Popüler Bilim Tüm Yazılar

Radar ve Radardan Gizlenmek

Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Radar, İngilizce “Radio Detection and Ranging”den kısaltılmış ve bir çok dünya dilinde sözlüklerde yer etmiştir. Basitçe, elektroamanyetik dalgalar yardımıyla uzaklık ve alan tespiti olarak tanımlanabilir. Radar cihazının vericisi tarafından üretilen ve dağıtılan elektromanyetik sinyal, cihazın menzilinde bulunan ve tespit edilecek olan kütleden yansıyarak sinyal kaynağındaki (veya başka bir noktadaki) alıcıya ulaşır. Ekonun (tıpkı yansıyan ses dalgası gibi, yansıyan elektromnayetik dalgaya da eko adı verilir) radar cihazının alıcısı ile algılanması sonucunda cisim tespit edilmiş olur.

Radar cihazınızın alıcısına gelen ekoyu doğru biçimde algılayabiliyor ve yorumlayabiliyor, zaman hesabı yapabiliyor ve elektromanyetik dalganızın hangi ortam(lar)da hangi hızla yol aldığını biliyorsanız; cisim ile ilgili birçok farklı detaya (konum, boyut vb.) ulaşabilirsiniz.

İlk radar, gemilerin yer tespiti üzerine çalışan Christian Hülsmeyer tarafından 20’inci yüzyılın başında bulundu ve patenti alındı. Gelişimi ise, tahmin edeceğiniz üzere İkinci Dünya Savaşı ve sonrasına; ve genelde askeri ihtiyaçlara dayanmakta. An itibariyle gemilerin ve uçakların takibinde, meteorolojik amaçlarla, askeri teçhizat/cihaz tespitinde, karayollarında hız tespitinde, uzay görevlerinde ve birçok ufak ölçekli (gemi/kara tanklarında sıvı seviye ölçümü gibi) endüstriyel amaçlarla kullanılmakta.

radar-0771661x

Radarın gözlem alanı-menzili açısından durağan-tahmin edilebilir sistemleri düşünürsek, sistemimizin tamamını zaten tahmin veya kontrol edebildiğimiz için radarımız ve takibini yapacağımız cisimler bize zorluk çıkarmayacak veya radarımızdan kaçmaya çalışmayacaklardır. Tespiti/takibini yapacağımız cisimler (örneğin ticari uçaklar/gemiler), yansıtıcı özelliği yüksek materyaller kullanılarak üretiliyor. Diğer yandan da sistemlerin içeriğini ve olası durumları da tahmin edebiliyoruz (örneğin meteorolojide kullanılan radar sistemleri).

Bu durumda radarlara görünmeme veya radarlardan gizlenme konusu, şu an için sadece askeri-savunma amaçlı radarlarda karşımıza çıkıyor. Ancak belirli menzil içerisinde, belirli büyüklükteki objelerin radarlara yüzde 100 görünmez olması mümkün görünmüyor. Şöyle açıklayalım.

Elektromanyetik dalgalar, tıpkı ışık gibi fotonlardan meydana gelir. Ve yine tıpkı ışık gibi, doğrusal hareket eden elektromanyetik dalgaların da bir kısmı yüzeylerden yansır ve diğer kısmı bu yüzeylerden geçerek yollarına devam ederler. Ve bu yüzey, evrende bulunan ve kütlesi olan herhangi bir atom dahi olabilir!

Elektromanyetik dalgalar, metal yüzeylerden çok daha iyi verimle yansır. Yukarıda belirttiğimiz radar kullanım alanlarının büyük bir çoğunluğu da metal objelerin tespitini içerdiğinden; radarlarımızın işi epeyce kolaylaşıyor.

Savunma sanayilerinde her ülke veya silahlı grubun askeri hamleleriyle ilgili gizlilik esas olduğundan, sadece bu alanda ve özellikle savaş uçağı ve füzeler konusunda farklı yöntemler geliştiriliyor ve radardan gizlenme tanımı sadece burada karşımıza çıkıyor. Yalnız radardan gizlenmek sandığınız kadar kolay olmayabilir.

radar-calisma-prensibi

Radar’ın çalışma prensibi, basitçe, gönderilen elektromanyetik dalganın bir cisme çarpıp yansıması ve alıcıya geri dönmesi üzerine kurulmuştur.

Birinci sorun, savunma amaçlı radarların sıklıkla ve genellikle jeopolitik olarak önemli olan hava sularının hava aracı kullanılabilecek yüksekliklerde tamamını sürekli ve yoğunlukla tarayacak şekilde konumlandırılıyor olması. Diğer konu ise, radara yakalanmasını istemediğiniz cihazınızın (uçak, helikopter, füze, insansız hava aracı vb.) da mukavemet ve hareket kabiliyeti gibi konulardan ötürü metal ve benzeri yansıtıcı özelliği yüksek olan materyallerden üretilmiş olması.

Çalışma prensibine dönersek, radardan kaçabilmeniz, diğer bir deyişle cisminize doğru gelen elektromanyetik dalgaları kaynağa (ya da diğer alıcı kaynaklara) geri göndermemeniz için sadece iki seçeneğiniz bulunmakta: Cisminizden yansıyacak radyo dalgalarını kaynak yerine başka bir noktaya yansıtmanız veya radyo dalgalarını hiç yansıtmamanız gerekir.

Yukarıda da bahsettiğimiz elektromanyetik dalgaların yapısından ötürü, radar ile tespitini yapacağımız cismimizin yansıtıcı özelliği ister düşük isterse yüksek olsun, üzerine gönderilen elektromanyetik dalgaların bir kısmını yansıtacaktır. Bilinen ve kütlesi olan hiçbir madde elektromanyetik dalgaların tamamını yansıtmadan üzerinden geçiremeyeceği için, yeterince verimli bir radar sisteminin alıcısı, algılama konusunda sorun yaşamayacaktır.

army-mobile-radar-antenna

Farz edelim ki; konumunu ve verici açısını bildiğimiz hareketsiz bir radarımız ve yerini bildiğimiz bir başka sabit aracımız var. Doğru hesapları yaparak, doğru yansıtıcı yüzeyi kullanarak bu radar cihazından kaçmamız gayet basit olurdu. Aracımızın radar vericisine bakan kısmının köşesiz (aynı zamanda pürüzsüz) ve iyi bir yansıtıcı olması, ve gelen dalgaları radarın alıcısından yeterince uzağa yansıtacak şekilde ve açıyla (örneğin alıcı ile 135 derece açı yapacak şekilde) yerleştirilmiş olması, bizi radar cihazına yakalanmaktan kesin olarak kurtarırdı.

Konuyu iki boyutlu düşünelim ve birçoğumuzu ilgilendiren boyutuna değinelim: Trafik radarları. Öncelikle, mevcut yasalar çerçevesinde trafik radarlarına görünmeme ihtimaliniz olmadığını belirtmekte fayda var. Yeterince cesaretiniz ve iyi bir avukatınız olduğunu varsayarsak, öncelikle trafik radarının bulunduğu noktayı bilmeniz gerekecek. Yalnız mevcut trafik ceza yasalarımızın, radarların yer tespiti için herhangi bir cihaz kullanmanız durumunda para ve hapis cezası ile sizi caydıracağını unutmayın. Diyelim ki, bu adımı (belki de radar tespit cihazlarının yasal olduğu bir ülkeye giderek) atlattınız ve trafik radarının vericisinin bulunduğu noktayı ve elektromanyetik dalgaları hangi açıyla gönderdiğini biliyorsunuz.

Ve tüm bunların yanında, fantezi seven bir insan olarak, radarın hızınızı ve aracınızı tespit etmesini istemiyorsunuz. Bu durumda aracınızın radar tarafından tespit edilememesi için, en azından radarın menziline girip menzilinden çıkacağınız ana kadar, aracınızın radarın verici ve alıcı menziline giren tarafına, sinyalin aracın hiç bir kısmından yansıyıp radarın alıcısına geri dönemeyeceği bir açıyla yüzeyi pürüzsüz ve düz, yeterince iyi bir yansıtıcı plaka yerleştirmeniz gerekir.

Topun geri gelmesini istiyorsanız, doğru vuruşu yapmalısınız. Öte yandan duvar size paralel değilse, squash oynayamazsınız. Radar'a yakalanmak veya kaçmak da biraz buna benzer.

Topun geri gelmesini istiyorsanız, doğru vuruşu yapmalısınız. Öte yandan duvar size paralel değilse, squash oynayamazsınız. Radar’a yakalanmak veya kaçmak da biraz buna benzer.

Eğer bu süre zarfında kullandığınız plakanın açısı durumu tam olarak kurtarmıyorsa; vericiden gelen radar sinyalinin açısını hesaba katarak, cihazın menziline girip çıkarken plakanın açısını elektromanyetik sinyalin geliş açısını hesaba katarak değiştirmeniz gerekebilir. Bu plaka işinizi görecektir, ancak bu süre zarfında radarın makul bir eko görememe ihtimali olduğundan, şüphe çekme ihtimaliniz olduğunu da unutmayın ve cihazın yeterli eko göremediği durumlarda uyarı mekanizması olmaması için dua edin. Açısal olarak aracınızı tam olarak kapatacak bu boyutlarda bir plaka ile trafikte nasıl dolaşacağınızdan ise bahsetmeyeceğiz..

Üç boyutta konum değiştiren uçaklar ve tüm açılardan tarama yapan bir çok radar işin içinde ise, hesaplar biraz karışıyor. Tahmin edebileceğiniz gibi, uluslararası arenada tanınan bir devletiniz varsa, aşağıdakileri uygulamakta ve askeri amaçla böyle bir cihaz üretmekte serbestsiniz.

Öncelikle, radardan gizlemeyi hedeflediğiniz cihazınızın dış şekline odaklanmalısınız. Mümkün olduğunca dik köşelerden kaçınmalı, kıvrımlı yapıda bir tasarımı tercih etmelisiniz. Bu tasarım, elektromanyetik dalgaların radar vericilerine kolaylıkla geri dönmesine büyük ölçüde engel olacak, dalgaların büyük bir kısmını farklı yönlere dağıtacaktır. Sonra, özellikle dış yapıyı mümkün olduğunca elektromanyetik yansıtıcılığı düşük malzeme ve boya ile kaplamanız gerekir. Bu da geçirgenliği büyük ölçüde artıracaktır.

j-20

Çin’in radara yakalanmayan jet uçağı J-20…

Gelen elektromanyetik dalgaları cihazınızın iç bölmelerine alıp yüzeyde dar bir alan oluşturarak burada cihazın kendi içinde hapsederek enerjisini düşürme yolunu da izleyebilirsiniz. Ya da, cihazınızın boyutlarını yeterince küçülterek yakalanma riskinizi daha da azaltabilirsiniz, insansız hava araçlarında olduğu gibi. Alternatif olarak, yeterince yüksekten uçabilirsiniz. Bu durumda elektromanyetik dalgaların kalitesi hava molekülleri sayesinde git gide düşeceğinden, radar cihazı sizi bir kuştan ayırt edemeyebilir.

Elbette yukarıda bahsi geçen yöntemlerin askeri havacılık açısından büyük bir eksisi var: Denge ve hız sorunu.

Burada virüs-antivirüs hikayesi de karşımıza çıkıyor. Eğer hayalet uçak işine giriyorsanız, radar teknolojisini en ince detayına kadar bilmeli ve oyun planınızı bu bilgiler üzerine kurmalısınız. Örneğin radarların aldığı sinyalleri nasıl yorumladıklarını bilirseniz, radara (belki yansıma etkisini azaltarak) geri göndereceğiniz sinyal ile radarı nasıl kandırabileceğinizi planlamak zorundasınız. Eğer radar işine giriyorsanız, radarlara karşı alınan önlemleri hesaba katmak ve radarınızı buna göre geliştirmek, vericinin frekansı üzerine çalışmak, alıcıdan aldığınız bilgiye uygulayacağınız filtreleri buna göre revize etmek zorunda kalabilirsiniz. Muhtemelen birtakım demokrasi getirme girişimlerine alet olacaksınız, yine de üzülmeyin; kazanan bilim olacak.

Yeterince önlem alır, sıkı çalışır ve iyi bir devlet olursanız, siz de bir gün hayalet uçakları radar ekranlarınızda rahatlıkla görebilir ya da radarları kandırabilirsiniz. Belki iyi bir insan olup, trafikte hız limitlerine de uyabilirsiniz. Paşa gönlünüz bilir.

Erman Özkal

Kaynakça:

www.fizikmakaleleri.com/2013/04/gorunmezlik-teknolojisi-hayalet-ucak.html

www.radartutorial.eu

Bilim ve Teknik Dergisi, Havacılık, Kasım 2003

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum