| Sampson | |
|---|---|
| Yhdistelmävalokuva, jossa on alle sekunnin väli otosten välillä ja jossa näkyy Sampsonin tutka-antennin pyöriminen (2012) | |
| perustiedot | |
| Tyyppi | Monitoiminen tutka aktiivisella vaiheistetulla ryhmällä |
| Maa | Iso-Britannia |
| Valmistaja | BAE Systems |
| Tila | Palveluksessa |
| Vaihtoehdot | |
| Taajuusalue | 2–4 GHz (S) |
| Pyörimistaajuus | jopa 60 rpm |
| Max. alue | 400 km |
| Huipputeho | 25,6 kW |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Sampson [1] on BAE Systemsin valmistama monitoiminen aktiivinen vaiheistettu laivatutka . Sitä pidetään yhtenä maailman parhaista tutkista laivojen ilmapuolustusjärjestelmiin.
Tutkasuunnittelun alku on vuodelta 1982, jolloin Plessey (nykyisin BAE Land and Sea Systemsin divisioona) aloitti yhteisen tutkimuksen Roke Manor Research -laboratorion ja brittiläisen DERA:n ( Defence Evaluation and Research Agency ) kanssa. Tämän seurauksena vuoteen 1985 mennessä kehitettiin MESAR 1 -tutkamäärittely ( englanninkielisestä monitoimisesta elektronisesti skannatusta mukautuvasta tutkasta ), ja vuoteen 1989 mennessä prototyyppi rakennettiin ja testattiin, jota yritys ja Yhdistyneen kuningaskunnan puolustusministeriö rahoittivat yhdessä. MESAR 1 -testausta jatkettiin vuoteen 1995 asti oikeilla ilmakohteilla West Freugh ( eng. West Freugh ) testipaikalla. Tutka oli 156 galliumarsenidi (GaAs) lähetin-vastaanotinmoduulin matriisi, joiden kunkin teho oli 2 W. Moduulit valmistettiin 1980-luvun puolivälin paksukalvokeraamitekniikalla, yhdessä moduulissa oli 1 lähetinelementti. Moduulien lukumäärän tutkan työversiossa oli tarkoitus olla 916 (muiden lähteiden mukaan - 1060 moduulia, joiden kunkin teho on 2 W [2] ), mutta johtuen kokeellisessa kopiossa olevien komponenttien korkeista kustannuksista, 1/6 koko matriisista oli rajoitettu. Jopa pienennetyllä lähetin-vastaanotinmatriisilla tutka osoitti testeissä todellista monipuolisuutta, eli se pystyi korvaamaan useita tutkia samanaikaisesti [3] . Tutkan huipputeho oli 2 kW, säteen leveys 3,1° lähetyksessä ja 3,4° vastaanotossa. Taajuuskaista oli 20 % S-alueesta , pulssin puristussuhde oli 256:1 ja pulssin pituus 0,1–1 μs. Viritys häiriöistä tehtiin koherentilla ja epäkoherentilla liikkuvien kohteiden valinnalla (MTS) ja pulssi-Doppler-käsittelyllä, kohteen seuranta tehtiin kaksikanavaisessa monopulssitilassa [2] .
Elokuussa 1995 samat osallistujat aloittivat MESAR 2 -projektin toteuttamisen MESAR 1 -teknologioihin perustuvan tutkan luomiseksi ilmapuolustus- ja ohjuspuolustusjärjestelmiin. Antenni suunniteltiin kokonaan uudelleen ja uudet puolijohdevahvistimet ja vaiheensiirtimet, jotka perustuvat 4 × 4 mm:iin. GaAs-kiteet koottuna lähetin-vastaanotinmoduuleiksi kooltaan 20 cm. Moduulit valmistettiin tavallisella halpapiirilevyteknologialla ja sisälsivät 4 säteilevää elementtiä kukin. Moduuli yhdistettiin ryhmään liittimellä tyypillisenä vaihtoelementtinä, mikä yksinkertaisti korjauksia ja päivityksiä. Lähetin-vastaanotinmoduulien sijoittaminen itse antenniin on vähentänyt merkittävästi energiahäviöitä lähetyksen aikana [3] .
MESAR 2:n demonstraatiokopio koostui 1264 elementistä, joiden kunkin teho oli 10 W ja jotka oli sijoitettu 316 lähetin-vastaanotinmoduuliin. Vuonna 2000 BAE Systems siirsi tutkatestien jälkeen marraskuussa 1999 tehdyn sopimuksen mukaisesti MESAR 2:n omistuksen Yhdistyneen kuningaskunnan puolustusministeriölle. Myöhemmin suoritettiin testejä ballististen ohjusten havaitsemiseksi tutkalla, jotka suoritettiin Skotlannissa ja New Mexicon osavaltiossa. MESAR 2 sijoitettiin sitten DERA-koepaikalle Benbeculassa Hebrideillä ja sitä testattiin ballististen ohjusten mallilla ja massailmakohdilla radiovastatoimien alla; aktiivisten häirintälaitteiden luomissa keinotekoisissa kohteissa; erityyppisten kohteiden, mukaan lukien matalalla lentävät risteilyohjukset, ilmaantuessa samanaikaisesti voimakkaiden heijastusten pinnasta [3] .
Vuoteen 2000 mennessä aloitettiin keskustelut MESAR 3 -tutkan seuraavasta lupaavasta mallista, mutta kuten BAE Systems ilmoitti, uuden mallin työstäminen aloitettiin vasta MESAR 2 -testauksen valmistuttua. Oletettiin, että MESAR 3, kuten aiemmat mallit, olisi kaksikaistainen E/F-aktiivinen vaiheistettu tutka. Uusi tutka kehittää edelleen ohjuspuolustusteknologiaa sekä uusia signaalinkäsittelyalgoritmeja ja IRM-teknologiaa ( englanniksi intelligent radar manager - intelligent radar management). Uusimman teknologian kehitti BAE Systems yhteistyössä Thomson-CSF:n ja Madridin yliopiston kanssa nelivuotisen Euro-finder-ohjelman aikana. IRM-teknologia käyttää tekoälyä tutkaresurssien hallintaan tehokkaimmalla tavalla [3] .
MESAR 2 -projektin toteutuksen aikana kehitettyjen teknologioiden perusteella luotiin monitoiminen ilmapuolustustutka Sampson [4] , joka asennettiin projektin 45 brittiläisiin hävittäjiin, sekä maassa toimiva varhaisvaroitus- ja ohjuspuolustustutka. Sampson noudatti enimmäkseen MESAR 2:n perusarkkitehtuuria. Antennin on kehittänyt Roke Manor -laboratorio ja lähetin-vastaanotinmoduulit ovat luoneet Roke Manor ja BAE Systems yhdessä. Moduulien massatuotanto järjestetään BAE Systemsin tehtaalla Ilfordissa (Lontoo) [3] .
Toisin kuin MESAR 2:ssa, jossa oli yksi aktiivinen 1264 elementin ryhmä, Sampsonilla on kaksi vastakkain suunnattua taulukkoa, joissa kussakin on 2600 elementtiä, asennettuna samalle alustalle. BAE Systems kehitti myös malleja, joissa on kolme, neljä ja viisi taulukkoa, mukaan lukien zeniittisuunnattu matriisi. Korvetteille on olemassa myös samankokoinen yksisäleikkömalli nimeltään Spectar vientiin [3] . Spectar-tutka esiteltiin ensimmäisen kerran Bourget Euronavalissa vuonna 1996.
Kaksi tasaista pyöreää vaiheistettua ryhmää on asennettu pyörivälle alustalle kääntöpuoli toisiinsa nähden hieman kallistettuna pystysuoraan. Jokainen ryhmä sisältää 2560 galliumarsenidia säteilevää elementtiä, joiden kunkin teho on 10 W. Säteilevät elementit on ryhmitelty 640 lähetin-vastaanotinmoduuliin. Jokainen moduuli sisältää 4 säteilevää elementtiä ja 6-bittisen signaalin amplitudi- ja vaiheohjaimen (64 signaalin asteikkoa vaiheessa ja amplitudissa) sekä erikoistuneen mikropiirin kommunikointia varten keskustietokoneen kanssa, mikä mahdollistaa kunkin säteilevän elementin keskitetyn ohjelmoinnin. Tietoliikenne ohjaustietokoneeseen tapahtuu valokuituverkon kautta, jonka siirtonopeus on 12 Gbps. Antennitolpan massa on 4,6 tonnia, pyörimisnopeus jopa 60 rpm [2] .
Pääritilöiden väliin on asennettu radiokomentoriviantennit, jotka ovat tarpeen ohjusten ohjaamiseen marssipaikalla. Antennitolpan yläosaan on mahdollista asentaa ylimääräinen zeniittiin suunnattu ryhmä [2] .
Signaaliprosessori on rinnakkainen laskentajärjestelmä, joka perustuu nopeisiin i860 - RISC-mikroprosessoreihin [2] .
Vaihtoehto pyöriville antenniryhmille ovat AN / SPY-1 -tyyppiset tutkat , joissa 4 kiinteää ryhmää sijaitsevat kvadranteissa 90°:n välein atsimuutissa. BAE Systemsin mukaan verkon korkea hinta sekä sen merkittävä massa ja tarve sijoittaa se mahdollisimman korkealle vedenpinnan yläpuolelle tekevät tällaisista ratkaisuista vähemmän tehokkaita. Lisäksi massiivinen ilmahyökkäys yhdestä suunnasta ylikuormittaa yhden AN / SPY-1-tyypin arkkitehtuurisen tutkaryhmän, kun taas kolmea muuta ryhmää ei käytetä. Toisaalta pyörivä antenni vaatii lisämoottoreita ja lähetysmekanismeja, ja niiden vika rajoittaa tutkan toimivuutta voimakkaasti [3] .
Sampson-tutkan kaksi antenniryhmää toimivat toisistaan riippumatta, mikä mahdollistaa tarvittaessa työskentelyn yhdellä antenniryhmällä. Kahden alueen (E ja F) käyttö liittyy tarkastelun ja kohteen seurannan toimintojen erottamiseen. Käytetty signaalinkäsittelylaitteisto on Mercury Computer Systemsin ( Chelmsford , Massachusetts ) valmistama kaupallinen prosessori [3] [4] .
Valmistajan mukaan tutkan maksimikantama on 400 kilometriä [4] ja se ylittää huomattavasti APAR X-band -tutkan 150 kilometrin maksimikantaman [4] . On myös raportoitu, että tutka pystyy hyvissä etenemisolosuhteissa havaitsemaan kyyhkysen (EPR 0,008 m²) 105 km:n etäisyydeltä [2] . Samaan aikaan jäljitettävien kohteiden määrä on 500 - 1000, joista 12 on samanaikaisesti [4] .
Pyörivä yksikkö on suljettu pallomaiseen radioläpinäkyvään kupoliin, jossa maston sisällä olevan lämmönvaihtimen avulla ylläpidetään keinotekoista ilmastoa. Antennin keinotekoinen jäähdytys on tarpeen aluksen infrapunasignaalin vähentämiseksi [2] .
Tutkan elektroniset laitteet sijaitsevat kuudessa telineessä kannen alla. Kahdessa telineessä on lähetin, kaksi signaalin esiprosessori ja kaksi muuta kaksi 16-kanavaista digitaalista vastaanotinkeilanmuodostajaa korkeustasossa [2] [4] .
Arvioidut kustannukset vuoden 1994 hintoina ovat US$15 miljoonaa [2] .
Sampson on suunniteltu käytettäväksi erityyppisten aseiden ohjausjärjestelmissä. Osana PAAMS -ilmapuolustusjärjestelmää se suorittaa Aster -perheen ilmatorjuntaohjusten tarkastus-, kohteentunnistus- ja ohjaustoiminnot lentoradan marssiosuudella . Osana BAE Systemsin ehdottamaa SIWS:ää ( englanninkielinen Sampsonin integroitu asejärjestelmä – Sampsoniin perustuva integroitu asejärjestelmä) tutka ohjaa amerikkalaisia SM-2 Block IIIA- ja ESSM-ilmatorjuntaohjuksia puoliaktiivisella ohjauksella. lentoradan viimeinen osa. Puoliaktiivisen kohdistuspään I/J-alueen kohdevalaistus saadaan aikaan erillisillä CEMount-aktiivisilla ryhmillä, jotka BAE Systems ja australialainen CEA Technologies ovat kehittäneet yhdessä [3] .