Początki radiolokacji

Początki rozwoju radiolokacji i radaru sięgają lat 1885 – 1889, kiedy to niemiecki fizyk Heinrich Hertz prowadził eksperymenty mające praktycznie zweryfikować teorię pola elektromagnetycznego opracowaną przez Jamesa Clerka Maxwella i opublikowaną w 1864 roku. Hertz używał urządzenia, które swoją ideą było podobne do współczesnego radaru impulsowego i pracowało na częstotliwości 455 MHz. Hertz udowodnił, że fale elektromagnetyczne mają właściwości identyczne jak fale świetlne, a różnią się jedynie częstotliwością. Wykazał również, że fale elektromagnetyczne mogą być odbijane przez metalowe przedmioty oraz ulegają refrakcji podczas przejścia przez wykonany z dielektryka pryzmat.

Wyniki eksperymentów Hertza wykorzystał inny naukowiec niemiecki, Chrystian Hulsmeyer. We wczesnych latach dwudziestego wieku zbudował on urządzenie, które dzisiaj nazywałoby się monostatycznym radarem impulsowym, a było udoskonaloną wersją urządzenia Hertza (termin monostatyczny oznacza, że nadajnik i odbiornik radaru umieszczone są w jednym urządzeniu). W 1904 roku zostało ono opatentowane. Radar Hulsmayera wykrywał jednostki pływające i mógł znaleźć zastosowanie w marynarce do ostrzegania o potencjalnych zderzeniach między nimi. Nie spotkał się jednak z zainteresowaniem i wkrótce o nim zapomniano.

W 1922 roku dwóch Amerykanów, Hoyt Taaylor i Leo C. Young przypadkowo zaobserwowali fluktuacje odbieranego sygnału, gdy statek przepływał między odbiornikiem i nadajnikiem umieszczonymi na przeciwnych brzegach rzeki. Dzisiaj urządzenie takie nazwalibyśmy radarem bistatycznym o fali ciągłej (termin bistatyczny oznacza, że nadajnik i odbiornik radaru umieszczone są w różnych miejscach, odległych nawet o kilkadziesiąt kilometrów).

Na przełomie lat dwudziestych i trzydziestych dwudziestego wieku pojawiły się ciężkie bombowce, zdolne do przenoszenia ładunku bomb na duże odległości. Wczesne ostrzeganie o ich zbliżaniu się ze znacznym wyprzedzeniem w czasie stało się pilną potrzebą wojsk. Próby zastosowania radaru bistatycznego nie dały zadowalających wyników i tak w latach 30-tych przypomniano sobie o radarze Hulsmeyera. Intensywnie udoskonalano radar monostatyczny prawie jednocześnie i niezależnie w USA, Wielkiej Brytanii, Niemczech, Związku Radzieckim, Francji, Włoszech, Japonii i Holandii. Ówczesne radary działały na częstotliwościach o wiele niższych niż obecnie, nie znano jeszcze technik generowania fal elektromagnetycznych o bardzo wysokich częstotliwościach.

Gwałtowny rozwój radiolokacji nastąpił w czasie Drugiej Wojny Światowej po tym, jak w roku 1940 Anglicy udoskonalili magnetron – lampę mikrofalową zdolną generować energię pola elektromagnetycznego o bardzo dużej częstotliwości i dużej mocy, po czym udostępnili swój wynalazek Amerykanom. Zastosowanie magnetronu w radiolokacji pozwoliło na znaczne zredukowanie rozmiarów radarów, a zwłaszcza ich anten, co umożliwiło z kolei umieszczanie ich na pokładach samolotów – narodził się lotniczy radar pokładowy.

Po wojnie technika radiolokacji nadal rozwijała się gwałtownie. Lista poniżej wymienia najbardziej znaczące osiągnięcia:

Historia rozwoju radiolokacji w Polsce

W dniu 26 czerwca 2003 r. odbyły się w Warszawie uroczystości obchodów 50 rocznicy polskiej radiolokacji, zorganizowane przez główne ośrodki naukowo badawcze i produkcyjne zajmujące się tym działem techniki – Przemysłowy Instytut Telekomunikacji (PIT), Centrum Naukowo-Produkcyjne Elektroniki Profesjonalnej (CNPEP) Radwar, Wojskową Akademię Techniczną (WAT) oraz Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (WITU).

Przemysłowy Instytut Telekomunikacji

prof. Janusz Groszkowski

Tak naprawdę korzenie radiolokacji w Polsce sięgają przełomu lat 30-tych ubiegłego wieku. W okresie międzywojennym polska myśl naukowo-techniczna w badaniach nad radiolokacją nie ustępowała znanym światowym ośrodkom badawczym. Na szerszą skalę rozwinięto je po wybudowaniu i otwarciu w 1929 roku Instytutu Radiotechnicznego w Warszawie. Intensyfikacja prac nastąpiła w 1934 roku, kiedy utworzono Przemysłowy Instytut Telekomunikacji. Dyrektorem Instytutu został prof. dr inż. Janusz Groszkowski. Najważniejsze osiągnięcia PITu w tamtym okresie w technice mikrofal to prace nad generatorami magnetronowymi na fale decymetrowe oraz modelami lamp specjalnych na fale do 9 cm.

Po zakończeniu wojny już jesienią 1944 roku Państwowy Instytut Telekomunikacji wznowił działalność. Pierwsze prace badawcze w radiolokacji podjęto w 1948 roku wspólnie z Katedrą Radiolokacji Politechniki Warszawskiej. W ramach tych prac w 1949 roku skonstruowano model funkcjonalny radaru na fale metrowe oznaczony RS-1. Nabyte doświadczenie zostało wykorzystane do produkcji polskich podzespołów mikrofalowych oraz zaowocowało konstrukcją pierwszego polskiego radaru.

NYSA-A

W 1950 roku Sztab Generalny WP przekazał do PIT warunki taktyczno-techniczne na ostrzegawczą stację radiolokacyjną, a cały program oznaczono kryptonimem NYSA. Już w 1951 roku opracowano model laboratoryjny radaru pracującego na fali 50 cm. W 1952 roku opracowano prototyp stacji radiolokacyjnej NYSA-A. W latach 1953-1954 przekazano do próbnej eksploatacji 5 sztuk tego radaru, a pod koniec 1954 roku został on wdrożony do seryjnej produkcji. Zdobyte doświadczenia zaowocowały opracowaniem w 1955 roku prototypu zestawu radiolokacyjnego NYSA-B i NYSA-C. Dwa lata później seryjnie produkowane radary trafiły na uzbrojenie Wojska Polskiego.

NYSA-B

W 1956 roku rozpoczęto prace nad nową rodziną radarów typu JAWOR, pracujących w zakresie fal decymetrowych. W 1961 roku rozpoczęto jego seryjną produkcję. W latach 60 – 70-tych stacje te były wielokrotnie modernizowane, czego efektem były wersje JAWOR-M oraz JAWOR-M2, czyli popularna w naszych wojskach „Justyna”, zupełnie nie przypominająca pierwowzoru. Miałem zaszczyt dowodzić załogą jednej z nich.

W roku 1975 w Instytucie podjęto prace rozwojowe nad nową generacją dwuwspółrzędnych stacji radiolokacyjnych, oznaczonych kryptonimem NUR. Cechą charakterystyczną tej generacji radarów są pełnokoherentne układy nadawczo-odbiorcze. Zgodnie ze światowymi tendencjami rozwoju techniki radiolokacyjnej oraz w odpowiedzi na zapotrzebowanie wojska na początku lat 80 w PIT rozpoczęto prace nad opracowaniem radaru trójwspółrzędnego.

NYSA-C

W połowie lat 80 opracowano pełnokoherentną, trójwspółrzędną stację radiolokacyjną NUR-11 (jej sylwetka zdobi stronę główna tej witrynki). Najnowszą i ciągle modernizowaną konstrukcją jest trójwspółrzędną stacja radiolokacyjna dalekiego zasięgu TRD-1211. W radarze tym zastosowano płaską antenę o niskim poziomie listków bocznych oraz układy odbioru i przetwarzania z rozbudowanymi procesorami sygnałów. Jego najnowsza wersja TRD 1225 przewidywana jest jako wyposażenie posterunków radiolokacyjnych podsystemu Backbone, stanowiących część systemu OP NATO.

Instytut współpracował również przy produkcji radarów kontroli ruchu lotniczego. Radary typu AVIA instalowane były na krajowych lotniskach cywilnych i wojskowych, a także były eksportowane. W latach 1991-1993 opracowano w PIT wielofunkcyjny radar samolotowy ARS-100 z płaską anteną ścianową. Najmłodszym „dzieckiem” PITu jest trójwspółrzędna wielofunkcyjna stacja radiolokacyjna TRC-20 „Brda”. Jest to pierwszy polski radar pozbawiony anten ruchomych.

RADWAR

W 1954 powstały Warszawskie Zakłady Radiowe RAWAR, których misją było stworzenie rodzimego przemysłu radiolokacyjnego. W latach 50-tych w zakładach RAWAR rozpoczęto produkcje rodziny radarów NYSA. Kilka radarów tej rodziny zostało wkrótce sprzedane do Syrii, co zapoczątkowało eksport wyrobów polskiego przemysłu radiolokacyjnego. Pod koniec lat 50 NYSY eksportowano również do Indonezji, a w latach 60-tych do Syrii. Zestaw, w skład którego wchodził radar obserwacyjny JAWOR oraz wysokościomierz BOGOTA, był kolejnym udanym produktem RAWARU.

Wzrost zapotrzebowania na elektroniczne systemy uzbrojenia był podstawą zmian organizacyjnych. W 1977 r. powstało Centrum Naukowo-Produkcyjne Elektroniki Profesjonalnej RADWAR, skupiające cztery zakłady: RAWAR, ZDRAD, PROFIL i ANTEN.

Lata siedemdziesiąte to kolejne generacje polskich radarów. W okresie tym opracowano wysokościomierz NIDA oraz radar do wykrywania celów nisko lecących NAREW. Na bazie technologii radarów wojskowych, opracowano także sprzęt dla potrzeb cywilnych, a jego główni reprezentanci to radary nawigacyjne dla morskiej floty handlowej oraz radary dla policji. Radary produkowane przez RADWAR były również eksportowane do Libii w ramach szerszego kontraktu, obejmującego kompleksowy system obrony powietrznej i ochrony wybrzeża.

W latach osiemdziesiątych sukcesem RADWARU było powstanie stacji do wykrywania celów nisko lecących z rodziny N-2X, w skład której wchodziły N-21 - mobilny radar na pojeździe gąsienicowym (eksportowany do Indii), N-23 - stacja brzegowa oraz N-25 – wersja okrętowa radaru. Wszystkie z nich wykorzystywały najnowsze osiągnięcia technologiczne: w pełni koherentny system nadawczo - odbiorczy, funkcje cyfrowego przetwarzania sygnału oraz automatycznego śledzenia tras. Ostrzegawcza stacja radiolokacyjna N-31 oraz wysokościomierz N-41, przewidziane głównie jako system obrony powietrznej terytorium danego kraju, były również ważnym nowym produktem RADWAR-u tamtego okresu, ciesząc się bardzo dobrą opinią w naszych siłach zbrojnych. Były również eksportowane do Rumunii.

W 1992 rozpoczęto produkcję pierwszej polskiej trójwspółrzędnej stacji radiolokacyjnej o nazwie N-11, opracowanej przez Przemysłowy Instytut Telekomunikacji. Zaprojektowany w oparciu o technologie dostępną dla polskich inżynierów w połowie lat 80 radar N-11 wymagał gruntownej modernizacji, aby sprostać wymaganiom klientów w tak szybko rozwijających się dziedzinach jak cyfrowe przetwarzanie sygnałów i danych, zobrazowanie rastrowe oraz transfer danych. Niezbędnej modernizacji N-11 dokonali inżynierowie RADWAR-u.

W latach 90-tych RADWAR otrzymał dwa istotne kontrakty. Jeden dotyczył gruntownej odnowy systemu identyfikacji „swój-obcy” (IFF – Identification Friend or Foe) w Polskich Siłach Zbrojnych RP, drugi - samodzielnych systemów przeciwlotniczych. Te dwa przedsięwzięcia zrealizowano z sukcesem we współpracy z krajowymi i zagranicznymi zakładami przemysłowymi.