تتبع أثناء المسح

التتبع أثناء المسح ( TWS ) هو نمط تشغيل راداري يُخصص فيه الرادار جزءًا من طاقته لتتبع هدف أو أهداف (حتى أربعين هدفًا مع الرادارات الحديثة)، بينما يُخصص الجزء الآخر للمسح. ^{[ 1 ]} وهو مشابه لأنماط البحث أثناء تحديد المدى (RWS)، والبحث بعيد المدى (LRS)، ووضع القتال الجوي (ACM)، والبحث عن السرعة مع تحديد المدى (VSR)، ووضع الرادار المُدمج (CRM)، ولكنه يختلف عنها في طريقة العمل. في نمط التتبع أثناء المسح، يتمتع الرادار بالقدرة على تحديد وتتبع أهداف متعددة مع توفير رؤية شاملة للمجال الجوي المحيط، مما يُساعد الطيار أو المُشغل على تحسين إدراكه للوضع المحيط . ^{[ 2 ]}

كانت أنظمة الرادار المحمولة جواً في بداياتها تعمل بشكل عام كأنظمة تتبع بحتة، حيث يقوم مشغل رادار متخصص بضبط النظام يدوياً لتحديد الأهداف في مجال رؤية ضيق نسبياً أمام الطائرة. وكان من الممكن تغيير منطقة البحث باستخدام طرق متنوعة، كتقنية إزاحة الطور أو تبديل الفصوص في الأنظمة منخفضة التردد التي تتطلب هوائيات كبيرة، أو بتحريك طبق الرادار في رادارات ترددات الميكروويف. تبدأ الاشتباكات بتوجيه مراقبي الحركة الأرضية للطائرة إلى المنطقة العامة للهدف عبر أوامر صوتية للطيار، وبمجرد دخول الطائرة في المدى المطلوب، يلتقط رادارها الهدف استعداداً للاقتراب النهائي، حيث يُصدر مشغل الرادار أوامر صوتية للطيار. لم يكن هناك فرق حقيقي بين البحث عن هدف وتتبعه.

قامت الرادارات الأرضية، مثل SCR-584، بأتمتة هذه العملية في مراحل مبكرة من تطورها. في وضع البحث، كان جهاز SCR-584 يُدير هوائيه بزاوية 360 درجة، ويتم عرض أي إشارات مرتدة على مؤشر الموقع (PPI). هذا يُعطي المشغلين مؤشرًا على أي أهداف ضمن نطاق الكشف البالغ حوالي 25 ميلًا، واتجاهها بالنسبة لعربة الرادار. عندما يُعتبر أحد الإشارات المرتدة مهمًا، يتم تحويل الرادار إلى وضع التتبع وتثبيته. ومنذ ذلك الحين، يُبقي هوائيه موجهًا تلقائيًا نحو الهدف، ويُرسل معلومات دقيقة عن الاتجاه والارتفاع والمدى على شاشة B-Scope . وبذلك، انخفض عبء العمل على المشغل بشكل كبير.

بفضل التطورات في مجال الإلكترونيات، لم يكن سوى مسألة وقت قبل أن يتم تصغير حجم ووزن أجهزة الرادار الآلية مثل SCR-584 بما يكفي لتناسب الطائرات. وقد بدأت هذه الأجهزة بالظهور في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، وظلت شائعة حتى الثمانينيات.

أدى إدخال الصواريخ الموجهة بالرادار شبه النشط إلى جعل مفهوم التثبيت على الهدف بالغ الأهمية. تستخدم هذه الصواريخ رادار الطائرة المُطلقة لرسم إشارة رادارية على الهدف، ثم يستمع الصاروخ إلى الإشارة المنعكسة عنه ليتتبعه. يتطلب هذا تثبيت الرادار على الهدف لتوفير إشارة توجيه ثابتة. لكن العيب يكمن في أنه بمجرد ضبط الرادار على تتبع هدف واحد، يفقد المشغل معلومات عن أي أهداف أخرى. هذه هي المشكلة التي صُممت تقنية التتبع أثناء المسح لحلها.

في أنظمة الرادار التقليدية، تعتمد الشاشة كليًا على الكهرباء؛ حيث تُضخّم الإشارات القادمة من طبق الرادار وتُرسل مباشرةً إلى راسم الإشارة لعرضها. ثمة تطابق تام بين "الومضات" الظاهرة على الشاشة وإشارة الراديو المستقبلة من الهوائي. عندما لا يكون الهوائي موجهًا في اتجاه معين، تختفي الإشارة من أي هدف في ذلك الاتجاه. ولتحسين قدرة المشغل على قراءة الشاشة، كانت راسمات الإشارة تستخدم عادةً مادة فسفورية تتلاشى ببطء كشكل بدائي من "الذاكرة".

أصبح تتبع الأهداف أثناء المسح ممكنًا بفضل تقنيتين جديدتين: رادارات المصفوفة الطورية وأجهزة ذاكرة الحاسوب. وأصبحت هوائيات المصفوفة الطورية عمليةً مع ظهور مذبذبات الترددات الراديوية المتماسكة عالية القدرة والقابلة للضبط في ستينيات القرن الماضي. ومن خلال تغيير الطور بشكل طفيف بين سلسلة من الهوائيات، يمكن توجيه الإشارة الناتجة وتركيزها إلكترونيًا. لكن الأهم في تطوير تقنية تتبع الأهداف أثناء المسح كان تطوير الحواسيب الرقمية وذاكراتها، مما سمح بحفظ بيانات الرادار من مسح إلى آخر.

تفصل رادارات TWS الشاشة عن الهوائي، وترسل الإشارات إلى جهاز كمبيوتر بدلاً من الشاشة. يقوم الكمبيوتر بتفسير الإشارة وإنشاء "ملف تتبع" لأي شيء كان من شأنه أن يتسبب عادةً في ظهور إشارة. في المرة التالية التي يعود فيها الرادار إلى تلك المنطقة، تتم مقارنة أي إشارات عائدة بالتسجيل الأصلي، ويتم تحديث ملف التتبع أو حذفه حسب الاقتضاء. يقوم نظام ثانٍ بقراءة البيانات الموجودة في ملفات التتبع باستمرار من الذاكرة، ويعرضها على الرادار كسلسلة من الرموز الموضحة. على عكس وضع التتبع المباشر، يتعين على رادارات TWS حل مشكلة إضافية تتمثل في تحديد ما إذا كان كل تمييز/كشف للهدف يُعرّف هدفًا جديدًا أم أنه ينتمي إلى أهداف تم تتبعها بالفعل. ^{[ 3 ]}

بفضل معرفة موقع الأهداف حتى عندما لا يكون هوائي الرادار موجهًا نحوها، تستطيع رادارات TWS العودة إلى نفس المنطقة من السماء في مسحها التالي وتوجيه طاقة إضافية نحو الهدف. لذا، على الرغم من أن الرادار لا يرصد الهدف باستمرار كما هو الحال في نظام التثبيت التقليدي، إلا أنه يرسل طاقة كافية في ذلك الاتجاه لتمكين الصاروخ من تتبعه. يساعد هوائي المصفوفة الطورية في ذلك، حيث يسمح بتركيز الإشارة على الهدف عندما يكون الهوائي في ذلك الاتجاه، دون الحاجة إلى توجيهه مباشرة نحو الهدف. هذا يعني إمكانية رصد الهدف لفترة أطول، كلما كان الهوائي في نفس الاتجاه العام. وتجعل رادارات المصفوفة الطورية المتقدمة هذه العملية أسهل، إذ تسمح بتوجيه الإشارة باستمرار نحو الهدف.

مع ذلك، لم يكن أول رادار تشغيلي للتتبع أثناء المسح في التاريخ رادارًا سلبيًا ذو مصفوفة مسح إلكتروني، ولا رادارًا نشطًا ذو مصفوفة مسح إلكتروني . بل كان في الواقع رادارًا سوفيتي الصنع لتوجيه الصواريخ وكشف الأهداف وتتبعها، يُعرف باسم B-200، ^{[ 4 ]} صُمم لأول مرة عام 1953 من قِبل مكتب التصميم KB-1 (المعروف اليوم باسم NPO Almaz )، كجزء من نظام صواريخ مضادة للطائرات متعدد القنوات وثابت، يُعرف باسم S-25 ( Sistema-25 ، واسمه الأصلي Berkut - النسر الذهبي ) أو SA-1 Guild (حسب تسمية الناتو )، والذي كان مخصصًا حصريًا للدفاع ضد أي غارة جوية واسعة النطاق محتملة على موسكو ، وخاصة الكرملين، من قاذفات القوات الجوية الأمريكية الاستراتيجية بعيدة المدى ^{[ 5 ]} (وخاصة تلك التي مثل B-47 ولاحقًا B-52 ، القادرة على التحليق في طبقة الستراتوسفير ، مما جعلها محصنة تمامًا ضد المدافع المضادة للطائرات العادية).

وبما أن نظام S-25 قد صُمم أيضًا كأول نظام صواريخ متعدد القنوات في التاريخ (الأول الذي كان لديه القدرة على الاشتباك مع أهداف متعددة في وقت واحد تمامًا - ما يصل إلى عشرين هدفًا بواسطة بطارية واحدة، كل منها مزود بما يصل إلى ثلاثة صواريخ)، ^{[ 6 ]} فقد تطلب الأمر رادارًا مناسبًا قادرًا على إنجاز مثل هذه المهمة الصعبة، وهو ما أدى في النهاية إلى إنشاء B-200، كأول رادار للتحكم في إطلاق النار مخصص للتوجيه المتعدد للصواريخ على أهداف جوية متعددة ومختلفة، وهو ما تم ضمانه بالضبط من خلال قدرته على TWS.

بدلاً من استخدام هوائيات المصفوفة الطورية والحواسيب الرقمية متعددة المعالجات (التي لم تكن موجودة آنذاك)، تم تحقيق قدرة نظام الإنذار المبكر في قاذفة B-200 بطريقة بديلة، وهي ما يُعرف بنهج "الاستخدام المفرط للقوة" (حيث احتوت B-200 على إلكترونيات ضخمة وثقيلة للغاية ^{[ 7 ]} تضم العديد من الحواسيب التناظرية بالإضافة إلى مصدر طاقة خاص بها على شكل مولدات ومنظمات ومثبتات ومراوح ثقيلة، وُضعت جميعها داخل ملجأ خرساني كبير نسبيًا). أنشأ الاتحاد السوفيتي 56 موقعًا من هذه المواقع الرادارية بين عامي 1954 و1956 (بنفس عدد مواقع صواريخ S-25) في حلقتين متحدتي المركز حول موسكو، تمثلان خطين للدفاع الجوي، ويضم كل منهما مواقع متعددة لصواريخ S-25 (34 منها على الحلقة الخارجية و22 على الحلقة الداخلية). ^{[ 8 ]}

كان الرادار B-200 رادارًا ثلاثي الأبعاد يعمل بترددات UHF ونطاقي S/E ، ويبلغ مداه 150  كيلومترًا، وقادرًا على تتبع ما يصل إلى 30 هدفًا مختلفًا في وقت واحد (مع إمكانية إطلاق صواريخ S-25 على 20 هدفًا منها)، مع استمراره في البحث عن أهداف جديدة. ^{[ 9 ]} كان أول رادار في العالم يتمتع بهذه الميزات، والتي تفوقت عليه منظومة S-400 الروسية الحديثة بعد نصف قرن (حيث يستطيع رادار التحكم النيراني 92N2 الخاص به الاشتباك مع ما يصل إلى 80 هدفًا مختلفًا في وقت واحد، كل منها بصاروخين). كما تميز الرادار B-200 بتصميم فريد ومتقدم بالنسبة لعصره، بالإضافة إلى نمط تشغيل غير مألوف. يتألف النظام من هوائيين متناظرين (أحدهما مخصص للمراقبة السمتية والآخر للمراقبة الارتفاعية)، ويحتوي كل منهما على قرصين سداسيين على شكل ماسة (يبلغ ارتفاع كل منهما 10 أمتار)، يدوران حول محوريهما (مثل المروحة أو طاحونة الهواء ) في اتجاهين متعاكسين وبسرعة تصل إلى 50 دورة في الدقيقة، مما مكنهما من مسح الأهداف بدقة عالية. ^{[ 10 ]} شكل نظام B-200، إلى جانب نظام S-25، خط الدفاع الرئيسي لموسكو ضد الغارات الجوية المحتملة لما يقرب من 30 عامًا (1955-1982)، إلى أن تفوق عليه لاحقًا نظام الصواريخ ذاتية الدفع بعيدة المدى S-300 ^{[ 11 ]} (الذي يُعرف الآن باسم S-400)، ويعود ذلك أساسًا إلى عدم قدرة نظام S-25 بأكمله على الحركة.

على الرغم من عدم انتمائها إلى فئة رادارات المصفوفة الطورية الحديثة، إلا أن B-200 تعتبر أيضًا أول رادار حديث للتحكم في إطلاق النار في التاريخ (الرادار المخصص لتوجيه الصواريخ)، حيث أن معظم رادارات اليوم من هذا النوع تشترك في قدرة TWS.

من الجانب الغربي ، كان أول رادار تشغيلي يعمل بتقنية TWS هو رادار البحرية الملكية البريطانية من طراز 984 ، والذي ظهر لأول مرة بعد ثلاث سنوات من ظهور رادار B-200 السوفيتي الأرضي (في عام 1956)، حيث لم يُصنع منه سوى ثلاثة رادارات فقط (لثلاث حاملات طائرات تابعة للبحرية الملكية - إتش إم إس إيجل ، وهيرميس ، وفيكتوريوس ) . كما أن طراز 984 لم يكن رادارًا للتحكم في النيران، وبالتالي لم يكن مصممًا لتوجيه الصواريخ، بل كان رادارًا مخصصًا للاعتراض الأرضي والإنذار المبكر ، مما استلزم أيضًا قدرة TWS. وكان أول رادار غربي يتميز بقدرته على الاشتباك مع الطائرات على أهداف جوية متعددة مع الاستمرار في البحث عن أهداف جديدة في الوقت نفسه. كما كان طراز 984 أول رادار بحري يعمل بتقنية TWS في التاريخ.

في الولايات المتحدة، كان نظام الرادار الأصلي للتتبع هو نظام البيئة الأرضية شبه الآلية (SAGE)، الذي طُوّر لصالح القوات الجوية الأمريكية عام 1958. تطلّب نظام SAGE حواسيب ضخمة لتطوير وصيانة مسارات عشرات الطائرات. في بداياتها، كانت رادارات TWS المحمولة جواً تتعقب هدفاً واحداً فقط أثناء المسح. كان أول جهاز TWS محمول جواً هو جهاز Hughes Aircraft AN/ASG-18 الخاص بطائرة XF-108 Rapier ، والذي كان قادراً على تتبع هدف واحد. أما جهاز Westinghouse AN/APQ-81 الخاص بطائرة F6D Missileer فكان أكثر تطوراً، إذ كان يتعقب ما يصل إلى ثمانية أهداف، ولكنه كان يتطلب مشغلاً خاصاً.

لم يصبح استخدام أنظمة التتبع الجوي عمليًا إلا مع ظهور الحواسيب الرقمية ، وخاصة المعالجات الدقيقة . وقد تزامن تطوير هذه الأنظمة عمومًا مع تطوير المعالجات الدقيقة التي شغّلتها لاحقًا؛ فنظام AN/AWG-9 الخاص بطائرة إف-14 تومكات كان يستخدم معالج إنتل 8080 وكان قادرًا على تتبع 24 هدفًا.

• فهرس مقالات الطيران
• تتبع قبل الكشف
• رادار من النوع 984