İkinci Dünya Savaşı’ndan bu yana, Kuzey Amerika’ya uzak kuzey yaklaşımları ulusal savunmanın merkezinde yer aldı; stratejik açıdan hayati öneme sahip olmasına rağmen izlenmesi sürekli olarak zor. Büyük mesafeler, seyrek altyapı ve son derece istikrarsız radyo ortamı, Kuzey Kutbu’ndaki geleneksel radar sistemlerinin etkinliğini uzun süredir sınırladı.
Şimdi, deniz buzunun erimesi yeni nakliye yolları açarken ve küresel rekabet giderek Kuzey Kutbu’na doğru kayarken, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), uzak kuzeyi korumaya yönelik temelde farklı bir yaklaşım benimsemenin zamanının geldiğine inanıyor.
Yakın zamanda DARPA açıkladı:Ayaz,”Dünyadaki en düşman elektromanyetik ortamlardan birinde radar algılamanın nasıl çalıştığını yeniden düşünmeyi amaçlayan yeni bir program.
FROSTY, Kuzey Kutbu’nun çalkantılı iyonosferiyle savaşmak yerine, gürültü benzeri yöntemler kullanarak onu sömürmeyi amaçlıyor. radyo sinyalleri ve alçaktan uçan uçakları ve yavaş hareket eden deniz taşıtlarını, geleneksel sistemlerin ulaşamayacağı mesafede tespit etmek için gelişmiş sinyal işleme.
Tarafından incelenen program talep belgelerine göre Bilgilendirme, DARPA FROSTY’yi hem çevresel gerçekliğe hem de stratejik gerekliliğe bir yanıt olarak çerçeveliyor.
Ajansın belgelerinde “Frosty programı, Arktik’in gemicilik ve diğer kullanımlara açılmasıyla birlikte kuzey enlemlerindeki faaliyetlere ilişkin farkındalığımızı artırmak için algılama modları geliştirecek” deniyor. “Özellikle Amerika Birleşik Devletleri ve müttefikleri, Arktik bölgelerde alçaktan uçan hava araçlarını veya deniz gemilerini tespit etme, takip etme ve tanımlamanın yeni yollarından faydalanacaktır.”
Kuzey Kutbu Neden Savunma Önceliği Haline Geliyor?
Kuzey Kutbu artık donmuş bir tampon bölge değil. İklim odaklı buz Geri çekilme, bölgeyi artan ticari trafiğe, kaynak araştırmalarına ve askeri faaliyetlere açtı.
Bölgenin önemi son zamanlarda Başkan Donald Trump’ın Grönland’ı ABD toprakları olarak ele geçirme yönündeki tartışmalı çabalarıyla vurgulandı. Gerekçe şu olsa da tartışma konusuBaşkan, bu fikrin Yüksek Kuzey’in artan stratejik önemini ele almayı amaçladığını söyledi.
Aynı zamanda Rusya Arktik üslerini ve radar altyapısını genişletti ve Çin kendisini “Kuzey Kutbu’na yakın bir devlet” ilan etti. Bu gelişmeler ABD ve NATO müttefiklerini kuzey savunmalarının güvenliğini yeniden değerlendirmeye sevk etti.
Uzak kuzeydeki soğuk bölgeyi savunmanın zorlu teknik zorlukları, jeopolitik dramın gölgesinde kalıyor.
Kuzey Kutbu’nun izlenmesi hala benzersiz derecede zordur. Mevcut Kuzey Uyarı Sistemini destekleyenler gibi yer tabanlı mikrodalga radarları, Dünyanın eğriliği ile sınırlıdır. ABD-Kanada ortak erken uyarı radar ağı, yüksek irtifa uçaklarına karşı etkilidir. Ancak aynı sistemler radar ufkunun altında kalan alçaktan uçan platformları tespit etmekte zorlanıyor.
Uzay tabanlı sensörler ve geleneksel ufuk ötesi radarlar potansiyel alternatifler sunuyor. Bununla birlikte, her ikisi de iyonosferin güneş aktivitesi nedeniyle sürekli akış halinde olduğu yüksek enlemlerde önemli performans düşüşüne maruz kalıyor.
DARPA, FROSTY program belgelerinde bu sınırlamaları açıkça kabul etmektedir. Ajans, “Dünyanın üst atmosferinin güneş rüzgârıyla nasıl etkileşime girdiği nedeniyle, Kuzey Kutbu genellikle bu iki yaklaşımın her ikisini de zayıflatan düşmanca bir radyo yayılım ortamıdır” diye yazıyor.
FROSTY’nin temel fikri, bu kutupsal kaosu düzene sokmaya çalışmak yerine, ondan yararlı bilgiler çıkarmaktır.
FROSTY Gürültüyü Sensöre Dönüştürmeyi Hedefliyor
FROSTY’nin kalbinde mantık dışı bir kavram vardır: Radarın çalışması için mutlaka temiz, tutarlı sinyallere ihtiyacı yoktur. Radyo dalgaları auroral iyonosferden geçtiğinde, bozulur, rastgeleleşir ve gürültüye benzer hale gelirler. Geleneksel radar işleme, bunu en aza indirilmesi gereken bir sorun olarak ele alır. Ancak FROSTY bunu hammadde olarak ele almayı hedefliyor.
Program, uzak yüksek güçlü vericilerin kullanılmasını öngörüyor. Yüksek Frekanslı Aktif Auroral Araştırma Programı Alaska’daki (HAARP) tesisi – doğal olarak oluşan ortam radyo gürültüsüyle birlikte Hedefleri dolaylı olarak aydınlatmak için. Ortaya çıkan sinyaller, iyonosferik türbülansla karıştırılmış olsa da, gelişmiş algoritmaların çıkarabileceği ince korelasyonları hâlâ içeriyor.
DARPA’nın talep belgeleri şöyle açıklıyor: “Frosty programı, radar işlevleri için iyonosferin bozulması nedeniyle ciddi, rastgele modülasyonlara maruz kalan kaynakları kullanmak için yöntemler geliştirmeyi amaçlıyor.”
Yaklaşım, okyanus akustiği ve astronomi gibi alanlarda halihazırda kullanılan, araştırmacıların temiz darbeler iletmek yerine gürültüyü ilişkilendirerek nesneleri tespit ettiği pasif algılama tekniklerinden gelen fikirlerden yararlanıyor.
Uzak kuzeyde, radyo sinyalleri alışılmadık şekillerde davranıyor; atmosferde hareket ettikçe yayılıyor, bükülüyor ve tahmin edilemeyecek şekilde değişiyor. Bu etkiler sinyallerin yorumlanmasını zorlaştırıyor ve mevcut algılama tekniklerinin asla üstesinden gelemeyeceği zorluklar yaratıyor.
İyonosferin nasıl davranacağını önceden bilmeden bu çarpıklıkları düzeltmek, FROSTY’nin çözmeyi umduğu temel teknik zorluktur.
Ham Verilerden Güvenilir Parçalara
Pek çoğunun aksine DARPA Donanım buluşlarına odaklanan programlar olan FROSTY, öncelikle bir sinyal işleme çabasıdır. Programın 18 ayı kapsayan 1. Aşaması, ham radyo frekansı verilerini güvenilir hedef izlere dönüştürebilen algoritmalar geliştirmeye odaklanacak.
Talebe göre, başarılı bir Aşama 1 sisteminin en az 47 mil (75 km) tespit menzili sergilemesi, %90’ın üzerinde bir tespit olasılığına ulaşması ve toplanan verileri 90 saniyeden fazla olmayan bir süre kullanarak hedef izleri oluşturması gerekiyor.
Bu ölçümler, yaklaşık iki düzine anten elemanına sahip yüksek frekanslı alıcı dizileri de dahil olmak üzere, Arctic test alanlarından toplanan, devlet tarafından sağlanan veri kümeleri kullanılarak değerlendirilecek.
Hedeflerin kendileri kasıtlı olarak zorlayıcı olacaktır. Yüksekte uçan ticari uçaklar da bunlara dahildir. alçak irtifada uçan küçük uçakve buzlu sularda çalışan deniz gemileri. Aydınlatma, hem kontrollü vericilerden hem de ortamdaki çevresel gürültüden gelecek ve algoritmaların gerçekçi, çoğu zaman elverişsiz koşullar altında çalışmasını sağlayacak.
Aşama 1’in sonunda, sanatçıların temel bant alıcı örneklerinden hedef parçalara kadar eksiksiz bir yazılım işleme zincirinin yanı sıra gelecekteki konuşlandırılabilir bir sistem için kavramsal bir tasarım sunmaları bekleniyor.
Ancak testler simülasyonlarla sınırlı kalmayacak. DARPA’yı önerenlerin materyalleri, iyonosferik bozuklukların en güçlü olduğu auroral ovalin altındaki yerler de dahil olmak üzere, veri toplamanın orta ve kuzey Alaska’da gerçekleşeceğini gösteriyor
Point Barrow ve Poker Flat Research Range gibi sitelerin hem deniz erişimi hem de yoğun uzay-hava etkileri sunarak kilit rol oynaması bekleniyor.
FROSTY Programı materyalleri şunu açıkça ortaya koyuyor: DARPA sanatçıları kasıtlı olarak kusurlu verilere maruz bırakacaktır. Kalibrasyon hataları, kara ve deniz karmaşası, meteor izleri ve öngörülemeyen iyonosferik davranışların tümü beklenen bir durumdur. DARPA, “Yaklaşımların kalibrasyon hatalarına karşı dayanıklı olması gerektiğini” belirtiyor.
Gerçekçiliğe yapılan bu vurgu, savunma araştırmalarındaki daha geniş bir değişimi yansıtıyor. Kontrollü koşulların dışında mücadele eden idealleştirilmiş sistemler tasarlamak yerine, DARPA Belirsizliğe, bozulmaya ve eksik bilgiye rağmen çalışan teknolojilere giderek daha fazla ihtiyaç duyuluyor.
DARPA’nın Arktik Deneyler Tarihi
FROSTY programı tek başına ortaya çıkmaz. DARPA’nın program materyalleri, entelektüel kökenlerini Garantili Arktik Farkındalık programı ve devam eden çalışmalar gibi daha önceki çabalara kadar izlemektedir. Yenilikçi Uzaktan Algılamanın Savunma Uygulamaları (DAIRS) girişimi. Her iki program da gürültü benzeri aydınlatmanın prensipte algılamayı destekleyebileceğini gösterdi. Ancak aynı zamanda anizotropi, dağınıklık ve yetersiz işlem kazanımına bağlı sınırlamaları da ortaya çıkardılar.
Değişen şey hesaplama yeteneği ve algoritmik karmaşıklıktır. Dizi işleme, istatistiksel çıkarım ve yüksek performanslı bilgi işlemdeki ilerlemeler artık daha önce ulaşılamayan düzeltmeleri yapmayı mümkün kılıyor.
Bu anlamda FROSTY, yeni bir sensör icat etmekten çok, bir zamanlar kullanılamaz olarak atılan sinyallerden yeni değer elde etmekle ilgilidir.
FROSTY’nin Kuzey Kutup Ötesi Stratejik Etkileri
FROSTY açıkça bir Arktik algılama programı olarak çerçevelenmiş olsa da, etkileri Kuzey Kutbu’nun çok ötesine uzanabilir. Bozulmuş, gürültü benzeri sinyaller kullanarak hedefleri tespit etmeye ve izlemeye yönelik teknikler, parazite, spektrum tıkanıklığına veya kasıtlı müdahaleye maruz kalan bölgeler de dahil olmak üzere diğer tartışmalı veya bozulmuş ortamlarda uygulanabilir.
Üstelik program, gelecekteki gözetimin tek mükemmel sensörlere değil, uzay ve zaman boyunca zayıf sinyalleri birleştiren dağıtılmış, esnek sistemlere dayanacağına dair giderek artan bir farkındalığı yansıtıyor.
DARPA aşırı vaatlerde bulunmamaya dikkat ediyor. Aşama 1 keşif amaçlıdır, Aşama 2 ise sistem entegrasyonu ve saha dağıtımına odaklanacaktır. Her iki aşamanın da ayrı ayrı tamamlanması planlanıyor. Ancak teşkilatın niyeti açıktır.
Bununla birlikte, FROSTY’nin fırlatılmasıyla Pentagon, Kuzey Kutbu’nun donmuş bir sınırdan seyrüsefere elverişli, giderek daha fazla tartışılan bir bölgeye geçerken, durumsal farkındalığı sürdürmenin artık isteğe bağlı olmadığının sinyalini veriyor.
Sonuçta, FROSTY şu şekilde bir bahsi temsil eder: DARPA bir zamanlar bunu gizleyen fizik Arktik avantaja dönüştürülebilir. İklim ve jeopolitiğin değiştiği bir çağda, gürültünün arkasını görmek her zamankinden daha önemli olabilir.
DARPA’nın talebi şöyle: “Kuzey Kutbu nakliye ve diğer faaliyetler için daha erişilebilir hale geldikçe, bu sınırlamaların üstesinden gelebilecek güvenilir, uzun menzilli bir algılama yöntemine olan ihtiyaç ulusal güvenlik açısından kritik hale geldi.” okur
Talep belgelerinde “Frosty programı, bu bozuk sinyalleri ve hatta ortamın arka plan gürültüsünü kullanarak ufkun ötesini görebilen işlevsel bir radar sistemi oluşturmak için yenilikçi sinyal işleme tekniklerine öncülük edecek” ifadeleri yer alıyor.
Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief’in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim’i Twitter’da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim’e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]
