Ложные цели на РЛС

Радиолокационная станция (РЛС), радар (англ. radar от radio detection and ranging — радиообнаружение и измерение дальности) - техническая система, предназначенная для обнаружения воздушных, морских и наземных объектов, а также для определения их дальности, скорости и геометрических параметров. Использует метод радиолокации, основанный на излучении радиоволн и регистрации их отражений от объектов.

Одно из первых устройств, предназначенных для радиолокации воздушных объектов, продемонстрировал 26 февраля 1935 года шотландский физик Роберт Уотсон-Уотт, который примерно за год до этого получил первый патент на изобретение подобной системы.

Во второй половине 1930-х годов в Великобритании появились первые промышленные образцы РЛС. Они были громоздки, и их можно было ставить только на суше или на больших кораблях. В 1937 году был испытан опытный образец компактной РЛС, пригодной для размещения на самолёте.

3 января 1934 года в СССР был успешно проведён эксперимент по обнаружению самолёта радиолокационным методом.

Радиолокация основана на следующих физических явлениях:

• Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.
• На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели (Отклонения от этих правил, справедливых только в первом приближении, изучает специальная отрасль радиотехники — Распространение радиоволн. В радиолокации эти отклонения приводят к ошибкам измерения).
• Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера), что позволяет измерять радиальные скорости движения цели относительно РЛС.
• Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, создаваемое техническими средствами объекта, или побочное излучение, создаваемое любыми объектами с работающими электрическими устройствами.

При определенных условиях на радаре можно увидеть "цели-призраки". Исследование таких целей и причин их возникновения началось в годы второй мировой войны.

Причинами появления ложных целей могут быть:

Природные радиоволны или "радиолокационный мираж". Над морем (реже над сушей) при определенных метеорологических условиях воздух приобретает способность фокусировать радиоволны в пределах невидимого глазом естественного канала, который назвали природным волноводом. Радиоволны захватываются волноводом и распространяются в нем на фантастические расстояния. Это явление называется сверхрефракцией. Высота атмосферного волновода обычно равна нескольким десяткам метров и редко превышает 150-180 метров.

Благодаря атмосферным волноводам радиолокатор может "увидеть" цель далеко за радиогоризонтом (радиогоризонт лежит примерно на 15 % ниже геометрического горизонта из-за преломления радиоволн в атмосфере). При нормальных же условиях радар не "видит" объекты, расположенные ниже радиогоризонта.

Отражения от птиц и насекомых. Птица, как одиночная так и в составе стаи, видна на РЛС. Достаточно трех птиц на каждый квадратный километр осматриваемой зоны, чтобы "забить" экран индикатора. Радиолокационное эхо от стаи журавлей или гусей может замаскировать сигнал, отраженный от самого большого реактивного самолета. Во время осенних и весенних миграций птицы могут полностью нарушить работу РЛС, расположенных на пути миграций. На экранах индикаторов в этот период появляется множество пятен, которые перемещаются как падающие листья.

Некоторые птицы могут летать со скоростью до 90 км/час (а при попутном ветре еще быстрее).

Сигнал, отраженный от стаи насекомых также заметен на РЛС. Он может дать отметку на экране даже при весьма незначительной концентрации мошек (одно насекомое на 10 000 кубических метров).

Отражение от неоднородной атмосферы.  Неоднородности – не только взвешенные в атмосфере частицы пыли, а главным образом хаотически малые сгущения и разрежения воздуха (флуктуации плотности), которые приводят к изменению коэффициента преломления. Радиоволны рассеиваются в таких неоднородностях атмосферы, и часть из них улавливается антенной локатора. Их мощности бывает достаточно, чтобы вызвать засветку на экране индикатора.

Отражения от ионизированного воздуха. Часть радиолокационных "призраков" обязана своим происхождением ионизации воздуха. Это заметили ещё во время Второй мировой войны. Много эхосигналов появлялось на экранах радаров, когда Земля проходила сквозь метеорные потоки. Даже мельчайшая пылинка, движущаяся в атмосфере с космической скоростью (метеоры вторгаются в околоземное пространство со скоростями от 11 до 72 км/с), сгорая, оставляет за собой ионизированный слой воздуха. Видны на экранах радаров и отражения от ионизированных облаков, образующихся во время полярных сияний, и ионизированные следы от молний.Также есть пример ионизированного сгустка, который может быть замечен не только на экране радара, но и визуально. В некоторых каменистых породах из-за механических напряжений возникает пьезоэлектрический эффект. Возникшее электрическое поле может ионизировать воздух над породой. Ионизированная область перемещается в атмосфере, светится и подчас принимает форму, характерную для многих неопознанных летающих объектов (НЛО). Такие явления случаются в гористых местностях, в районах, где имеются разломы в земной коре и полости в горных породах, т. е. в местах концентрации механических напряжений. Интересно, что насекомые в ионизированном воздухе тоже начинают светиться – излучать голубоватый свет. Причина генерации света – в химических реакциях примесей, постоянно находящихся в воздухе (озона, окиси азота, органических веществ, ионов, свободных атомов и других химически активных веществ).

Технологии радиоэлектронного подавления (РЭП). Пример из книги "Mirage Men: An Adventure into Paranoia, Espionage, Psychological Warfare, and UFOs":

Самая примитивная разновидность РЭП, которую называли «Окно», или ДО, на самом деле вовсе не была электронной. Первыми ее использовали британцы во время сокрушительного налета на Гамбург в июле 1943 года. Члены экипажа сбрасывали с самолетов полоски алюминиевой ленты. Облака металлических обрезков, каждый из которых составлял половину длины волны немецких радаров «Вюрцбург» (53–54 сантиметра), перегружали вражеские радары ложными отраженными сигналами.

Искусственно созданные цели. Такие цели создают, в частности, для проведения испытаний радиолокационной системы в целом. Система использует все виды радиолокационных сигналов, имитирующее отраженные радиолокационных сигналов с произвольной задержкой, доплеровским сдвигом и эффективной площадью рассеивания (ЭПР). таким образом могут создаваться как одиночные цели, так и группы.

Пример из книги "Mirage Men: An Adventure into Paranoia, Espionage, Psychological Warfare, and UFOs":

Научные сотрудники ВМС подозревали, что часть призраков возникла из-за скопления мощных корабельных радиолокаторов, и поняли, что возможность по команде создавать фантомные отражения была бы чрезвычайно полезным инструментом для введения врага в заблуждение.

В статье журнала «Авиационные исследования и разработки» за март 1957 года обсуждалось, насколько технологии создания призраков были усовершенствованы и как они теперь поступают в гражданское распоряжение:

Новая система, имитирующая подвижные цели на радарах и генерирующая до шести отдельных целей на любом стандартном радиолокационном индикаторе, была разработана… для обучения операторов РЛС… а также для проведения тренировок экипажа по раннему обнаружению приближающихся самолетов во время полета… Расположение, пути и скорость движения целей могут… воспроизводить… реалистичные курсы полета… С легкостью получается имитировать скорости до 10 тысяч узлов [около 18 500 километров в час]… Цель может повернуть влево или вправо… Для каждой цели доступна… корректировка, обеспечивающая реалистичное представление о ее масштабе.

Дэвидсон нашел в этом описании немало общего с движением объектов, замеченных над Вашингтоном в июле 1952 года. А еще он знал, в чьих руках была такая технология незадолго до того пролета НЛО:

С 1951 года ЦРУ провоцировало случаи наблюдения тарелок или способствовала таким случаям для решения собственных задач. Путем хитроумных психологических манипуляций череда «нормальных» событий преподносилась как убедительное свидетельство существования внеземных НЛО… [в том числе] с применением военными РЭП, в секретном порядке и без ведома вовлеченных в случаи наблюдения операторов РЛС.