פרשנות | תעשיית המכ״מ העולמית לקראת שינוי: רחפנים וכטב"מים מטשטשים בין שדה הקרב למרחב אזרחי
במקום מכ"מי ענק בודדים לגילוי מטוסי קרב בטווח של מאות קילומטרים, הצבאות המודרניים בכל העולם מחפשים גם מכ"מים זעירים לגילוי רחפנים
הגנה לישראל
| 17/03/2024
קרדיט: אפקה
התפוצה הנרחבת של כלי טיס זעירים לא מאוישים בעולם הבטחוני והאזרחי כאחד, מעירה את תעשיות המכ"ם המסורתיות לעבר גל חדש של מכ"מים משוכללים וזולים מכל מה שידענו בעבר.
החדשנות הטכנולוגית שהתעוררה כבר לפני 20-30 שנה הניבה מערכות מכ"ם עם סקירת אלומה אלקטרונית phased arrays וריבוי אלומות multi-beam עבור מערכות הגנה אווירית "כבדות" , בעיקר לגילוי מטוסים וטילים, אבל לא הגיעה לתפוצה רחבה עם השלכות אזרחיות.
ההופעה של רחפנים וכטב"מים בשדה הקרב וביחוד טשטוש מוחלט בין שדה הקרב הצבאי לבין שדה הקרב האזרחי, יצרו איום דרמטי על מטרות איכותיות קטנות, כגון תשתיות אזרחית, שדות תעופה, מערכות כוח ומחנות צבא, ומכאן גם את הצורך להגן עליהם.
במקום מכ"מי ענק בודדים לגילוי מטוסי קרב בטווח של מאות קילומטרים, הצבאות המודרניים בכל העולם מחפשים גם מכ"מים זעירים לגילוי רחפנים בטווח של קילומטרים ספורים וכמובן בכמות גדולה ובמחיר נמוך.
תרומות טכנולוגיות לעולם המכ"מים הופיעו בשנים האחרונות במספר קטגוריות. מעבר מסקירת אלומה אנלוגית, באמצעות מסיטי מופע בתדרי מיקרוגלים, אל סקירת אלומה ספרתית בעזרת מסיטי מופע בתחום BASE BAND.
מעבר לתדרים גבוהים (גלים מילימטרים) המקטינים את גודל האנטנות ומשפרים את צריכת ההספק. חומרה מהירה המסוגלת לבצע דגימה ישירה של אותות מיקרוגל בתחומי התדר L-S-C במקום שיטת הסופר-הטרודיין.
טכניקות עיבוד מרחביות עם ריבוי אנטנות וגיוון (MIMO) – המקטינות את מספר האלמנטים הקורנים ומאפשרות שליטה גמישה על אלומות הקרינה. טכניקות עיבוד אות ועיבוד תמונה מתקדמות המאפשרות זיהוי אוטומטי של מטרות על ידי למידה עמוקה.
מדובר במערכי אנטנות בגודל טיפוסי של כחצי מטר, המכסות בדרך כלל תחום זוויתי של כ-120 מעלות בצידוד ו-90 מעלות בהגבהה. רוחב אלומה טיפוסי של 2 עד 4 מעלות מצריך סינתזה של עד 1000 אלומות ומאפשר רענון גזרת הכיסוי בתוך פחות משניה.
היות וטווחי הפעולה הם 1-3 קילומטר, כמות המכ"מים הנדרשת להגנה גזרתית היא גדולה מאד ויצרני המכ"ם בודאי אינם מתלוננים על כך.
כפי שארע בתחומי ידע אחרים, התפוצה הרחבה של מכ"מים מודרניים והביזור המוחלט בשטח עשויים להוריד את מחירם באופן דרסטי.
הוזלת המחיר צפויה לסלול את דרכם לשוק האזרחי – תחבורה, חקלאות, ראייה מלאכותית, ראייה דרך קירות ובתוך תיקים, רובוטיקה בבית ובתעשייה ועוד כהנה וכהנה שימושים שהיו אפשריים בעבר אך לא בהישג יד, ושימושים חדשים אשר מי ישורם.
הכותב: פרופ' עלי לוין, מרצה בכיר בבית הספר להנדסת חשמל באפקה.
במקום מכ"מי ענק בודדים לגילוי מטוסי קרב בטווח של מאות קילומטרים, הצבאות המודרניים בכל העולם מחפשים גם מכ"מים זעירים לגילוי רחפנים
קרדיט: אפקה
התפוצה הנרחבת של כלי טיס זעירים לא מאוישים בעולם הבטחוני והאזרחי כאחד, מעירה את תעשיות המכ"ם המסורתיות לעבר גל חדש של מכ"מים משוכללים וזולים מכל מה שידענו בעבר.
החדשנות הטכנולוגית שהתעוררה כבר לפני 20-30 שנה הניבה מערכות מכ"ם עם סקירת אלומה אלקטרונית phased arrays וריבוי אלומות multi-beam עבור מערכות הגנה אווירית "כבדות" , בעיקר לגילוי מטוסים וטילים, אבל לא הגיעה לתפוצה רחבה עם השלכות אזרחיות.
ההופעה של רחפנים וכטב"מים בשדה הקרב וביחוד טשטוש מוחלט בין שדה הקרב הצבאי לבין שדה הקרב האזרחי, יצרו איום דרמטי על מטרות איכותיות קטנות, כגון תשתיות אזרחית, שדות תעופה, מערכות כוח ומחנות צבא, ומכאן גם את הצורך להגן עליהם.
במקום מכ"מי ענק בודדים לגילוי מטוסי קרב בטווח של מאות קילומטרים, הצבאות המודרניים בכל העולם מחפשים גם מכ"מים זעירים לגילוי רחפנים בטווח של קילומטרים ספורים וכמובן בכמות גדולה ובמחיר נמוך.
תרומות טכנולוגיות לעולם המכ"מים הופיעו בשנים האחרונות במספר קטגוריות. מעבר מסקירת אלומה אנלוגית, באמצעות מסיטי מופע בתדרי מיקרוגלים, אל סקירת אלומה ספרתית בעזרת מסיטי מופע בתחום BASE BAND.
מעבר לתדרים גבוהים (גלים מילימטרים) המקטינים את גודל האנטנות ומשפרים את צריכת ההספק. חומרה מהירה המסוגלת לבצע דגימה ישירה של אותות מיקרוגל בתחומי התדר L-S-C במקום שיטת הסופר-הטרודיין.
טכניקות עיבוד מרחביות עם ריבוי אנטנות וגיוון (MIMO) – המקטינות את מספר האלמנטים הקורנים ומאפשרות שליטה גמישה על אלומות הקרינה. טכניקות עיבוד אות ועיבוד תמונה מתקדמות המאפשרות זיהוי אוטומטי של מטרות על ידי למידה עמוקה.
מדובר במערכי אנטנות בגודל טיפוסי של כחצי מטר, המכסות בדרך כלל תחום זוויתי של כ-120 מעלות בצידוד ו-90 מעלות בהגבהה. רוחב אלומה טיפוסי של 2 עד 4 מעלות מצריך סינתזה של עד 1000 אלומות ומאפשר רענון גזרת הכיסוי בתוך פחות משניה.
היות וטווחי הפעולה הם 1-3 קילומטר, כמות המכ"מים הנדרשת להגנה גזרתית היא גדולה מאד ויצרני המכ"ם בודאי אינם מתלוננים על כך.
כפי שארע בתחומי ידע אחרים, התפוצה הרחבה של מכ"מים מודרניים והביזור המוחלט בשטח עשויים להוריד את מחירם באופן דרסטי.
הוזלת המחיר צפויה לסלול את דרכם לשוק האזרחי – תחבורה, חקלאות, ראייה מלאכותית, ראייה דרך קירות ובתוך תיקים, רובוטיקה בבית ובתעשייה ועוד כהנה וכהנה שימושים שהיו אפשריים בעבר אך לא בהישג יד, ושימושים חדשים אשר מי ישורם.
הכותב: פרופ' עלי לוין, מרצה בכיר בבית הספר להנדסת חשמל באפקה.
