Dobrý den, majore radarine

Znovu proskočila zpráva, že by se snad mohlo jednat o obnovení úvah o výstavbě radaru. Tento článek vychází z mých čtyři roky starých úvah, na jejichž podstatě se nic nezměnilo. Možná, že narostly dostupné výkony vysilače radaru. O radaru v Brdech byla napsána řada článků a proběhla řada diskusí. Jak se k celému souboru problémů kolem tohoto zařízení postavit? Osobně vidím 3 aspekty, o nichž je nutno přemýšlet.

Nebudu volit odborný styl a co nejvíce se vyhnu odborným termínům.

Aspekt politický

Kdo je naším spojencem? Komu můžeme důvěřovat? Půjde kvůli nám někdo do konfliktu, nastane-li kritická situace? Jak se budou chovat cizí vojáci na našem území? Opravdu se chceme vymanit z dopadů Jalty?
Otázek si lze položit mnoho. Každý z nás si odpoví podle své letory a politické orientace. Tak kupříkladu já politicky jsem pro radar. Bez nadšení – jistě kolem něj a posádky vznikne celá řada problémů. Vojenského útoku na radar v době míru se nebojím – vojenský útok na cizí území členského státu NATO by byl praktickým vyhlášením války. Teroristický útok na radar nás v podstatě nijak neohrožuje a je v podstatě záležitostí našich a spojeneckých tajných služeb. Nechtít radar – to je také politicky legitimní. Žádný z těchto postojů nemá automatickou přednost, vyplývající z jakéhosi přirozeného práva.

Aspekt vojenský

Bude radar fungovat tak, jak má? Jsou jeho parametry přiměřené? Co všechno je schopen dělat? Bude celý obranný systém schopen skutečně sestřelit nepřátelské rakety? Kdo je potenciálním protivníkem? Je mi líto, ale na tyto otázky odpověď nemáme a mít nebudeme. Možná za 20 let. Takové informace se prostě nesdělují. Je svrchovaně pravděpodobné, že radar je schopen splnit zadané úkoly. Systém vojenského přejímání včetně vojskových zkoušek při zavedení zbraně do armády je dosti přísný a zkoušky radaru jsou celkem snadno proveditelné, problematičtější je asi raketová část. Nedovedu si dost dobře představit spiknutí, které by ozbrojeným silám USA dokázalo prodat nefunkční zbraně a dosud jsem o takovém případu neslyšel. Ze zveřejněných údajů se toho moc vydumat nedá. Nelze očekávat, že nám jako veřejnosti někdo poskytne úplné a pravdivé údaje.

Aspekty technické a technická rizika, související s radarem

Kupodivu, vyjádřit se k této otázce je nejsnadnější. Tak, jak aplikační – vojenské aspekty lze utajit, technický vývoj radaru neprobíhá ve vzduchoprázdnu. Školy vychovávají odborníky, na základních, dlouho známých principech, se nic nezměnilo. Asi nejznámější příručkou základů radiolokace je Radar Handbook by Merrill I. Skolnik (Author) (ale pozor: "The basic concept of radar is relatively simple even though in many instances its practical implementation is not..." - "Přestože základní myšlenka radiolokace je jednoduchá, praktická realizace mnohdy jednoduchá není..."). Mění se technologie, opouštějí se vakuové prvky, zlepšují se polovodiče. Elektronky bylo možno v prrátkých pulsech velmi přetěžovat, polovodiče si to líbit nedají. Takže elektronkové systémy měly velké výkony v impulsu, u polovodičů rostou spíše střední výkony (střední výkon ale určuje tepelné účinky, takže velké střední výkony „pečou“ podobně jako mikrovlnka). Již mnoho let jsou známy i všechny potřebné principy číslicového zpracování signálu. Co to všechno umí? Hodně. Podívejte se třeba na Adobe Photoshop. Vymaže červené oči, „zaostří“, upraví křivku kontrastu, přisvětlí, změní kontrast. To jsou operace "ve snímku". Kromě toho jsou prováděny operace v čase - digitální filtrací jsou v přijímači k sobě skládány jednotlivé odražené impoulsy a jednotlivé, za sebou následující snímky. Tyto základní znalosti tajné nejsou, proto lze řadu parametrů odhadnout.

Napájení základny

Vyskytla se celá řada dohadů, jak by byla základna napájena. Mezi „odpírači“ je poměrně populární názor, že by byla napájena atomovým zdrojem, odvozeným od reaktoru ponorky. Přiznám se, že toto řešení si v obydlené krajině vůbec nedovedu představit. Myslím, že s povolováním by nastaly takové problémy, že by to stavbu v podstatě zablokovalo. Podle dosud zveřejněných údajů by k napájení radaru měly stačit jednotky MW. Dále je potřeba nějakého výkonu na topení, klimatizaci a další účely v pomocných provozech. Tyto výkony jsou bezproblémově dostupné z energetické sítě a zálohovat je lze dieselagregáty. Takové dieselelektrárny jsou celkem běžné a pro srovnání se jedná o výkon asi tak pořádné lokomotivy. Problém vysazení sítě do naběhnutí generátorů lze řešit pomocí UPS, které jsou pro tyto výkony dostupné a používají se např. v telekomunikacích a hostingových centrech. Z hlediska celkových potřebných výkonů se nejedná o nic mimořádného a nedosažitelného klasickými prostředky.

Ekologie

Existuje možnost úniků nafty, není jasné, jaké další nebezpečné látky budou používány jako média, pravděpodobně freony v chladicích okruzích (ale třeba už US ozbrojené složky také ekologizovaly...), které ale nemají dopad na místní ekologii, jejich únik poškozuje ozónovou vrstvu.
Není také jasné, jaké další nebezpečné látky mohou být obsaženy v konstrukci a mohou se dostat třeba na smeťák s vyřazenými díly. Není jasná vazba provozu základny na integrovaný záchranný systém ČR. Není jasná povinnost hlášení nebezpečných látek v konstrukci a provozu systému našim orgánům.

Neionizující záření

Tak.. tady to bude maso... Zjednodušíme to, jak se dá. Ono to vzhledem k nedostatku informací uškodit nemůže. A ten, kdo hledá vyloženě odborné informace, ten je holt musí hledat jinde. O co jde v radiolokaci i v radiokomunikacích? O poměr signál/šum, tedy o možnost detekovat a demodulovat signály, přicházející na přijímač. Jak to lze udělat? Vysíláním co největšího výkonu, použitím co nejsměrovějších antén, použitím nízkošumových vstupních obvodů a dalším zpracováním přijímaného signálu. K vysílání velkého výkonu není co dodat. Anténa musí být zkonstruována tak, aby měla co největší zisk, tedy v podstatě činitel směrovosti. Ten je neoddělitelně svázán s rozměry antény. Ta kromě toho musí být konstruována tak, aby měla minimální boční laloky vyzařování. Ty totiž přijímají rušivé pozemské a kosmické šumy. V tom je zájem radaru shodný se zájmem bezpečnosti okolí. Problematika je ale ještě o něco složitější – anténou tohoto radaru nemá být klasická parabola, ale má to být dvojrozměrná fázovaná anténní řada, jejíž vyzařovací diagram je syntetizován. To znamená, že počítač řídí fázi a výkon každého jednotlivého modulu a tím je dán výsledný vyzařovací diagram. Totéž ovšem musí být provedeno s přijímacími moduly pro příjem, jinak by to nefungovalo. Mechanicky se nepohybující anténa tak může skenovat v určitém rozsahu dvojrozměrně, jako paprsek v televizní obrazovce. Do sektoru se anténa natáčí mechanicky.

Nebezpečné oblasti

Aby laskavý čtenář nemusel studovat teorii elektromagnetického pole, nabídnu jen výsledky První: ze zadaného výkonu vysilače P a zisku antény G vypočteme hustotu výkonového toku S ve vzdálenosti r. Jedná se o zářivou část pole, která je poměrně jednoduše předvídatelná.

Nás ale bude zajímat opačný výpočet, kde z odhadnutých parametrů radaru a  hustotu výkonového toku 10kW/m2 podle vyhlášky vypočteme „bezpečnou“ vzdálenost.
Přejmeme-li odhady pana Hlobila pro výkon radaru v impulsu 4,5 MW a zisk antény 62,3 dB, tj. 1 700 000, dosadíme do vzorečku a vyjde nám, že nebezpečná hustota zářivého výkonu bude cca na začátku vzdáleného pole antény. Vychází mi cca 7800m. Oficiální místa zatím tyto parametry popírají a uvádějí parametry radaru z Kwajatolein. Vzhledem k růstu technických parametrů v průběhu projektu bych se ale nerozpakoval odhad zdvojnásobit. Výkon 10kW/m2 je ovšem ohromný – mikrovlnná trouba má maximální výkon cca 1kW, nabíjející se akumulační kamna 6kW. Oblast nebezpečnou pro avioniku bohužel nedovedu odhadnout.

Výše uvedené hodnoty se vztahují k „hodnotě zářivého toku, která nesmí být ani krátkodobě překročena“. Bohužel nejsem schopen se vyjádřit k mechanismu poškození živých organismů v tomto kontextu. Pokud jde o poškození elektroniky, relevantní je právě tato expozice, dojde totiž k proražení polovodičových přechodů přepětím.

Jako mechanismus poškození živých organismů v mikrovlnném pásmu je uváděno zejména tepelné poškození (mikrovlnná trouba..). To se podle české vyhlášky počítá v šestiminutovém průměru. Expozice je ale závislá na momentálním profilu skenované oblasti. Tedy při přehledovém režimu se širokým sektorem sledování je riziko menší, při střeleckém režimu zaměřeném na velmi malý sektor se riziko maximalizuje. Výpočet je jednoduchý: střední výkon radaru se rozdělí do plochy, pokryté skenem v dané vzdálenosti od radaru...

Tyto jednoduché vzorce budou platit a směrovost antény lze uplatnit v oblasti vzdáleného pole vyzařování antény, které mi vyšlo cca 6km, panu Hlobilovi cca 8km. Prakticky to znamená, že v okruhu do cca 10km se o hodnotách síly elmag. pole nelze bez měření vůbec rozumně vyjádřit.

Odrazy a atmosférické jevy

Ve svých článcích pokazuje pan Ing. Hlobil právě na nebezpečí, způsobená těmito jevy. Já osobně se k riziku těchto jevů stavím trochu rezervovaně.
1.    Ano, odraz od velké vodivé plochy, pohybující se v nebezpečné blízkosti radaru, by sám o sobě mohl být nebezpečný pro objekty na Zemi či pro létající objekty. Velmi by záleželo na tvaru a charakteru odrazné plochy létajícího objektu. Vzhledem k pohybu předmětů jde však o velmi krátkou expozici, která je považovaná za nebezpečnou při výkonové hustotě záření 10kW/m2. Prakticky si to dovedu dost těžko představit, zcela vyloučit to nelze. Toto riziko by bylo eliminováno implementací softwarových ochran.
2.    Kanálové jevy vedení elmg. vln v troposféře. Ano, tyto jevy byly pozorovány při komunikaci. Doposud nikdo nezmapoval (alespoň jsem neslyšel) tyto jevy nejen z hlediska vedení ve vrstvě, tam je mechanismus jasně pochopitelný, ale z hlediska vedení směrového. Rovněž nejsou probádány vlastnosti při vedení vyšších výkonů. Každopádně je tento jev v antagonistickém rozporu se základní funkcí radaru a při jeho výskytu by radar „viděl“ něco zcela jiného, než cílovou oblast, kterou vidět má - viděl by radarovou fata morganu. Je tedy v zájmu uživatele radaru umět výskyt takových podmínek zjistit – jeho využití při nich je bezcenné. Ochranou tedy je znalost a dovednost v používání radaru.
Každopádně za hlavní a podstatné riziko považuji hlavní lalok vyzařování.

Zpracování signálu a ochrany

Základní ochranou na zemi by mělo být rozmístění mikrovlnných senzorů kolem zařízení a napojení na vypínací obvody, aktivované při překročení nebezpečných hodnot výkonové hustoty na zemi. Pokud vím, nic takového ale zatím nebylo projektováno.
Další skupinou ochran by mohly a měly být ochrany softwarové. Představte si jehlan s průřezem skenované oblasti, dnem tvaru kruhového vrchlíku a povrchem daným hranicemi skenování paprsku. Není tak obtížné identifikovat letící objekty a snižovat výkon (jen v daném směru) pro ty, které se přibližují. Není tak obtížné „zarámovat“ skenovaný sektor sníženým výkonem a zde letící objekty zachytit a v hlavním zorném poli je ochraňovat snižováním výkonu v příslušném paprsku. Rovněž je potřeba vymezit povolené sektory natočení platformy. Dovedu si představit i „bojové tlačítko“, které tyto ochrany ve skutečně bojové situaci vyřadí.
Pokud vím, v základní smlouvě není o ochranách nic. Z výše uvedeného je zřejmé, že vývoj, aplikace a provoz ochran budou stát něco navíc. Domnívám se, že je velkou chybou, že se o těchto věcech nemluví a nejedná.

Závěr

Radar je politicky, vojensky i odborně obtížným tématem. Z výše uvedeného vyplývá, že není jakýmsi „bezpečným kukátkem“. Je to krajně nebezpečný stroj, přibližující se svými možnostmi tajemným Teslovým „paprskům smrti“. Řada nebezpečných „udělátek“ ovšem leckde funguje a fungovala bez velké pozornosti. Tak třeba na ČVUT-FEL byl koncem sedmdesátých let v suterénu instalován iontový implantátor, jehož pracovní náplní byl prudce jedovatý plyn, v podstatě jeden z druhů bojových chemických látek. Únik celé připojené láhve by byl vyhubil nejen fakultu, ale i pěkný kousek Dejvic. Také radary byly leckde umístěny dosti blízko sídel... To ovšem nic nemění na skutečnosti, že v demokratické a svobodné společnosti má veřejnost právo na solidní management všech relevantních rizik. Bez analýzy a eliminace alespoň těch nejpodstatnějších rizik lze projekt považovat za hazard se životy. A to platí stejně dnes jako před čtyřmi lety.