Häiveestä on näkynyt taas asiaa HX-uutisten myötä, joten heitän vähän blogimittaista tekstiä aktivoimaan aivotoimintaa ja siirtämään häivekeskustelua tänne.
Osa on periaatteessa kertausta tästä ketjusta, ja suosittelen lukemaan erityistesti Mustaruudin viestit edellisillä sivuilla. Itse avaan vähän yksityiskohtaisemmin joitain asioita.
Käytännössä häive ei pyri näkymättömyyteen, vaan havaintoetäisyyden pienentämiseen:
Häiveen pyrkimys näkymättömyyteen on ehkä yleisinen mutta onneksi hiljalleen korjautuva väärinkäsitys. Tätä on jo käsitelty aiemmin hieman, mutta hyvä kuitenkin vääntää asia kertaalleen rautalangasta. Häive on herätteen pienentämistä, ja kun heräte pienenee, havaintoetäisyys pienenee. Minkäänlaista täyttä näkymättömyyttä ei ole mahdollista saavuttaa, eikä nykyaikainen Doppler-tutka luule äänen nopeudella liikkuvaa pikkulinnun kokoista kaikua pikkulinnuksi.
Häiveessä on siis kyse radiotaajuuksista, näkyvästä valosta, infrapunasta, ja äänestä. Muita pitkän kantaman tarkkoja havaintokeinoja kuin radiotaajuudet, valo, infrapuna, ja ääni ei sitten olekaan olemassa. Näistä ääni ei salli rittävän reaaliaikaista pitkän kantaman mittaamista ilmakehässä, joten hävittäjien kohdalla tulevat kyseeseen vain tutkat ja optiset metodit.
Radiotaajuuksien käyttö pitkän kantaman havainnointiin:
Jos katsotaan ilmakehän läpäisevyyttä, kaikki aallonpituudet näkyvän valon ja infrapunan (n. 0.1-10 mikrometriä) ja radiotaajuuksien (n. 1cm - 100m) ulkopuolella ovat kelvottomia pitkän kantaman (5+ km) havainnointiin. Maan ilmakehä käytännössä pysäyttää kaikki muut aallonpituudet erittäin lyhyen matkan jälkeen. Nämä muodostavat yllättävän rajallisen ikkunan, ja fysiikan rajoitteista ei pääse yli eikä ympäri.
Radiotaajuudet ovat näistä yleensä suurin huomion kohde, ja hyvästä syystä, sillä tutkat antavat pisimmän mahdollisen havaintoetäisyyden maan ilmakehässä. Toisaalta näkyvä valo ja infrapuna antavat teoriassa parhaan tarkkuuden pitkilläkin kantamilla paljon lyhyemmän aallonpituuden myötä, mutta ilmakehä on pirullinen ja rajoittaa maksimikantamaa ja käytännöllistä kantamaa. Esimerkiksi Typhoonin FLIR kykenee havaitsemaan hävittäjän kokoisen maalin n. 50 km päästä etusuunnasta, ja n. 90 km päästä takaa moottorien korkean herätteen ansiosta, mutta nämäkin vain optimiolosuhteissa kirkkaalla ja kuivalla ilmalla. Tähän lisäksi vähän kosteutta, lämpötilaeroja, ja muita säätiloja aiheuttamaan huonoa näkyvyyttä ja optisia vääristymiä, ja nopeasti on selvää että vain radiotaajuudet ovat toimivia luotettavaan pitkän kantaman havainnointiin ja tunnistamiseen.
Esim. X-kaista (n. 2-3cm) on niin kovassa huudossa siksi että se on lyhytaaltoisin radiokaista johon ilmakehä ei vaikuta huomattavasti. Lyhyt aallonpituus mahdollistaa kohteen jonkinasteisen kuvantamisen, jonka ansiosta silputusta, häirintää ym. vastatoimia voi tehokkaammin suodattaa pois. Mitä pidempi aallonpituus, sen heikompi tarkkuus, joka taas tarkoittaa vaikeampaa tunnistamista ja myös korkeampaa vastatoimien tehoa. Jos siirrytään senttimetrin aallonpituuksiin tai sitä lyhyempiin, ilmakehä imaisee signaalit erittäin nopeasti ja kantama katoaa. X-kaista on siis optimaalinen mahdollisimman pitkän kantaman tarkkaan mittaamiseen, ja erityisesti sotilaskäytössä on kriittistä kyetä tunnistamaan havaittu kohde niin kaukaa kuin mahdollista.
Mikä ihmeen RCS?
Monet ovat varmasti ainakin kuulleet tutkapoikkipinta-alasta (RCS) jolla mitataan erityisesti hävittäjän tutkaherätettä. Näitä yleensä esitellään eri koneille julkisuudessa ja vertaillaan ilmapalloihin, tennispalloihin, pikkukiviin, lintuihin ja milloin mihinkin. Näistä voi kuitenkin muodostua vääristynyt kuva todellisesta vaikutuksesta havaittavuuteen, jos alan matematiikka ei ole tuttua. Sata kertaa pienempi RCS ei suinkaan tarkoita etta kohde olisi sata kertaa vaikeampi havaita.
Kun puhutaan häiveestä ja tutkista, olennaista on että tietty tutka kykenee havaitsemaan tietyn RCS:n kohteen tietyn maksimikantaman päästä. Muiden muuttujien pysyessä samana, tämä maksimikantama riippuu kohteen RCS:n 4. juuresta.
Esimerkki aiheesta: F-22:n APG-77 kykenee havaitsemaan 1m2 RCS:n kohteen 400 km päästä. Tässä muutamien kohteiden havaintoetäisyys etusektorista.
Samoin jos tutkan tehoa lisätään kymmenkertaisesti, sen kantama samalle maalille kasvaa n. 75%.
Edellisen esimerkin pohjalta pitäisi olla selvää, että esim. F-22 ja F-35 eivät ole mitään näkymättömiä pikkulintuja, mutta ne voivat hyvinkin päästä jopa FLIR-kantamalle maaleistaan ennen kuin ne saadaan seurantaan.
Häive ei happane, ja se ei myöskään ole ELSO:n kilpailija:
Häiveen edut eivät ole katoamassa mihinkään. Yhdenkin herätteen tai taajuuskaistan alueella saavutetut edut ovat hyödyksi tulevaisuudessa, eikä niihin ole fyysisesti mitään suoraa "vasta-asetta" muuta kuin vaihtoehtoisten herätteiden hyödyntäminen joita on rajallisesti. Vaikka laajat verkottuneet lyhyen kantaman tutkat ja infrapuna- tai optiset sensorit peittäisivät kaikki vastustajan alueet, häivekoneella on aina se etu, että se voi toimia lähempänä valvottua aluetta kuin häiveetön kone. Osapuoli jolla on paremmat häivekoneet kykenee aina vaikuttamaan syvemmälle. Näin siksi, että radiotaajuuksia käyttävä tutka on ainoa luotettava keino pitkän kantaman valvontaan oman välittömän alueen ulkopuolella, ja tunnistaminen ja maalittaminen IR:n kantaman ulkopuolelta vaatii nimenomaan lyhyitä aallonpituuksia käyttäviä tutkia.
Verrokkina ELSO on tietenkin onnistuneesti käytettynä murskaavan tehokasta, mutta se on myös täysin riippuvainen tiedustelun ja maalituksen laadusta. Häive taas luo yllätyksellisyyttä ja pyrkii estämään tehokkaan havaitsemisen ja tunnistamisen ennen kuin on jo liian myöhäistä, ja antaa etuja riippumatta tilanteesta, myös tiedustelussa. Tätä myötä häive ja ELSO ovat yhä enemmän erottamaton pari. Ne hyödyttävät toisiaan valtavasti, ja kummallakaan ei voi vakuuttavasti korvata toisen etuja.
Osa on periaatteessa kertausta tästä ketjusta, ja suosittelen lukemaan erityistesti Mustaruudin viestit edellisillä sivuilla. Itse avaan vähän yksityiskohtaisemmin joitain asioita.
Käytännössä häive ei pyri näkymättömyyteen, vaan havaintoetäisyyden pienentämiseen:
Häiveen pyrkimys näkymättömyyteen on ehkä yleisinen mutta onneksi hiljalleen korjautuva väärinkäsitys. Tätä on jo käsitelty aiemmin hieman, mutta hyvä kuitenkin vääntää asia kertaalleen rautalangasta. Häive on herätteen pienentämistä, ja kun heräte pienenee, havaintoetäisyys pienenee. Minkäänlaista täyttä näkymättömyyttä ei ole mahdollista saavuttaa, eikä nykyaikainen Doppler-tutka luule äänen nopeudella liikkuvaa pikkulinnun kokoista kaikua pikkulinnuksi.
Häiveessä on siis kyse radiotaajuuksista, näkyvästä valosta, infrapunasta, ja äänestä. Muita pitkän kantaman tarkkoja havaintokeinoja kuin radiotaajuudet, valo, infrapuna, ja ääni ei sitten olekaan olemassa. Näistä ääni ei salli rittävän reaaliaikaista pitkän kantaman mittaamista ilmakehässä, joten hävittäjien kohdalla tulevat kyseeseen vain tutkat ja optiset metodit.
Radiotaajuuksien käyttö pitkän kantaman havainnointiin:
Jos katsotaan ilmakehän läpäisevyyttä, kaikki aallonpituudet näkyvän valon ja infrapunan (n. 0.1-10 mikrometriä) ja radiotaajuuksien (n. 1cm - 100m) ulkopuolella ovat kelvottomia pitkän kantaman (5+ km) havainnointiin. Maan ilmakehä käytännössä pysäyttää kaikki muut aallonpituudet erittäin lyhyen matkan jälkeen. Nämä muodostavat yllättävän rajallisen ikkunan, ja fysiikan rajoitteista ei pääse yli eikä ympäri.
Radiotaajuudet ovat näistä yleensä suurin huomion kohde, ja hyvästä syystä, sillä tutkat antavat pisimmän mahdollisen havaintoetäisyyden maan ilmakehässä. Toisaalta näkyvä valo ja infrapuna antavat teoriassa parhaan tarkkuuden pitkilläkin kantamilla paljon lyhyemmän aallonpituuden myötä, mutta ilmakehä on pirullinen ja rajoittaa maksimikantamaa ja käytännöllistä kantamaa. Esimerkiksi Typhoonin FLIR kykenee havaitsemaan hävittäjän kokoisen maalin n. 50 km päästä etusuunnasta, ja n. 90 km päästä takaa moottorien korkean herätteen ansiosta, mutta nämäkin vain optimiolosuhteissa kirkkaalla ja kuivalla ilmalla. Tähän lisäksi vähän kosteutta, lämpötilaeroja, ja muita säätiloja aiheuttamaan huonoa näkyvyyttä ja optisia vääristymiä, ja nopeasti on selvää että vain radiotaajuudet ovat toimivia luotettavaan pitkän kantaman havainnointiin ja tunnistamiseen.
Esim. X-kaista (n. 2-3cm) on niin kovassa huudossa siksi että se on lyhytaaltoisin radiokaista johon ilmakehä ei vaikuta huomattavasti. Lyhyt aallonpituus mahdollistaa kohteen jonkinasteisen kuvantamisen, jonka ansiosta silputusta, häirintää ym. vastatoimia voi tehokkaammin suodattaa pois. Mitä pidempi aallonpituus, sen heikompi tarkkuus, joka taas tarkoittaa vaikeampaa tunnistamista ja myös korkeampaa vastatoimien tehoa. Jos siirrytään senttimetrin aallonpituuksiin tai sitä lyhyempiin, ilmakehä imaisee signaalit erittäin nopeasti ja kantama katoaa. X-kaista on siis optimaalinen mahdollisimman pitkän kantaman tarkkaan mittaamiseen, ja erityisesti sotilaskäytössä on kriittistä kyetä tunnistamaan havaittu kohde niin kaukaa kuin mahdollista.
Mikä ihmeen RCS?
Monet ovat varmasti ainakin kuulleet tutkapoikkipinta-alasta (RCS) jolla mitataan erityisesti hävittäjän tutkaherätettä. Näitä yleensä esitellään eri koneille julkisuudessa ja vertaillaan ilmapalloihin, tennispalloihin, pikkukiviin, lintuihin ja milloin mihinkin. Näistä voi kuitenkin muodostua vääristynyt kuva todellisesta vaikutuksesta havaittavuuteen, jos alan matematiikka ei ole tuttua. Sata kertaa pienempi RCS ei suinkaan tarkoita etta kohde olisi sata kertaa vaikeampi havaita.
Kun puhutaan häiveestä ja tutkista, olennaista on että tietty tutka kykenee havaitsemaan tietyn RCS:n kohteen tietyn maksimikantaman päästä. Muiden muuttujien pysyessä samana, tämä maksimikantama riippuu kohteen RCS:n 4. juuresta.
Esimerkki aiheesta: F-22:n APG-77 kykenee havaitsemaan 1m2 RCS:n kohteen 400 km päästä. Tässä muutamien kohteiden havaintoetäisyys etusektorista.
- F-22 (n. 0.0001m2), havaintoetäisyys n. 40km.
- F-35 (n. 0.001m2), n. 70km.
--- (infrapunalla n. 50-90km maksimikantama) - Super Hornet Block III (tyhjänä) (n. 0.01m2), n. 130km.
- Rafale ja Typhoon (tyhjänä) (n. 0.1-1m2), n. 250km molemmille.
--- (esim. JASSM on häiveohjus jolla on reilusti yli 250km kantama) - Su-35 ja vanhemmat koneet ilmeisesti n. 1-3m2 tai enemmän tyhjänä, eli loistaisivat tutkassa iloisesti jo 400km päästä.
Samoin jos tutkan tehoa lisätään kymmenkertaisesti, sen kantama samalle maalille kasvaa n. 75%.
Edellisen esimerkin pohjalta pitäisi olla selvää, että esim. F-22 ja F-35 eivät ole mitään näkymättömiä pikkulintuja, mutta ne voivat hyvinkin päästä jopa FLIR-kantamalle maaleistaan ennen kuin ne saadaan seurantaan.
Häive ei happane, ja se ei myöskään ole ELSO:n kilpailija:
Häiveen edut eivät ole katoamassa mihinkään. Yhdenkin herätteen tai taajuuskaistan alueella saavutetut edut ovat hyödyksi tulevaisuudessa, eikä niihin ole fyysisesti mitään suoraa "vasta-asetta" muuta kuin vaihtoehtoisten herätteiden hyödyntäminen joita on rajallisesti. Vaikka laajat verkottuneet lyhyen kantaman tutkat ja infrapuna- tai optiset sensorit peittäisivät kaikki vastustajan alueet, häivekoneella on aina se etu, että se voi toimia lähempänä valvottua aluetta kuin häiveetön kone. Osapuoli jolla on paremmat häivekoneet kykenee aina vaikuttamaan syvemmälle. Näin siksi, että radiotaajuuksia käyttävä tutka on ainoa luotettava keino pitkän kantaman valvontaan oman välittömän alueen ulkopuolella, ja tunnistaminen ja maalittaminen IR:n kantaman ulkopuolelta vaatii nimenomaan lyhyitä aallonpituuksia käyttäviä tutkia.
Verrokkina ELSO on tietenkin onnistuneesti käytettynä murskaavan tehokasta, mutta se on myös täysin riippuvainen tiedustelun ja maalituksen laadusta. Häive taas luo yllätyksellisyyttä ja pyrkii estämään tehokkaan havaitsemisen ja tunnistamisen ennen kuin on jo liian myöhäistä, ja antaa etuja riippumatta tilanteesta, myös tiedustelussa. Tätä myötä häive ja ELSO ovat yhä enemmän erottamaton pari. Ne hyödyttävät toisiaan valtavasti, ja kummallakaan ei voi vakuuttavasti korvata toisen etuja.
