Jak działają systemy naprowadzania w rakietach kierowanych?

Rakiety manewrujące stanowią bardzo istotny punkt w trakcie trwającej wojny w Ukrainie. Dzięki nim Rosja jest w stanie w wielu przypadkach omijać ukraińską obronę powietrzną i dokonywać ostrzału z odległości setek kilometrów, jednocześnie uderzając w strategiczne cele z dokładnością nawet do 1 m. Jak to się dzieje?

Jednym z najważniejszych systemów w rakiecie kierowanej jest system naprowadzania, który steruje systemem kontroli lotu, a zatem całym pociskiem. Systemy naprowadzania w wielu przypadkach umieszczone są zarówno w samej rakiecie, jak i na wyrzutni i/lub w centrum dowodzenia.

Jednym z obecnie wykorzystywanych systemów jest ten opierający się na stacji dowodzenia, która kieruje lotem rakiety. Przesyła ona odpowiednie dane np. radiowo, bezpośrednio do systemu naprowadzania, który umieszczony jest w rakiecie. Po zatwierdzeniu nowych danych, system kontroli lotu w pocisku dostosowuje położenie lotek i pracy silnika.

W stacji dowodzenia dokonywane są analizy w czasie rzeczywistym, by utrzymać optymalną trajektorię i prędkość pocisku. Skutkiem tych zabiegów jest to, że rakieta jeszcze w fazie lotu może zmienić swoje położenie i trafić w cel z bardzo dużą precyzją.

Dalej mamy system inercyjny, inaczej nawigację bezwładnościową, która polega na analizie przyśpieszeń działających na rakietę oraz prędkości kątowych w celu określenia jej orientacji i położenia. Wykorzystuje się tutaj żyroskopy, czy komputery do stałego obliczania pozycji, kierunku i orientacji. Może być tu wykorzystane naprowadzanie na podczerwień oraz metoda poszukiwania kontrastów, w której komputer wyszukuje najbardziej białe obiekty na przekazywanych obrazach z czarno-białej kamery.

Innym systemem naprowadzania jest naprowadzanie na podczerwień. Przy typie pasywnym (termicznym) rakiety wykorzystują promieniowanie podczerwone celu. Samoloty i śmigłowce są obiektami cieplejszymi od otaczającego je powietrza za sprawą m.in. pracujących silników. Specjalny detektor umieszczony w głowicy rakiety lokalizuje cel, a układy elektroniczne wprowadzają odpowiednie komendy do korekcji toru lotu pocisku.

Inną metodą naprowadzania pocisku jest metoda półaktywna. Tutaj rakieta posiada specjalny odbiornik radiowy, z kolei operator musi utrzymać celownik na celu w trakcie, gdy system elektroniczny samodzielnie naprowadza pocisk. Naprowadzaniem zajmuje się system kierowania, który utrzymuje cel i pocisk w jednej linii względem celowniczego. Wymogiem, przy stosowaniu tej metody jest to, że cel i pocisk muszą być widoczne. Najczęściej stosowana jest w myśliwcach.

Przy systemie półaktywnym, naprowadzanie pocisku następuje w wyniku wykorzystania fal radarowych odbitych od celu, który jest "napromieniowany" przez radar samolotu, z którego jest wystrzeliwany dany pocisk.

Z kolei przy systemie aktywnym, naprowadzanie pocisku polega na tym, że rakieta wykorzystuje do tego własny, pokładowy radar. Urządzenie opromieniowuje przestrzeń wiązkami elektromagnetycznymi, a następnie zbiera odbite fale - dzięki czemu może określić lokalizację celu w czasie rzeczywistym. Trzeba mieć na uwadze, że owe cele mogą być wykonane z materiałów pochłaniających promieniowanie, przez co skuteczność takiego pocisku spada.

System naprowadzania laserem polega na naświetlaniu celu przez laserowy desygnator. Promieniowanie laserowe odbija się od danego obiektu, a detektor umieszczony w pocisku wykrywa rozproszone wiązki, dzięki czemu może dostosować trajektorię swojego lotu i skierować się na źródło (cel, od którego odbijany jest laser).

Systemy naprowadzania mogą być ze sobą łączone i dodatkowo wyposażone w inne wspomagające urządzenia, przez co dokładność trafienia w cel zawęża się nawet do 1 m. Innymi urządzeniami wspomagającymi poszczególne metody naprowadzania są m.in. czujniki elektrooptyczne, które przekształcają światło w sygnał elektroniczny. Są one w stanie wykryć promieniowanie elektromagnetyczne od podczerwieni do długości fal ultrafioletowych. Ponadto wykorzystuje się systemy obrazowania podczerwonego, lasery, GPS, radary dopplerowskie, czy naprowadzanie satelitarne.

Rosja do bombardowania Ukrainy wykorzystuje m.in. pociski Kh-101, które są manewrującymi rakietami ponaddźwiękowymi. Eksperci sądzą, że maksymalny ich zasięg wynosi aż 5 500 km. Pocisk naprowadzany jest przez kombinację układu inercyjnego z korekcją optyczno-elektroniczną. Ponadto celujący może dokonać zmiany celu, nawet gdy pocisk jest już w locie. Dokładność uderzenia wynosi 6 -10 m.

Kolejnym niebezpiecznym pociskiem jest lądowy pocisk balistyczny Iskander. Rakieta ma długość 7,3 m i średnicę 93 cm. Trajektoria lotu określana jest przez system inercyjny z naprowadzaniem optycznym w fazie terminalnej. Dokładność pocisku wynosi od 1 m do 30 m dla rakiety 9K720, a 5-7 m dla rakiety Iskander-M.

Inną rosyjską rakietą manewrującą jest pocisk Ch-55, który naprowadzany jest przez bezwładnościowo-dopplerowski system nawigacyjny z korektą położenia. Do szczególnie niebezpiecznych rakiet należy zaliczyć także pocisk 3M-54 Kalibr, którego zasięg może wynieść nawet 2600 km. Wyposażony jest w nawigację inercyjną połączoną z aktywnym samonaprowadzaniem radarowym, a także z naprowadzaniem satelitarnym i systemem TERCOM - wykorzystuje mapę konturową terenu, która jest następnie porównywana z pomiarami wykonywanymi podczas lotu przez pokładowy wysokościomierz laserowy.