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Marine-Radarverarbeitungslösungen der nächsten Generation für eine verbesserte Lageerkennung in Marine- und Verteidigungsanwendungen
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Militärische Schiffsradarsysteme werden von Marinen und Seestreitkräften weltweit zur Überwachung auf See eingesetzt, um den Luftraum und die Wasseroberfläche zu beobachten und Ziele sowie potenzielle Bedrohungen zu erkennen, zu identifizieren und zu verfolgen. Schiffsradar bietet Unterstützung bei der Lageerfassung sowie bei Aufklärung, Überwachung und Aufklärung (ISR), während radargesteuerte Raketen auch zum Abfangen von Luft- und Oberflächenzielen eingesetzt werden können.
Radar unterstützt die Seemacht seit dem Zweiten Weltkrieg. Die ersten Experimente mit der Funkpeilung, wie Radar damals genannt wurde, fanden im maritimen Umfeld zu Beginn des 20. Jahrhunderts statt. Christian Hülsmeyer, ein deutscher Physiker und Erfinder, entwickelte ein System namens Telemobiloskop. Dieses nutzte die Prinzipien des Radars, bei denen Funkwellen von metallischen Oberflächen zur Sendeantenne zurückreflektiert werden. Das Telemobiloskop bewies, dass ein Schiff, das mit diesem Gerät ausgestattet war, andere Schiffe im Nebel erkennen konnte.
Im Zweiten Weltkrieg kam das Marine-Radar zur Reife. In den 1930er Jahren konzentrierte sich das wissenschaftliche Interesse in Deutschland zunächst auf die Eignung des Radars als Mittel zur Schiffsortung. Im Jahr 1935 wurde ein Forschungsschiff namens „Welle“ als weltweit erstes Schiff mit einem Marine-Überwachungsradar ausgerüstet. Die Ausrüstung der „Welle“ bildete die Grundlage für das Seetakt-System der Kriegsmarine. In anderen Teilen Europas trieb die Royal Navy die Einführung des Radars voran. Bahnbrechende Experimente des Physikers Robert Watson-Watt in den 1930er Jahren bewiesen, dass Radar Flugzeuge orten konnte. Die Bemühungen der Marine, Radar für den maritimen Einsatz zu konfigurieren, gewannen Mitte der 1930er Jahre an Dynamik. Bis 1938 war die HMS Sheffield, ein Kreuzer der „Southampton“-Klasse, sowie das Schlachtschiff der „Nelson“-Klasse, die HMS Rodney, mit dem Typ-79Y-Radar der Royal Navy ausgerüstet. Im Laufe des Konflikts wurden die Marinen aller großen Kriegsteilnehmer mit Radar ausgestattet.
Die Pionierarbeit der 1930er Jahre und der Einsatz von Radar während des Krieges ebneten den Weg für die Weiterentwicklung der Technologie während des Kalten Krieges und darüber hinaus. Ähnlich wie heute erkannten, identifizierten und verfolgten Marineüberwachungsradare Ziele auf See und in der Luft. Neben Sonar, Optronik und elektronischer Kriegsführung sorgt es für die Lageerfassung eines Kriegsschiffes sowie für Unterstützung bei Aufklärung, Überwachung und Aufklärung.
Konstruktion & Kompromisse
Jede Radarkonstruktion ist ein Kompromiss, der die beabsichtigte Rolle des Radars mit der praktischen Größe seiner Antenne und der Leistungsaufnahme, die es von der Trägerplattform beziehen kann, in Einklang bringt. Obwohl Kriegsschiffe große Plattformen sind, unterliegen sie dennoch Platz- und Leistungsbeschränkungen. Dies resultiert aus der Vielzahl an Sensoren, Waffen und Kommunikationssystemen, die sie aufnehmen müssen. Diese Systeme beanspruchen nicht nur Platz, sondern stellen auch Anforderungen an die Leistung der Schiffsmotoren.
Maritime Überwachungsradare senden typischerweise im L-Band (1,215 Gigahertz/GHz bis 1,4 GHz), im S-Band (2,3 GHz bis 2,5 GHz bzw. 2,7 GHz bis 3,7 GHz), im C-Band (5,25 GHz bis 5,925 GHz) und im X-Band (8,5 GHz bis 10,68 GHz). Die genaue Wahl des Frequenzbands basiert auf den oben genannten Faktoren, die durch das Schiff bestimmt werden, auf dem das Radar installiert wird.
Die heutigen Marineradare unterscheiden sich stark von denen, mit denen die Marinen früher ausgestattet waren. Die Vakuumröhrentechnologie ist der Halbleiterelektronik gewichen. Letztere hat die Zuverlässigkeit der Radare erhöht und die Kosten für Wartung, Reparatur und Überholung (MRO) gesenkt. Die Halbleiterelektronik hat den Weg für AESA-Marineradare (Active Electronically Scanned Array) geebnet. Das erste AESA-Marineradar war das Mitsubishi Electric OPS-24. Es rüstete den Zerstörer der „Asagiri“-Klasse der Japanischen Seestreitkräfte (JS Hamagiri) aus, der 1990 in Dienst gestellt wurde.
Diese Radargeräte können ihre Radarstrahlen elektronisch in jede Richtung lenken, was bedeutet, dass die Radarantenne nicht unbedingt physisch auf ein Ziel ausgerichtet werden muss. Dadurch können AESA-Radarpanels, von denen jedes ein spezifisches Sichtfeld abdeckt, an der Aufbauten eines Schiffes angebracht werden. Eine solche Anordnung gewährleistet eine vollständige Abdeckung rund um und über dem Schiff. Flachbildschirm-AESA-Konstruktionen kommen ohne schwere Antennen-Schwenkmechanismen aus, die Platz und Energie verbrauchen. Bewegliche Teile wie diese erhöhen zudem den Wartungs- und Instandhaltungsaufwand eines Radars.
Dank der elektronischen Strahlsteuerung kann ein Radar mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen. Ein AESA-Radar erzeugt Dutzende einzelner Radarstrahlen. Einige der Strahlen können so gelenkt werden, dass sie den Himmel nach Luftzielen absuchen. Andere können so gelenkt werden, dass sie nach Oberflächenzielen suchen. Das Radar kann zudem die Abfangung von Luft- und Oberflächenzielen gleichzeitig mit radargesteuerten Flugkörpern koordinieren.
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