Hull4: Radar und Mathe

Rundsichtradar (Foto) auf einem Schiff, Colin Wright.

Dass sie „auf dem Radar sind“ ist für Piloten Alltag. Wir Flieger sehen das primär als Sicherheit und nicht als Bedrohung wie Autofahrer. Über die funkbasierte Flugzeugortung und -abstandsmessung per Funkwellen macht sich vermutlich kein Pilot weitere Gedanken.

Was ist Radar?

fragt Colin Wright, der an Radarsystemen zur Koordinierung und Verfolgung von Schiffen und Booten arbeitet, auf dem Science Festival. Nach Wright ist die Antwort simpel: „Radar goes Bäng! and then listens for the echo“. (ungefähr: Radar knallt mal ganz heftig und lauscht dann, was zurückkommt)

Etwas technischer formuliert sendet ein Radargerät elektromagnetische Wellen gebündelt aus und wertet dann die von Objekten reflektierten Echos aus. Dies nennt man Primär-Radar. Hierbei muss das Objekt nichts selber tun.

Im Gegensatz dazu wird beim Sekundär-Radar, das heute in der Luftfahrt eingesetzt ist, durch den Radarstrahl eine aktive Antwort des Objekts ausgelöst. Die schickt der sogenannte Transponder. Das Sekundär-Radar „sieht“ also nur Objekte, die einen Transponder haben und ihn auch benutzen.

Das Problem liegt in der Auswertung des Echos. Was genau zeigt es?

Von Geistern und Tarnkappen

Beim Marine-Radar geht die Verbindung von Erde zur Erde, im Gegensatz zum Radar in der Luftfahrt, das von der Erde zum fliegenden Flugzeug und retour geht. Die Idee, dass Objekte Radarstrahlen reflektieren (zurückschicken) heißt aber auch, dass keine Radarstrahlen weiter nach hinten durchgeschickt werden. Das heißt, ein kleines Boot* hinter (vom Radar aus gesehen) dem massiven Tanker ist für das Radar unsichtbar. Andererseits wiederum gibt es sogenannte Ghosts, das sind Echos, die keinem realen Objekt zuzuordnen sind, sondern sich aus irgendwie und irgendwo reflektierten Strahlen zusammensetzen.

Man muss also die falschen von den richtigen Signalen trennen und im Falle der kleinen Segeljolle hinter dem Tanker im Hafen das Bötchen trotzdem aufspüren. Letzteres geht, indem man kontinuierlich alle Radarspuren trackt (die Bootsignale von bevor es hinter dem Tanker verschwand), und feststellt, dass es also noch da sein muss, und berechnet, wo es denn jetzt sein müsste. Auch die Ghostsignale werden mit Hilfe von Mathematik eliminiert. Wie das alles in Gleichungen umgesetzt wird, damit es seine Richtigkeit hat, damit befasst sich Colin Wright.

Das Ablenken von Radarstrahlen durch die Form und etwa den Anstrich des Objektes macht man sich bei Tarnkappenflugzeugen zunutze. Um fürs Radar unsichtbar zu sein, muss man sich nur hinter jemandem verstecken: „Wenn du hinter jemandem bist, der groß genug ist, kannst du vom Radar nicht gesehen werden.“

Das funktioniert mehr oder weniger gut. Wright: „Ein Tarnkappen-U-Boot sehe ich im Radar an der Bugwelle, die es vor sich herzieht. Die Existenz des Bootes wird zwar nie offiziell bestätigt, aber so funktioniert es.“

Mit Krach unsichtbar werden

Jamming, also selbst aktiv Störsignale auszusenden, wäre eine Möglichkeit, das Echo zu verwirren. Aber: „If you are illuminated, you cannot see the lights.“ (Wer selbst im Scheinwerferlicht steht, sieht nichts anderes mehr.) Im Kriegsfall hilft Jamming wenig, denn es ist die beste Bestätigung für die (eigene) Existenz – also das Gegenteil von Stealth (unsichtbar/unentdeckbar).

Zitat von Wright nicht nur für Luftfahrer, zum Nachdenken:

Die Öffentlichkeit erfährt von jedem Flugzeugabsturz, aber nie von Schiffsunfällen

 


*Das funktioniert analog natürlich auch bei Flugzeugen so. Allerdings sind die selten so dicht in der Luft geschachtelt, dass dies ein Problem wird. Bei Hafeneinfahrten und einer Mixtur von Schiffsgrößen sieht das schon anders aus.

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