STEALTH (LOW OBSERVABLE) TECHNOLOGY | Teknolojia ya ndege kutoonekana/kutotambulika na rada (RADAR)
MUENDELEZO:
Hapo awali nilieleza kuhusu aina ama mbinu mojawapo ya kupunguza kitu kinachofahamika kitaalamu kama RADAR CROSS SECTION ama RCS. Tuliona ni jinsi gani maumbo (shapes) ya nje ya chombo yanavyoweza kutumika katika kukabiliana na mawimbi ya rada kwa kuyatawanya kuelekea katika upande ambapo hayawezi kunaswa na receiver ya rada. Wakati huu tuelekee katika mbinu nyingine ambayo hutumika katika kupunguza kiwango cha RCS.
2. Ufyonzaji wa mawimbi ya rada (RADAR ABSORPTION).
Hili hufanyika kupitia nyenzo maalumu zijulikanazo kitaalamu kama;
a)
RADAR ABSORBENT/ABSORBING MATERIAL (RAM)
b)
RADAR ABSORBENT/ABSORBING STRUCTURE (RAS)
Radar Absorbent Material ama kwa kifupi RAM pamoja na Radar Absorbent Structure ama RAS ni nyenzo ambazo hutumika katika kufyonza mawimbi ama signals zitokazo katika rada ili kuzuia ama kupunguza kuakisiwa kwa mawimbi hayo na kuyafanya yasirejee katika mifumo ya rada.
Kwa maneno mengine,
Radar absorbent materials and structures are designed to absorb radar waves and minimize or eliminate reflection.
Mbinu hii si mpya kwa maana ya kwamba imekuwepo muda mrefu sana na mpaka sasa yamekuwepo maboresho kadha wa kadha. Tafiti mbalimbali kuhusiana na mbinu hii zilianza mara baada ya uvumbuzi wa rada. Tafiti hizo zililenga kubaini tabia za mawimbi ya rada pindi yanapogonga katika vitu tofauti tofauti.
Wakati wa kipindi cha Vita Kuu ya Pili ya Dunia (WWII) mwaka 1939-1945, Ujerumani ilikuwa ikitumia mbinu mbalimbali za kuzifunika zana zake za kivita kwa kuzipakaa ama kubandika rangi maalumu ili zisitambulike ama zisionekane kirahisi na rada za upande hasimu.
Rangi hizo zilizokuwa zikifahamika kama Sumpf pamoja na Schornsteinfeger zenye kuweza kufyonza mawimbi ya rada, zilipakwa hasa katika nyambizi (submarines) ili kuzificha dhidi ya mifumo ya rada iliyokuwa ikitumika na ndege maalumu za kukabiliana na nyambizi (anti-submarine aircrafts). Toka kipindi hicho mpaka kufikia hivi sasa kumekuwa na maboresho makubwa ya nyenzo hizi hasa kwa kuzingatia ubora na viwango vya malighafi zinazotumika.
Nimeeleza hayo kwa ufupi ili uweze kufahamu kuwa mbinu hii imekuwepo miaka mingi na imekuwa ikitumika kwa kipindi kirefu kabla ya uboreshaji wake hadi kufikia hii leo.
Kabla hatujaendelea mbele zaidi, naomba niseme jambo moja.
Katika masuala yahusuyo mifumo ya kompyuta, kuna kitu hufahamika kama RAM yaani Random Access Memory. Lakini, katika masuala ya Aerodynamics pia kuna RAM ila, RAM ya upande huu ni kifupi cha Radar Absorbent Material ama Radar Absorbing Material. Nimelisema hili kama angalizo maana wakati nitapokuwa nikiendelea na maelezo kwa kutumia kifupisho RAM kusiwe na mkanganyiko kwa wasomaji katika kulitafsiri neno hili.
Sasa tusonge mbele.
Katika teknolojia ya kisasa, ndege huundwa kwa kupandikizwa mchanganyiko mbalimbali wa mifumo na vifaa vyenye nyenzo zenye sifa na tabia tofauti tofauti kimuonekano, kikemikali na kielektromagnetiki kwa lugha nyingine tunasema, different physical, chemical and electromagnetic properties. Mchanganyiko huo wa vifaa mbalimbali huhusisha nyenzo zisizo za chuma (metallic) ambazo uwezo wake wa kuakisi miale ni mdogo sana.
Kutokana na hilo, mawimbi ya rada huweza kupenya ndani ya vifaa hivi na kusababisha kuakisiwa kwa mawimbi hayo kutokea ndani badala ya nje hivyo kupelekea chombo kizima kugundulika kupitia vifaa vilivyomo ndani. Ili kukabiliana na hili, rangi maalumu zenye RAM hupakwa katika sehemu mbalimbali za nje ama kwa lugha nyepezi 'bodi' ili kuzuia signals au mawimbi ya rada kupenya ndani ya vifaa vinavyounda mifumo mbalimbali ya ndege.
RAM hufanya kazi ya kufyonza signals za rada na kuzidhoofisha kwa kubadili kiwango kikubwa cha nishati yake kuelekea katika joto (heat) ambalo hupozwa huku kiasi kingine cha nishati kilichobaki kikipoteza ubora ama nguvu yake hivyo kupelekea kushindwa kurejea katika mifumo ya rada.
Kwa maelezo mengine,
RAM technology is based on the idea of establishing desirable impedance which poses good and absorbing qualities, so that the RAM can accept and then attenuate the incident wave.
Miongoni mwa malighafi zitumikazo katika hizi rangi maalumu zenye uwezo wa kufyonza mawimbi ya rada ni Reinforced Carbon-Carbon (RCC) pamoja na kampaundi (compounds) nyinginezo kama vile Epoxy Resins, Urethane, Polyetherimide pamoja na Ferrite.
Kampaundi kama vile Ferrite pamoja na Carbonyl Iron zimekuwa zikitumika kutengeneza RAM maarufu sana inayojulikana kama Iron Ball Paint yenye chembe ndogondogo kama majivu, chembe zijulikanazo kama 'iron balls' ambazo hutumika katika kupakaa sehemu za nje za ndege na vyombo vingine ili kuvipatia uwezo wa stealth. Iron Ball Paint imekuwa ikitumika kwa muda mrefu sasa ikitumika pia hata katika ndege maarufu za zamani kama vile F-117A Nighthawk.
PICHA No.1: Carbonyl Iron inayotumika katika rangi maalumu ya RAM inayojulikana kama Iron Ball Paint.
PICHA No.2: Chembe ndogondogo 'iron balls' katika muonekano wa karibu zaidi kupitia hadubini.
Katika mchoro ufuatao, tazama hapo jinsi signals za rada (INCOMING RADAR BEAM) zinavyoweza kufyonzwa na RAM kwa kugongana na chembe ndogondogo za Carbon au Ferrite (CARBON OR FERRITE PARTICLES) kisha kuakisiwa ndani kwa ndani na hatimaye kupoteza nishati yake na kushindwa kurudi katika rada.
Nimekwisha kuzungumza zaidi kuhusiana na RAM yaani Radar Absorbent Material lakini kuna kitu kingine nilidokeza hapo awali kinaitwa RAS ama Radar Absorbent Structure.
RAS hufanya kazi ile ile ya kufyonza rada lakini nyenzo hii tofauti kidogo na kule tulipoona awali kuhusiana na rangi maalumu zitokanazo na RAM. Kwa upande wa RAS ama Radar Absorbent Structure, zenyewe ni RAM pia ambazo hutengenezwa katika shapes ama miundo mbalimbali ili kuweza kupunguza nguvu za signals za rada pale zitakapokuwa zikigonga katika hiyo miundo ama structures.
Aina mojawapo ya RAS ambayo ni maarufu sana hufaamika kama
Foam Absorber. Nyenzo hii hutengenezwa kwa mchanganyiko wa kampaundi mbalimbali kama vile Urethane pamoja na Carbonyl Iron au pia Graphite kisha kukatwa katwa katika shapes zenye vipimo maalumu kuendana na mahitaji. Moja ya RAS zitumikazo hasa katika kufyonza mawimbi ya rada kama foam absorber ni hii hapa inayofahamika kama Pyramidal RAM kama inavyoonekana katika picha mbili zifuatazo;
Kama unavyopata kuona hapo, ni aina fulani ya muundo ufananao na piramidi kama zile zilizojengwa zamani sana nchini Misri lakini hizi za hapa ni ndogondogo zenye ncha kali na vipimo maalumu ambazo zote kwa pamoja huunda kitu kinachoitwa Pyramidal RAM kama nilivyodokeza hapo awali.
Pyramidal RAM hufanya kazi ya kuziakisi signals za rada zaidi ya mara moja kwa kuzitawanya kinyume na uelekeo wake katikati ya piramidi moja na nyingine katika mtindo unaofahamika Kifizikia kama
scattering. Signal ya rada inapogonga katika piramidi moja huakisiwa kuelekea katika piramidi nyingine ya karibu kisha huakisiwa kwa mara nyingine kurudi katika piramidi ya awali na kuendelea na mtindo huo mara kwa mara ambapo kila mara signal inapoakisiwa hupoteza kiasi fulani cha nishati yake.
Scattering hutokea pale ambapo kiwango chochote cha mwanga, sauti ama chembe (particles) zilizo katika msafara zinapolazimishwa kubadili uelekeo wake kutoka kule zilipokuwa zikielekea awali kutokana na kugonga vikwazo mbalimbali katika nyenzo zinapopita ama kusafiria.
Kwa maelezo mengine,
Scattering, in physics is a change in the direction of motion of a particle because of a collision with another particle. Or is the process in which a wave or beam of particles is diffused or deflected by collisions with particles of the medium that it traverses.
Kama nilivyosema hapo awali, mtindo huu wa utawanyaji unaofahamika Kifizikia kama scattering huzifanya signals kupoteza nishati pale zinapobadilisha uelekeo mara kwa mara wakati zinapokuwa zikigonga katika piramidi. Kivipimo, urefu kati ya base na ncha ya piramidi pia upana wa bases za piramidi huzingatiwa kuendana na mahitaji ya wavelength. Piramidi huwa nyembamba zenye ncha zaidi na kutokana na hilo, huzifanya signals za rada kuweza kuakisiwa mara nyingi zaidi katikati ya piramidi kuelekea katika bases ama chini ya piramidi.
Katika mchoro ufuatao unapata kuona jinsi muundo huu wa piramidi ufanyavyo kazi ya kuziakisi signals za rada mara kwa mara na kuzitawanya ndani kwa ndani.
Miundo hii hubandikwa sehemu mbalimbali za chombo mathalani ndege ili kukipatia uwezo wa stealth, katika pembe mbalimbali, sehemu za mabawa, fuselage na pia zaidi ndani ya bodi tofauti na rangi za RAM ambazo zaidi hupakwa sehemu za nje. Katika uwekaji ama ubandikaji wake, upande wenye ncha huelekezwa upande signals zinapotokea.
Maelezo ni marefu kidogo lakini bila shaka yanaeleweka vyema.
Wakati tukielekea ukingoni,
Wataalamu mbalimbali wamekuwa wakija na maboresho katika mbinu hizi za ufyonzaji wa rada kadri miaka inavyozidi kwenda, ili kuweza kuendana na mahitaji ya muda. Pia, suala la maintenance ama marekebisho ya hapa na pale limekuwa ni jambo linalozingatiwa sana hasa katika vyombo vilivyopo na vinavyoendelea kutumika huku pia kukiwa na mikakati mbalimbali ya kuhakikisha vyombo hivyo vinabaki kuwa katika ubora wake wa stealth.
Baadhi tu ya maboresho hayo ni kama ifuatavyo;
Kampuni maarufu ya teknolojia za kijeshi na masuala ya anga Northrop Grumman ya nchini Marekani, imekuwa ikitekeleza miradi mikubwa inayohusu teknolojia hii ya stealth kwa muda mrefu sasa. Kutokana na changamoto mbalimbali hasa katika masuala ya maintenance ya zana na vyombo vya kijeshi vinavyotumia teknolojia hii ya stealth hasa ndege za kivita, kampuni hiyo imekuwa ikija na mbinu ama nyenzo za kukabiliana na changamoto hizo.
Mnamo mwaka 2004, kampuni hiyo (Northrop Grumman) ilikuja na nyenzo mpya baada ya kuwepo kwa ugumu ama changamoto kubwa katika mchakato wa kuirejesha RAM iliyokuwepo katika sehemu mbalimbali za ndege za stealth mara baada ya marekebisho kadha wa kadha (maintenance) kwa sababu kabla ya maintenance, RAM huondolewa katika baadhi ya sehemu zenye uhitaji wa maintenance kisha hurudishiwa baadaye baada ya kumalizika kwa maintenance.
Kutokana na changamoto hiyo, kampuni ilibuni nyenzo inayofahamika kama Alternate High-Frequency Material ama kwa kifupi AHFM. Hii ni rangi maalumu ambayo ilileta maboresho makubwa sana katika teknolojia ya stealth na ilitumika kwa mara ya kwanza katika ndege maarufu za mashambulizi mazito aina ya B-2 Spirit.
PICHA: Ndege ya kijeshi aina ya B-2 Spirit mahususi kwa ajili ya mashambulizi mazito (bomber).
Hapo kabla marekebisho ya RAM katika ndege hizi yalikuwa yakichukua muda mrefu sana huku yakifanyika hasa kwa mikono lakini kwa ujio wa AHFM, kuliweza kupunguza muda wa maintenance kwa kiasi kikubwa ambapo nyenzo hii iliweza kuwekwa kwa ufanisi zaidi kwa kutumia mitambo maalumu ama 'robots'.
Maboresho katika teknolojia ya stealth kama tulivyokwisha kutazama toka mwanzo, yamekuwa yakijumuisha mbinu mbalimbali ambazo hutumika kwa pamoja kuendana na mahitaji ili kuweza kukipatia chombo uwezo wa stealth. Ili kutekeleza haya, kumekuwa na juhudi kubwa ikiwemo matumizi ya rasilimali nyingi katika uwekezaji wa teknolojia hii katika wakati huu wa sasa na hapo baadaye.
Mpaka kufikia hapa, natumai mtakuwa mmepata kufahamu kuhusiana na teknolojia hii kwa kiasi fulani jinsi ilivyo na ufanyaji kazi wake. Nawashukuru nyote kwa ufuatiliaji ama pia usomaji wenu tangu mwanzo hadi kufikia hapa. Kwa maoni au maswali, karibuni sana.
FRANC THE GREAT,
Semper magnas.