Raketi juhtimine

Allikas: Vikipeedia
Rakett tabamas harjutussihtmärki

Raketi juhtimine viitab üldisemalt erinevatele meetoditele, kuidas suunata raketti või mürsku seatud sihtmärgi pihta. Raketi efektiivsuse seisukohalt on täpsus kriitilise tähtsusega ning juhtismissüsteemid täiendavad sihtmärgi tabamuse täpsust.[1][2]

Raketi juhtimise tehnoloogiaid saab jagada mitmetesse kategooriatesse, millest kõige üldisemad on aktiiv-, passiiv-, ja ettemääratud juhtimise süsteemid. Enamasti kasutavad mürsud ja raketid sarnast tüüpi juhtimissüsteeme, ent nende erinevus seisneb selles, et raketid on varustatud mootoriga ning nende suunda saab korrigeerida lennu ajal, samas mürskude trajektoor sõltub väljalaske algtingimustest.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Raketi juhtimise kontsepstsioon pärineb hilisemalt Esimese maailmasõja ajajärgust, mil tekkisid ideed kaugjuhitavatest lennukpommidest. Esimesed elektrooniliselt juhitavad raketid arendati välja Teise maailmasõja ajal Saksa V-relvade programmi[3] raames V1 ja V2 raketi kujul.

Juhtimissüsteemide kategooriad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Juhtimissüsteemide disain on sihtmärgi tüübist olenevalt, mis võib olla nii liikuv kui ka statsionaarne, jaotatud kahte hõlmavasse kategooriasse, milleks on Otse-Sihmärgile-Suundumine (GOT) ja Suundumine-Määratud-Asukohta-Kosmoses (GOLIS) tüüpi juhtimissüsteemid[4]. OSS tüüpi süsteem on võimeline tabama nii liikuvaid kui ka statsionaarseid sihtmärke, samas SMAK tüüpi relv on piiratud statsionaarsete või peaaegu liikumatute sihtmärkidega.

GOT süsteemid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Iga GOT tüüpi süsteem koosneb kolmest alamsüsteemist:

  • Sihtmärgi jälgija
  • Raketi jälgija
  • Juhtarvuti

Võimalused, kuidas antud alamsüsteemid on jaotatud raketi ja lafeti vahel, moodustavad kaks kategooriat:

  • Kaugjuhitav süsteem
  • Isesihtuv süsteem

Kaugjuhitav süsteem[muuda | redigeeri lähteteksti]

Seda tüüpi juhtimise korral kasutatakse tavaliselt radarit ning raadiosidet või juhtmega ühendust juhtimispunkti ja raketi vahel ehk siis raketi trajektoori kontrollitakse raadioside või juhtme kaudu saadetud informatsiooniga.

Juhtimise poolest jagunevad kaugjuhitavad süsteemid järgmiselt:

  • Käskude kaudu juhtimine, mille puhul Raketi jälgija asub lafetil. Seda tüüpi raketid on täielikult kontrollitud lafeti poolt, mis saadab käske raketile. Kaks peamist varianti on:
  • Vaatlusjoonele juhtimine(CLOS)
  • Vaatlusjoonelt eemale juhtimine(COLOS)
  • Vaatlusjoonel kiirega juhtimine(LOSBR) – Sihtmärgi jälgija asub raketil. Raketil on võime reguleerida oma asendit, et püsida lafetilt sihtmärgile suunatud kiire sees. Seesugune süsteem saab olla nii automaatne kui ka poolautomaatne.

Vaatlusjoonele juhtimine (CLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

CLOS süsteem kasutab raketi suunamiseks sihtmärgile ainult nurkkoordinaate. Raketti hoitakse lennu ajal lafeti ja sihtmärgi vahelisel vaatlusjoonel ning raketi hälvet sellest joonest korrigeeritakse. Kuna üsna paljud raketitüübid kasutavad CLOS süsteemi, siis sellest tulenevalt saab antud süsteemi jagada nelja alagruppi:

Manuaalne vaatlusjoonele juhtimine (MCLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sihtmärgi ja raketi jälgimine ning juhtimine teostatakse manuaalselt. Operaator jälgib raketi kulgu ning operaatori ja sihtmärgi vahelisest sirgest hälbimise korral korrigeeritakse raketi asendit tagasi sirgele. See süsteem on tavaliselt rakendatav aeglaste sihtmärkide puhul, mille korral pole juhtimist vaja oluliselt teostada, ning see toimis edukalt laevade pommitamisel ja Wasserfall rakettide näol aeglaselt liikuvate B-17 Flying Fortress pommituslennukite vastu. Samas sihtmärgi kiiruse suurenedes muutusid MCLOS süsteemid kasutuks.

Pool manuaalne vaatlusjoonele juhtimine (SMCLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sihtmärgi jälgimine on automaatne, samas raketi jägimine teostatakse manuaalselt.

Pool automaatne vaatlusjoonele juhtimine (SACLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sihtmärgi jälgimine on manuaalne, samas raketi jägimine teostatakse automaatselt. See süsteem on sarnane MCLOS-ile, kuid automatiseeritud süsteem hoiab raketti vaatlusjoonel, samal ajal kui operaator jälgib sihtmärki. SACLOS on üks kasutatuim süsteem maapinnal asuvate sihtmärkide, nagu tankide ja punkrite, vastu.

Automaatne vaatlsjoonele juhtimine (ACLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Sihtmärgi ja raketi jälgimine teostatakse automaatselt.

Vaatlusjoonelt eemale juhtimine (COLOS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Antud juhtimissüsteem oli üks esimesi, mis võeti kasutusele ning ühtlasi on kasutuses ka tänapäeval peamiselt õhutõrjerakettides. COLOS süsteemi puhul saavad raketi ja sihtmärgi jälgija olla orienteeritud erinevates suundades. Juhtimisseade kindlustab sihtmärgi ja raketi kokkupõrke nende mõlema asukoha teadmise läbi, mis tähendab seda, et COLOS ei sõltu otseselt vaatlusjoone suhtes arvestatavatest nurkkoordinaatidest nagu CLOS süsteem. Asukohtade määramiseks peavad raketi ja sihtmärgi jälgija olema aktiivsed ning üldiselt on mõlemad jälgimissüsteemid automaatsed. Enamasti on kasutatud COLOS süsteemis ainsa sensorina radarit.

Vaatlusjoonel kiirega juhtimine (LOSBR)[muuda | redigeeri lähteteksti]

LOSBR süsteemi keskmeks on raadiosignaal, radari või laseri kiir, mis on suunatud sihtmärgile ning seeläbi Raketi küljes aseteseva detektori abil korigeeritakse raketi asendit kiire suhtes. Kiirega juhtimise süsteemid töötavad tihtipeale SACLOS tööpõhimõttega ning teistsugusemates lahendustes on kiire suunamine teostatud radari abiga automaatselt. Vietnami sõjas juhiti laserkiire abil RIM-8 Talos rakette suure kaarega sihtmärgi poole ning viimaks pandi rakett suunduma vertikaalselt alla sihtmärgi pihta. Enne tabamist kasutati viimasel hetkel täpsemat pool aktiiv radariga isesihtumise (SARH) süsteemi. Seesugune laskemeetod tagas vaenlase suhtes võimalikult suure teadmatuse raketijuhtimise radari poolt sihituse suhtes.

LOSBR lahutamatuks nõrkuseks on distantsi suurenedes kiire hajumise tõttu täpsuse kahanemine. Samuti mõjutavad täpsust ka ilmastiku tingimused, mis kokkuvõttes tähendab, et LOSBR on tõhus lühemate distantside korral. Teisalt on sihtmärgile lähenedes SARH süsteem vastavalt üha tõhusam ning neid süsteeme kasutatakse enamasti koos.

Isesihtuv juhtimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Aktiiv isesihtumine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Aktiiv isesihtumissüsteem kasutab raketile juhtsignaali tagamiseks radarit. Tavaliselt hoiab raketi pardal paiknev elektroonika radarit otse sihtmärgi suunas ning radari andmetest juhinduvalt suunab rakett ennast õigele kursile. Radari lahutusvõime sõltub antenni suurusest, seega väiksema raketi puhul on seda tüüpi süsteem kasulik suuremate sihtmärkide ründamiseks nagu näiteks laevade ja suurte pommitajate. Aktiiv radariga süsteeme kasutataksegi enamasti laevade vastu suunitletud ning ka lennukitel paiknevatel õhuvõitluse rakettides nagu AMRAAM ja R-77.

Pool aktiiv isesihtumine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pool aktiiv isesihtumise süsteemid ühendavad endas raketil oleva passiivse vastuvõtu radari eraldi olevaga sihtmärgi jälgimise radariga. Kuna tavaliselt lastakse rakett sihtmärgi suunas peale võimsa radari abiga tehtud esialgset avastus, siis seda samust eraldiseisvat radarit saab kasutada ka sihtmärgi edasiseks jälgimiseks, mille läbi välditakse aktiiv radariga süsteemidel esinevaid radari resolutsiooni, võimsustabe ja kogukuse probleeme. Pool aktiiv radariga isesihtumine on enamkasutatuim ilmastikukindel juhtimissüsteem lennutõrjes.[2]

Lennukitel kasutatavate SARH süsteemide nõrkuseks on asjaolu, et raketi väljastanud lennuk peab liikuma edasiselt sihtmärgi suunas radari nägemisulatuse tagamiseks. Seeläbi võib tekkida olukord, kus lennuk satub infrapuna rakettide ulatusse. Laevade või maa peal kasutatavate aluste puhul on protsessi käigus sellise ohu tekkimine välistatud kuna üldiselt takistab nii lafeti kiirus kui ka suurus sihtmärgi eest taandumise või selle poole edasise liikumise.

Passiivne isesihtumine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Infrapuna isesihumine on passiivne süsteem mille puhul detekteeritakse sihtmärk läbi selle poolt tekitatud soojussignaali. Enamasti kasutatakse soojust otsivat süsteemi lennutõrjes, mille korral jälgitakse lennuki mootori poolt tekitatud soojust.[2]

Kontrasti otsijad kasutavad sensorina üldiselt must-valget kaamerat vaatevälja kuvamiseks operaatorile. Lennus olles otsib rakett ülesvõetud pildilt kohta, kus kontrast muutub nii vertikaalselt kui ka horisontaalselt kõige kiiremini ning seeläbi sihik lukustub leitud punkti. Kontrasti otsija süsteemi kasutavat raketti, nagu AGM-65 Maverick, on rakendatud maal olevate sihtmärkide ründamiseks lennukitelt, kuna suurem osa sihmärkidest on tuvastatavad ainult läbi visuaalse informatsiooni. Samas on süsteemi töökindlaks toimimiseks vajalik tugev kontrasti olemasolu ning seetõttu isegi tavalie kamuflaaž võib muuta sihtmärgi tabamatuks.

SMAK süsteemid (GOLIS)[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kõik Suundumine-Määratud-Asukohta-Kosmoses tüüpi süsteemid peavad ettemääratuna sisaldama informatsiooni sihtmärgi kohta. GOLIS tüüpi raketid sisaldavad juhtarvutit ning raketijälgijat, samas sihtmärgi jälgija puudub raketi pardal ning see seab eelduse, et raketti navigeeritakse.[2]

Kõik juhtimise tüübid, mis ei sisalda sihtmärgi jägijat on navigeeritavad süsteemid. Need süsteemid on tuntud ka iseseisvatena, kuid raketijälgijast olenevalt ei pruugi iseseisvus olla täielik ning raketijälgija funktsioneerimise alusel saab GOLIS juhtimist jaotada kolme kategooriasse:

  • Täielikult autonoomne – Süsteem, mille raketijälgija ei sõltu välistest allikatest ning seda saab omakorda jagada järgnevalt:
  • Inertsiaalne navigeerimine
  • Ettemääratud navigeerimine
  • Looduslikest nähtustest juhinduv – Süsteem mille puhul raketi jälgija sõltub looduses esinevatest nähtustest:
  • Tähte järgi navigeerimine
  • Maa järgi navigeerimine
  • Tehislikest allikatest juhinduv - Süsteem mille puhul raketi jälgija sõltub tehislikust välisiformatsioonist:

Inertsiaalne navigeerimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Inertsiaalne navigeerimine kasutab positsiooni arvutamiseks tundlikke mõõteseadmeid, mis tajuvad mingi füüsikalise suuruse, näiteks kiirenduse, muutust. Varasemad mehaanilised süsteemid olid üsna ebatäpsed ning vajasid justeerimist, et saada pihta linna suurusele sihtmärgile. Tänapäevasemad süsteemid kasutavad pooljuhtidel baseeruvaid lasergüroskoope, mille täpsus ulatub meetritesse 10 000 km suuruse piirkonna kohta. Güroskoopide arendusprotsess on kulmineerunud MX rakettidel paikneva AIRS süsteemide näol, mille tabamuse ebatäpsus on mandritevahelise trajektoori korral vähem kui 100 m. Lasergüroskoope kasutavad ka paljud tsiviilotstabelised lennukid, kuna GPS süsteem polnud suurema osa kasutuses olevate lennukite, nagu Boeing 707 ja 747, arendusjärgus laiakaubanduslikult kättesaadav.[4]

Ettemääratud navigeerimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Ettemääratud navigatsioon on lihtsaim raketijuhtimise tüüp. Lennu trajektoor on määratud sihtmärgi kauguse ja suuna järgi. Informatsioon trajektoori kohta programmeeritakse raketile enne väljastamist mällu ning lennu ajal üritab rakett järgida antud trajektoori. Juhtimiseks vajalikud komponendid, nagu güroskoobid ja kiirenduse mõõtjad, paiknevad raketi pardal ning välist informatsiooni (raadiosidet) ei kasutata. Ettemääratud navigeerimise süsteemi kasutas ka V-2 rakett.[2]

Tähtede järgi navigeerimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tähtede järgi navigeerimise süsteemi kasutati esimest korda 1953 aastal Snark raketis. Seda süsteemi kasutatakse peale starti inertsiaalse süsteemi täppishäälestamiseks. Raketi trajektoori täpsus sõltub juhtimissüsteemi poolt hallatavast asukoha informatsioonist teatud ajahetkedel ning asjaolu, et tähed on alati fikseeritud orientiirid, mille järgi arvutada raketi positsiooni, muudab seesuguse süsteemi kasutamine asukoha ja asendi määramise potentsiaalselt väga täpseks.

Maa järgi navigeerimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Maa järgi navigeerimise süsteem kasutab raketi juhtimiseks ära lafeti ja sihtmärgi vahelise maa-ala kõrguskaarti, mida kõrvutatakse lennu ajal pardal olevast kõrgusemõõtjast saadud informatsiooniga. Keerulisemad maa-ala kontuuri sobitussüsteemid (TERCOM) kasutavad ka kolmemõõtmelisi kaarte, lubades raketil lennata komplitseeritumat trajektoori pidi.[4]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. "Active and Semiactive Radar Missile Guidance". Austraalia õhujõud. 
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 "Peatükk 15. Guidance and Control". Ameerika teadlaste federatsioon. 
  3. Siouris, George. Missile Guidance and Control Systems. 2004
  4. 4,0 4,1 4,2 P. Zarchan, Tactical and Strategic Missile Guidance, AIAA (2007).