Více

Americký radar v Brdech: nejen o „rušení“ satelitní televize

Už několik měsíců hýbe naší zemí fenomén zvaný „armádní radar“. Za celou dobu jsem se ovšem nesetkal s jediným opravdu seriózním pohledem na celou věc. Nejzásadnějším hybným faktorem dění kolem radaru jsou obyvatelé obcí v těsné blízkosti vojenského újezdu v Brdech. Jak už je u nás zvykem, objevily se různé fámy, polopravdy a lži o škodlivosti tohoto zařízení na lidský organismus, o ohrožení funkčnosti různých technických zařízení včetně zhoršeného nebo úplně zrušeného příjmu satelitní televize.

Hysterii nahrává nedostatek informací

Veškeré odborné studie o neškodnosti radaru a o jeho bezpečnosti se naprosto míjejí účinkem. Hysterie kolem tohoto zařízení už nabývá podobných rozměrů jako hysterie kolem jaderné energetiky a jihočeského Temelína. Této situaci do jisté míry nahrává fakt, že ze strany našich politiků se nedostává kvalitních a spolehlivých informací. V naprosté většině případů se ale jedná o naprosto laické vývody založené na fantazii a především neznalosti lidí, kteří se do kritiky tohoto zařízení vehementně pouštějí. Proto bych se rád tomuto tématu věnoval v dnešním článku a případným zájemcům se pokusím objasnit některá fakta, která je možné vydolovat z dostupných informací.

Za pomocí vyhledávače a mnohých odkazů v různých článcích a diskusích se mi podařilo shromáždit dostatek kvalitních informací pro seriózní pohled na věc. Především jsem se pokusil rozklíčovat význam písmene „X“ v označení radaru. Že se jedná o označení provozního pásma, je jasné, jen mě zajímal použitelný rozsah frekvencí. Pohledem do národní kmitočtové tabulky jsem zjistil, že v udávaném pásmu je několik kmitočtových intervalů vyhrazených pro radiolokaci. Vzhledem k tomu, že je naše národní kmitočtová tabulka mezinárodně koordinovaná, není možné z této tabulky dělat výjimky. Prvním zásadním poznatkem tedy je, že radar sice bude pracovat v pásmu „X“, ovšem nikoliv v celém pásmu, ale pouze v těch částech tohoto pásma, která jsou určené pro radiolokaci.

Radar

Radar nesmí využít celé pásmo X

V praxi tak radar může používat některé kmitočty v rozsahu 8,5 GHz – 10,68 GHz. Většina tohoto frekvenčního prostoru je ovšem sdílená s jinými službami, které radar nesmí rušit. Pro samotnou radiolokaci jsou vymezena jen pásma: 8,5 – 8,55 GHz, 8,65 – 8,75 GHz, 9,8 – 10 GHz a 10,5 – 10,55 GHz. Část tohoto pásma je totiž určená například pro řízení letového provozu a podobné služby, což jsou věci, které rozhodně nesmějí být provozem tohoto zařízení ovlivněné. Národní kmitočtovou tabulku je možné najít na této adrese: http://www.ctu­.cz/main.php?pa­geid=67&PHPSES­SID=fb61ee7e0ec­c17b28bb7bcf15a289d98 Pokud by chtěl někdo namítnout, že Američané na nějakou národní kmitočtovou tabulku nebudou hledět, tak předem upozorňuji, že se jedná o mezinárodní dokument, a ani Američané ho nemohou ignorovat. ČTÚ tak provoz tohoto radaru povolí pouze v případě, že bude splňovat příslušné požadavky.

Dalšími velmi spornými parametry radaru jsou jeho výkon a rozměr antény. I v tomto případě je možné najít potřebné informace pro zjištění těch správných hodnot. Aktivní plocha antény bude mít 105 m2, bude osazená 17000 T/R moduly o jmenovitém vysokofrekvenčním výkonu 10 W. Tyto hodnoty korespondují se vším, co bylo o radaru uvedeno ve většině článků, a není důvod jim nevěřit. Různé „analýzy“, které uvádějí větší počet modulů, a tím i rozměr antény, vycházejí z mnohých spekulací a nepřesných údajů. Pokud tedy jako parametry radaru vezmeme výše zmíněné hodnoty, pak celkem snadno můžeme vypočítat ostatní důležité parametry.

Zjištěné parametry z oficiálních zdrojů:
Instalovaný technologický výkon 170 kW
Aktivní plocha antény 105 m2
Rozsah použitelných provozních frekvencí 8,5 – 10,55 GHz
Parametry, které je možné vypočítat:
Provozní zisk antény 59 dB
Úhel vyzařovaní hlavního svazku 0,18 st.
Průměr aktivní plochy antény 11,562 m

Na tomto místě je potřeba trochu odbočit a vyvrátit další mýtus o radaru. Některé zdroje uvádějí zisk antény kolem 63 dB. Můj výpočet hovoří o 59 dB, a to na frekvenci 10 GHz. Stejně tak i úhel vyzařovacího svazku je podle výpočtu asi dvojnásobný oproti oficielně udávaným parametrům. Právě z těchto nesrovnalostí někdo odvodil, že skutečná velikost radaru bude mnohem větší než udávaná. Je to ovšem nesmysl. V praxi se pro tyto výpočty používají webové kalkulátory nebo zjednodušené vzorce, které jsou stavěné pro výpočty středových parabol, jejichž účinnost je kolem 60 procent. V případě tohoto radaru se ovšem jedná o plochou anténu tvořenou diskrétními T/R moduly.

V takovémto případě se jedná o anténu s podstatně vyšší účinností. Z tohoto důvodu je možné opravdu počítat se ziskem antény 61 dB/10 GHz (63 dB/12,5 GHz). Stejně tak i vyzařovací úhel hlavního svazku je 0,14 st/10 GHz (0,1 st/12,5 GHZ). Jedná se tedy o anténu, jejímž ekvivalentem by byla parabola o průměru 15,2 m! Současně se zvýšením zisku a zmenšením průměru hlavního svazku se zmenšuje výkon postranních vyzařovacích laloků, a to na hodnoty menší než –40 dB. Z uvedených faktů je možné udělat tabulku faktických parametrů:

Faktické parametry protiraketového radaru v Brdech
Instalovaný technologický výkon 170 kW
Aktivní plocha antény 105 m2
Rozsah použitelných provozních frekvencí 8,5 – 10,55 GHz
Provozní zisk antény (10GHz) 61 dB
Úhel hlavního vyzařovacího svazku (10GHz) 0,14 st.
Ekvivalentní plocha antény 181,5m2
Velikost postranních laloků  – 40dB
Trvalý vyzářený výkon (FTRP) (10GHz) 214 GW
Teoretický impulsní vyzářený výkon (impuls 1:1000) 214 TW
Reálný impulsní vyzářený výkon 2,14 TW
Elevace antény 8,25st.
Minimální elevace hlavního vyzařovacího svazku 2st.
Maximální elevace hlavního vyzařovacího svazku 14,5st.
Základní útlum signálu ve vzdálenosti 1km od antény (10GHz) 112,44 dB

Než budu pokračovat, slušelo by se doložit to, co jsem uvedl výše. Základní technické informace jsem našel na stránkách ministerstva obrany: http://www.ar­my.cz/scripts/de­tail.php?id=8753. Ostatní je pak možné vypočítat podle dostupných vzorců.

(1)

Průměr aktivní plochy antény: D=2٠√(S/π)

Po dosazení: 11,562 = 2٠√(105/3,14)

(2)

Zisk ideální paraboly: G = 10٠log(π۰D⁄λ)² (dB, m)

Zisk reálné paraboly je: G = 10٠log(γ٠(π۰D⁄λ))² (dB, m)

Po dosazení: 61 = 10٠log(0¸842٠­(3¸14٠11¸562⁄0¸0297))² (dB, m)

(3)

Pro výpočet vlastností reálné paraboly s účinností kolem 55 procent je možné použít kalkulátor na: http://www.qsl­.net/ok2pid/pa­rabola.html

(4)

Podobný kalkulátor je možné použít pro výpočet útlumu signálu v reálném prostředí: http://www.qsl­.net/ok1awk/czech/tech­nika/kalkulator/kal­kulator.htm

Trvalý vyzářený výkon byl vypočítán prostým vynásobením instalovaného technologického výkonu ziskem antény: 170E³ ۰ 1258925,4 = 214 GW

Teoretický impulsní vyzářený výkon byl vypočítán z předpokladu, že T/R modul dokáže po dobu 1 ms podat výkon tisíckrát větší, než je jeho trvalé zatížení. Takovýto předpoklad je ovšem v praxi jen velmi těžko dosažitelný. Nicméně není možné jej vyloučit. Pro bezpečnost radaru nebo jeho vliv na okolí to ovšem není podstatné. Pro posouzení vlivu na živé organismy je totiž podstatný trvalý vyzářený výkon. Hygienická norma určuje maximální přípustné množství energie, kterému je organismus vystavený. Pokud by se tedy jednalo o tisícinásobek výkonu po tisícinu času, pak se množství dopadající energie nemění. Proto je pro výpočet důležitý právě údaj 214 GW FTRP (Full Time Radiate Power).

Z výše uvedeného údaje je možné vypočítat zářivý tok v libovolné vzdálenosti od antény radaru.

(5)

Hustota zářivého toku: Ps = FTRP / 4πR² (W/m², W, m)

Po dosazení vzdálenosti 1000 m: 17000 = 214000000000 / 4۰3¸14۰1000000

Paprsek radaru nebude stále na jednom místě

Ve vzdálenosti 1 km od antény radaru je hustota zářivého toku 17 kW/m². Tento údaj je čtyřikrát větší, než kolik udává studie na stránkách Ministerstva obrany: http://www.ar­my.cz/images/id_9001_­10000/9741/pr1­.pdf Tento nesoulad ve výpočtu ovšem není nikterak podstatný. Z tabulky na webu ministerstva není zcela zřejmé, jaké výchozí podmínky jsou brány v úvahu. Můj výpočet vrací maximální možnou hodnotu v ose antény při statickém paprsku. Jedná se tedy o tzv. statický parametr. V reálném případě se takový stav nebude vyskytovat. Paprsek radaru bude neustále vychylován tak, aby skenoval určitý prostor. V takovémto případě není možné, aby celý výkon paprsku dopadal neustále na jedno místo. Případná expozice osoby nacházející se v této vzdálenosti od antény bude tedy menší v poměru udaném vychylováním paprsku.

Tento poměr je ovšem proměnný v závislosti na provozním režimu radaru. Není tedy možné provést konkrétní výpočet. Z dostupných informací je ovšem možné vypočítat rozsah možných expozic v dané vzdálenosti. Pokud by tedy radar skenoval prostor s vrcholovým úhlem 12,5 stupně, pak hlavní paprsek o velikosti 0,14 stupně je nutné do tohoto prostoru umístit 8100krát. V takovém případě se tedy paprsek vrátí na původní místo až po určitém čase. Poměr časů expozice a neexpozice je určen čísly 1:8 100. Pokud tedy bude radar prohledávat celý uvedený prostor, pak ve vzdálenosti 1 km od radaru bude hustota efektivního zářivého toku pouhých 17000/8100 = 2,1 W/m². V závislosti na provozním režimu radaru bude tento parametr kolísat v rozsahu 2,1 – 17000 W/m².

Kilometr od radaru bude záření minimální

Na tomto místě je ještě potřeba podotknout, že plocha povrchu dospělého lidského těla je přibližně 1 m² a hustota zářivého toku slunečního záření za slunného letního dne je přibližně 1000 W/m². Pokud jde o možnost rušení nějakého technického zařízení, pak je potřeba brát v úvahu maximální impulsní výkon radaru. V tomto případě je seriózním parametrem 2,14 TW. Ve vzdálenosti 1 km od radaru tak bude maximální hustota zářivého toku 170 kW/m². Zdánlivě se jedná o obrovské číslo. Ve skutečnosti je ovšem srovnatelné s jinými technickými zařízeními. Pokud vezmeme v úvahu vysílaný směr paprsku, vlnovou délku, prostupnost atmosféry, možnost odrazu a rozptylu tohoto signálu, pak je možné uvažovat asi následovně:

Pokud by v cestě paprsku byla ideální rovinná odrazná plocha o velikosti apertury 1 m², pak by se veškerý výkon dopadající na tuto plochu odrazil a následně by pokračoval v šíření jiným směrem. Naprosto zásadním parametrem je v tomto případě kvalita odrazné plochy. Když si uvědomíme, že účinnost parabolické antény se pohybuje v rozmezí 50 až 70 procent, pak jen těžko můžeme předpokládat, že by se podobně kvalitní odrazná plocha vyskytovala v atmosféře. Odrazy od meteorologických jevů je možné zanedbat. Povrch vodních kapek, jejich plocha, rovinnost a vysoká pohltivost jsou natolik vážnou překážkou, že hustota zářivého toku velmi prudce klesá. Důkazem tohoto tvrzení je šíření satelitního signálu i přes velmi husté bouřkové mraky. Úplná ztráta satelitního signálu není ve svém důsledku způsobena odrazem od horní vrstvy mraků, ale pohlcením signálu uvnitř vysoké vrstvy oblačnosti.

Jak to bude s odrazy od letadel?

Boeing 757

Uvažovat odraz od objektů na zemském povrch také není možné. Při minimální elevaci paprsku 2 stupně od vodorovné roviny a při úhlu vyzařování 0,14 stupně je spodní okraj paprsku ve vzdálenosti 1 km od radaru 28 m nad terénem. Se zdvojnásobením vzdálenosti se tato výška víc než zdvojnásobí. Pokud vezmeme v úvahu umístění radaru na kopci, pak je zřejmé, že tato varianta nepřichází v úvahu.

Pravděpodobně největším problémem by mohly být odrazy od povrchu dopravních letadel. Plocha povrchu těchto letadel je dostatečně velká, aby odrazila obrovské množství energie. Zcela zásadním parametrem je ovšem minimální možná vzdálenost dopravního letadla od antény radaru (bezletová zóna) a také tvar povrchu letadla. Povrch dopravních letadel má sice velkou odrazivost, ovšem zakřivení těchto ploch zvyšuje rozptyl dopadající energie. Je potřeba si uvědomit, že válcová plocha rozptyluje paprsek v úhlu téměř 360 stupně. Původní úhel vyzařování antény se tedy změní z 0,14 stupně na 360 stupňů. Ve stejném poměru se zmenší i hustota zářivého toku, tedy přibližně 2500×. Ve vzdálenosti 10 km bude paprsek 2,5 km nad terénem. V takovéto letové hladině se jen těžko bude nacházet dopravní letadlo.

Pokud budeme uvažovat nějakou reálnou hodnotu, pak výšku 5 km a vzdálenost 20 km. Za tohoto předpokladu se bude letadlo nacházet v prostoru, kde maximální hustota zářivého toku je pouhých 4,25 kW/m². Stálé letové hladiny dopravních letadel se ale pohybují kolem 10 km. To už ale bude letadlo minimálně 40 km od radaru. V takovém případě bude hustota zářivého toku pouhých 1060 W/m². Po rozptylu na válcových plochách ovšem klesne tato hodnota na méně než 0,5 W/m². Tento výpočet je ale velmi zjednodušený, uvažuje totiž rozptyl pouze v jedné rovině. Takový stav ale v praxi nepřichází v úvahu. Trup letadla ani žádná jiná jeho část nemá ideální válcový tvar, takže rozptyl nebude plošný, ale prostorový. V takovém případě dojde k dalšímu výraznému poklesu energetického toku.

Rušení satelitní televize je nesmysl

Satelitní parabola

Naprosto nejjednodušší model je možné udělat transformací zářiče. Na místo letadla umístíme vysílač s impulsním technologickým výkonem radaru. Tedy izotropní zářič s nulovým ziskem antény. V takovém případě bude ve výšce 10 km nad zemí zářit vysílač s výkonem 1,7 MW. Podle vztahu (5) pak celkem snadno zjistíme hustotu zářivého toku v libovolném místě. Výsledek je jednoznačný, takovýto vysílač by ve vzdálenosti 10 km vytvořil zářivý tok o hustotě 1,35 mW/m²! Pokud v tomto případě vrátíme radar na jeho původní místo a letadlo nahradíme koulí o průměru 24,5 m (průměr primárního svazku v daném místě) s ideálně odrazivým povrchem, pak dosáhneme stejného výsledku, tedy 1,35mW/m².

ČTĚTE TAKÉ: Naruší americký radar v Brdech příjem satelitní televize?

Nebezpečí, že by došlo k rušení nějakých technických zařízení, je proto naprosto vyloučené. Jediným důkazem tohoto mého tvrzení ovšem bude případná realizace tohoto radaru a jeho následný provoz. Na tomto místě bych chtěl poznamenat, že by mě docela zajímalo, zda by všichni alarmisté a bojovníci proti radaru, kteří tvrdí, že nastanou nějaké problémy, dali za toto své tvrzení ruku do ohně nebo hlavu na špalek?! Na závěr bych chtěl jen podotknout, že z neznalosti věci většina odpůrců odmítá tento radar právě kvůli jeho velikosti. V radiolokaci ovšem platí, že čím je radar větší, tím má účinnější anténu, menší boční vyzařování a je přesnější. Z tohoto pohledu je jeho velikost spíš výhodou nežli důvodem k obavám.

Anketa

Přesvědčil vás článek o bezpečnosti radaru?

179 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 28. 10. 2008 12:11

Sledujte DigiZone.cz

Facebook Google+