Guerra Elettronica

AWACS Phalcon dell'aviazione Indiana All’alba del nuovo millennio, le contromisure elettroniche (ECM) sono pronte ad affrontare il loro secondo secolo di imprese e di conquiste. Chi avrebbe potuto immaginare quali incredibili sviluppi tecnologici avrebbero avuto luogo dopo il primo, deliberato uso del radiodisturbo, avvenuto durante l’America’s Cup del 1901? In quella lontana regata erano già ben chiari i concetti fondamentali del radiodisturbo. Adottando un sistema ad alta potenza, si disturbarono intenzionalmente le trasmissioni radio ufficiali della gara per prevenire la diffusione dei risultati e avvantaggiare la vendita di alcuni giornali. A quei tempi, e fino a poco tempo fa, disturbare le trasmissioni radio era solo una questione di potenza. Il radar o il jammer ECM con la potenza di trasmissione più alta aveva la partita vinta. Era un processo distruttivo, la questione era solo di stabilire con quanta efficacia ilradar dovesse essere disturbato. Meno di quarant’anni dopo, a Londra, mentre i primi radar erano ancora sul banco di prova, ebbe luogo la prima azione di disturbo radar da parte di un velivolo. Oggi, l’attuale generazione di impianti di autoprotezione EPM di bordo, è rappresentata da sofisticati sistemi digitali progettati per operare segretamente e in grado sia di tenere sotto controllo l'avversario, che di gestirne le reazioni. Ancora più importante, le attuali tecnologie ECM garantiscono capacità di risposta integrata e reattiva in grado di analizzare e mantenere il passo con le inevitabili evoluzioni della minaccia. In tal modo si è passati dalla mera capacità di interdizione alle tecniche di inganno e di seduzione. Questa capacità tecnologica, combinata con le tecniche di bassa visibilità, è in grado di offrire singolari opportunità e crescenti sfide alle minacce emergenti, minacce che comprendono tecnologie e piattaforme provenienti da diversi paesi e filosofie di progetto: una minaccia ad ampio spettro. Sin dall’inizio di questa avventura lo scopo del jamming è quello di distruggere, degradare e oscurare la catena di eventi che deve avere luogo affinché la minaccia possa con successo ingaggiare e distruggere l’obiettivo. Questo comporta l’identificazione dei singoli elementi della catena d’ingaggio e la successiva analisi dei vari livelli di vulnerabilità. Il livello di vulnerabilità di una catena si identifica con quello dei suoi elementi più deboli. Per aumentare le probabilità di successo della missione (probabilità di sopravvivenza) occorre colpire o degradare diversi elementi della catena, non solo quello più debole. Da notare che la distruzione o la degradazione della catena di minaccia può avere inizio molto prima della vera e propria missione, in un contesto di Information Warfare oppure di supremazia sul controllo delle comunicazioni. Per valutare il tasso di degradazione della minaccia è utile ricorrere al concetto inverso (rispetto al tasso di degradazione), di incremento della sopravvivenza della piattaforma o della riduzione della letalità della minaccia. Attraverso una analisi integrata del teatro operativo si cerca di stabilire l'ammontare della degradazione della probabilità di abbattimento dal punto di vista della piattaforma, che si otterrebbe con l'uso delle ECM. Questo processo analitico permette di quantificare il valore potenziale degli strumenti di guerra elettronica in un'ottica di costi/benefici e di considerare l'opportunità o meno di impiegare impianti G.E. ed in quale misura. Una volta compresa l'importanza del radar come mezzo per rilevare e localizzare aerei e navi nemiche, pensare di disturbarlo era solo una questione di tempo. I sistemi di disturbo progettati contro i radar furono sviluppati quasi contemporaneamente alle prime prove sul campo e all’impiego del primo radar. In questo quadro, se l’architettura di un sistema radar fosse rimasta immutata, sconfiggerlo sarebbe stato molto semplice.

Ma l’evoluzione del radar e delle ECM si configura come un ciclo continuo di risposte e contro risposte. Non appena migliora la letalità di un sistema radar asservito ad un'arma, peggiora il tasso di sopravvivenza di una piattaforma e la probabilità di successo di una missione viene degradata, per cui è necessario un miglioramento delle relative ECM. Storicamente, la risposta ECM è sempre stata di tipo jamming. Solo nel recente passato, particolarmente nelle operazioni Desert Storm, insieme al tradizionale jamming, le contromisure di risposta hanno potuto e voluto includere la soppressione della minaccia, la riduzione e l’indebolimento della segnatura radar. L’obiettivo è quello di mettere in campo un tipo di ECM integrato "a basso costo" in grado di mobilitare una risposta della minaccia "ad alto costo" o, in teoria, un cambio radicale nella filosofia d’impiego e nella tecnologia della minaccia. Negli ultimi cinquant’anni, abbiamo assistito ad una sensazionale evoluzione delle capacità del jamming e delle tecnologie associate. Generalmente, ciascuna classe di sistemi per EW (Electronic Warfare o Guerra Elettronica), era efficace solo nei confronti di una particolare minaccia verso la quale era stata concepita. Il bisogno di nuove combinazioni tecniche, come accennato prima, derivava o dai progressi della minaccia, o da proiezioni di miglioramento della capacità di sopravvivenza, ottenute attraverso l’uso di particolari ECM. Molti di questi cambiamenti furono influenzati dall’incapacità, dei sistemi di jamming di bordo, di generare potenze sufficienti ad oscurare completamente i sistemi radar di terra. La capacità della minaccia terrestre (SAM, AAA) trovava un limite solo nelle leggi della fisica e nelle costrizioni logistiche. I sistemi di bordo, al contrario, erano e sono tuttora limitati dalla disponibilità di energia, dalle perdite dovute alla particolare installazione, dalle dimensioni e dal peso, dalla limitata capacità di raffreddamento dei sistemi, e dalle difficili condizioni ambientali.

Dal 1945 fino agli anni '60, i radar di acquisizione e sorveglianza furono impiegati per guidare gli intercettori e seguire le armi balistiche. I jammers di bordo si concentrarono sull’interdizione dei radar di acquisizione e sorveglianza, attraverso l’uso del barrage noise. Il chaff fu impiegato per oscurare i monitor. L’architettura dei primi radar, con potenti lobi laterali e posteriori, era particolarmente vulnerabile al noise, poiché essi permettono al disturbo di entrare nel ricevitore durante tutto il periodo di scansione. Per tale motivo, i radar di quest’epoca erano spesso completamente interdetti e non erano in grado di fornire informazioni utili. La risposta fu di aumentare la potenza di trasmissione, di ridurre o cancellare il ritorno dai lobi laterali, e di mettere in linea missili guidati a lunga distanza. Con ciò l’efficienza e l’efficacia operativa degli jammers a noise subirono un duro colpo (dovuto alla maggiore distanza di impiego e quindi al maggior tempo di trasmissione richiesto), diminuì anche il rendimento a causa delle alte potenze richieste e al limitato angolo di copertura, riducendosi l’efficacia del jammer al solo lobo principale. Nella seconda metà degli anni '60 fecero la loro comparsa i missili a guida radar. Il campo di azione dei radar si espanse alla sorveglianza di supporto, all’acquisizione e al controllo del tiro e della guida. La risposta del jamming fu quella di attaccare il nuovo anello debole della catena: la guida missile e guida all’intercettazione, attraverso l’uso di sistemi di autoprotezione come il pulse repeater di bordo, noise, e jamming contro la guida missile. Il sistema di guida del missile e la capacità di aggancio venivano degradati attraverso la creazione di errori in distanza e in angolo. Il passo successivo fu l’introduzione di miglioramenti nei sistemi radar e di flessibili EPM nei sistemi di guida e controllo missile. Il miglioramento dei radar comprendeva la capacità di elaborazione Pulse-Doppler, PRF variabile, agilità di frequenza, ulteriori sistemi di degradazione degli effetti del chaff e del noise. E' noto infatti che per poter sfuggire alla capacità di elaborazione Pulse-Doppler, il chaff dovrebbe avere la stessa velocità di propagazione del velivolo dispersore. Al momento del lancio il chaff subisce una forte frenata aerodinamica e una successiva caduta libera che causa un rapido cambio nella componente Doppler del segnale, e come tale, viene ignorato dal radar Pulse-Doppler. La capacità della minaccia di variare il PRF e la frequenza costringe il disturbatore a distribuire la propria potenza su un ampio spettro di frequenza o di inseguirne le variazioni. Per far ciò si richiedeva un miglioramento delle capacità dei ricevitori del jammer e l’aumento della potenza effettiva a disposizione.

Contro i missili le EPM includevano l’antiradiazione, modi di funzionamento HOJ (home on jam), e migliori capacità di allarme, come l’allarme g-limit. Le EPM, in particolare la capacità HOJ, ora richiedevano modifiche nelle filosofie d’impiego del jamming e negli stessi progetti. I jammers di bordo dovevano essere in grado di sviluppare gli inganni alla guida missile senza stimolare nel contempo il sistema HOJ del missile stesso (TOJ). Verso la fine degli anni ’70 e fino alla metà del decennio successivo, i jammers di bordo passarono dall’architettura pulse-repeater a quella pulse-transponder. Da questo cambio venne la capacità di ricevere e manipolare il segnale radar e di ritrasmetterlo con opportune forme d’onda. Migliori capacità di riproduzione delle forme d’onda e di inganno hanno contribuito a rendere la risposta sempre più efficace, ma il rendimento del jamming dipende sempre dallo sfruttamento delle capacità EPM della minaccia. Dunque l’efficacia del jamming rimane sempre indietro all’introduzione di nuovi hardware nei sistemi d’arma. La capacità di potenza dei jammers di bordo continua ad essere non sufficiente, legata com’è alle dimensioni dei trasmettitori, alla loro efficienza e alle perdite dovute ai cablaggi che a volte possono decurtarla del 70–80% rispetto alla nominale. Per migliorare l’efficienza dei jammers di bordo e ridurre i costi di integrazione con l’avionica, furono sviluppati jammers a pod. I pod sono in grado di garantire sistemi di raffreddamento autonomi per i trasmettitori del jammer e di aumentare la potenza effettivamente trasmessa attraverso la riduzione delle perdite dovute ai sistemi di integrazione e di installazione. I pod aumentano la capacità della piattaforma poiché minimizzano la necessità di adattare ogni tipo di velivolo con sistemi ECM interni. Sfortunatamente questa soluzione non è priva di costi. Infatti i pod occupano lo spazio dedicato ai serbatoi supplementari, riducendo l’autonomia di volo, il tempo di permanenza sull’obiettivo ed il numero delle armi. In più, le installazioni sotto ala o sotto fusoliera restringono il campo visivo dei sistemi ECM e la copertura verso l’alto e verso i lati.

L’unico vero, significativo progresso nell’evoluzione dei radar fu l’introduzione, verso la metà degli anni ’80, della tecnologia d’inseguimento monopulse coerente. Attraverso tale tecnologia, i radar di tiro acquisirono la garanzia di avere informazioni angolari molto accurate. Con informazioni angolari accurate e il sistema di navigazione proporzionale, portare un missile sul bersaglio divenne molto più realizzabile. La tecnica monopulse fornisce l’angolo di intercettazione mentre la navigazione proporzionale mantiene costante l’angolo d’intercettazione tra il missile e il target. Mantenendo un angolo costante è possibile predire il punto di intercettazione. A questo punto divenne fondamentale, per creare l’inganno angolare con i jammers di bordo, lavorare sulla potenza di uscita e migliorare la capacità di sfruttare le nuove tecnologie a servizio della minaccia. Le contromisure adottate verso i radar monopulse, come la polarizzazione incrociata e la riflessione terrestre (terrain bounce), per riuscire a rompere l’inseguimento angolare hanno bisogno di alte potenze e di rielaborare l’impulso ricevuto in tempo reale. La relativa efficienza del trasmettitore del jammer e i modi di installazione continuavano a richiedere la generazione di alte potenze. In molti casi il trasmettitore e le tecniche di integrazione riuscivano a sopperire a circa la metà della potenza necessaria per creare un buon inganno angolare rispetto al segnale riflesso dell’aereo. Si richiedevano inoltre, la capacità di estrarre dall’impulso radar altre informazioni, oltre la frequenza e potenza, per poter generare un segnale in grado di contrastare l’elaborazione monopulse. Le tecniche HOJ e TOJ costrinsero il jammer a giocare d’astuzia con il sistema vittima o a lasciarlo completamente indifferente (o a spegnerlo?). Nel frattempo furono approntati anche sistemi a basso costo per contrastare la minaccia monopulse, come i ripetitori a perdere e a caduta libera (dispenser). Le tecniche di seduzione trasmesse attraverso questi mezzi, rispetto a quelli ad alta potenza, permettevano di attirare la guida missile lontano dal velivolo madre, usando una potenza di inganno decisamente minore. I ripetitori a perdere hanno lo scopo di catturare l’attenzione del missile cercando nel contempo di contrastare i dispositivi EPM progettati proprio per ignorarli. In particolare, i ripetitori dovevano essere in grado di aggiustare o compensare il cambiamento che si verificava, nella componente Doppler dell’eco, al momento dello sgancio dall’aereo madre. La velocità di seduzione o la velocità di cattura del missile era molto importante, poiché i tempi di separazione tra ripetitore e aereo-madre erano molto brevi. Da un punto di vista progettuale, il ripetitore spendibile doveva essere del tutto autonomo (in termini di potenza e di generazione dell’inganno), economico e compatibile con i dispensari del velivolo. Per quanto possibile, questi dispenser dovevano possedere alte capacità operative a fronte di limiti progettuali e contenimento dei costi. Di conseguenza furono realizzati dispenser specifici per determinate minacce che richiedevano però una accurata sequenza di lancio. I jammers della fine anni ’80 ed inizio anni ’90, introdussero la coerenza con la tecnologia DRFM (Digital RF Memory).

Con tali dispositivi, il jammer di bordo era in grado di registrare informazioni digitalmente, di manipolare e di trasmettere tecniche coerenti per contrastare la minaccia. Il maggiore ostacolo era ancora rappresentato dalle tecniche monopulse, ma, attraverso l’uso delle tecniche di generazione DRFM, era ora possibile ritardare o impedire l’aggancio del monopulse. Se l’aggancio fosse avvenuto, si poteva tentare di provocarne la perdita attraverso tecniche di bordo a potenza relativamente alta e con l’uso di ripetitori a dispenser. La tecnologia ad alta efficienza dei TWT (Traveling Wave Tube) miniaturizzati, introdotta agli inizi degli anni ’90, ha permesso la riduzione degli ingombri fisici dei trasmettitori e il miglioramento della loro efficienza, con notevoli progressi sull’architettura e l’integrazione dei jammers. I tipici trasmettitori, del peso di circa 50 kg che richiedevano un sistema di raffreddamento a liquido refrigerante, potevano essere rimpiazzati da sistemi a tecnologia TWT (Traveling Wave Tube) miniaturizzata, raffreddati ad aria, con un peso e dimensioni paragonabili a quelle di un puntatore laser. Queste tecnologie diedero il via a nuovi strumenti, inclusi i trasmettitori trainati (towing) trascinati dal velivolo o a serie di trasmettitori con relative antenne. Le architetture dei ripetitori autonomi trainati, furono le prime ad avvantaggiarsi della disponibilità di TWT miniaturizzati. I ripetitori trainati furono progettati per operare autonomamente dagli altri sistemi per la guerra elettronica del velivolo con funzione di inganno del missile o come attrattori di missili. Il sistema si basa sulla ripetizione del segnale radar in arrivo, da un trasmettitore trainato fuoribordo che abbia le stesse componenti Doppler del velivolo. In tal modo il ripetitore diventa il bersaglio principale e la distanza di separazione dal velivolo crea l’errore angolare nel monopulse. Quest’inganno funziona finchè il segnale riprodotto dal ripetitore è più forte del segnale eco prodotto dall’aereo, e il sistema di difesa lavora nel dominio Doppler. L’assieme ripetitore trainato è composto da antenne riceventi, circuiti modulatori di risposta, un mini TWT e relative antenne trasmittenti, il tutto racchiuso in un involucro aerodinamico. L’involucro è connesso al velivolo attraverso un cavo che funge anche da linea di alimentazione. L’alta tensione necessaria per il TWT è fornita dal velivolo. Mentre il ripetitore trainato si è dimostrato efficace come attrattore di missili, non può degradare o ridurre il numero di minacce portate al velivolo, per cui rispetto al fattore tempo è in grado di offrire una protezione marginale. L’integrazione tra le tecniche di bordo e quelle di trasmissione fuoribordo, è iniziata a metà degli anni ’90 e verosimilmente sarà matura e pronta all'impiego all’inizio del prossimo millennio, (ECM della generazione X). I ripetitori trainati verranno sostituiti da inganni trainati a fibre ottiche (smart decoy).

Questa tecnologia combina la ricezione a bordo dei segnali RF e dei circuiti generatori con un trasmettitore fuoribordo trainati. In questi sistemi saranno impiegati ricevitori canalizzati, e processori all’avanguardia, per generare con tecniche DRFM, segnali a bordo in grado di compensare la minaccia nel dominio del tempo e di rispondere con precisione alla minaccia RF attraverso i trasmettitori fuoribordo. Le comunicazioni tra i circuiti generatori di bordo e l’ingannatore fuoribordo sono assicurate da linee a fibra ottica. I segnali RF generati a bordo verranno convertiti a luce e trasmessi con un laser alla fibra ottica. L’ingannatore riconvertirà il segnale luminoso a RF e lo trasmetterà. Questa architettura rappresenta la fusione delle due architetture jamming che hanno convissuto come indipendenti negli ultimi 50 anni. Unisce il meglio delle tecniche di inganno di bordo con la robustezza delle tecniche di inganno monopulse fuoribordo.In un secolo di storia il cammino percorso è stato dunque notevole, e molte le lezioni apprese. In Guerra Elettronica è fondamentale rimanere al passo con l'evoluzione tecnica, ma non dimenticare quanto imparato dalle esperienze precedenti. L'abbattimento di un F117in Serbia è stato un ammonimento da non sottovalutare.