Teabenõue

Läänemere avamere tuulepargi MP2 mõjuhinnang õhu- ja mereseireleradarite abil 1. Geomeetriline paigutus ja distantsid Läänemerega piirnevate tähtsamate positsioonide paiknemine ning ligikaudsed vahemaad:Kaliningrad → Liivi laht: ~300 kmLiivi laht → Tallinn: ~180 kmKokku: ~480 km

Merekaardil Läänemerel meretuulepargi MP2 paiknemisala ning VF Kaliningradi oblastigapiirnevad tähtsamad positsioonid. Kaliningrad → Liivi laht → Tallinn(sihtmärk: madallennul tiibrakett või droon)Analüüs samm-sammult koos ajaskaala ja radarituvastuse modelleerimise tulemustega. Kiirus (tiibrakett):250–300 m/s (≈900–1100 km/h)Kasutame: v = 270 m/s 2. Lennuprofiil Tüüpiline rünnak:kõrgus: 10–30 m (sea-skimming)trajektoor: mööda rannikut / üle veeeesmärk: vältida radarhorisonti 3. Ajaskaala (ilma tuulepargita) Kogu lennuaeg:Vahemaa: 480 km• Kiirus: 270 m/s• Lennuaeg: 480 000 m / 270 m/s = 1778 s ≈ 29,6 min• 40 km eelhoiatus: 40 000 m / 270 m/s = 148 s ≈ 2,5 min• 15 km: 56 s• 10 km: 37 s

~30 min Kaliningradist Tallinnani Radar avastab (ilma tuulepargita)Eeldus:

· avastuskaugus: 40 kmt=40000270≈148st = \frac{40000}{270} \approx 148 st=27040000 ≈148s ~2.5 min eelhoiatusaeg Arvutuses kasutatakse konservatiivse näitena 40 km efektiivset madallennu avastuskaugust. Tegelikväärtus sõltub radari antenni kõrgusest, sagedusalast, mereoludest, sihtmärgi RCS-ist, ilmastikust jasignaalitöötlusest. 4. Tuulepargi asukoht (Saaremaa läänerannik ja Liivi laht ) Eeldus:paikneb trajektoorillaius: ~20 km (koos mõjualaga) 5. Stsenaarium MP2 TUULEPARGIGA 5.1 Läbimine tuulepargistAeg tuulepargis:t=20000270≈74st = \frac{20000}{270} \approx 74 st=27020000 ≈74s ~1.2 min eelhoiatusaeg 5.2 Meretuulepargi töötamisel mõju mereseire ja õhuseire radarile:

· tugev Doppler clutter(selgitus: tähistab radarisüsteemides soovimatuid peegeldusi (kaja), mis on tingitudkeskkonnast (maapind, merepind, sademed) ja mis sisaldavad Doppleri nihet. See nihetekib siis, kui peegeldav objekt liigub radari suhtes (nt lained, tuules õõtsuvad puud,tiivikud) või kui radar ise.) · varjutamine(varjutamine - (radar shadowing/masking), kus sihtmärk jääb radari vaateväljast välja, kunatema ja radari. Fresnell’i tsoonis, vahel on mõni muu objekt .) · multipathpeegelpilt ehk "Kummitussihtmärk" (Ghost Targets), radar võib kuvada ühe lennuki asemelkahte. Üks on otsene peegeldus, teine on signaal, mis põrkas lennukilt maapinnale ja siisradarisse. Kuna see tee on pikem, arvab radar, et sihtmärk asub tegelikult kaugemal võimadalamal (maa all).Signaali hääbumine (Fading): see on kõige kriitilisem mõju. Otsene kiir ja peegeldunudkiir kohtuvad vastuvõtjas.Konstruktiivne interferents: Lained on samas faasis ja tugevdavad üksteist(sihtmärk paistab eredam).Destruktiivne interferents: Lained on vastandfaasis ja tühistavad üksteise. Sihtmärkvõib radari ekraanilt täielikult kaduda, kuigi ta on otse vaateväljas.Nurga määramise vead: radaril on raske määrata sihtmärgi täpset kõrgust (elevatsiooni),sest maapinnalt põrkuv peegeldus "määrib" signaali ja tõmbab radari kiirtevihu fookusemaapinna poole.

· sihtmärk ei ole usaldusväärselt nähtavKokkuvõtvalt: tuulepark võib ilma sobivate leevendusmeetmeteta halvendadamadallennu sihtmärkide avastamist, jälgimist ja klassifitseerimist. Täpsem selgitus:Kuidas tuulikud seda "148 sekundit" mõjutavad? Tuuleparkide puhul ei ole probleemiks ainult see,et droon on kaugel, vaid see, et tuulikud lühendavad seda efektiivset reageerimise aega märgatavalt: Avastuskauguse vähenemine: hoolimata radari tehnilisest võimekusest avastada 40 km kaugusel,siis tuulikute tekitatud varjes ja clutteri tõttu võib tegelik avastamine toimuda alles siis, kuitiibrakett või droon väljub tuulepargi "müratsoonist". Kui see juhtub näiteks 10 km peal, jääbtiibraketi lennukiirusest sõltuvalt 148 sekundi asemel reageerimiseks vaid 37 sekundit. Tracki stabiilsus: eelnevalt mainitu on arvutatud eeldusel, et jälgimine on pidev. Kui tuulikute vaheltoimub korduv „track loss” (jälje katkemine), peab süsteem iga kord uuesti sihtmärgi tuvastama jakinnitama. See "sööb" väärtuslikke sekundeid reageerimisajast, kuna operaator või automaatika eisaa kinnitust sihtmärgi kohta. Kõrguse faktor: lendav objekt liigub tõenäoliselt madalal, eeldatud sea skimming, et vältidaavastamist. Tuulikud (kõrgusega 150–250 m) loovad füüsilise barjääri, mis sunnib radaritfiltreerima välja kõik maapinna lähedal asuva, kaotades sellega võime näha sihtmärki distantsilt,kus see on veel tuulikute "taga" varjus. Sellisel juhul on aega palju, kuid tuulikute vahel peituv tiibrakett või turboreaktiivne droon võibjääda märkamatuks kuni viimase hetkeni, muutes 40 km teoreetilise avastuskauguse praktikastõenäoliselt saavutamatuks.

6. Sihtmärgi avastamise nihkumine Ilma tuulepargita:tuvastus: 40 kmTuulepargiga:tuvastus nihkub:võib teatud geomeetria ja ilmastiku korral vähendada usaldusväärse track’i tekkimise kaugustvähendada 10–15 km vahemikku. 7. Uus reaktsiooniaeg Kaugus 15 km:t=15000270≈56st = \frac{15000}{270} \approx 56 st=27015000 ≈56sKaugus 10 km:t=10000270≈37st = \frac{10000}{270} \approx 37 st=27010000 ≈37s 8. Täielik ajajoon ILMA tuulepargitaT = –30 min: start KaliningradistT = –2.5 min: radar tuvastabT = 0: tabamus TUULEPARGIGA

T = –30 min: startT = –3 min: siseneb Tuulepargi alaleT = –2 min: siseneb tuuleparki → radar kaotab sihtmärgiT = –1 min: väljub tuulepargistT = –40 s: esimene kindel tuvastusT = 0: tabamus

9. Visuaalne kokkuvõte Kaliningrad -----> Liivi laht (TUULEPARK) -----> Tallinn[ normaalne jälgimine ]↓[ RADAR CLUTTER / SHADOW ]↓[ hiline avastamine ] 10. Operatiivne mõju õhutõrjele

· Avatud allikatele tuginedes on relvastusse hangitud ja hankimisel õhutõrjesüsteemid, milletõrjeefektiivsus lääne suunal väheneb sõltuvalt avamere tuulepargi töötamisel tuulesuunast,õhuniiskusest (sademed) ning labades tekkivatest kõrge potentsiaaliga elektrilaengutest(staatilisest elektrist/ESD efekt) : · Tegevuskaugus sõltub õhutõrjeraketi tüübist: M39 25-165 km, M48 70-300 km. Keskmaaõhutõrjesüsteemid (Surface Launched Medium-range IRIS-T SLM, Diehl Defence)õhutõrjeradar Hensoldt TRML-4D, sihtmärgi avastus kaugus 120 m – 250 km kõrgusel kuni30 km, laskekaugus kuni 40 km, kõrgusel kuni 20 km, IR-sihik. · Lühimaa õhutõrjesüsteem (MBDA, Mistral 3 Short-Range Air Defence Systems),õhutõrjeradar SAAB AMB 3D radar, avastuskaugus 10-300 km, kõrgusel 0-40 km. · Lühimaa õhutõrjesüsteem Piorun, IR-sihik, laskekaugus 0,4-6,5 km, kõrgusel 10-4000 m. · UAS’ide kasutamine - tuulikud piiravad füüsiliselt droonide kasutamist ja sensoorikat.Tuulikud on droonide ja radarite jaoks üks keerukamaid keskkondi, kuna nad ühendavadendas kõik varem mainitud probleemid: clutteri, varjutamise ja multipath-efekti.Siin on ülevaade sellest, kuidas tuulikud füüsiliselt droonide tööd ja sensoorikat piiravad: · Radarsensori "pimestamine" (Doppler Clutter)Tuuliku labad liiguvad väga kiiresti (otsakiirusvõib ületada 300 km/h). · Massiivne Doppler: pöörlevad labad tekitavad tohutu Doppleri nihke, mis sarnaneb liikuvalennuki või drooniga. See "ujutab" radari signaalitöötluse üle, muutes väikese droonituvastamise labade vahel peaaegu võimatuks. · Dünaamiline vari: iga laba möödumine tekitab hetkelise varjatuse, mis tähendab, et droonisignaal "vilgub" – see katkestab stabiilse jälgimise (track loss). · Staatiline, füüsiline varjatus ja multipath, tuuliku mast on massiivne metallist või betoonisttakistus. · Sidekatkestused: drooni lendamisel tuuliku taha, tekib radarivari ja sidevahendite (pult, GPS,FPV-video) signaali katkestus kuni droon väljub varjust.

· Signaali peegeldused (Multipath): tuuliku metallist pind peegeldab raadiolaineid. DrooniGPS-seade võib vastu võtta peegeldunud signaale, mis paneb drooni "hüppama" võikaotama täpset positsioneerimist, kuna arvutatud asukoht on vale. · Turbulents ja füüsiline oht-lisaks sensoorika piiramisele mõjutavad tuulikud droonilennufüüsikat: · Jäljeturbulents ( või äratõukekeeris), (Wake Turbulence): tuuliku labade tekitatud endalabade tekitatud tugevad õhukeeriseid. Väikese drooni jaoks võib see tähendada kontrollikaotust või allakukkumist, isegi kui droon labadega kokku ei põrka. · Elektromagnetilised häired (EMI): tuuliku peas (gondlis) asuv generaator ja trafod tekitavadtugevaid magnetvälju, mis võivad häirida drooni kompassi ja inertsiaalsensoreid (IMU),vähemalt tuleks hinnata tuulikute elektrisüsteemide, välgukaitse ja võimalike impulsshäiretemõju raadiosageduslikule keskkonnale, juhul kui vastavad mõõteandmed seda kinnitavad. · Ründemoona kasutamine (Loitering munition) – otsustuskoht, sest tuulikute olemas olu võibmõjutada ründemoona kasutamise otsustuse protsessi .

Õhutõrjesüsteemi efektiivsuse tagamiseks vajalik õhuseiresüsteemi koostöövõime::Õhutõrjesüsteemi efektiivsuse tagamiseks vajalik: · tuvastus · track, selgitus: radaritehnoloogias ja droonide juhtimises tähendab "track" (sihtmärgijälgimine) protsessi, kus radar või sensor ei tuvasta objekti lihtsalt ühekordselt, vaid loobselle liikumisest järjepideva ja prognoositava trajektoori. Tuulikute kontekstis on "tracki"hoidmine äärmiselt keeruline järgmistel põhjustel:o Jälje katkemine (Track Loss)Kui droon lendab tuuliku masti taha või pöörlevate labadevahele, tekib varjatus. Radar kaotab sihtmärgi hetkeks silmist. Kui süsteem ei suudalühikese aja jooksul drooni uuesti tuvastada, "hukkub" jooksev track ja süsteem peabalustama uue otsinguga. · jälje "hüppamine" („Track Seduction”)- See on olukord, kus radari jälgimisalgoritm lähebsihtmärgilt üle tuuliku labale. Kuna tuuliku laba liigub ja tekitab tugeva peegelduse, võibradari tarkvara arvata, et droon muutis järsult suunda või kiirust. Tulemuseks on see, etradari ekraanil liigub "sihtmärk" mööda tuuliku laba trajektoori, samas kui tegelik droonjääb märkamatuks. · filtreerimine (Track Initialization)Et vältida tuhandete valesignaalide kuvamist,kasutavad radarid filtreid, mis algatavad tracki ainult siis, kui objekt liigub loogiliselt.Tuulikute tekitatud Doppler clutter on nii intensiivne, et süsteem võib drooni signaalimürana välja filtreerida. Drooni tracki ei tekitata (initialization fail), sest süsteem ei olekindel, kas tegu on päris objekti või lihtsalt tuuliku laba tekitatud häirega. · võimalikud probleemi ületused: Kalman filtreid. kus matemaatiline mudel, mis ennustabtiibraketi asukohta varjatuse ajal (kui viimane kaob sekundi murdosaks masti taha, eeldabfilter, et ta jätkab samas suunas ja kiirusega) oluline- vajalik täiendav arvutusvõimsus jakuluv aeg. TBD (Track-Before-Detect): algoritmid, mis koguvad nõrku signaale aja jooksul,enne kui kuulutavad selle sihtmärgiks, aidates eristada drooni juhuslikust peegeldusest,oluline nõrkade signaalide kogumise aeg ja arvutustele kuluv aeg. Mitme sensorisoovitavalt erinevate kasutamine(Sensor Fusion): kui radar kaotab tracki müras, võiboptiline sensor (kaamera) või akustiline sensor jälgimist jätkata, oluline- erinevate sensoriandmete liitmine- ajakulu multi-sensor süsteemi andmete ühildamisele arvutusprotsessis. · Laskelahendus: vajalik aeg: 60–120 sekundit .

Tulemus:Olukord TulemusIlmatuulepargita intercept võimalik Tuulepargiga intercept sageli ebaõnnestub Kokkuvõtvalt, efektiivne madallennu sihtmärkide (droonid, tiibraketid) avastamine ja tõrje eeldabkihilist, integreeritud ja koostöödeldavat õhuseire süsteemi, kus erinevad sensorid täidavad üksteisttäiendavaid rolle.Süsteem peab hõlmama järgmisi komponente:

• kõrge kaugseire radar kõrgemate sihtmärkide varajaseks avastamiseks • madalkõrguse radarid madallennu sihtmärkide tuvastamiseks • passiivsed RF-sensorid kiirgusallikate tuvastamiseks • optilised ja infrapuna (IR) sensorid sihtmärkide visuaalseks kinnitamiseks • akustilised sensorid lähialas madalal ja aeglaselt liikuvate objektide tuvastamiseks

Kõikide sensorite andmed tuleb: • integreerida ühtsesse süsteemi (sensorite fusioon) • töödelda automaatse klassifitseerimise algoritmidega • koondada ühtseks operatiivpildiks (common operational picture) • jagada reaalajas erinevate üksuste ja relvasüsteemide vahel

Sellise süsteemi eesmärk on tagada: • sihtmärgi usaldusväärne tuvastus (detect) • pidev ja stabiilne jälgimine (track) • korrektne klassifitseerimine (classify) • õigeaegne otsustus (decide) • piisav reaktsiooniaeg tõrjevahendite rakendamiseks (engage), kus kõik algab

sisendandmetest.

11. Eksperthinnang Parameeter Ilma Tuulepark Avastamise Pd 0.8–0.9 0.3–0.6Interceptitõenäosus 0.6–0.8 0.2–0.4 Märkus: mõju suurust ei saa kinnitada ilma radarispetsiifilise simulatsiooni ja välikatseteta, kuidmõju suund on tehniliselt põhjendatud.

12. Miks muutub eelhoiatusüsteemi töövõime aegkriitiliseks? Probleem ei ole Kaliningradi oblastist või laevadelt startinud tiibraketi või drooni lennu algus,vaid eelhoiatuse avastamise ajaakna vajaliku viimane 1–2 minutit, kui analüüsi tulemusel:1. Langetatakse otsuseid2. Tõstetakse kaitseväe häiretase ning aktiveeritakse kaitsesüsteemid

3. Antakse häiresignaalid ning hoiatusteated tsiviilelanikkonna kaitsmiseks.

13. Tähtsaim järeldus Tuulepark selles trajektooris: eemaldab ~60–75% reaktsiooniajastja muudab: madallennu rünnaku praktiliselt palju raskemini tõrjutavaks. NB! Kaliningradist lähtuv madallennu rünnak võib tuulepargi olemasolul jääda avastamata kuniviimase ~30–60 sekundini enne sihtmärki ning tagajärjeks õhutõrjesüsteem ei rakendu. 14. Kokkuvõte

1. Elektromagnetiline kiirgusvälja mõjuLäänemere ja Liivi lahe meretuulepargi MP2 tuulikud põhjustavad: · Elektromagnetlaine levi sirgjoonelise liikumise hajumist; · Elektromagnetlaine levi osalist sumbuvust ning varjestust; · Elektromagnetlaine levi mitmekordseid peegeldusi - multipath signaale; · Elektromagnetlaine levi faasi ning sagedusmuutusi - Doppleri müra;

Ülaltoodud elektromagnetlaine levi raadiosageduslikul kiirgusväljal: · ei tekita täielikku signaali kadu; · ei katkesta sidevõrku tervikuna. 2. Operatiivne mõju kaitseväeleEelhoiatussüsteemide töövõime väheneb VF Kaliningradi oblasti suunal oluliselt, mis ei võimaldaõhu- ja meretõrjesüsteemide õigeaegset aktiveerimist.Eelhoiatussüsteemi reaktsiooniaeg pikeneb ning häiretaseme tõstmise aeg hilineb kriitiliselt.Ilmastiku olude sõltuvus koos meretuulepargi MP2 töötamisega mõjutab oluliselt rohkemeelhoiatusesüsteemi ning kaitsesüsteemide töövõimet. 3. Julgeolekumõju hinnangMõju tüüp: Tase

Sidekvaliteet Mereside HF-lainealas puudulik VHF- ja UHF rahuldav, Lennundussidemadalatel kõrgustel puudulik, keskmistel kõrgustel rahuldav ning kõrgematelkui 7000 m hea;Laevade AIS-tuvastus signaalide kvaliteet puudulik/rahuldav;

Radarikatvus Kaugseire radaritel madalatel kõrgustel puudulik, keskmistel rahuldav,kõrgematel hea; Lennundus IFF-signaalide tuvastus puudulik/rahuldav, SSRradaritel rahuldav; Eelhoiatus Eesti kaitseväe eelhoiatuse töövõime on vähenenud, mis vähendab rahuajariigikaitse võimet. Süsteemi töövõime

Kaudselt: Rootsi Kuningriigi territoriaalvete alas eelhoiatuse töövõime osalinevähenemine,Kaudselt: Läti Vabariigi territoriaalvete alas eelhoiatuse töövõime osalinevähenemine.