Συστήματα Αναγνώρισης Αεροσκαφών (IFF/SSR): Αρχή Λειτουργίας και Στρατιωτικές Εφαρμογές
Μία ανάλυση της τεχνολογίας και των εφαρμογών της που θα παρουσιαστεί σε τέσσερα μέρη. Μέρος Α’: Αρχή λειτουργίας και στρατιωτικές εφαρμογές Τί είναι τα συστήματα αναγνώρισης (IFF/SSR); Τα συστήματα IFF (Identification Friend or Foe) είναι ηλεκτρονικά συστήματα τα οποία συνοδεύουν σχεδόν όλα τα στρατιωτικά Radar και έχουν σαν σκοπό να αναγνωρίζουν την ταυτότητα των εναερίων στόχων που εντοπίζονται. Γι’ αυτό τον λόγο, τα IFF συχνά αποκαλούνται και ως Δευτερεύοντα Radar Επιτήρησης (Secondary Surveillance Radar- SSR) σε αντιδιαστολή με τα κύρια Radar που αποκαλούνται Πρωτεύοντα Radar Επιτήρησης (Primary Surveillance Radar – PSR). Συνήθως, τα PSR και IFF/SSR βρίσκονται συν-εγκατεστημένα, με την κεραία του IFF/SSR να τοποθετείται πάνω ή πίσω από την κεραία του PSR (Εικόνα 1). Γιατί τα Πρωτεύοντα Radar (PSR) χρειάζονται τα IFF/SSR; Το «κλασικό» (Πρωτεύων-PSR) Radar ανιχνεύει τα αεροσκάφη μέσω της εκπομπής ηλεκτρομαγνητικών παλμών οι οποίοι ανακλώνται πάνω στην άτρακτο των αεροσκαφών-στόχων και επιστρέφουν στον δέκτη τους για ανάλυση και εντοπισμό. Στην οθόνη του χειριστή του Radar όλα τα αεροσκάφη που εντοπίζονται εμφανίζονται με το ίδιο σύμβολο. Όμως, για τις ανάγκες των αεροπορικών επιχειρήσεων, π.χ. αναχαίτησης ή εμπλοκής με συστήματα αεράμυνας είναι αναγκαίο να αναγνωριστεί εάν το αεροσκάφος-στόχος που απεικονίζεται στην οθόνη είναι φίλιο ή εχθρικό. Ιδιαίτερα σε εναέριους χώρους περιορισμένου μεγέθους, όπως το Αιγαίο, στην περίπτωση γενικευμένων αεροπορικών επιχειρήσεων με πολλούς σχηματισμούς αεροσκαφών ταυτόχρονα στον αέρα και από τις δύο πλευρές είναι σχεδόν αδύνατο για τον Ελεγκτή Αεράμυνας να αποφανθεί με σιγουριά ποιο αεροσκάφος είναι φίλιο και πιο εχθρικό ώστε να δώσει τις κατάλληλες οδηγίες στους χειριστές. Επομένως, τα συστήματα IFF αποτελούν απαραίτητο συμπλήρωμα των Radar καθώς επιτρέπουν στον Ελεγκτή Αεράμυνας να ταυτοποιεί κάθε αεροπλάνο-στόχο που εντοπίζει το Radar απεικονίζοντας στην οθόνη του ένα κωδικό αναγνώρισης δίπλα στο σύμβολο κάθε στόχου. Πως λειτουργεί το IFF/SSR; Η λειτουργεία του IFF βασίζεται στην «επικοινωνία» δύο επιμέρους συστημάτων: Του IFFInterrogator που βρίσκεται στη γη συν-εγκατεστημένο με το επίγειο (ή ναυτικό) Radar και του IFFTransponder το οποίο βρίσκεται στον αέρα και φέρεται από τα στρατιωτικά αεροσκάφη. Το Interrogator εκπέμπει από το έδαφος μία κωδικοποιημένη παλμοσειρά η οποία περιέχει το αίτημα του σταθμού εδάφους (ερώτηση-Interrogation) για συγκεκριμένες πληροφορίες αναγνώρισης, ενώ το Transponder του αεροσκάφους απαντάει στην ερώτηση αυτόματα (χωρίς παρέμβαση του χειριστή) αποστέλλοντας κωδικοποιημένα τις αιτούμενες πληροφορίες (reply- απάντηση). Το Interrogator του σταθμού Radar εδάφους (ή ναυτικού Radar) λαμβάνοντας την απάντηση του Transponder υπολογίζει την απόσταση του αεροσκάφους μετρώντας τον χρόνο που μεσολαβεί από την αποστολή της παλμοσειράς της ερώτησης μέχρι την λήψη της παλμοσειράς της απάντησης, καθώς και την διόπτευσή του λαμβάνοντας υπόψη τον προσανατολισμό της περιστρεφόμενη κεραία του την στιγμή που έλαβε την απάντηση. Επίσης, αποκωδικοποιώντας το περιεχόμενο της απάντησης, το IFF Interrogator αποκτάει πρόσβαση και στις επιπλέον πληροφορίεςαναγνώρισης που αφορούν το αεροσκάφος τις οποίες αιτήθηκε μέσω της παλμοσειράς της ερώτησης. Η παλμοσειρά της ερώτησης αποστέλλεται από τον Interrogator πάντοτε στην συχνότητα 1030 MHz ενώ η απάντηση του Transponder στην συχνότητα 1090 MHz (Εικόνα 2). Ποιες πληροφορίες-στοιχεία αναγνώρισης του αεροσκάφους αποστέλλονται μέσω του IFF/SSR; Οι πληροφορίες αναγνώρισης που ζητάει ο Interrogator από το έδαφος και αποστέλλει ο Transponder μέσω κωδικοποιημένων παλμοσειρών ονομάζονται ρυθμοί (Modes) του IFF: Η πληροφορία του ύψους που παρέχεται από το αεροσκάφος προς τον σταθμό εδάφους είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς, όπως είδαμε παραπάνω, ο Interrogator μπορεί ήδη να προσδιορίσει την διόπτευση και απόσταση του αεροσκάφους στόχου, οπότε με την προσθήκη της πληροφορίας του ύψους ολοκληρώνεται ο ακριβής εντοπισμός του αεροσκάφους στο χώρο ( Διόπτευση – Απόσταση – Ύψος). Η λειτουργία αυτή του IFF ήταν ιδιαίτερα απαραίτητη στα (Πρωτεύοντα) Radar παλαιότερης τεχνολογίας τα οποία δεν είχαν την δυνατότητα υπολογισμού του ύψους των στόχων (3D Operation) με αποτέλεσμα να βασίζονται στα συν-εγκατεστημένα συστήματα IFF για την πληροφορία του ύψους των εντοπιζόμενων αεροσκαφών. Πότε ξεκίνησαν να χρησιμοποιούνται τα συστήματα IFF; Η επιχειρησιακή αναγκαιότητα για την αναγνώριση των στόχων που εντόπιζαν τα Radar είναι τόσο παλιά όσο και τα ίδια τα Radar. Ήδη από την αρχή επιχειρησιακής χρήσης των Radar για σκοπούς αεράμυνας την δεκαετία του ’30 άρχισαν οι πρώτες προσπάθειες για την κατασκευή συσκευών αναγνώρισης οι οποίες βασίζονταν στην αρχή λειτουργίας ερώτησης-απάντησης μεταξύ Interrogator (στο έδαφος) και Transponder στο αεροσκάφος. Οι πειραματισμοί συνεχίστηκαν με μεγαλύτερη ένταση κατά τη διάρκεια του Β’ΠΠ, ενώ το πρότυπο κωδικοποίησης που περιλαμβάνει τα Mode 1,2,3/A και C παγιώθηκε στα τέλη της δεκαετίας του ’40 στις δυτικές δυνάμεις με το ξεκίνημα του «Ψυχρού» πολέμου με την κωδική ονομασία IFF Mark X (Εικόνα 4). Η εξέλιξη του προτύπου κωδικοποίησης συνεχίστηκε τις επόμενες δεκαετίες με την εισαγωγή των Mode «Ασφαλούς» αναγνώρισης με τα πρότυπα IFF Mark XII και Mark XIIA, όπως θα δούμε στη συνέχεια. Τι πλεονεκτήματα προσφέρει η συσκευή IFF στο Radar πέραν των πληροφοριών αναγνώρισης; Σε σχέση με το (Πρωτεύον-PSR) Radar η συσκευή SSR/IFF είναι πολύ απλούστερη και φθηνότερη στην προμήθεια και υποστήριξη. Έχει το μέγεθος ενός μικρού κιβωτίου και η ο πομπός της παρά το γεγονός ότι έχει ισχύ εκπομπής εκατοντάδες φορές μικρότερη από αυτόν του Radar, επιτρέπει στο IFF να επιτυγχάνει την ίδια ή και μεγαλύτερη εμβέλεια με αυτό (Εικόνα 5). Ο λόγος είναι απλός: Αρκεί η ισχύς του σήματος της ερώτησης από τον πομπό του IFF Interrogator απλά να φτάσει να ενεργοποιήσει τον Transponder του αεροσκάφους αντί να πρέπει να έχει επιπλέον αρκετή ισχύ ώστε να ανακλαστεί στην άτρακτο και να επιστρέψει πίσω στο Radar. (Εικόνα 6). Επίσης, η επεξεργαστική ισχύς που απαιτείται από το IFF είναι πολύ μικρότερη/απλούστερη από αυτή του (Πρωτεύοντος) Radar: Ενώ ο δέκτης του Radar πρέπει να ανιχνεύσει εξαιρετικά ασθενή σήματα/ανακλάσεις και να διαχωρίσει μέσω περίπλοκων τεχνικών επεξεργασίας σήματος αυτά που αντιστοιχούν σε πραγματικά αεροσκάφη από αυτά που αντιστοιχούν σε στοιχεία του περιβάλλοντος (κτίρια , οχήματα, βουνά, καιρικά φαινόμενα κλπ.), αντιθέτως όποιο σήμα/απάντηση λαμβάνει ο Interrogator του IFF, αυτό προέρχεται εξ’ ορισμού από κάποιο αεροσκάφος που φέρει IFF Transponder. Επομένως, η αεροπορική εικόνα που παρέχει το IFF έχει εξαιρετική πιστότητα σε σύγκριση με αυτή του (Πρωτεύοντος) Radar. Αφού το σύστημα IFF/SSR παρέχει την ακριβή θέση των αεροσκαφών (καθώς και επιπλέον πληροφορίες), μπορεί άραγε να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα για τον έλεγχο του εναερίου χώρου χωρίς να συνοδεύεται από συν-εγκατεστημένο (Πρωτεύον) Radar (PSR); Όντως ένα