Guerra Eletrônica (5) - O Radar - Principais Parâmetros e Aplicações **250

O Radar 

Potência

A potência transmitida por um radar é quem define seu alcance, desempenho e capacidade de detecção. Ela é um dos fatores mais importantes na força do sinal que retorna do alvo. Uma potência de transmissão mais alta geralmente resulta em um maior alcance de detecção, permitindo que o radar ilumine e receba ecos de alvos mais distantes. Os radares de pulso, que são a maioria, não transmitem continuamente. Eles emitem pulsos curtos e de alta intensidade (potência de pico) seguidos por períodos de silêncio. 

A potência de pico pode ser muito alta (centenas de quilowatts), enquanto a potência média (a potência real fornecida ao sistema ao longo do tempo) é consideravelmente menor. A potência média é o que determina o consumo geral de energia e a dissipação de calor, enquanto a potência de pico é crucial para o desempenho instantâneo. O desempenho do radar não depende apenas da potência transmitida. Fatores como o ganho da antena (que direciona a energia em um feixe estreito), a sensibilidade do receptor, a frequência operacional, as condições atmosféricas e a seção transversal do alvo (quão bem o alvo reflete o sinal) também são cruciais. Transmissores de maior potência são geralmente maiores e mais pesados e demandam mais energia da fonte, geram mais calor, exigindo sistemas de refrigeração mais robustos. O design de componentes de alta potência (como tubos de vácuo ou amplificadores de estado sólido) é mais complexo e caro. 

Radares modernos, como os de abertura sintética (SAR) ou baseados em amplificadores de estado sólido, muitas vezes alcançam melhor desempenho (maior alcance e granularidade) com potências médias menores, graças ao processamento de sinal avançado e designs eficientes. Em resumo, a potência transmitida é um fator fundamental para a capacidade de um radar "iluminar" seu ambiente e receber ecos detectáveis, mas seu valor e impacto devem ser entendidos em conjunto com a arquitetura geral do sistema e a distinção entre potência de pico e média.  

Frequência

A frequência é um dos parâmetros mais críticos do radar, determinando suas características operacionais, como alcance, resolução e suscetibilidade a interferências. Refere-se a frequência da onda eletromagnética portadora emitida pelo sistema, medida em Hertz (Hz), na faixa das micro-ondas na maioria dos sistemas. Cada radar emite um sinal de rádio de uma frequência específica (frequência da portadora) em direção a um alvo. Quando essa onda atinge um objeto, parte da energia é refletida de volta como um eco para a antena receptora do radar.

Em radares com capacidade Doppler, a frequência é fundamental para medir o movimento do alvo. O fenômeno do efeito Doppler causa uma alteração na frequência do sinal refletido em comparação com a frequência original emitida. Se o alvo está se aproximando, a frequência do eco é maior; se está se afastando, a frequência é menor. A análise dessa mudança de frequência (frequência Doppler) permite calcular a velocidade radial do alvo. Nos radares de pulso, a distância é calculada medindo o tempo que o pulso de energia leva para ir da antena ao alvo e retornar. A alta frequência da portadora permite pulsos curtos e precisos, essenciais para uma boa resolução de distância. 

As frequências mais baixas (como a Banda L ou S, 2-4 GHz) geralmente oferecem maior alcance porque sofrem menos atenuação atmosférica e têm melhor capacidade de penetrar chuva ou nevoeiro. Frequências mais altas (como a Banda X ou Ka, 10-40 GHz) têm comprimentos de onda menores, o que permite maior precisão (resolução) e o uso de antenas menores, mas seu alcance é limitado por condições climáticas.

Diferentes faixas de frequência são alocadas para usos específicos:  como exemplo temos a Banda S (aprox. 2,7 - 2,9 GHz), comum em radares de controle de tráfego aéreo e radares meteorológicos de longo alcance, devido à boa penetração em condições climáticas adversas. A Banda X (aprox. 8 - 12 GHz) é usada em radares de navegação marítima e radares meteorológicos de curto alcance, oferecendo alta resolução para detalhes finos, como gotas de chuva.

A frequência é o coração da operação do radar, uma propriedade física crucial que define como as ondas interagem com o ambiente e os alvos. A escolha estratégica da frequência determina a finalidade e o desempenho de um sistema de radar específico, seja para vigilância aérea, previsão do tempo ou controle de velocidade.

O Ganho da Antena

A antena do radar é um parâmetro crucial que determina fundamentalmente seu alcance, precisão e diretividade. Quanto mais concentrado o feixe em uma direção específica, mais eficiente o radar tende a ser.  Radares mais eficientes  irradiam mais energia na direção do alvo e captam os ecos mais fracos que retornam, estendendo significativamente o alcance de detecção para uma dada potência de transmissão.  

Outro fator de ganho está diretamente ligado à diretividade. Antenas de alto ganho possuem um feixe mais estreito (menor largura de feixe), o que aumenta a precisão na localização do alvo (resolução angular) e reduz a interferência de alvos indesejados ou "clutter" vindos de outras direções. Embora um alto ganho seja desejável para alcance e precisão, ele geralmente implica em uma área de cobertura angular menor. Radares que precisam escanear uma grande área (como radares de vigilância aérea de longo alcance) devem girar a antena ou usar técnicas de varredura eletrônica para cobrir o volume necessário. O ganho da antena não é apenas sobre direcionar a energia, mas também considera as perdas internas da antena (eficiência). A eficiência da antena influencia diretamente o sinal mínimo detectável, que é a menor quantidade de energia que o receptor do radar pode processar com sucesso para identificar um alvo. 

O ganho da antena é um parâmetro de design fundamental que os engenheiros equilibram para atender aos requisitos específicos da missão de um radar, seja para detecção de longo alcance e precisão pontual ou para cobertura de área mais ampla. 

Largura do Pulso

Todo radar opera emitindo radiação e captando em seguida o seu eco. Essas emissões podem ocorrer na forma de pulsos cíclicos ou em onda contínua. Nos radares de pulso existe um parâmetro fundamental chamado largura do pulso, que define a duração exata da emissão de um único pulso. Tipicamente medida em microssegundos, essa característica possui implicações diretas e cruciais no desempenho do sistema, afetando, em particular, o alcance mínimo, a resolução de distância e a energia total transmitida.

O radar é incapaz de detectar ecos enquanto está transmitindo um pulso. A distância mínima a partir da qual um alvo pode ser detectado (alcance mínimo - zona cega) é diretamente proporcional à largura do pulso. Pulsos mais longos resultam em um alcance mínimo maior (e, consequentemente, uma zona cega mais extensa ao redor do radar), o que pode ser problemático para a detecção de alvos muito próximos. Inversamente, pulsos mais curtos permitem a detecção de alvos a distâncias menores.

A Resolução de Distância refere-se à capacidade do radar de distinguir 2 alvos próximos que estão na mesma direção (azimute). Essa capacidade é inversamente proporcional à largura do pulso. Pulsos mais curtos oferecem uma melhor resolução de distância, permitindo ao radar separar alvos com pequenas diferenças de distância entre si. Por outro lado, pulsos mais longos degradam essa resolução, fazendo com que alvos próximos apareçam como um único objeto no display do radar.

A energia total contida em um pulso é proporcional à sua largura. O alcance máximo de detecção de um radar depende da energia que ele pode transmitir. Novamente pulsos mais longos contêm mais energia, o que aumenta o alcance máximo do radar, permitindo a detecção de alvos mais distantes.

Para alta resolução e alcance mínimo pequeno, são desejáveis pulsos curtos e o contrário para alcances maiores. Os engenheiros precisam encontrar um equilíbrio baseado na aplicação específica do radar (por exemplo, um radar de navegação marítima pode priorizar a detecção de alvos próximos, enquanto um radar de vigilância aérea pode priorizar o alcance máximo). 

A energia total contida em um pulso é proporcional à sua duração (largura temporal). O alcance máximo de detecção de um radar, por sua vez, depende da energia que ele é capaz de transmitir.

Uma técnica avançada para mitigar esse conflito é a compressão de pulso. Essa técnica utiliza pulsos longos (para energia e alcance) que são codificados (modulados) e depois processados no receptor para obter a resolução de um pulso curto. 

Frequência de Repetição de Pulsos (PRF)

A Frequência de Repetição de Pulsos (PRF), é um parâmetro fundamental nos sistemas de radar pulsado. Ela define o número de pulsos que o radar transmite por unidade de tempo, geralmente medido em Hertz (Hz) ou pulsos por segundo (PPS). A PRF é crucial, pois determina diretamente o alcance máximo não ambíguo do radar e influencia a medição da velocidade (em radares Doppler). O tempo que um pulso leva para ir até um alvo e retornar, permite calcular a distância (alcance) do alvo. O período de repetição de pulso (PRI), é o intervalo de tempo entre o início de um pulso e o início do próximo. A PRF é o inverso do PRI: 

A relação entre a PRF e o alcance máximo não ambíguo é inversamente proporcional. Para medir a distância de um alvo com precisão, o pulso seguinte não deve ser emitido antes que o eco do pulso anterior tenha retornado do alvo mais distante de interesse. Se um segundo pulso for emitido muito rapidamente, o eco de um alvo distante pode chegar após a emissão do próximo pulso, fazendo com que o radar interprete o eco como vindo de um alvo muito mais próximo (um fenômeno conhecido como ambiguidade de alcance ou range ambiguity). 

O alcance máximo não ambíguo é a distância máxima na qual um radar pode detectar um alvo de forma confiável, garantindo que o sinal de retorno do eco corresponda ao pulso de transmissão mais recente. Além desse limite, o sinal retornado é interpretado como vindo de um pulso anterior, o que gera ambiguidade de alcance, fazendo com que o alvo pareça mais próximo do que realmente está. 

Uma baixa PRF permite um maior PRI e, consequentemente, um maior alcance máximo não ambíguo, pois há mais tempo para os ecos retornarem. No entanto, resulta em uma taxa de atualização de dados mais lenta. Uma Alta PRF permite detectar alvos a distâncias menores com mais frequência, resultando em uma melhor resolução de alcance e uma taxa de atualização mais rápida. No entanto, introduz um risco maior de ambiguidades de alcance para alvos distantes. 

Em radares Doppler, que medem a velocidade dos alvos usando a mudança na frequência do eco (efeito Doppler), a PRF também é um fator crítico. A taxa de amostragem do sinal recebido é limitada pela PRF. Se for muito baixa pode levar a ambiguidades na medição da velocidade (doppler ambiguity ou aliasing), onde velocidades altas são interpretadas incorretamente como velocidades baixas.  Uma Alta FRP permite medir velocidades mais altas sem ambiguidade, mas reduz o alcance máximo não ambíguo e vice versa.

A escolha da frequência de repetição de pulsos é um compromisso de design crucial na engenharia de radares. Os projetistas destes sistemas devem equilibrar cuidadosamente a necessidade de um longo alcance máximo não ambíguo com a capacidade de medir velocidades e alcances com alta resolução e sem ambiguidades, frequentemente utilizando técnicas avançadas como PRF variável para otimizar o desempenho do sistema.

Os pulsos de um radar podem ser balanceados visando oferecer aos interferidores pacotes variáveis que dificultam a interpretação e consequente resposta. Uma série de pulsos balanceados é fundamentalmente composta por uma PRF básica que é sobreposta uma ou mais vezes. Cada emissão pode valer-se de um tempo de partida distinto e sincronizado, o que impede a geração de pulsos concorrentes ou pulsos sombreados, que são randomicamente selecionados, que pode ser progressivo ou mais “nervoso” (jitter). Estes intervalos determinados podem ser tão longos quando o as condições de alcance máximo permitam. O número de níveis corresponde ao número de vezes que a PRF é integrada à série de pulsos. O balanceamento dos pulsos e "jitter" são recursos projetados para frustrar processadores de análise digital.

A Largura da Banda

A largura de banda de um radar é um parâmetro fundamental que determina diretamente sua capacidade de resolução de alcance e a quantidade de informação que pode ser transmitida e recebida. Refere-se à faixa de frequências que o sinal do radar ocupa. A característica mais importante da largura de banda do radar é a sua relação inversa com a resolução de alcance (a capacidade de distinguir entre 2 alvos próximos no mesmo azimute).

Uma maior largura de banda resulta em uma melhor resolução de alcance. Isso ocorre porque pulsos de radar mais curtos no domínio do tempo (necessários para alta resolução) têm um espectro de frequência mais amplo (maior largura de banda) no domínio da frequência. Uma largura de banda de sinal maior permite a transmissão de mais informações. Em sistemas de radar modernos, isso pode se traduzir em mais detalhes sobre os alvos, como velocidade, tamanho e forma.

Os radares operam em diferentes faixas de frequência (como banda X, banda S, etc.), cada uma com larguras de banda e aplicações específicas. Por exemplo, radares de banda X têm larguras de banda menores, mas são ideais para aplicações que exigem alta precisão em distâncias mais curtas, enquanto radares de banda S são usados para vigilância de longo alcance. A escolha da largura de banda envolve compromissos de engenharia. Larguras de banda muito grandes podem ser mais suscetíveis a certas fontes de interferência e desafios de processamento de sinal. Larguras de banda estreitas limitam a resolução, mas podem oferecer melhor desempenho em condições climáticas adversas ou em ambientes com muito clutter (ecos indesejados do solo ou do mar). É importante notar que a largura de banda do sinal do radar deve ser compatível com a largura de banda da antena e do receptor do sistema para garantir a máxima eficiência na transferência de energia e processamento do sinal. 

A largura de banda é um fator crítico que define o desempenho do radar, especialmente na sua capacidade de "ver" detalhes no espaço, sendo uma consideração fundamental no design de qualquer sistema de radar.

Relação Sinal-Ruído (clutter)

A relação sinal-ruído (SNR) é um parâmetro crucial para o desempenho de um radar, pois determina diretamente sua capacidade de detectar alvos e a qualidade das informações obtidas. Essencialmente, mede a proporção entre a potência do sinal de eco desejado (do alvo) e a potência do ruído de fundo (sinais indesejados). 

Uma SNR alta aumenta significativamente a probabilidade de o radar detectar um alvo, mesmo em longas distâncias ou sob condições adversas. Quanto mais forte o sinal em relação ao ruído, mais fácil é distingui-lo do fundo. Níveis mais altos de SNR resultam em medições mais precisas de alcance, velocidade e posição do alvo. Uma SNR baixa pode levar a erros de medição ou até mesmo à perda do alvo (detecção falhada). O desempenho do radar depende do estabelecimento de um limiar mínimo de detecção. O sinal do alvo deve ultrapassar esse limiar para ser registrado. Uma SNR alta garante que até mesmo sinais fracos de alvos distantes possam ser detectados acima desse limiar. Otimizar a SNR é fundamental para a confiabilidade do sistema, pois reduz a ocorrência de alarmes falsos (quando o ruído é interpretado como um alvo) e melhora a resolução. 

Entre os fatores que afetam a SNR temos a potência do transmissor, onde radares mais potentes geralmente geram sinais de eco mais fortes. A distância do Alvo pois o sinal enfraquece consideravelmente com a distância, diminuindo a SNR para alvos longínquos. O tamanho, a forma e os materiais do alvo (seção reta radar) afetam a intensidade do eco refletido. Ecos  indesejados refletidos por estruturas fixas (solo, edifícios) ou fenômenos atmosféricos (chuva, neve) que geram o chamado clutter (interferência), que compete com o sinal do alvo e reduz a SNR. Componentes eletrônicos do próprio receptor do radar introduzem ruído térmico e outras formas de interferência e outras fontes de sinais eletromagnéticos próximos que podem interferir e degradar a SNR

A relação sinal-ruído é a métrica fundamental que define a eficácia de um sistema de radar, sendo um objetivo de design e operação constante a sua maximização.

Aplicações Militares do Radar

O uso militar do radar é diversificado prestando-se a grande número de aplicões militares, sendo pilar para a proteção aérea e terrestre e para a precisão de sistemas de mísseis. Por não depender de luz visível ou céu limpo, essa ferramenta consegue detectar e acompanhar alvos de forma remota em qualquer ambiente, de dia ou noite, permitindo a detecção, localização e rastreamento de alvos em longas distâncias, independentemente das condições climáticas ou da visibilidade. . Dependendo de onde é instalado — seja no mar, na terra ou no ar — o radar é hoje o principal sensor nos cenários operacionais, e desempenha tarefas táticas e estratégicas distintas nos diferentes teatros de operações.

Os sistemas de radar são categorizados diretamente das missões que desempenham, sendo cada equipamento configurado para tarefas dedicadas. Seja no monitoramento do espaço aéreo, na vigilância de solo, guiagem de armas ou na precisão da tática naval, cada sistema possui características técnicas moldadas para necessidades específicas de defesa. A seguir, detalhamos as principais variantes e como elas ocupam seu nicho operacional, existindo ainda outras de aplicação mais específica.

Radares de Busca

Radares de busca são sistemas que varrem grandes áreas para detectar e localizar alvos (aéreos, navais ou terrestres), medindo distância e direção, e são cruciais para navegação, defesa e vigilância, diferindo de radares de rastreamento que focam em um alvo específico após a detecção inicial. 

Radares Aerotransportados de Alerta

Os radares de alerta (AEW) são instalados em aeronaves dedicadas para fornecer consciência situacional e alerta antecipado à atividade aérea inimga, rastreando alvos e contatos conhecidos e desconhecidos, auxiliando a navegação  e servindo como postos de comando para operações aéreas ofensivas e defensivas.

Radares de Vigilância Terrestre

Em similaridade com os radares AEW, estes radares monitoram a movimentação no solo, detectando veículos com a finalidade de garantir alerta a movimentações inimigas e não autorizadas e contribuir para a coordenação da movimentação em áreas muito congestionadas, como aquelas próximas a grandes centros logísticos.

Radares de Controle de Fogo

Estes equipamentos destinam-se ao endereçamento de mísseis e artilharia antiaérea e trabalham com alvos anteriormente detectados pelos radares de vigilância, corrigindo trajetórias e calculando pontos futuros de impacto. 

Radar de Contrabateria

O radar de contrabateria é um sistema radar que tem por finalidade detectar projéteis de artilharia inimigos no momento do disparo e em pleno voo (como granadas de morteiro, obuseiros e foguetes), mapeando sua trajetória e subsequentemente plotando o ponto de lançamento, permitindo que a artilharia amiga responda ao fogo em tempo real, motivo pelo qual é importante que as baterias troquem de posição logo após o disparo.

Radar de Abertura Sintética (SAR)

O Radar de Abertura Sintética (SAR) é uma tecnologia de sensoriamento remoto ativo que usa pulsos de micro-ondas para criar imagens de alta resolução da Terra, funcionando dia e noite, através de nuvens e chuva, ao contrário de câmeras ópticas. Ele gera uma "abertura sintética" maior que a antena física, combinando dados de pulsos emitidos enquanto o satélite ou aeronave se move, permitindo mapear topografia, umidade do solo, e monitorar mudanças na superfície, como derramamentos de óleo ou movimento de geleiras. É um equipamento muito usado para acompanhamento de situação tática terrestre em tempo real, como no sistema JSTARS dos EUA, desativado em 2023.

Radar Passivo

O radar passivo é um sistema de detecção radar que, ao contrário dos radares convencionais (ativos), não emite sinais de rádio próprios para localizar objetos. Em vez disso, ele aproveita sinais de terceiros já presentes no ambiente — como transmissões de rádio FM, TV digital (ISDB-T no Brasil) ou comunicações celulares — para detectar e rastrear alvos por meio de suas reflexões. Esta técnica de exploração radar é particularmente útil pois não revela a localização da antena, permitindo monitoramento furtivo e discreto.

Radar de Matriz Faseada

Um radar de matriz faseada (phased array radar) é um sistema de radar avançado que utiliza uma matriz de múltiplas antenas pequenas para direcionar feixes de rádio eletronicamente, sem a necessidade de mover fisicamente a antena. Diferente dos radares convencionais, que giram mecanicamente para escanear o ambiente, o radar de matriz faseada altera a fase dos sinais emitidos por cada elemento da matriz. Essa variação controlada faz com que as ondas interfiram umas nas outras, reforçando o sinal em uma direção específica e cancelando-o nas outras, o que permite "apontar" o feixe quase instantaneamente. 

Radar de Alerta-Radar (RWR)

Um RWR (Radar Warning Receiver), ou Receptor de Alerta de Radar, é um sistema crucial de autodefesa para aeronaves militares, detectando, identificando e alertando a tripulação sobre radares inimigos, como os de controle de tiro ou busca, fornecendo direções e tipos de ameaças para permitir manobras evasivas ou contramedidas, aumentando a consciência situacional e a sobrevivência em combate, sendo integrado com jammers e outros sistemas. É um sistema de radar passivo.

Matriz de Varredura Eletrônica Ativa (AESA)

Radares AESA (Active Electronically Scanned Array) são, por definição, radares de matriz de faseada (phased array), mas representam a geração mais avançada dessa tecnologia, controlando feixes eletronicamente sem partes móveis, permitindo múltiplos feixes em múltiplas frequências e rastreamento simultâneo de alvos, sendo superior aos radares PESA (Passive Electronically Scanned Array), que usam uma única fonte de RF para uma matriz passiva. 

Radar Além do Horizonte (OTH)

Radares OTH (Over-the-Horizon Radar, ou Radar Além do Horizonte) são um sistema de radar avançado que detecta alvos a centenas ou milhares de quilômetros de distância, muito além da linha de visão convencional, usando a reflexão de ondas de rádio na ionosfera (Skywave) ou guiando-as pela superfície do mar (Surface Wave), sendo crucial para a vigilância de grandes áreas marítimas, e para a defesa contra ameaças aéreas e navais. Se prestam a monitoração de tráfego marítimo e alerta antecipado neste ambiente, exigindo sítios extensos para sua instalação. 

Radar de Navegação

Um radar de navegação é um sensor essencial que usa pulsos de ondas de rádio para detectar objetos (outros navios, terra, icebergs) ao redor de uma embarcação, determinando distância e direção por meio de ecos, crucial para segurança, prevenção de colisões e navegação em condições de baixa visibilidade como nevoeiro, escuridão ou chuva, operando em bandas de frequência (X ou S) e exibindo informações em tela com funções como o Doppler para identificar riscos. 

Radar Meteorológico

O radar meteorológico é um instrumento que emite pulsos de micro-ondas para detectar e monitorar fenômenos atmosféricos como chuva, neve, granizo e tempestades, medindo o tempo que as ondas levam para retornar após refletir nas partículas de água, gerando imagens em tempo real para previsões de curtíssimo prazo (nowcasting), alertas de eventos extremos (enchentes, tornados) e auxiliando em setores como navegação aérea e marítima, agricultura e defesa civil, oferecendo informações precisas sobre intensidade, movimento e estrutura de sistemas de tempo severo. 

A Defesa Antiaérea de uma Força-Tarefa Naval **048

A guerra moderna trouxe, ao contrário daqueles conflitos anteriores ao século XX, uma ameaça aérea em níveis cada vez mais acentuados às forças, bases e instalações na superfície. Os meios aéreos demonstram rapidez e amplo campo de tiro, devido a permeabilidade do espaço em que atuam e às altitudes que podem atingir, fazendo-os os atores mais temidos e mortais de qualquer campo de batalha.

Esta ameaça sobre as forças navais evoluiu de simples ataques de bombardeiros para um complexo desafio que inclui mísseis antinavio supersônicos, drones e mísseis de cruzeiro que voam muito baixo (os "sea-skimmers"). A defesa contra essas ameaças exige sistemas integrados e multicamadas. Mísseis Antinavio são a maior ameaça atual, especialmente os modelos que voam a altitudes muito baixas (<20m) para evitar a detecção precoce pelo radar do navio. Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs/Drones) são utilizados para vigilância, reconhecimento e, cada vez mais, como plataformas de ataque ou iscas, complicando a defesa. As Aeronaves de Caça e bombardeio continuam a ser uma ameaça significativa, capazes de lançar mísseis de longo alcance ou realizar ataques diretos. Os Mísseis de Cruzeiro são armas de longo alcance que podem ser lançadas de plataformas aéreas, navais ou terrestres e seguir rotas complexas para atingir seus alvos.

Historicamente, a defesa naval evoluiu de armas de fogo convencionais para sistemas sofisticados de mísseis e eletrônicos. Atualmente, a defesa antiaérea naval é baseada em uma abordagem em camadas. O primeiro agente desta modalidade de guerra são as atividades de detecção e rastreamento, que em atividade constante em qualquer cenário, seja de paz, baixa ou alta ameaça, monitora tudo aquilo que acontece no espaço aéreo e naval em um entorno da frota. Este entorno considera todos os meios conhecidos ou não que se apresentem nos sensores que possam constituir algum tipo de ameaça. Se lança mão de radares avançados, meios de EW e sensores diversos para identificar e rastrear ameaças o mais cedo possível. Também constituindo este sistema de detecção e rastreamento existe uma anel defensivo de navios de superfície e submarinos em torno do núcleo da frota, além de meios aéreos próprios que ampliam o perímetro que pode ser rastreado pela combinação de todos os sensores, ampliando seu alcance.

A defesa de área ou de longo alcance dispõem de mísseis superfície-ar de grande alcance (SAMs), frequentemente lançados de navios-escolta, para interceptar ameaças longe da frota. Estes meios são caros e complexos e estão disponíveis apenas às marinhas mais abastadas. Nas marinhas que dispõem de navios-aeródromo existe ainda, além do alcance dos SAMs de “Perna longa” um nível defensivo composto por aeronaves de caça quem ampliam em muito o anel defensivo. A Área de Defesa Expandida tem seus limites externos, estendendo-se a até 110 km do núcleo da força-tarefa, limite este ditado pelo alcance dos radares de vigilância e mísseis SAM disponíveis. Esta distância pode ser estendida pela presença de aeronaves de caça e interceptação, baseadas em navios-aeródromo ou em terra se houverem bases aéreas para que possam atuar, ou ainda o apoio de reabastecimento aéreo capazes de estender os tempos de patrulha. Para contrapor àqueles meios hostis que transpassem a defesa externa, os navios de superfície dispõem de Defesa de Ponto ou curto alcance que são sistemas de armas de reação rápida, como mísseis de curto alcance, mísseis de curtíssimo alcance e sistemas de artilharia de tiro rápido (CIWS) com calibres de 20 a 40 mm e munição com espoleta de proximidade, para engajar alvos que penetraram a defesa de área. 

A chamada área de defesa Interna, prolonga-se a até 48 km do núcleo. Este é o horizonte naval médio dos radares baseados na superfície para detecção de alvos muito próximos á superfície, pois é uma limitação imposta pela curvatura da terra. Além deste horizonte os meios navais necessitam do apoio de meios aéreos, orgânicos ou não. Complementando estes sistemas o meios navais atuam de forma passiva através de Guerra Eletrônica (EW) e Contramedidas com o uso de chaffs, flares e sistemas de interferência eletrônica para confundir os sistemas de guiagem dos mísseis inimigos.

A eficácia contra essas ameaças depende da integração de todos esses sistemas em uma arquitetura de defesa robusta, dispostas em níveis como por exemplo o sistema de defesa antimísseis Aegis da US Navy.

Uma tática de ataque muito eficiente e difícil de enfrentar, com capacidade de provocar estragos significativos tanto aos meios de escolta como ao núcleo é o ataque de saturação com mísseis antinavio, que podem ser supersônicos. Consiste em várias aeronaves lançando vários deste mísseis ao mesmo tempo, saturando às defesas. Quando detectados, os sistema antinavio de todos os meios que atuam interligados por data-link e sob comando central, liberam suas armas dentro de seus setores de responsabilidade, procurando neutralizar as ameaças o maior longe possível de seus potenciais alvos. Um grande número de mísseis liberados ao mesmo sobrecarrega os diretores de tiro, de forma que quanto mais escoltas existirem, mais diretores de tiro poderão atuar setorizados garantindo uma defesa mais eficiente.

A perda de qualquer um dos meios de uma força naval contribui para a debilidade desta força, como não poderia deixar de ser, mas a perda de uma escolta força uma redistribuição dos meios no espaço de defesa sem comprometer a missão principal. A perda dos navios capitais é mais problemática, pois pode inviabilizar a própria missão da força-tarefa. Estas unidade podem ser um grupo anfíbio, cuja perda de um dos navios pode desmantelar todo um plano de desembarque; pode ser um núcleo de navios-aeródromo que impede a força de lançar ataques aéreos em proveito de forças em terra ou controle de área marítima, se esta for a finalidade, ou pode ser ainda um núcleo de comboio logístico levando suprimentos vitais a quem os necessita.

Defender estes núcleos é a própria finalidade da força naval como um todo, que além da ameaça aérea tem que ser defendida da ameaça submarina, muito mais difícil de detectar e rastrear. Colocar as escoltas em risco é sempre necessário para que o núcleo permaneça em segurança, até porque esta é a missão delas. No conflitos das Falklands/Malvinas o HMS Sheffield estava em uma missão de piquete de radar avançado (ou patrulha de piquete antiaéreo) quando foi atingido por um míssil antinavio, lançado por um bombardeiro argentino. O ataque foi realizado por um avião de caça naval argentino Super Étendard, que lançou um míssil antinavio Exocet AM39, que atingiu o navio, resultando em um incêndio incontrolável que levou ao seu abandono e, posteriormente, ao seu afundamento. O destroier Tipo 42 era um dos 3 navios (junto com o HMS Glasgow e o HMS Coventry) posicionados ao sul e a oeste da principal força-tarefa britânica para fornecer cobertura de radar de longo alcance e alerta antecipado contra ataques aéreos argentinos. Em 4 de maio de 1982, o Sheffield estava operando a cerca de 29 a 48 km de distância da força principal quando foi detectado e subsequentemente atacado pelas aeronaves. A missão do piquete de radar era, ironicamente, a de ser a primeira linha de defesa da frota, mas devido a uma combinação de fatores técnicos e falhas de procedimento, o navio não conseguiu detectar a aproximação dos mísseis a tempo.

A Defesa Antiaérea dos Grupos de Batalha de Porta-Aviões

O míssil lançado do ar representa a principal ameaça à qualquer força de superfície, especialmente àquelas nucleadas por navios-aeródromo. A proteção de porta-aviões contra ataques de mísseis torna-se tanto mais eficaz quando o número de escoltas e outros navios aumenta. Na maior parte das situações, os porta-aviões e seus respectivos grupos de ataque operam individualmente, e é nessas situações que se tornam mais vulneráveis. O poder de fogo antiaéreo desses grupos de ataque é fundamental.

Em certas áreas do mundo, os grupos navais em operação enfrentam uma ameaça substancial de ataques coordenados com mísseis. Até recentemente, a US Navy, principal força naval do mundo, não deu a essa ameaça a consideração que ela merece. Isso se refletiu nos programas de construção naval; no desenvolvimento e aquisição de sistemas de armas defensivas adequados em quantidades suficientes; e até mesmo na composição dos grupos de ataque em operação. Mesmo assim, uma defesa em profundidade altamente eficaz contra mísseis guiados de precisão pode ser prontamente obtida equipando os navios desta marinha com o número necessário de armas defensivas e dispositivos de contramedidas eletrônicas.

Os mísseis russos e chineses podem ser divididos em ameaças de curto e longo alcance. Os de curto alcance podem ser disparados de até cerca de 40 km. A arma é guiada contra alvos adquiridos por seus próprios sensores — radar, sensores eletrônicos, ópticos, laser ou infravermelho — e normalmente contra alvos identificados positivamente pelo navio, submarino ou aeronave lançadora. Para ameaças de longo alcance, como navios ou aeronaves inimigas que não estão em contato visual, a localização e identificação do alvo exigem sensores externos, uma aeronave, navio ou satélite para fornecer informações à plataforma de lançamento e, em alguns casos, também para fornecer orientação de meio curso aos mísseis.

A ameaça de curto alcance é, sem dúvida, a mais perigosa, exceto por possíveis ataques aéreos coordenados de longo alcance, massivos ou contínuos, que poderiam saturar as defesas. Um ataque de curto alcance, amplo e coordenado, só poderia ocorrer a partir de um ataque preventivo total da Marinha russa ou chinesa. Este é o tipo de ataque contra o qual a US Navy é atualmente menos capaz de se defender.

As aeronaves dos grupos de porta-aviões possuem ampla capacidade de reação ofensiva a um ataque antecipado, desde que haja porta-aviões suficientes operando em conjunto. Os porta-aviões precisam ser capazes de fornecer aeronaves de caça, ataque e guerra antissubmarino (ASW) em número suficiente para neutralizar todas as ameaças potenciais, de modo que sua capacidade de lançamento de armas seja reduzida ao mínimo. Esta capacidade consiste do número de canhões de médio e pequeno calibre com capacidade antiaérea, mísseis SAM de médio e curto alcance, e do número de mísseis antinavio. Submarinos de ataque patrulhando as bordas externas do núcleo da força-tarefa podem evitar que plataformas lançadores de mísseis antinavio se posicionem ao alcance de lança-los. É desejável, portanto, que as escoltas disponham de mísseis antinavio em todas as unidades em operação, e também a disponibilidade de projéteis guiados para seus canhões.

Tendo abordado a resposta ofensiva a um ataque preventivo de curto alcance, vejamos as capacidades defensivas. Para começar, os próprios porta-aviões devem dispor de armas de autodefesa, na maioria dos casos consistindo de mísseis manpads ou canhoes CIWS. Os navios de superfície da escolta interior ou próxima do núcleo devem possuir canhões de calibre maior, além dos CIWS e mísseis SAM de curto alcance, pelo menos. Escoltas mais especializadas que se posicionam a meia distância já devem dispor de mísseis SAM de alcance superior, formando a primeira linha de defesa do núcleo depois da aviação de caça.

Cada navio de combate de superfície e auxiliar precisa de seu próprio sistema de defesa de ponto para uso contra mísseis antinavio e alvos de lançamento surpresa de curto alcance que não podem ser detectados a uma distância suficiente para a defesa de área. Os sistemas de defesa de ponto também servem para mísseis que ultrapassam as defesas de área. Mísseis como os RIM-116, Sea Sparrow, Sea Viper e Sea Ceptor são exemplos de sistemas de defesa de curto alcance. Cada bateria de Sea Sparrow da US Navy por exemplo, inclui um lançador com 8 mísseis e 2 sistemas de controle de tiro por radar. Uma bateria é capaz de suportar apenas 2 mísseis por vez. Tanto para porta-aviões quanto para seus navios de escolta, não há dúvida de que são necessárias mais baterias destes sistemas do que as atualmente a bordo destes navios.

Para combater alvos que penetrem as defesas Manpads, muitas marinhas usam os sistemas CIWS dedicados e os canhões de uso geral que tem capacidade antiaérea. A Royal Navy possui em seus navios os sistemas Sea Viper (alcance médio) e Sea Ceptor (curto alcance) em substituição aos Sea Dart e Sea Wolf usados anteriormente. desenvolveu e está instalando o sistema antimíssil de defesa aproximada Sea Wolf em seus navios. O Sea Ceptor utiliza modos de rastreamento por radar e data-link e é altamente manobrável. Os britânicos o consideram, naturalmente, o melhor dos sistemas de defesa aproximada disponíveis, especialmente contra alvos manobráveis ​​e de baixa altitude (aviões rasantes). O Sea Ceptor tem demonstrado repetidamente capacidade de abater mísseis supersônicos de teste de alto desempenho e projéteis de canhão em ambientes com forte interferência, com mais alta capacidade de sucesso no engajamento.

Os sistemas de defesa de ponto destas marinhas da OTAN demonstram resultados impressionantes em testes de lançamento. A aquisição prioritária destes sistemas deve ser realizada pelas forças navais dos EUA e de seus aliados para instalações rápidas em todos os navios de combate de superfície e auxiliares, em números e combinações que proporcionem a cada embarcação uma defesa antimíssil eficaz de curto alcance.

O RIM-116 (capaz de suportar força G superior a 20 Gs) é um sistema "dispare e esqueça", permitindo o lançamento sucessivo de mísseis dos mesmos lançadores contra alvos diferentes sem demora. A US Navy está instalando estes mísseis em cada um dos lançadores Sea Sparrow. A marinha alemã instalou lançadores com capacidade para 21 mísseis cada. Este programa altamente promissor merece desenvolvimento e aquisição prioritários. Os projéteis guiados para canhões de 5 polegadas também melhorarão significativamente as capacidades da força-tarefa, especialmente contra ataques preventivos com mísseis. Os 2 modos de guiamento (infravermelho e laser) proporcionarão uma grande melhoria para sistemas de canhões com essa capacidade contra todos os tipos de alvos.

O RIM-116 é um sistema conjunto EUA-Alemanha projetado para fornecer uma defesa de reação rápida contra ataques de mísseis antinavio altamente coordenados. Este sistema complementa os sistemas de canhões Phalanx e o míssil Sea Sparrow na função de defesa de curto alcance. O míssil é baseado no AIM-9 Sidewinder e no míssil Stinger (Manpads), utilizando um sistema de guiamento de modo duplo (radar passivo e infravermelho) para garantir capacidade em todas as condições climáticas. Ele será projetado especialmente para combater mísseis de ataque de baixa altitude que fornecem muito pouco aviso prévio.

Para suplementar estas defesas antimísseis e antiaéreas, existem os sistemas de defesa passiva. Após o afundamento do destróier Eilat em 1967, a Marinha Israelense (ao contrário da Força Aérea Israelense) aprendeu a lição e instalou em todos os seus navios o equipamento adequado de contramedidas eletrônicas (ECM). Como resultado, durante a Guerra do Kippur em 1973, embora mais de 50 mísseis Styx tenham sido disparados contra navios israelenses, seus dispositivos ECM foram 100% eficazes em interferir ou enganar os sistemas de orientação por radar ativo dos Styx, de modo que nenhum navio de guerra foi atingido. Em contraste, o míssil antinavio Gabriel de Israel foi altamente eficaz contra navios de guerra sírios que não possuíam proteção ECM.

Todas as marinhas modernas possuem sistemas passivos de ECM acionado automaticamente para neutralizar a ameaça de mísseis atacantes. A maioria dos mísseis antinavio usa guiamento terminal por radar ativo, com capacidade de guiamento mesmo com interferência e/ou um buscador de entrada terminal. Além disso, mísseis mais modernos estão sendo desenvolvidos com guiamento passivo antirradiação, guiamento por laser e guiamento por enlace de comando eletro-óptico, o que exigirá contramedidas ainda mais modernas. Outros sistemas ECM muito usados são as nuvens de chaff, iscas infravermelhas ou uma combinação de chaff e cartuchos infravermelhos, além do reposicionamento do navio a fim de oferecer um alvo menor.

Após o primeiro dia de uma hipotética hostilidade entre as forças navais americanas e russas, a ameaça de mísseis antinavio de curto alcance terá sido substancialmente reduzida. Poderá haver um submarino ocasional ou — ainda menos provável — um grupo de aeronaves táticas, que poderão penetrar as defesas externas do grupo de ataque e empregar mísseis de curto alcance.

A principal ameaça nesse momento viria dos mísseis ar-superfície de longo alcance carregados pelos grandes bombardeiros navais russos — os "Badgers" e os "Backfires". A maneira mais segura de neutralizar essa ameaça o mais rápido possível seria atacar as bases de bombardeiros dentro da Rússia. No entanto, para isso, seria necessário um armamento de longo alcance de alta precisão, como o míssil Tomahawk convencional. Somente um armamento desse tipo evitaria a necessidade de aeronaves táticas americanas tentarem penetrar as defesas russas e possivelmente sofrerem baixas.

A versão de ataque terrestre de alta precisão do Tomahawk, com alcance de 2.400 km e ogiva convencional, segundo relatos, com capacidade de destruição próxima à de uma pequena ogiva nuclear. Portanto, qualquer atraso no desenvolvimento, aquisição e implantação dessa arma pode ser visto com alarme (especialmente por quem se preocupa com a defesa de grupos navais contra ataques maciços de bombardeiros).

Na luta da US Navy contra os bombardeiros russos com seus mísseis ar-superfície de longo alcance, ela receberá ajuda de fontes externas. Por exemplo, o sistema NADGE (Air Defense Ground Environment da OTAN), que se estende da Noruega à Turquia, deverá fornecer ao comandante do grupo de tarefas da Marinha um alerta antecipado de ataques de bombardeiros e, em alguns casos, poderá tentar interceptar os bombardeiros. Uma lacuna nesse sistema, que permitia que bombardeiros voando em baixa altitude contornassem o norte da Noruega e adentrassem o Atlântico Norte sem serem detectados, foi preenchida com a designação de uma aeronave AWACS (Sistema de Alerta e Controle Aerotransportado) para patrulhar a região entre a Groenlândia, a Islândia e o Reino Unido. Aeronaves baseadas no norte do Reino Unido, estarão disponíveis para auxiliar na interceptação de voos de bombardeiros que tentem penetrar a região entre a Islândia e o Reino Unido.

No Mediterrâneo Central e Oriental, estudos demonstram que 3 porta-aviões são necessários para garantir o combate à ameaça naval e aérea russa em momentos de tensão, mas um terceiro porta-aviões pode não estar disponível devido a tarefas de maior prioridade. O estacionamento de uma ala aérea do Corpo de Fuzileiros Navais em Sigonella, na Sicília, ou em uma base em Creta, melhoraria significativamente as chances da Sexta Frota de obter o controle marítimo e aéreo dessas áreas vitais. Essa ala aérea estaria então em posição para auxiliar a Sexta Frota em qualquer projeção de poder do Corpo de Fuzileiros Navais em terra no flanco sul da OTAN.

No noroeste do Pacífico, o alerta antecipado de ataques de bombardeiros viria de radares terrestres japoneses, reforçados por aeronaves de alerta antecipado E-2C. A possível interceptação dos voos russos por caças da Força Aérea japonesa ou americana, durante a passagem pelo Japão, ajudaria a reduzir os problemas de defesa aérea da frota nessa área.

A principal defesa contra os bombardeiros navais continua sendo composta pelos aviões de alerta aéreo antecipado E-2D e pelos caças F-18E/F dos EUA, armados com mísseis AIM-9x, AIM-120D e AIM-174B . Os russos, no entanto, possuem uma doutrina nacional de guerra eletrônica integrada e é provável que lancem uma campanha para atingir os principais centros de detecção, comando e controle do grupo de trabalho da US Navy para a defesa da força-tarefa — os E-2D. Eles podem tentar bloquear o radar da aeronave, interferir em seu enlace de dados e canais de comunicação e /ou atacar o próprio E-2D, seja com mísseis ar-ar ou aeronaves de caça de longo alcance. A US Navy e a USAF desenvolvem continuamente programas nessa área, o que minimiza a ameaça de interferência no enlace de dados e nas comunicações . Se houver canais de dados e/ou comunicação não interferíveis disponíveis , o E -2D terá seu próprio grupo de caças F-18 para repelir qualquer tentativa de ataque ao próprio E-2d. Além disso, o rastreamento de mísseis antirradiação de longo alcance pelos sinais de radar do E-2D é um problema difícil, pois o comprimento de onda da antena UHF a torna um alvo difícil para uma arma antirradiação. No entanto, por prudência , o E-2D é equipado com um sistema de autodefesa contra interferência, chaffs e flares.

O F-18, que compõe a defesa da US Navy contra ataques de bombardeiros e mísseis antinavio , também é extremamente adequado para a tarefa. Seu radar de alta potência é capaz de superar a maioria das interferências e detectar alvos com confiabilidade a até 200 km de distância usando radar e IRST. Possui um sistema de disparo automático capaz de lançar simultaneamente múltiplos mísseis.

Com uma aeronave de alerta aéreo antecipado E-2D orbitando a 370 km da força na direção da ameaça e o caça de patrulha aérea de combate F-18 orbitando nas proximidades, qualquer formação de bombardeiros que se aproximasse da força-tarefa seria interceptada pelos mísseis a mais de 500 km da força, muito provavelmente antes do lançamento dos mísseis. O desgaste causado por 10 a 16 F-18 de cada um dos 2 ou 3 porta-aviões operando como um grupo-tarefa seria considerável contra praticamente qualquer força de bombardeiros que os russos pudessem coordenar. Obviamente reconhecendo essa ameaça, a Rússia usaria uma combinação de mísseis hipersônicos avançados, como o 3M22 Zircon, o Kh-47M2 Kinzhal, e potencialmente o míssil balístico intermediário Oreshnik, para um ataque de saturação contra um grupo de porta-aviões da US Navy.

Sem dúvida, alguns bombardeiros russos serão capazes de penetrar a rede de defesa do E-2D/F-18 para alcançar o ponto de lançamento do míssil . No entanto, selecionar seus alvos e fornecer orientação de meio curso aos seus mísseis continuarão sendo problemas, já que seus radares e links de comunicação estarão sujeitos a interferências.

Aeronaves EA-18G Growler e sistemas de contramedidas eletrônicas estão embarcados para enganar os navios. Estudos sobre a eficácia de ataques com mísseis lançados do ar contra navios mostram que a capacidade de selecionar o alvo correto (o porta-aviões) e coordenar os ataques para que um número suficiente de mísseis atinja o alvo simultaneamente, saturando suas defesas de curto alcance, são 2 dos fatores mais importantes para o sucesso de um ataque. Com os EA-18G interferindo nos radares e sistemas de comunicação dos bombardeiros russos e com os F-18 abatendo-os, o alto fator de confusão tornaria um ataque coordenado eficaz extremamente improvável.

Supondo que alguns bombardeiros russos consigam penetrar as defesas externas e lançar seus mísseis, então uma parte importante da defesa recai sobre os mísseis terra-ar de médio e longo alcance do grupo de ataque.

O Aegis, com seu novo radar AN/SPY-1 e mísseis Standard, é um sistema totalmente automatizado, capaz de detectar, identificar, rastrear e engajar múltiplos alvos a longas distâncias. A melhoria mais significativa nas capacidades defensivas dos grupos de porta-aviões foi o advento do F/A-18E/F, que substituiu os aviões de ataque mais antigos a bordo dos porta-aviões. Equipados com o novo míssil ar-ar de médio alcance avançado AIM-120 e AIM-174 que aumentaram consideravelmente as capacidades defensivas de um grupo de porta-aviões.

Em resumo, o porta-aviões e seu grupo de ataque podem ser defendidos com sucesso contra a ameaça de mísseis antinavio russos, desde que a Marinha atribua a prioridade necessária ao equipamento de seus navios com os sistemas requeridos. Mais ênfase deve ser dada à garantia da sobrevivência do porta-aviões em um ambiente de alta ameaça de mísseis. O porta-aviões continua sendo o único sistema de armas que assegura a manutenção da supremacia marítima pelo Ocidente. Sua defesa deve receber uma prioridade proporcional.

Veja: A defesa contra mísseis antinavio

Guerra Eletrônica (4) - O Radar **076

Medidas de Apoio Eletrônico (ESM)

O Radar

O Radar (Radio Detection And Ranging) é o sensor eletrônico mais confiável e comumente empregado, funcionando independentemente da luz do dia. Ele pode ser instalado em qualquer plataforma e medir com precisão a posição e a velocidade de objetos no ar, mar e terra; não tendo capacidade submarina. São usados em um amplo leque de aplicações e na atividade militar são usados em reconhecimento e alerta inicial, detecção e rastreamento de alvos, orientação e controle de mísseis e interceptadores, detecção de fogo de artilharia a fim de responder em contrabateria, navegação e alerta de colisão, sensoreamento remoto e mapeamento do solo, seguimento do terreno e medição de altitude, além de outras aplicações.

Sua origem é antiga. A formulação matemática fundamental, que possibilitou um estudo aprofundado dos fenômenos de propagação das ondas eletromagnéticas, pode ser encontrada nas Equações de Maxwell, apresentadas em 1871. O ponto de partida é a teoria eletromagnética desenvolvida pelo físico escocês James Clerk Maxwell. Em 1865, Maxwell previu matematicamente a existência de ondas eletromagnéticas que se propagavam à velocidade da luz, unificando os campos da eletricidade, magnetismo e óptica em um conjunto de equações. Os trabalhos de Maxwell foram confirmados experimentalmente por Heinrich Hertz em 1888. Hertz, um físico alemão, demonstrou em laboratório a produção e detecção de ondas de rádio, provando que elas podiam ser refletidas, refratadas e polarizadas da mesma forma que a luz visível, validando assim a teoria de Maxwell e abrindo caminho para inúmeras aplicações tecnológicas. A compreensão das propriedades das ondas eletromagnéticas inspirou inventores a explorar seu potencial para além da comunicação sem fio.

Em 1904, o alemão Christian Hülsmeyer patenteou uma invenção notável denominada "Método para informar ao observador a presença de objetos metálicos com ondas eletromagnéticas". Seu dispositivo, o "Telemobiloscope", foi projetado para detectar a presença de navios no mar, especialmente em condições de pouca visibilidade, como nevoeiro, alertando sobre possíveis colisões. Embora rudimentar e limitado, o trabalho de Hülsmeyer representa a primeira aplicação prática registrada do princípio que viria a ser o radar, utilizando a reflexão das ondas de rádio para um propósito de detecção, e não de comunicação. Mais tarde, em 1922, o inventor italiano Guglielmo Marconi, apresentou um trabalho descrevendo as possibilidades da rádio-detecção usando a reflexão das ondas eletromagnéticas. Marconi notou que as ondas de rádio podiam ser refletidas por objetos metálicos, como navios, e sugeriu que essa propriedade poderia ser usada para localizar embarcações e outros obstáculos, inclusive prevendo a futura aplicação do radar para fins de navegação e segurança.

A década de 1930 é apontada como o catalisador para o impulso nas pesquisas do radar. Em um cenário geopolítico tenso, a necessidade de sistemas eficazes de alerta antecipado tornou-se primordial. A Inglaterra, reconhecendo essa urgência, assumiu a liderança no desenvolvimento dessa tecnologia, superando inclusive os Estados Unidos. Esse pioneirismo resultou na criação de um radar com um alcance de 65 km já em 1936.

O ápice dessa fase de desenvolvimento militar foi a implementação da cadeia de estações-radar na costa leste da Inglaterra em 1938. Esse sistema de defesa integrada foi decisivo para a vitória da RAF na Batalha da Inglaterra, um dos confrontos aéreos mais importantes da guerra. A capacidade de detectar aeronaves inimigas e coordenar a defesa aérea de forma eficiente proporcionou uma vantagem estratégica inestimável, ilustrando perfeitamente a influência da tecnologia na estratégia militar e no desfecho de conflitos.

Um avanço tecnológico fundamental ocorreu em 1940, com a invenção do magnetron de cavidade ressonante na Universidade de Birmingham. Essa válvula revolucionária permitiu a geração de pulsos de radar de alta potência em comprimentos de onda muito menores, cerca de 90 mm. A inovação do magnetron possibilitou a miniaturização dos equipamentos de radar, tornando viável sua instalação em plataformas móveis, como navios e aeronaves, o que ampliou significativamente as capacidades operacionais e táticas das forças aliadas.

O radar funciona através da emissão de radiação eletromagnética de forma direcionada, captando em seguida seu eco e medindo a distância do alvo através do tempo que o sinal leva para ir até o alvo e voltar. A direção é dada pelo azimute da antena, que pode girar em 360º ou em ângulos menores, dependendo do modelo do equipamento e seu emprego dedicado.

As ondas eletromagnéticas viajam pelo espaço e ao encontrar seu(s) alvo(s), seja uma aeronave, um vaso de superfície ou qualquer outro refletor, parte dessa energia é refletida de volta na direção do emissor, na forma de um "eco". A antena, que alterna entre os modos de transmissão e recepção, capta esse eco, na forma de um sinal extremamente fraco. Esse sinal é amplificado, processado e analisado por sistemas eletrônicos dedicados.

No radar de pulso, versão mais comumente usada, um transmissor de alta potência gera um pulso concentrado de micro-ondas, que é direcionado para uma área específica, desliga seu transmissor e fica aguardando o retorno (eco) desse pulso. O pulso seguinte só é enviado assim que tenha decorrido tempo suficiente para que o pulso em trânsito atinja o alcance projetado do radar e retorne. A taxa com que os pulsos são enviados denomina-se Frequência de Repetição de Pulsos (PRF). Quanto maior o alcance do radar menor a sua PRF. Modelos modernos podem se valer de PRFs variáveis, usadas de acordo com o alcance demandado. O Comprimento do Pulso é importante para que o radar possa distinguir entre vários alvos ao mesmo tempo. Se este comprimento é maior que o tempo necessário para que o pulso se desloque de um alvo ao outro, os ecos se sobreporão e o radar não poderá distingui-los. Pulsos curtos são desejáveis para distinguir alvos, mas carregam pouca energia e consequentemente reduzem o alcance. A PRF se constitui na principal “impressão digital” do radar e seu principal parâmetro de identificação.

O radar de onda contínua (CW), ao contrário do radar de pulsos, transmite sem interrupções, porém varia sua frequência para poder determinar os dados do alvo.

Antenas de radar geralmente têm a forma de um refletor sólido ou reticulado iluminado por um alimentador central ou outra fonte de energia. Elas operam segundo o mesmo princípio do holofote, com uma única fonte de energia iluminando o refletor para formar um feixe. A antena de um radar é projetada para produzir um formato de feixe mais adequado à tarefa para a qual o equipamento foi projetado. Um feixe fino e no formato de um lápis é mais adequado ao rastreamento de alvos, enquanto os feixes em forma de leque e semifocalizados são frequentemente empregados em operações de busca. Alterações mecânicas na antena permitem uma avaliação modesta da conformação dos feixes para aplicações múltiplas, mas uma antena convencional é basicamente projetada para gerar um único tipo de feixe preconcebido para adequar-se, em maior ou menor grau, às especificações operacionais que o equipamento está capacitado a cumprir. Além do feixe principal, as antenas também têm feixes secundários menores (conhecidos como lobos laterais), que irradiam em diversos ângulos, a partir do feixe principal ou, mesmo diretamente, para a parte posterior. Os projetistas tentam minimizar o tamanho dos lobos laterais, uma vez que eles são explorados pelos sistemas de EW dos inimigos.

O radar de vigilância é em geral projetado para fornecer informação precisa sobre alcance e posição, enquanto descreve alvos com variados ângulos de elevação e tende a utilizar um feixe no formato de um leque com apenas uns poucos graus de largura, mas com 30° ou mais de altura. Como a amplitude do feixe é inversamente proporcional às dimensões da antena, as antenas empregadas em equipamentos desse tipo tendem a ser largas e relativamente baixas. Radares especializados em calcular altitudes e empregados para medir a altitude de aeronaves em mira, detectadas por equipamento de vigilância, requerem uma precisão de elevação de primeira classe e, portanto, tendem a ser estreitos e muito altos. Radares de rastreamento devem ser precisos em ambos os planos e, portanto, requerem antenas cuja altura e largura sejam similares. A forma de varredura também depende do papel desempenhado. Equipamentos de vigilância tendem a varrer um setor angular ou uma circunferência completa. Quando direcionados na posição de um alvo, os calculadores de altitude apresentam uma forma de varredura semelhante à de um "aceno", característico e exclusivo de radares desse tipo. Quando os radares transportados por caças operam no modo de busca, eles geralmente procuram alvos empregando uma forma de varredura chamada de rastreamento de barra múltipla. Após a localização do alvo, eles, como a maioria dos radares de rastreamento, manterão suas antenas apontadas na direção do alvo com uma visada fixa ou quase fixa.

Embora os princípios básicos tenham permanecido inalterados durante décadas, a eficácia militar do radar aumentou sensivelmente devido ao avanço tecnológico. Os transmissores mais antigos trabalhavam com uma frequência fixa estável, prefixada durante a fabricação ou selecionada no campo, entre diversas opções. Um equipamento assim tão simples era relativamente fácil de monitorar ou interferir. Assim, a agilidade de frequência é uma característica de muitos radares modernos: as frequências operacionais do transmissor e do receptor são rápida e imprevisivelmente mudadas dentro de uma faixa de valores, dificultando a localização de sinais, por receptores de busca, e inutilizando equipamentos de interferência mais simples, projetados para usar uma única frequência prefixada. A agilidade de frequência oferece uma vantagem adicional. Uma aeronave ou um navio podem parecer, a olho nu, de um tamanho praticamente constante, mas para o radar o tamanho aparente deles frequentemente irá variar. Numa frequência qualquer, o tamanho do alvo depende muito de sua altitude, de modo que ele pode variar muito rapidamente à medida que pequenas alterações no seu aspecto causem variações na quantidade de energia refletida. A agilidade de frequência reduz esse problema. Numa dada atitude de um alvo, os pulsos em algumas frequências serão fortemente refletidos, enquanto que outros, em frequências bem menos adequadas ao alvo, serão refletidos mais fracamente. À medida que a frequência do transmissor muda de um pulso a outro, a potência dos sinais recebidos também muda. Integrando-se a amplitude de um grande número de pulsos sucessivos, o radar é capaz de eliminar em muito os efeitos de tais flutuações.

Um problema dos radares com agilidade de frequência era o fato de que o magnetron dos radares tradicionais desde o início da década de 40, tinha que ser otimizado ao ser empregado numa frequência fixa exata ou aproximada. Na pesquisa de maior agilidade, os projetistas voltaram sua atenção para uma fonte alternativa de sinais na forma de um tubo de ondas propagantes (TWT), que é capaz de operar em níveis de alta potência sobre uma largura de faixa que, tipicamente, pode se estender até 10% acima da frequência central. Outra vantagem associada aos tubos de ondas propagantes é sua capacidade de operar com formas de modulação complexas (métodos de se alterar sistematicamente uma forma de onda de acordo com outro sinal). O magnetron era idealmente adequado a aplicações em radares de pulsos, uma vez que seu ciclo de trabalho é tipicamente cerca de 0,1% para 99,9% do tempo de transmissão, não havendo radiação de potência e a saída completa apresentando a forma de uma série de pulsos curtos, mas de alta energia. Esse ciclo muito elevado de ligado/desligado é exatamente o necessário a radares de pulsos simples, mas impede o emprego desses radares em modos de operação mais complexos, necessários a aplicações secundárias, além do aperfeiçoamento de melhor proteção contra interferência. Mais uma vez, o tubo de ondas propagantes revelou-se útil, já que seu ciclo de trabalho atinge uma ordem de grandeza mais alta do que a de um magnetron.

Até a década de 1970, o processamento de sinais nos equipamentos de radar era totalmente analógico. Os alvos e outros dados eram representados por sinais elétricos que podiam ser amplificados, formatados ou processados, conforme a necessidade. A eletrônica analógica é simples e bem conhecida, mas tem a desvantagem de acrescentar ruídos indesejáveis aos sinais empregados, e a adoção de eletrônica mais complexa implica em mais ruído.

As novas gerações de radares, empregam o processamento de sinais digitais, que podem ser catalogados ou processados sem o risco de degeneração. Num sistema digital, os dados são armazenados de forma integra, e são praticamente imunes a ruído ou interferência, não obstante a quantidade de vezes que sejam processados.

Num radar analógico convencional, a interpretação do painel é uma habilidade que os operadores devem dominar, ao aprenderem como se distinguem alvos de ruídos atmosféricos e comuns. Particularmente no caso dos radares que tentavam seguir alvos, voando em baixa altitude, isso sempre foi um problema. A qualidade da imagem apresentada no painel do radar degenera acentuadamente à medida que as reflexões do sinal, no terreno e em obstáculos abaixo do alvo, inundam o radar.

Nos radares digitais, o painel não emprega mais a simbologia de radar analógico (frequentemente referida como dado "bruto"), mas sim, uma simbologia gerada digitalmente. No lugar de manchas disformes de luz, os alvos são apresentados numa forma simbólica, de acordo com a preferência do usuário, alvos "amigos" podem ser círculos, "desconhecidos", quadrados e, "hostis", triângulos; todos devidamente acompanhados de números de busca e dados pertinentes buscados em bibliotecas digitais preexistentes. Os sistemas de estado sólido são uma tecnologia que utilizam semicondutores para gerar e processar sinais, substituindo a tecnologia tradicional de magnetron. Esses sistemas oferecem vantagens como maior durabilidade, menor consumo de energia, maior confiabilidade, imagens mais nítidas e a capacidade de monitorar múltiplos alvos simultaneamente.

Dados digitais podem ser facilmente enviados a longa distância por enlaces de comunicações, ocorrendo, algumas vezes, a introdução de ruídos. Assim, recorre-se às técnicas elaboradas para se identificar e corrigir qualquer truncamento introduzido por má transmissão. Isso facilita o envio de dados em grande escala e possibilita que aeronaves AEW, transmitam informações detalhadas sobre alvos para estações terrestres e a outras aeronaves AEW ou interceptadores. E a informação pode ser analisada, selecionada e redistribuída digitalmente em diversos sistemas sem a intervenção humana.

Uma combinação do processamento de sinais digitais com transmissores de tubos de ondas propagantes possibilitou a criação de radares de pulsos-Doppler, os quais são capazes de operar no modo "de cima para baixo", a partir de interceptadores, estrearem alvos em voo rasante. Pela percepção do deslocamento de frequência no sinal de eco, refletido por um alvo devido ao efeito Doppler, o radar pode agora distinguir entre os sinais de eco refletidos pelo alvo e os sinais de eco, bem mais fortes, provenientes de um terreno ao fundo. Os pulsos de saída individuais da cavidade do magnetron não guardam entre si qualquer relação de fase, mas o TWT possibilitou que sinais de baixa potência, de um oscilador ultraestável, sejam empregados para disparar uma série de pulsos de saída coerentes (isto é, que guardam entre si uma relação de fase), cujo eco poderia ser precisamente comparado para se detectar a diferença de frequência.

As propriedades dos sinais coerente são difíceis de serem descritas em termos simples, mas uma analogia grosseira talvez ajude. Nos primórdios da era do rock, a polícia de uma cidade escocesa decidiu reprimir o comportamento ocasionalmente turbulento de alguns fās. Os policiais, trajando jaquetas longas e calças "bocadesino" e com os cabelos devidamente engordurados, conhecidos como "Teddy Boys", começaram a se misturar aos jovens locais. A tática, porém, foi um fracasso: a cena de alguns altos "Teds" rumo à discoteca local, em passo de marcha, causou riso. Sinais coerentes são tão facilmente detectáveis entre sinais normais como os "Teds" policiais o foram na discoteca. Seu comportamento rigidamente controlado destacou-os.

Um problema no projeto dos radares de pulso-Doppler é que os tubos de ondas propagantes não possuem uma potência de saída semelhante à potência do magnetron, de modo que frequências mais elevadas de repetição de pulsos devem ser empregadas para assegurar-se que o alvo é iluminado com energia suficiente. Os magnetrons operam mais eficazmente em baixas frequências de repetição de pulsos (menos que 5 kHz), embora o TWT possibilite o emprego de frequências médias de repetição de pulsos ou mesmo frequências elevadas. Porém, como as frequências elevadas de repetição de pulsos não dão tempo suficiente para que os pulsos individuais completem a viagem de ida e volta ao alvo, antes que o próximo pulso seja enviado, os pulsos individuais precisam ser modulados em baixa frequência para que o radar possa determinar qual pulso é responsável por qual eco e, assim, calcular a distância do alvo.

Este alcance calculado não é tão preciso como o obtido por radares de baixa frequência de repetição de pulsos de modo que recentemente os projetistas de radares começaram a empregar frequências médias de repetição de pulsos, na faixa entre os 6 e 16 kHz. Uma vez que as frequências de repetição de pulsos, adequadas à obtenção de boas informações sobre o alcance (suficientemente baixas para possibilitar que os pulsos individuais completem a viagem de ida e volta, antes que o próximo pulso seja enviado), talvez não sejam as melhores para se medir a velocidade dos alvos, uma série de frequências de repetição de pulsos na faixa média são frequentemente empregadas em rápidas sequências.

Um outro problema das frequências elevadas de repetição de pulsos ocorre quando o alvo e o radar têm baixa velocidade relativa - uma situação que pode facilmente ocorrer se uma caça estiver se aproximando de seu objetivo por trás. O rastreamento de todos os aspectos e de todas as altitudes de alvos móveis pelo radar de pulsos-Doppler exige uma série de formas de ondas.

Antes do advento do processamento digital, a informação Doppler era derivada de uma série de até 1000 filtros nos circuitos do radar. Estes eram projetados para um determinado conjunto de condições, de modo que a mudança nas frequências de repetições de pulsos não era possível. Frequências adicionais iriam requerer conjuntos de filtros adicionais. Num equipamento moderno, estas operações de filtragem são realizadas por software, e podem ser automaticamente modificadas para combinarem-se com a forma da onda transmitida.

Uma outra característica dos radares mais modernos é o largo emprego de antenas de placas planas. Em vez de empregarem refletores passivos, eles usam sistemas de antenas, compostos a partir de um grande número de elementos denominados deslocadores de fase. Cada deslocador transmite uma minúscula porção do sinal, com um retardo programável produzindo um feixe.

Num radar convencional, a antena deve apontar na direção do alvo. Muitos sistemas de antenas em fase empregam a nova antena plana que substitui a antena convencional, em forma de "prato" ou "casca de laranja" e, portanto, mantém o servossistema ou o mecanismo de varredura tradicionais empregados para orientar as antenas. Para rastrear alvos múltiplos – uma necessidade militar comum - uma a antena deve varrer uma grande porção do céu ou terreno preestabelecido e, assim, elaborar um "arquivo de rastreamento" de alvos a partir dos dados, de posição e de velocidade, obtidos à medida que cada alvo é brevemente iluminado pelo diagrama de varredura.

Ou então, alterando o grau de comutação de fase gerado em cada elemento de um sistema, o projetista do radar pode planejar como o feixe pode ser direcionado ou formatado, de acordo com as necessidades. A antena pode permanecer fixa, enquanto o feixe é varrido para alinhá-lo com o alvo. Ao rastrear alvos múltiplos, a antena é capaz de mudar rapidamente de um alvo para outro em microssegundos, o que possibilita o controle quase que simultâneo de todos os alvos.

Um problema fundamental que persegue tanto projetistas como operadores de radar, sonar ou qualquer tipo de sistema de leitura remota é o "ruído". Ele pode surgir na forma de sinais indesejáveis que chegam ao sistema através de sua entrada normal ou a partir de atividade eletrônica gerada no próprio sistema. A quantidade de ruído gerado no interior do sistema pode ser minimizada por um bom projeto, mas nunca totalmente eliminada.

Os elétrons de um componente eletrônico ou mesmo de um pedaço de fio elétrico movem-se aleatoriamente numa quantidade que depende da temperatura do componente ou do fio. Trata-se de um fato fundamental da física. Desses movimentos resultam correntes elétricas minúsculas e aleatórias que o sistema recebe como sinais de baixa intensidade. Não se trata de um problema teórico, como a operação de alguns eletrodomésticos demonstram. Se um televisor com antena interna é ligado num local de sinal fraco, a imagem será fraca e parcialmente obscurecida (ou inexistente na tv digital) por pontos brancos aleatórios, que se movimentam rapidamente, denominados pelos técnicos de televisão como "chuvisco". O sinal é tão fraco que os componentes eletrônicos do aparelho tentam interpretar o ruído como um sinal autêntico. Como o ruido ocorre aleatoriamente, resultam minúsculas zonas de interferência aleatórias, espalhadas sobre a imagem. O ruído é um fator significativo na guerra eletrônica. Muitos métodos de ataque visam a introduzir ruído no sensor inimigo, enquanto algumas das técnicas empregadas por projetistas de radares e sonares, numa tentativa de reduzir os efeitos do ruído - inclusive o conceito "Range Gate" mencionado anteriormente acarretam uma fraqueza que os planejadores de contramedidas podem explorar com sagacidade na batalha eletrônica.

Um radar phased array é um sistema de radar que usa um conjunto de antenas eletronicamente direcionados para emitir seu feixe sem que seja necessário mover fisicamente a antena. Os sistemas de radar tradicionais normalmente dependem da rotação mecânica de uma única antena ou de um pequeno conjunto de antenas para varrer o espaço aéreo circundante. Em contraste, o radar phased array atinge a direção do feixe ajustando o tempo e a fase dos sinais enviados para cada elemento de antena do array. Essa capacidade de direcionamento eletrônico do feixe permite que este equipamentos varra rapidamente múltiplas direções, rastreie vários alvos simultaneamente e alterne rapidamente entre diferentes tarefas, como vigilância e rastreamento.

Phased array em radar refere-se à técnica de controle da fase das ondas eletromagnéticas emitidas por cada elemento de antena em um array. Ao ajustar com precisão a fase destas ondas, o sistema de radar pode controlar a direção e a forma do feixe de radar produzido pelo conjunto. Este controle eletrônico fornece direção e varredura rápida do feixe, permitindo que o radar rastreie alvos com eficácia e se adapte às mudanças nos requisitos operacionais em tempo real. A tecnologia de matriz progressiva é amplamente utilizada em sistemas de radar modernos para melhorar o desempenho, a agilidade e a confiabilidade em comparação com os radares tradicionais de varredura mecânica.

A tecnologia de arranjo progressivo refere-se a um arranjo de antenas onde as fases relativas dos respectivos sinais que alimentam as antenas variam de modo que o padrão de radiação efetivo do arranjo seja aumentado em uma direção desejada e suprimido em direções indesejáveis. Isso permite que o sistema direcione o feixe eletronicamente sem mover fisicamente as antenas. Ao controlar a fase do sinal de cada elemento da antena, o radar pode obter direcionamento preciso do feixe, varredura rápida do feixe e recursos aprimorados de rastreamento de alvos em comparação com sistemas de radar convencionais.

Os benefícios do radar de matriz progressiva incluem maior agilidade, flexibilidade e velocidade na direção e varredura do feixe. Ao contrário dos radares de varredura mecânica que requerem peças móveis, o radar phased array pode direcionar eletronicamente o feixe do radar em microssegundos, permitindo a varredura rápida do espaço aéreo circundante e o rastreamento de vários alvos simultaneamente. Esta capacidade aumenta a capacidade do radar de detectar e rastrear objetos em movimento rápido, como aeronaves e mísseis, e melhora a consciência situacional em ambientes operacionais dinâmicos. Além disso, o radar de matriz progressiva oferece custos de manutenção reduzidos e maior confiabilidade devido ao seu design de estado sólido e menos peças móveis.

Um exemplo deste tipo de radar é o sistema AN/SPY-1 usado em sistemas de combate AEGIS em navios da US Navy. O AN/SPY-1 é um radar multifuncional que utiliza tecnologia progressiva para fornecer vigilância de longo alcance, rastreamento e capacidades de defesa antimísseis. Consiste em vários conjuntos de elementos de antena dispostos em forma cilíndrica ao redor do mastro do navio. Ao direcionar eletronicamente os feixes de radar emitidos por essas matrizes, o radar AN/SPY-1 pode rastrear simultaneamente centenas de alvos e guiar mísseis para interceptar ameaças que chegam, tornando-o um componente crucial dos modernos sistemas de defesa naval.

Principais Parâmetros do Radar