Ta technologia może zmienić wynik bitew. Oto jak działa stealth

W prostych słowach stealth (pol. ukrycie) to ogólne pojęcie, którym określa się technologię maksymalnego zmniejszenia wykrywalności przez radary. Dokonuje się tego za pomocą specjalnych materiałów pokrywających lub poprzez zaprojektowanie odpowiedniego kształtu obiektu. Dziś stealth kojarzy się przede wszystkim z wojskiem, gdzie stosuje się go na samolotach, pociskach rakietowych czy okrętach. Zaprojektowanie sprzętu w tej technologii to nie lada wyzwanie, gdyż jej działanie opiera się de facto na skontrowaniu systemów, które mogą wykryć cel w każdym miejscu.

Aby zrozumieć, jak działa stealth, przybliżmy dwa zagadnienia - jak radar wykrywa obiekty oraz czym jest RCS - Radar Cross Section (pol. powierzchnia przekrojowa).

Radar wysyła impulsy elektromagnetyczne w postaci fal radiowych o wysokiej sile i odpowiedniej częstotliwości. Te fale lecą w przestrzeni, aż trafią na obiekt, jakim może być samolot, samochód czy ptak. Gdy taka fala w niego uderzy, następuje jej odbicie w różnych kierunkach. Z powrotem do anteny radaru wraca tylko część tej energii. Trochę jakby rzucić w ścianę kamień z taką siłą, że ten się na nim rozbije na kamyczki, z których jeden wraca do nas. Niemniej dla radarów siła odbicia jest wystarczająca do zidentyfikowania, że fala w coś uderzyła, a to już równa się wykryciu obiektu. Jako że prędkość impulsu elektromagnetycznego jest stała (300 tys. km/s) i rozchodzi się w linii prostej, to można dzięki temu określić miejsce obiektu w azymucie i elewacji, mierząc czas od wyemitowania impulsu do jego powrotu.

RCS to wartość określająca, z jaką łatwością dany obiekt jest wykrywalny dla radarów, wyrażana w metrach kwadratowych. Określa "wielkość" obiektu w spektrum elektromagnetycznym, poprzez to, jak duża jest siła odbicia powracająca do radaru, po uderzeniu w niego fal. Im mniejsza wartość RCS obiektu, tym trudniej go wykryć przez radar. Dzięki temu może zostać zauważony znacznie później. Szukając analogii, przyjmijmy, że kolor samochodu to jego RCS. Podczas jazdy w nocy samochody o ciemnych kolorach np. czarnym zobaczymy później niż te o jaśniejszym odcieniu np. żółtym.

Do dziś czasem w internecie powielany jest mit, że wojskowy sprzęt zbudowany w technologii stealth jest kompletnie niewidoczny dla radarów. Niemniej fizyka i współczesna inżynieria mówią jasno, że nie da się zbudować obiektu, który będzie w 100 proc. zawsze ukryty przed każdym radarem. To nie przypadek, że np. mówiąc o "niewidzialności" F-35, należy ją zamknąć w cudzysłowie. Technologia stealth nie zatrzymuje wszystkich fal radiowych przed odbiciem, ale tłumi je na tyle mocno, żeby utrudnić możliwe namierzenie. Można ją rozumieć jako kamuflaż ghillie snajpera, a nie pelerynkę niewidkę z science-fiction.

Podstawowo radary wojskowe są ustawiane na odpowiednio wysokie częstotliwości, aby nie wykrywać "szumu" w przestrzeni, czyli obiektów, które mogą nam utrudnić znalezienie konkretnych celów. Jeśli poszukujemy wrogich myśliwców, to ustawimy radar tak, aby np. nie wyłapał klucza lecących żurawi. Technologia stealth może jednak sprawić, że RCS takiego myśliwca może być bardzo zbliżony do RCS-u tych ptaków. Przez to radar może go w ogóle nie wykryć, a jeśli mu się to uda, może zostać zidentyfikowany jako "szum" w przestrzeni. Nawet jeśli radar przy odpowiednim ustawieniu wykryje obiekt stealth, to nie łatwo utrzyma jego pozycje. Zwykły manewr maszyny może ją z powrotem ukryć. Tym samym dla operatora radaru to wykrycie może się jawić jako pojedyncza kropka. Można wiedzieć, że coś jest w przestrzeni, ale to niewiele znaczy, jeśli tego czegoś nie da się zidentyfikować, namierzyć i zestrzelić.

Technologia stealth zmniejsza zagrożenie przy operacjach w pobliżu terenów wroga lub nawet na jego terytorium, czyli strefach wysokiego niebezpieczeństwa. Dla przykładu pilot samolotu bez stealth, chociażby F-16, w takim środowisku może zostać szybko wykryty, namierzony i ostrzelany. W tym czasie pilot F-35 może być dla wrogiej obrony przeciwlotniczej jak igła w stogu siana. Nawet jeśli prędzej czy później też zostanie wykryty, to może mieć odpowiednio dużo czasu, aby przeprowadzić atak lub rekonesans.

Wiedząc, jak działa radar i czym jest RCS, możemy projektować obiekty już z zamysłem obniżonej wykrywalności przez fale radiowe.

W obiektach stealth używa się specjalnego pokrycia z materiałów, które mają pochłaniać jak najwięcej promieniowania fal radiowych. Dzięki temu zmniejsza się ich odbicie do anten radarów. Sam materiał jest tak wrażliwy, że musi być malowany specjalnymi farbami, aby nie wpłynąć na jego właściwości. Zwykły pigment może zaburzyć taki materiał, toteż np. polskie F-35 będą miały szachownice w specjalnym szarym odcieniu, pozwalającym pochłaniać promieniowanie elektromagnetyczne, o czym pisaliśmy na łamach Interii GeekWeek.

Jednak to kształt obiektu jest najważniejszy w zaprojektowaniu go zgodnie z technologią stealth. Osiąga się go m.in. ograniczeniem powierzchni prostopadłej i kątów prostych, od których najłatwiej odbić falę radiowe z powrotem do radaru. Jeszcze parę dekad temu inżynierzy projektujący samoloty stealth starali się na nich umieścić jak najwięcej kątów ostrych. Niemniej rodziło to duży problem, bo mocno pogarszało aerodynamikę. Dziś komputery z dużą mocą obliczeniową pozwalają zwizualizować projekty, które mogą zachować odpowiednie właściwości stealth przy spełnieniu wymagań konstrukcyjnych danego sprzętu wojskowego. Niemniej to zawsze mocno wpływa na konstrukcję i trzeba się liczyć z ograniczeniami różnych parametrów. Stąd samolot, pocisk czy okręt stealth nigdy nie będą osiągały największych możliwych prędkości i nie przeniosą największej ilości uzbrojenia.

Technologia stealth pozwala ukryć obiekt przed falami radiowymi. Niemniej nie sprawia, że nie da się go wykryć innymi sposobami. Jednym z nich jest podczerwień. Samoloty czy pociski rakietowe stealth dalej generują ciepło ze swoich silników, czy w wyniku tarcia w atmosferze przy osiąganiu wysokich prędkości. Są to ślady, które mogą wyłapać systemy wyszukiwania i śledzenia w podczerwieni.

Innym sposobem jest pasywna lokalizacja, gdzie zamiast aktywnego wysyłania fal radiowych, szuka się zakłóceń w przestrzeni z ich sygnałów elektromagnetycznych np. radia FM, naziemnej telewizji cyfrowej DVB-T czy systemów łączności komórkowej. Obiekt stealth nie jest zaprojektowany, aby ukryć się przed takimi sygnałami. Mogą jednak posłużyć za zamiennik fal radiowych, gdyż tak jak one, odbijają się od obiektów. Inną formą pasywnej lokalizacji, jest poszukiwanie sygnałów generowanych przez nadajniki pokładowe, takie jak radary, łącza komunikacyjne, systemy identyfikacji swój-obcy i systemy nawigacyjne.