ミサイル追跡

ミサイルによる追跡またはTVM は、セミアクティブ レーダー ホーミング(SARH) と無線コマンド誘導の機能を組み合わせたミサイル誘導技術を指します。これにより、特に長距離でコマンド誘導ミサイルに通常見られる終端精度の問題を回避できます。これは、MIM-104 パトリオットを含む多くの長距離地対空ミサイル(SAM)で使用されています。

コマンド誘導の利点は、ミサイル誘導用の機器のほとんどを発射装置に分離できることです。発射装置では、サイズと重量はそれほど重要ではありません。これらのシステムでは、誘導を提供するレーダーは地上または船上にあり、ミサイルには独立した誘導システムがありません。通常、2 つのレーダーが使用され、1 つはターゲットを追跡し、もう 1 つはミサイルを追跡するため、それぞれが独立して大きく離れた経路を飛行できます。次に、コンピューターが 2 つのレーダーの位置と速度を計算し、迎撃ポイントを計算します。次に、同じコンピューターが、ミサイルをそのポイントまで飛行させるために必要な制御入力を計算し、必要な修正を無線信号でミサイルに送信します。多くの場合、無線信号としてミサイルを追跡するレーダーが使用されます。

このシステムは構築が簡単なため、初期の地対空ミサイル(SAM) システムの多くで基礎として使用されました。ただし、特に長距離射撃では大きな欠点があります。レーダー信号は懐中電灯の円錐状のビームと同様に空間に広がり、典型的なビーム拡散は約 5 度です。つまり、長距離では、ターゲットの位置は、おそらく数キロメートル程度の大まかな値でしかわかりません。さまざまな信号エンコード技術を使用して、これを 0.1 度程度に絞り込むことができますが、長距離では、それでも精度は数百メートル程度にしかなりません。この不正確さにより、ターゲットを確実に破壊するには 巨大な弾頭が必要になります。

この問題は、セミアクティブ レーダー ホーミング(SARH) のコンセプトで回避されます。これらのシステムでは、地上局は引き続きレーダーでターゲットを照射しますが、受信機はミサイルにあります。ターゲットからの元の信号の反射により、別の円錐状のビームが生成されますが、ターゲットで最も狭くなります。ミサイルの受信機はこの信号を使用して誘導し、ターゲットに向かって飛行するにつれて精度が増します。いくつかの小さな問題があるため、最大精度は (初期の設計では) 数十メートルのオーダーになりますが、これは距離とは無関係です。つまり、SARH ミサイルは、ミサイルに追加の電子機器を搭載するコストはかかりますが、全体的な有効性は同じで、はるかに小さな弾頭を搭載できるということです。

SARH アプローチの欠点は、ミサイルが円錐形の信号内でターゲットの方向を判断するために、地上レーダーから提供される信号に何らかの追加エンコードを含める必要があることです。通常、これは円錐内の角度を判断するために信号の変化のタイミングを使用する円錐スキャンの形式を使用して実行されますが、これには信号が連続的、つまり「ロックオン」していることが求められます。これは通常、このタスク専用の 別のターゲット照明レーダーを使用して SAM で実行されます。

どちらの場合も、SAMは誘導するミサイルごとに個別のレーダーを必要としたため、システム全体としては、搭載されているレーダーの数だけミサイルを誘導することができた。交通量の多い環境、特に対艦ミサイルの一斉射撃に直面している船舶におけるSAMの場合、システムの能力を圧倒する可能性がある。理論上は、ミサイルに電子機器を追加して非連続的な信号を追跡し続けられるようにすることで、1つのレーダーで複数のミサイルを追跡できるようにすることができるが、1950年代や60年代の電子機器を使用すると、これは法外に高価で大型になり、コマンド誘導システムでさえ一般的にこの機能を欠いていた。この問題への対処は、特に米海軍と英国海軍にとって大きな懸念事項であった。

ミサイルによる追跡は、これら 2 つの概念を組み合わせて、両方の問題を回避します。SARH と同様に、受信機はミサイル上に配置されているため、ターゲットに近づくにつれて精度が向上します。信号をローカルで処理する代わりに、別の周波数で再ブロードキャストし、ランチャーで受信します。次に、ランチャーは送信した信号とミサイルが受信した信号を比較し、この比較を通じて、ミサイルに対するターゲットの位置を決定できます。ただし、地上局はターゲットの大まかな位置と、送信した元の信号の詳細を認識しているため、信号を連続的にする必要はなく、別の照射レーダーは必要ありません。比較と計算の後、コマンド誘導の場合と同様に、データリンクを使用して更新がミサイルに送信されます。

TVM はコマンド誘導の精度の問題を解決しますが、別のレーダーを必要とする問題は解決しません。理論上は、必要な電子機器をミサイルに搭載することで解決できますが、1950 年代の技術でこれを行うと、サイズが非常に大きくなり、ミサイルのコストが非常に高くなります。これを発射台に集中させることは、特に 1950 年代後半に軍用グレードのトランジスタが導入されて以来、はるかに扱いやすい問題です。これにより、米国海軍のRIM-50 タイフォンミサイルと、関連するAN/SPG-59レーダーが生まれました。これは、単一のPESAレーダーを備え、多数のミサイルを一斉射撃できました。開発上の問題により、キャンセルされました。

TVM のもう 1 つの利点は、追跡レーダーがないため、ターゲットに追跡されていることを示すものがないことです。これは通常、ターゲットに対抗策を講じる必要があるという警告を与えるレーダー警告受信機にとっては比較的簡単な作業ですが、TVM の場合、必要なのは捜索レーダー信号のみであり、ミサイルが発射されても信号は変化しません。

• アクティブレーダーホーミングミサイルとは異なり、このミサイルは電波を照射して標的にホーミングしていることを知らせることはありません。通常、標的はSAMレーダーに照射されていることに気付いていますが、実際に攻撃を受けたかどうかはわかりません。現代のフェーズドアレイレーダーは、ビームが細くサイドローブが低いため、航空機による探知がさらに困難になっています。^[1]
• セミアクティブ レーダー ホーミング ミサイルとは異なり、迎撃経路を計算して追跡するために必要な電子機器を各ミサイルに組み込む必要がないため、複雑さ、重量、コストが軽減されます。また、ミサイル内の限られたプロセッサで可能なものよりも高度なアルゴリズムを使用して迎撃を計算することで、ミサイルの精度を高めることもできます。さらに、オペレーターは交戦中、さらには終末ホーミング フェーズでもミサイルの飛行経路を調整できます。
• 無線指令誘導ミサイルとは異なり、ミサイルのレーダー受信機は地上局よりも標的にかなり近いため、システムのコンピューターに、より正確な追跡情報を生成できます。また、追跡信号を妨害したり偽装したりすることも困難です。

また、地上局がターゲットからの直接レーダー反射（ミサイルによってダウンロードされたデータではなく）を受信し、2 つの情報源を組み合わせて迎撃コースを生成することも可能であり、これにより、システムに電子妨害手段に対する抵抗の要素が追加されます。

TVM にも欠点はいくつかある。例えば、データリンクが妨害される可能性があるが、これはアクティブ ホーミングや「撃って忘れる」ミサイルでは起こり得ないことである。さらに、この技術では交戦中ずっと地上レーダーをアクティブにしておく必要があり、対レーダーミサイルを装備した航空機がSAM レーダーを検出して交戦しようとするときに、その補助となる可能性がある。アクティブ レーダー ホーミングと比較した場合のもう 1 つの潜在的な欠点は、ミサイルが誘導に地上レーダーに頼らなければならないため、ターゲットが自身と固定レーダー システムの間に障害物 (丘など) を置くことができた場合、またはターゲットがレーダーの追跡範囲外 (例えば、パトリオット レーダーの追跡「ファン」の外を飛行したり、別のシステムの有効範囲外を飛行したりした場合) になった場合、ミサイルはターゲットからの反射放射線を検出できず、交戦を継続できなくなることである。

最新の長距離SAMシステムのほとんどは、ミサイルによる追跡技術を使用しています。これには次のものが含まれます。

• 中国のHQ-9中長距離セミアクティブレーダーホーミングミサイル。
• 米国のMIM-104パトリオット地対空ミサイルシステム。