יותר אנרגיה למכ"מים
ישראל היא מעצמת מכ"מים עולמית. אנשי חברת אלתא של התעשייה האווירת מספרים על הכיוונים החדשים בתחום
אריה אגוזי
| 19/05/2011
ספינה עם מכ"ם רב אלומות
"בדרך כלל ההתפתחות הטכנולוגיה נעה מיישומים צבאיים לשימושים אזרחיים. בתחום המכ"מים יש מעבר של טכנולוגיה בכיוון ההפוך", אומר ישראל לופה מחברת אלתא של התעשייה האווירית.
"היות ולב המכשיר הסלולרי עושה כמה פעולות בו זמנית, זלגה טכנולוגיית המיזעור שפותחה עבור טלפונים סלולריים לתחום המכ"מים. הטכנולוגיה מיושמת במשדרים ובמקלטים המרכיבים אנטנות חדישות".
לדברי לופה, טכנולוגיה נוספת הנמצאת בפיתוח, קשורה לחיסכון באנרגיה הדרושה למכ"מים. "כיום מדובר על ניצולת של כ-35 אחוזים, והמטרה היא להגיע לניצולת של כ-75 אחוזים", מסביר לופה. לדבריו, אחד המאמצים העיקריים של התעשייה הוא להביא למצב בו המכ"מים יצרכו פחות הספק מהגנרטורים. אנשי אלתא מספרים עוד כי בחברה משקיעים מאמץ רב גם כדי לשפר את מעבדי האותות ואת האלגוריתמים של המכ"מים. ברוך רשף מאלתא מדבר על מאמץ עולמי בכיוו זה: "אחת לשלוש עד ארבע שנים מוכפל כח החישוב. זה מאפשר הרחבת הביצועים של המכ"מים באותו נפח ובאותה עלות".
מעצמת מכ"מים
כאן המקום לציין כי למרות שלא רבים מודעים לכך, ישראל היא מעצמת מכ"מים עולמית. בדומה לתחומים ביטחוניים רגישים אחרים, שבהם לא ניתן לרכוש כל מוצר ללא הגבלה בשוק העולמי, כך גם בתחום המכ"מים נעשה לאורך עשרות שנים מאמץ ישראלי עצום לפיתוח עצמי של מערכות מכ"מ.
חברת הבת של התעשיה האווירית, אלתא, הממוקמת באשדוד, נחשבת כיום לאחת משלוש יצרניות המכ"ם המתקדמות בעולם. אחת המערכות שמפתחת החברה אף הייתה אמורה להיכלל במטוס הקרב החמקן העתידי של חיל האוויר, האפ-35, אבל העסקה לא יצאה אל הפועל בשל התנגדות האמריקאים. מערכות נוספות שמפתחת החברה, מתאימות למגוון יישומים כמו מטוסי קרב, מל"טים, ספינות, מטוסי התרעה מוקדמת, גילוי אנשים ועוד.
מאז המצאת המכ"מ במהלך מלחמת העולם השנייה, התפתח התחום בצעדי ענק. הצורך המבצעי לגלות מטרות בעלות שטח חתך מכ"מי קטן, הציב אתגר לא פשוט למדענים. הם היו צריכים להתמודד עם "רעשי הרקע" - ההחזרים המתקבלים מהקרקע ומעצמים שונים בשטח המקיף את המטרה. הפתרון לאתגר זה הושג באמצעות מכ"ם דופלר, שהצליח למדוד גם את מהירות הגוף אותו רוצים לגלות. יחד עם זאת, ההפעלה המבצעית של מכ"מי הדופלר יצרה אתגרים חדשים כמו גילוי כמה מטרות בו זמנית ומעקב עצמאי אחר מטרות עם כושר תימרון גבוה. צורך זה חייב את התעשייה לפתח אנטנות מכ"ם מתוחכמות יותר ויותר.
האתגר הביא לפיתוחו של מכם סריקה אלקטרוני מסוג PHASED ARRAY המכיל מספר גדול של יחידות שידור וקליטה, ומסוגל לשדר אלומות בכיוונים ובגבהים שונים, כל זאת בניהול אלקטרוני של המשדרים-מקלטים, המתוקנים במטריצה הקבועה על האנטנה. אחד השימושים הראשונים בטכנולוגיה זו נעשה בשנות ה-70, כאשר הותקנו על ספינות הטילים של הצי האמריקני מכ"מים מתקדמים מסוג AEGIS, המסוגלים לסרוק שטח גדול על ידי הכוונת אלומות בכיוונים שונים ובעוצמות שונות במקום להזיז את הצלחת הרגילה לכיוון ממנו צפוי להגיע איום. מכ"ם זה מצוי כיום בשימוש נרחב במשימות קרקעיות, אוויריות וימיות.
'אורן ירוק'
עם השנים פותחו דגמים רבים של מכ"מים בעלי סריקה אלקטרונית. אחת הדוגמאות הידועות היא מכ"ם "אורן ירוק" שפותח על ידי אלתא כחלק ממערכת ה"חץ" ליירוט טילים בליסטיים. על מכ"ם זה מותקנות יחידות רבות של שידור וקליטה, המסוגלות לצור מספר רב של קרניים סורקות בכיוון הרצוי ולעקוב בו זמנית אחרי כמה מטרות. יתרון נוסף של מכמים מסוגPHASED ARRAY הוא יתירות מבצעית גבוהה - תקלה באחת או בכמה יחידות שידור וקליטה אינה משביתה את המכ"ם. שאר היחידות ממשיכות לעשות את העבודה.
אך האם המכ"ם מאבד את חשיבותו לאור התפתחות מטוסים וספינות עם תכונות חמקניות?
לופה טוען שלא. "גם מערכות המכ"ם מקבלות שידרוגים וגם שיטות ההפעלה שלהן מותאמות לפיתוחים החדשים", הוא אומר. "זה נושא רגיש, אבל היות והמכ"ם בנוי על החזרים של אותות מהגוף בו פוגעים, הרי שאם מציבים כמה מערכות במקומות שונים גדל הסיכוי לגילוי של עצמים חמקניים". דבריו של לופה מקבלים רוח גבית גם ממקורות רוסיים הטוענים כבר תקופה ארוכה כי פיתחו מערכות מכ"ם המסוגלות לגלות את מטוס הקרב האמריקאי החמקן מדגם אפ-35, אותו רכש גם חיל האוויר הישראלי.
מכם מיפתח סינטטי (SAR)
לישראל יש כיום מספר לווייני ריגול עם מערכות אופטיות משולבות עם מערכת מכ"ם מסוג מיפתח סינטטי (SAR), המאפשרים לגופי המודיעין של ישראל לראות מה קורה ב"אזורי עניין" גם בלילה וגם במזג אויר גרוע, כאשר הלוויינים האופטיים מוגבלי ראיה. מכ"ם המיפתח הסינטטי בונה תמונה ממוחשבת על בסיס החזרים. התמונה דומה מאוד לתוצר המתקבל באמצעים אופטיים. באלתא מסבירים כי האנטנה של מכ"ם המפתח הסינטטי מותקנת על גוף הלווין הנע בחלל, ותנועה זו יוצרת מעין אנטנה וירטואלית ענקית, המאפשרת את יצירת התמונה הסינטטית מהחזרי המכ"ם. האם בעתיד כל לוויני הריגול יהיו מצוידים במערכת מכ"ם כזו? אנשי אלתא סבורים שהתשובה על כך שלילית. הצפי הוא שבעתיד יוכלו מכמי ה-SAR לגלות גם אנשים וגם מטרות ימיות. בנוסף לטכנולוגיית ה-SAR קיימת טכנולוגיית INVERSE-SAR, המתבססת על תנועת המטרה ולא על תנועת האנטנה.
"הביצועים של מכמי המיפתח הסינטטי משתפרים כל הזמן ודגמים חדשים יוצאים לשוק", אומר רשף. חידוש נוסף בטכנולוגיית המכם מכונה "מכם בוהה". מערכת מכ"ם כזו יכולה לצפות בגזרה מסוימת, אפילו על 360 מעלות, ויש לה קצב עידכון גבוה של מדידת מטרות המקנה לה יכולת גבוהה לגילוי וסיווג מטרות, מבלי לשדר קרינה כל שהיא, שתחשוף את המכ"מ עצמו. למרות שרשף ולופה לא הסכימו להרחיב בנושא, ניתן להניח כי במעבדות החברה באשדוד עובדים על פיתוחים גם בתחום הזה.
***
תמונות:
מכ"מ עבור מערכת כיפת ברזל
מכ"מ אורן אדיר עבור חוץ 2 וחץ 3
הכתבה פורסמה בגיליון הראשון של המגזין ישראל דיפנס-טק
"בדרך כלל ההתפתחות הטכנולוגיה נעה מיישומים צבאיים לשימושים אזרחיים. בתחום המכ"מים יש מעבר של טכנולוגיה בכיוון ההפוך", אומר ישראל לופה מחברת אלתא של התעשייה האווירית.
"היות ולב המכשיר הסלולרי עושה כמה פעולות בו זמנית, זלגה טכנולוגיית המיזעור שפותחה עבור טלפונים סלולריים לתחום המכ"מים. הטכנולוגיה מיושמת במשדרים ובמקלטים המרכיבים אנטנות חדישות".
לדברי לופה, טכנולוגיה נוספת הנמצאת בפיתוח, קשורה לחיסכון באנרגיה הדרושה למכ"מים. "כיום מדובר על ניצולת של כ-35 אחוזים, והמטרה היא להגיע לניצולת של כ-75 אחוזים", מסביר לופה. לדבריו, אחד המאמצים העיקריים של התעשייה הוא להביא למצב בו המכ"מים יצרכו פחות הספק מהגנרטורים. אנשי אלתא מספרים עוד כי בחברה משקיעים מאמץ רב גם כדי לשפר את מעבדי האותות ואת האלגוריתמים של המכ"מים. ברוך רשף מאלתא מדבר על מאמץ עולמי בכיוו זה: "אחת לשלוש עד ארבע שנים מוכפל כח החישוב. זה מאפשר הרחבת הביצועים של המכ"מים באותו נפח ובאותה עלות".
מעצמת מכ"מים
כאן המקום לציין כי למרות שלא רבים מודעים לכך, ישראל היא מעצמת מכ"מים עולמית. בדומה לתחומים ביטחוניים רגישים אחרים, שבהם לא ניתן לרכוש כל מוצר ללא הגבלה בשוק העולמי, כך גם בתחום המכ"מים נעשה לאורך עשרות שנים מאמץ ישראלי עצום לפיתוח עצמי של מערכות מכ"מ.
חברת הבת של התעשיה האווירית, אלתא, הממוקמת באשדוד, נחשבת כיום לאחת משלוש יצרניות המכ"ם המתקדמות בעולם. אחת המערכות שמפתחת החברה אף הייתה אמורה להיכלל במטוס הקרב החמקן העתידי של חיל האוויר, האפ-35, אבל העסקה לא יצאה אל הפועל בשל התנגדות האמריקאים. מערכות נוספות שמפתחת החברה, מתאימות למגוון יישומים כמו מטוסי קרב, מל"טים, ספינות, מטוסי התרעה מוקדמת, גילוי אנשים ועוד.
מאז המצאת המכ"מ במהלך מלחמת העולם השנייה, התפתח התחום בצעדי ענק. הצורך המבצעי לגלות מטרות בעלות שטח חתך מכ"מי קטן, הציב אתגר לא פשוט למדענים. הם היו צריכים להתמודד עם "רעשי הרקע" - ההחזרים המתקבלים מהקרקע ומעצמים שונים בשטח המקיף את המטרה. הפתרון לאתגר זה הושג באמצעות מכ"ם דופלר, שהצליח למדוד גם את מהירות הגוף אותו רוצים לגלות. יחד עם זאת, ההפעלה המבצעית של מכ"מי הדופלר יצרה אתגרים חדשים כמו גילוי כמה מטרות בו זמנית ומעקב עצמאי אחר מטרות עם כושר תימרון גבוה. צורך זה חייב את התעשייה לפתח אנטנות מכ"ם מתוחכמות יותר ויותר.
האתגר הביא לפיתוחו של מכם סריקה אלקטרוני מסוג PHASED ARRAY המכיל מספר גדול של יחידות שידור וקליטה, ומסוגל לשדר אלומות בכיוונים ובגבהים שונים, כל זאת בניהול אלקטרוני של המשדרים-מקלטים, המתוקנים במטריצה הקבועה על האנטנה. אחד השימושים הראשונים בטכנולוגיה זו נעשה בשנות ה-70, כאשר הותקנו על ספינות הטילים של הצי האמריקני מכ"מים מתקדמים מסוג AEGIS, המסוגלים לסרוק שטח גדול על ידי הכוונת אלומות בכיוונים שונים ובעוצמות שונות במקום להזיז את הצלחת הרגילה לכיוון ממנו צפוי להגיע איום. מכ"ם זה מצוי כיום בשימוש נרחב במשימות קרקעיות, אוויריות וימיות.
'אורן ירוק'
עם השנים פותחו דגמים רבים של מכ"מים בעלי סריקה אלקטרונית. אחת הדוגמאות הידועות היא מכ"ם "אורן ירוק" שפותח על ידי אלתא כחלק ממערכת ה"חץ" ליירוט טילים בליסטיים. על מכ"ם זה מותקנות יחידות רבות של שידור וקליטה, המסוגלות לצור מספר רב של קרניים סורקות בכיוון הרצוי ולעקוב בו זמנית אחרי כמה מטרות. יתרון נוסף של מכמים מסוגPHASED ARRAY הוא יתירות מבצעית גבוהה - תקלה באחת או בכמה יחידות שידור וקליטה אינה משביתה את המכ"ם. שאר היחידות ממשיכות לעשות את העבודה.
אך האם המכ"ם מאבד את חשיבותו לאור התפתחות מטוסים וספינות עם תכונות חמקניות?
לופה טוען שלא. "גם מערכות המכ"ם מקבלות שידרוגים וגם שיטות ההפעלה שלהן מותאמות לפיתוחים החדשים", הוא אומר. "זה נושא רגיש, אבל היות והמכ"ם בנוי על החזרים של אותות מהגוף בו פוגעים, הרי שאם מציבים כמה מערכות במקומות שונים גדל הסיכוי לגילוי של עצמים חמקניים". דבריו של לופה מקבלים רוח גבית גם ממקורות רוסיים הטוענים כבר תקופה ארוכה כי פיתחו מערכות מכ"ם המסוגלות לגלות את מטוס הקרב האמריקאי החמקן מדגם אפ-35, אותו רכש גם חיל האוויר הישראלי.
מכם מיפתח סינטטי (SAR)
לישראל יש כיום מספר לווייני ריגול עם מערכות אופטיות משולבות עם מערכת מכ"ם מסוג מיפתח סינטטי (SAR), המאפשרים לגופי המודיעין של ישראל לראות מה קורה ב"אזורי עניין" גם בלילה וגם במזג אויר גרוע, כאשר הלוויינים האופטיים מוגבלי ראיה. מכ"ם המיפתח הסינטטי בונה תמונה ממוחשבת על בסיס החזרים. התמונה דומה מאוד לתוצר המתקבל באמצעים אופטיים. באלתא מסבירים כי האנטנה של מכ"ם המפתח הסינטטי מותקנת על גוף הלווין הנע בחלל, ותנועה זו יוצרת מעין אנטנה וירטואלית ענקית, המאפשרת את יצירת התמונה הסינטטית מהחזרי המכ"ם. האם בעתיד כל לוויני הריגול יהיו מצוידים במערכת מכ"ם כזו? אנשי אלתא סבורים שהתשובה על כך שלילית. הצפי הוא שבעתיד יוכלו מכמי ה-SAR לגלות גם אנשים וגם מטרות ימיות. בנוסף לטכנולוגיית ה-SAR קיימת טכנולוגיית INVERSE-SAR, המתבססת על תנועת המטרה ולא על תנועת האנטנה.
"הביצועים של מכמי המיפתח הסינטטי משתפרים כל הזמן ודגמים חדשים יוצאים לשוק", אומר רשף. חידוש נוסף בטכנולוגיית המכם מכונה "מכם בוהה". מערכת מכ"ם כזו יכולה לצפות בגזרה מסוימת, אפילו על 360 מעלות, ויש לה קצב עידכון גבוה של מדידת מטרות המקנה לה יכולת גבוהה לגילוי וסיווג מטרות, מבלי לשדר קרינה כל שהיא, שתחשוף את המכ"מ עצמו. למרות שרשף ולופה לא הסכימו להרחיב בנושא, ניתן להניח כי במעבדות החברה באשדוד עובדים על פיתוחים גם בתחום הזה.
***
תמונות:
מכ"מ עבור מערכת כיפת ברזל
מכ"מ אורן אדיר עבור חוץ 2 וחץ 3
הכתבה פורסמה בגיליון הראשון של המגזין ישראל דיפנס-טק
