeiros da URSS quando estavam a centenas de quilômetros dos EUA. A antena com 12 transmissores de 6 MW de potência operando na banda 5-29 MHz de FM/CW, divididas em 6 bandas. O sistema é do tipo biestativo com o receptor e transmissor separados entre 150-200 km. A antena 1200m de comprimento por 12 a 45m altura. O receptor tem 246 elementos com 1.517-1.700m de comprimento e 20-22m de altura. O alcance é de 800 a 2.880km dando um alerta de uma a uma hora e meia contra aeronaves de alta velocidade.
O radar deveria ficar operacional em 1990 cobrindo três setores. Com o fim da Guerra Fria apenas um radar foi construído. O radar no Maine foi redirecionado para o sul e está sendo usada para detecção de aeronaves ilegais, que podem estar levando drogas. Funciona cerca de 40 h por semana e também é usado para análise meteorológica, pois consegue perceber mudanças nos ventos, com gastos de US$ 1-1,5 milhão por ano para operar em pesquisa ambiental. O radar que seria instalado no Alasca custaria US$ 530 milhões, devido à localização afastada.
O Raytheon AN/TPS-71 Relocatable OTH Radar (ROTHR) é um projeto da US Navy operado desde 1987 para dar alerta antecipado tático para Forças Tarefas, de ameaças aéreas e de superfície a distâncias ultra-longas. As antenas cobrem o Caribe, parte do Atlântico e Golfo do México. As antenas na Virginia, Texas e Porto Rico são agora usados para controle de tráfico de drogas.
A Thomson-CSF francesa esta testando um radar OTH designado RIAS (Radar a Impulsion et Antenne Synthetiques), que esta sendo desenvolvido com contrato do governo françês. O RIAS tem uma arranjo circular de raio de 360m que gera emissões de onda ominidirecional direta/superfície que pode detectar alvos a “centenas de quilômetros”.
O Instituto de pesquisa francês Onera esta desenvolvendo um radar experimental de longo alcance chamado Nostradamus, sendo que a Armée de l’Air e Marinha da França estão interessadas em adquirir versões operacionais
O radar tem 288 antenas emissoras e receptoras num padrão em estrela com três braços espaçados regularmente. O sinal de baixa frequência (3-30MHz) reflete na ionosfera em altitudes entre 100 e 300km criando um espelho gigante virtual que pode iluminar um quadrilátero de 500km de lado.
O sistema funciona como uma “antena virtual” formada pela emissão das 288 antenas menores para formar um feixe pela modificação de fase do sinal. O sistema pode funcionar como radar biestático usando emissões de banda baixa não cooperativo.
O radar instalado em Dreux, a 200km de Paris, foi capaz de observar o tráfego marítimo e aéreo entre Marselha e o outro lado do mar Mediterrâneo.
Em 2002 o radar estacionado a 100km de Paris, mostrou ser capaz de localizar aeronaves voando baixo sobre o Mar Mediterrâneo entre Bizerte, Tunísia e Sardinia (1.400km).
O radar tem algumas limitações pois não é preciso, detectando alvos a 1700km que pode estar num raio de 5km. Como opera na banda HF, seu desempenho depende do horário do dia e da atividade solar que modifica as propriedades da ionosfera. A Itália e Reino Unido estão interessadas no programa.
Dependendo da frequência e do ângulo de emissão, a energia do radar reflete em diferentes camadas da ionosferas, podendo detectar alvos entre 800 e 3.000km. Um supercomputador coordena as antenas para o sinal cobrir 360 graus. O sistema opera no modo de detecção Doppler, sendo que quanto mais rápido o alvo, mais fácil será a detecção.
Entre as futuras modernizações inclui a capacidade de detectar navios e icebergs. O radar tem capacidade de detectar qualquer alvo furtivo.
O radar é relativamente barato por usar componentes comerciais. Entre as vantagens citadas pelos franceses em relação aos radares OTH americanos e australianos, é ser um sistema monoestático, com receptor e transmissor na mesma antena, e poder cobrir 360 graus.
O radar OTH russo teve seus estudos iniciados no fim década de 1950. O primeiro radar ficou operacional na década de 1070 e detectava distúrbio de mísseis na atmosfera. A computação da época era limitada e por isso não funcionava muito bem. O radar opera na banda de 5 a 28 MHz sendo um sistema biestático com as antenas separadas entre 20-200km. A cobertura é de 60º para um alcance de 2.000km. A potência era de 30MW.
A China está testando um radar de defesa aérea tipo OTH-B desenvolvido pela China National Electronics Import & Export Corp. O radar tem alcance de 3.500km operando na banda de 5 a 29MHz com potencia 1MW.
High-Frequency Surface-Wave Radars (HFSWRs)
O High-frequency surface-wave radars (HFSWRs) ou Suface Wave exploram ondas de superfície entre as camadas de ar baixas e a superfície do mar para transmitir reflexões até 400 km de distância ou mais. O sistemas está em uso para controle da EEZ e alerta de ataque de mísseis voando baixo, sendo capaz de enxergar plataformas furtivas.
Os HFSWR usam o comprimento de onda de 12-20 m na frequência de 15-25 MHz. São mais acurados que os OTH-B e não têm problemas de alcance mínimo de centenas de quilômetros.
A US Navy está testando um HFSWR da Lockheed Martin Sanders desde 1990 contra mísseis sea-skimmer. O sistema americano não tem capacidade de identificação. A resolução é de 1-2º em azimute e 1 km em alcance. É capaz de detectar um míssil de pequeno RCS a 40 km ou aeronave a 74 km voando baixo, dando um alerta adicional de 30 s.
A HMS Brazen foi equipada com um HFSWR antes de ir para as Malvinas em 1982, mas o sistema não funcionou tão bem como nos testes e foi retirado depois da guerra. As 24 antenas eram distribuídas em todo comprimento do navio.
A China usa um sistema SW para vigiar Taiwan, cobrindo todo o estreito e a costa do país.
O OTH-SW SWR-503 da Raython Canada
A Alenia Marconi Systems está propondo um conceito de HFSWR embarcado que pode ser capaz de detectar caças voando baixo e pequenos barcos a 70km de distância e navios grandes a 200km. A tecnologia pode ajudar contra ameaças como ataques múltiplos e alvos voando muito baixo. O estaleiro Blohm+Voss afirma que os receptores serão instalados na lateral do navio e a antena transmissora fica em um pólo vertical acima da estrutura.
Os radares OTH da Alenia são chamados de série S120. O S124 é usado para detectar navios a uma distância de 370km em um setor de 120 graus. O S123 é usado para detectar aeronaves. A antena tem 500-800m de comprimento e 30m de altura.
A Raytheon Canada Limited está oferecendo aos EUA um sistema de vigilância marítima integrada baseada numa cadeia de estações de radares costeiros tipo HF surface wave radar (HFSWR). Estes radares são capazes de detectar navios e aeronaves a até 400km. As estações seriam instaladas nas duas costas, além de radares no México e em Guantanamo e Porto Rico.
Os sistemas atuais de vigilância marítima são limitados e caros, dependendo de comunicação voluntária e na visualização de navios e aeronaves. A vigilância é feita com o uso de meios em patrulhas regulares. Por motivos econômicos e práticos, os navios e aeronaves de patrulha não podem manter uma cobertura contínua e são limitados a áreas de grande atividade para realizar reconhecimento em missões específicas.
Para resolver este problema a Raytheon Canada desenvolveu um radar HFSWR de baixo custo e móvel já em uso pelo Canadá. O sistema dá vigilância contínua em qualquer tempo. Outros meios são usados para apoiar o radar, como satélites, aeronaves de patrulha (identificação positiva e fotografia), e navios patrulha (para assegurar soberania e interditar alvos).
O HFSWR também pode apoiar missões de busca e salvamento por ser capaz de mostrar a última posição do navio ou aeronave com problema.
O HFSWR está disponível em três variantes:
– SWR-503 que opera na banda 3.-5,5MHz otimizado para vigilância de longo alcance de navios, aeronaves e icebergs a até 400km.
– SRW-610 que opera na banda 6-10MHz e é otimizado para médio alcance. O comprimento de onda menor diminui o alcance, mas permite detectar alvos menores.
– SWR-1018 que opera na banda 10-18MHz. O alcance é ainda menor, mas pode detectar até pequenas lanchas rápidas. Está em uso nas Bahamas.
A plataforma de hardware e software é idêntica para todas as versões. Apenas as antenas e os filtros limitadores de banda são diferentes.
Antenas transmissoras do radar SW Ucraniano
A empresa Ucraniana Radio Technical Institute está oferecendo no mercado um radar SW com base em terra ou navios para detectar aeronaves furtivas ou mísseis balísticos.
É um radar removível que opera na frequência de 18-25 MHz, cobrindo um arco de 60º acima de 200 km, com receptores distribuídos em 330 m num arranjo de 64 “vibradores” de 6 m, separados do transmissor de oito antenas verticais por 3 a 12 km.
Uma versão de alcance de 300 km opera na faixa de 6-24 MHz. O sistema é capaz de detectar um veículo aéreo de RCS de 1m² voando a 10-100 m ou 120 km voando a 100-10.000 m, ou 300 km voando acima de 10.000 metros. Navios com RCS de 20 dB/m² podem ser detectados a 180 km e com 40 dB/m2 a 300 km. O sistema pode rastrear cerca de cem navios ou 50 aeronaves simultaneamente.
A variante embarcada opera na banda 15-30MHz, cobrindo um arco de 45º acima de 170 km de distância. O receptor de 60 m fica de cada lado do navio, com dois transmissores no topo do mastro. O sistema pode detectar mísseis a 5 m de altura a uma distância de 50 km, uma aeronave a 80 km (10-100 m altura) ou 130km (acima de 100 m).
A variante móvel é muito maior e pode ser usada para detectar o lançamento de mísseis balísticos, assim como rastrear navios e aeronaves. Com uma tripulação de 15, o radar tem um receptor de 600 m separado por 20-200 km do transmissor. O transmissor é transportado por oito veículos e consistem de 12 antenas verticais polarizadas conectadas a um gerador próprio de 15 kW. O computador associado processa 450 MFLOP/sec.
O radar opera na frequência de 5-28 MHz e cobre um arco de 60º acima de 2.000 km, com alcance mínimo de 600 km (15 para SW) e máximo de 2.600 km. Pode detectar alvos aéreos entre 10 m e 60 km e mísseis balísticos entre 5-100 km, o primeiro se movendo a 100-3.600 km/h e o último a 40-3.600m/s.
A velocidade mínima para detectar alvos de superfície é de 18 km/h. O número máximo de alvos aéreos rastreados, simultaneamente, é de 1.200. Mais de 50 mísseis podem ser rastreados em uma área determinada e mais de 300 navios em seis zonas controladas, periodicamente.
Matéria de Abril de 2006
Fábio Castro
Fonte: Sistemas de Armas
Excelente complemento das matérias sobre radares que estarão sendo instalados no Brasil…
“””O desenho inovador do radar de onda de superfície, operando na faixa de Alta Frequência (HF), tem a capacidade de realizar vigilância Além do Horizonte por centenas de quilômetros no mar. O radar emprega tecnologia de matriz faseada e técnicas exclusivas de cancelamento de interferência que asseguram uma cobertura confiável e persistente de uma zona marítima mais ampla em todos os momentos, independentemente das condições atmosféricas ou do estado do mar.
Este aplicativo de radar OTH centra-se no Sistema de Gestão da Amazônia Azul (SisGAAz) e difere da linha de visão convencional de radares, visto que utiliza os fenômenos de propagação de ondas eletromagnéticas.””””
Espero que a IAI tenha sucesso no Brasil com seus radares , faltando agora saber que sistema anti aéreo será usado para aumentar a dissuasão em território nacional .
“… faltando agora saber que sistema anti aéreo será usado para aumentar a dissuasão em território nacional…”
E qual será sua principal característica. Ninguém instala OTH e mantem sistemas de curto alcance como parece que serão os nossos sistemas no curto prazo (MANPAD, canhões e Pantsir).
RobertoCR,
Considerando os potenciais adversários do Brasil e o que eles poderão fazer uso, não creio que se possa esperar algo superior ao CAMM.
É lógico supor que as maiores ameaças em potencial ao País ( partindo do mar ) serão mísseis de cruzeiro a serem disparados de submarinos, navios ou aeronaves ao largo da ZEE. Ao adotar um radar OTH HFSWR, como é o caso do Brasil, se nega os pontos de lançamento a superfície para a esmagadora maioria dos sistemas hoje disponíveis por aí, que estão atualmente ( e estarão no futuro previsível ) limitados a distâncias de até 300 km, que é o que pode ser comercializado no mundo hoje por força do tratado MCTR… E mesmo que estejamos a falar de mísseis de alcance maior, é possível localizar o mesmo em curso e dar o alerta.
Ou seja, em situação de combate, esse radar teria a finalidade de providenciar o alerta antecipado contra um ataque de mísseis de cruzeiro, permitindo o acionamento dos sistemas defensivos e ofensivos baseados em terra ( sistemas AAA e de interdição marítima e caças Gripen e P-3 Orion ). No mais, o objetivo é controlar o tráfego comercial na ZEE brasileira.
Por tanto, não creio que seja prioridade um sistema anti-balístico como o S-400, ou mesmo um sistema AA como o Buk M2 ( embora creio ser interessante ter um sistema legítimo de médio alcance ). A prioridade seriam sistemas para fazer volume de fogo, como Pantsir, CAMM, e por aí vai…
Mas quem (ou quais) seriam estes potenciais adversários? E quais as prováveis justificativas para um embate?
Creio que o modelo de AAA a ser adotado é, sob certo ponto de vista, menos importante no momento do que o objetivo do OTH brasileiro. Vai vigiar o Atlântico Sul? Só tem base inglesa e norte-americana por aqui, o que poderia ser uma forma de vigilância sob suas atividades, mas com que propósito? Vai controlar o espaço aéreo até o Caribe? Pra quê? Ou, como você sugere, detectar mísseis de cruzeiro com bastante antecedência. Só fico curioso em saber de onde viriam estes mísseis.
Estes detalhes me parecem mais importantes pois são os que justificam o OTH. Até a distribuição dos Gripen será influenciada pelo OTH. Pena que me parece fora dos planos a aquisição de um caça pesado como o SU-34 para atuar na plataforma marítima. E de quebra justifica a existência do A-12 e de seus substitutos.
Pessoalmente acredito que deva-se criar, desenvolver sistemas no mínimo tão capazes quanto o CAMM ou os sistemas S-400/500. Desenvolver, não comprar pronto. É assunto muito sensível para buscar em uma prateleira.
,.. Gostei, uma excelente matéria, e se conclui q cada radar tem o seu “se ñ” e q td podem ser enganados …ainda acredito q o olhar de cima , satélites, ainda é + seguro, e tem de ser vários p rastrear , ver , ler e fotografar os diversos pontos da terra e mar….aí q entras o n amarrado VLS…+ cadê o n VLS?!?! Trágico. Sds. 😉
Caro Koner,
Excelente artigo. Muito bacana! 🙂