چگونه افق راداری پنجره هشدار ۱۰۰ ثانیه‌ای را برای دفاع در برابر موشک‌های کروز تعیین می‌کند

سرنوشت درگیری با موشک کروز در همان لحظه‌ای تعیین می‌شود که تهدید از افق راداری عبور می‌کند. تا زمانی که این مرز فیزیکی شکسته نشود، موشک از نظر هندسی برای مدافعان زمینی نامرئی باقی می‌ماند، فارغ از اینکه قدرت فرستنده رادار یا سرعت رهگیر چقدر باشد. این محدودیت مطلق در دید مستقیم، کل معماری پدافند هوایی مدرن را دیکته می‌کند و پنجره درگیری نظری بیست دقیقه‌ای را به یک تقلا و واکنش سراسیمه کمتر از دو دقیقه‌ای کاهش می‌دهد.

در حالی که طراحان نظامی دهه‌ها زمان صرف بهینه‌سازی سینماتیک رهگیرها و وضوح حسگرها کرده‌اند، محدودیت بنیادین همچنان شکل سیاره زمین است. پرتو رادار در یک خط مستقیم حرکت می‌کند و زمین در زیر آن انحنا می‌یابد؛ این امر یک نقطه کور ساختاری ایجاد می‌کند که مهمات ارتفاع‌پایین از آن برای دور زدن سپرهای دفاعی چند میلیارد دلاری بهره‌برداری می‌کنند.[2]

این محدودیت بیشتر به هندسه کروی مربوط می‌شود تا قابلیت حسگرها. سیگنال‌های رادار مایکروویو نمی‌توانند در اقیانوس یا عوارض زمین نفوذ کنند و این امر یک «منطقه سایه» ایجاد می‌کند که در آن اشیاء در حال پرواز در ارتفاع پایین کاملاً توسط سطح زمین پنهان می‌مانند. بر اساس گزارش سال ۲۰۲۱ دفتر بودجه کنگره (CBO)، این واقعیت فیزیکی باعث می‌شود سیستم‌هایی که برای محافظت از ایالات متحده در برابر موشک‌های بالستیک ارتفاع بالا مستقر شده‌اند، اساساً برای مقابله با موشک‌های کروز حمله زمینی (LACM) نامناسب باشند.

این آژانس خاطرنشان کرد: «متأسفانه، سیستم‌هایی که ارتش ایالات متحده برای محافظت از کشور در برابر کلاهک‌های موشک بالستیک که در ارتفاع بسیار بالاتر از جو پرواز می‌کنند مستقر کرده است، برای مقابله با موشک‌های کروز حمله زمینی که نزدیک به سطح زمین پرواز می‌کنند، مناسب نیستند.»[1]

اختلاف در بردهای شناسایی بسیار شدید است. با استفاده از مدل استاندارد شکست جوی، که شعاع مؤثر زمین را ۴/۳ در نظر می‌گیرد تا خمیدگی جزئی امواج رادیویی به سمت پایین را محاسبه کند، محدودیت‌های هندسی آشکار می‌شود. یک آنتن رادار زمینی که در ارتفاع ۳۰ متری نصب شده است، از نظر تئوری می‌تواند یک بمب‌افکن ارتفاع بالا در فاصله ۱۰,۰۰۰ متری را از فاصله بیش از ۴۳۴ کیلومتری شناسایی کند.

با این حال، اگر یک موشک کروز با ارتفاع پروازی ۵ متر از سطح دریا به همان رادار نزدیک شود، انحنای زمین سیگنال را مسدود می‌کند تا زمانی که موشک دقیقاً به فاصله ۳۱.۸ کیلومتری برسد. این محاسبه که از معادلات استاندارد انتشار امواج رادار به دست آمده، نشان می‌دهد که افق به عنوان یک سد فیزیکی سخت عمل می‌کند که نمی‌توان آن را صرفاً با افزایش حساسیت سیستم دور زد.[2]

این آستانه ۳۱.۸ کیلومتری، زمان‌بندی درگیری را به شدت فشرده می‌کند. یک موشک کروز مادون صوت که با سرعت ۰.۹ ماخ (حدود ۳۰۶ متر بر ثانیه) حرکت می‌کند، این فاصله باقی‌مانده را در حدود ۱۰۴ ثانیه طی خواهد کرد. در این پنجره زمانی کوتاه، سیستم دفاعی باید هدف را شناسایی کند، آن را به عنوان یک تهدید (و نه یک هواپیمای غیرنظامی یا بازتاب‌های مزاحم زمینی) طبقه‌بندی کند، یک رهگیر به آن اختصاص دهد و درگیری را به پایان برساند.

همان‌طور که مؤسسه خدمات متحد سلطنتی (RUSI) در تحلیل سال ۲۰۱۸ خود از پدافند هوایی روسیه مشاهده کرد، همین پنجره شناسایی فشرده دلیل آن است که رهگیری موشک‌های کروز اغلب دشوارتر از موشک‌های بالستیک است، با وجود اینکه سرعت آن‌ها به مراتب کمتر است. مدافع به سادگی زمان کم می‌آورد.[2]

یک تصور غلط رایج این است که ارتقای قدرت فرستنده یا حساسیت گیرنده رادار می‌تواند برد آن را در برابر تهدیدات ارتفاع پایین افزایش دهد. در واقعیت، زمانی که یک هدف به زیر خط دید محلی می‌رود، هیچ میزان از پردازش سیگنال یا بهره آنتن نمی‌تواند آن را شناسایی کند. پرتو رادار به سادگی و بدون برخورد از روی موشک عبور می‌کند.

مرکز مطالعات استراتژیک و بین‌المللی (CSIS) بر این آسیب‌پذیری تأکید کرده و خاطرنشان می‌کند که «انحنای زمین یک مشکل ذاتی برای رادارهای زمینی ایجاد می‌کند و برد آن‌ها را در برابر تهدیداتی که در ارتفاع پایین‌تر پرواز می‌کنند، مانند موشک‌های کروز، محدود می‌سازد؛ تهدیداتی که تا زمان نزدیک شدن، در پشت افق پنهان می‌مانند.»

از آنجا که سیستم‌های زمینی نمی‌توانند از میان زمین عبور کرده و آن سوی آن را ببینند، تنها راه‌حل هندسی، افزایش ارتفاع حسگر است. حسگرهای هوابرد (مانند آن‌هایی که روی هواپیماهای E-2D Advanced Hawkeye، پهپادهای ارتفاع بالا یا بالن‌های متصل نصب می‌شوند) می‌توانند از بالا به افق نگاه کنند، منطقه درگیری را گسترش دهند و زمان حیاتی را برای دفاع فعال بخرند.

با شبکه‌سازی این حسگرهای ارتفاع‌یافته با رهگیرهای زمینی یا دریایی، نیروهای نظامی می‌توانند بر اساس داده‌های هواپیما، موشک را «رو به جلو» پرتاب کنند و مدت‌ها قبل از اینکه تهدید از افق راداری محلی آتشبار مدافع عبور کند، با آن درگیر شوند.

رویکرد دیگر شامل بازتاب سیگنال‌ها از یونوسفر است. نیروی هوایی ایالات متحده در حال حاضر در حال احیای فناوری رادار ماورای افق (OTHR) است که در ابتدا در طول جنگ سرد برای شناسایی موشک‌های کروز در بردهای بیش از ۱۰۰۰ مایل توسعه یافته بود.

با بازتاب امواج رادیویی فرکانس بالا از لایه‌های بالایی جو، سیستم‌های OTHR می‌توانند تهدیدات ارتفاع پایین را مدت‌ها قبل از عبور از افق هندسی رادارهای زمینی شناسایی کنند. اگرچه این سیستم‌ها فاقد وضوح هدف‌گیری دقیق رادارهای مایکروویو هستند، اما هشدار زودهنگام حیاتی و لازم برای به پرواز درآوردن جنگنده‌ها و فعال کردن دفاع نقطه‌ای محلی را فراهم می‌کنند.

ساخت یک معماری جامع برای غلبه بر افق راداری به شدت پرهزینه است. دفتر بودجه کنگره تخمین می‌زند که ساخت یک شبکه دفاعی گسترده در برابر موشک‌های کروز برای سرزمین اصلی ایالات متحده (با تکیه بر یک محیط پیوسته از رادارهای هوابرد، موشک‌های سطح‌به‌هوا و هواپیماهای جنگنده) بین ۷۵ تا ۱۸۰ میلیارد دلار در طول ۲۰ سال هزینه خواهد داشت.

CBO نتیجه‌گیری کرد: «موشک‌های کروز را می‌توان با فناوری‌های موجود شکست داد، اما دفاع گسترده از سرزمین اصلی ایالات متحده پرهزینه خواهد بود.» این واقعیت مالی، طراحان نظامی را مجبور می‌کند تا بین دفاع از دارایی‌های خاص و باارزش و تلاش برای محافظت از کل خطوط ساحلی در برابر یک پروفایل پروازی ذاتاً پنهان‌کار، یکی را انتخاب کنند.[1]