DE102005049539B4 - Verfahren und System zum Stören oder Zerstören einer gegnerischen Einrichtung mittels hochenergetischer Strahlung - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Stören oder Zerstören einer gegnerischen Einrichtung (11), insbesondere von Kommunikations- oder Datenverarbeitungs-Einrichtungen, durch hochenergetische Strahlung (13), insbesondere Mikrowellenstrahlung, wobei im Raum verteilt agierende mobile und/oder stationäre Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) mit Resonatoren (15) ausgestattet sind, welche die hochenergetische Strahlung (13) abstrahlen, wobei die Abstrahlungen so koordiniert werden, dass sie zeitgleich auf die als Ziel ausgewählte Einrichtung (11) treffen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bereitstellen einer gleichen Zeitbasis in den Plattformen (14.1, 14.2, 14.3),
Bestrahlen des Ziels (11) mit elektromagnetischer Strahlung,
Empfangen der von dem Ziel (11) reflektierten elektromagnetischen Strahlung (21) in den Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten in der Zeitbasis, entsprechend der verschiedenen Laufzeiten der reflektierten Strahlung (21) aufgrund der jeweils verschiedenen Entfernungen zwischen Ziel (11) und Plattformen (14.1, 14.2, 14.3), und
zeitlich versetztes Abstrahlen der hochenergetischen Strahlung (13) durch die jeweiligen Resonatoren (15), wobei die Abstrahlzeitpunkte auf Grundlage der...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Stören oder Zerstören einer gegnerischen Einrichtung mittels hochenergetischer Strahlung.
• Einsatzmöglichkeiten von Laserstrahlung zum Stören oder gar Zerstören einer gegnerischen Einrichtung sind etwa in der DE 36 15 374 A1 oder in der DE 44 30 830 C2 näher beschrieben, worauf hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.
• Im Rahmen vorliegender Erfindung interessiert aber in erster Linie die nichtletale Bekämpfung eines Zieles mittels Hochleistungs-Mikrowellenpulsen. Derartige Verfahren sind etwa aus der DE 101 50 636 C1 oder aus der DE 101 51 565 A1 unter Einsatz von Mikrowellen-Generatoren bekannt, die mit wenigstens einem kapazitiven Resonator ausgestattet sind. Dessen aus einer Hochspannungsquelle erfolgende Aufladung wird über eine Funkenstrecke kurzgeschlossen, womit die hochfrequente Abstrahlung von einer an die Innenelektrode angeschlossenen und nach außerhalb des koaxialen Resonators geführten Antenne eingeleitet wird. Die Aufladung der Kapazität des Resonators erfolgt in den genannten Beispielsfällen zuvor aus einem Piezo-Generator bzw. aus einem Marx-Generator zur Lieferung der Hochspannung für das Aufladen des Kondensators. Grundsätzlich kann dafür aber auch ein beispielsweise detonativ betriebener Stromverstärker Einsatz finden, wie er etwa in der DE 199 16 952 A1 näher beschrieben ist.
• Da die Durchbruchfeldstärke an der Antenne aus physikalischen Gründen auf typisch ca. 3 MV/m beschränkt ist, müssen für höhere Wirkungen im Ziel die Antennen mehrerer Mikrowellengeneratoren als Array zur Überlagerung ihrer Strahlungsenergien im Fernfeld und damit in der Umgebung der gegnerischen Einrichtung parallel betrieben werden, wie in der eigenen älteren Anmeldung DE 103 13 286 B3 anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Damit wird allerdings zunächst nur eine Richtungsbündelung der gesamten Strahlungsenergie erreicht. Deshalb ist der Nutzen eines großen Array vergleichsweise beschränkt; denn da das Ziel dann nur aus einer Richtung bestrahlt wird, können dagegen gerichtete Abschirmmaßnahmen eingesetzt werden, ohne die Funktionalität der gegnerischen Einrichtung im übrigen maßgebend zu behindern. Außerdem benötigt ein großes, stark abstrahlendes Array ein schweres Fahrzeug, wie es etwa in der DE 38 04 445 A1 für Laserstrahlung dargestellt ist. Das ist zur Abwehr seitens des Gegners im Kampfgelände recht problemlos über peilende oder bildgebende Sensoren aufspürbar und schon wegen der massebedingt nur mäßigen Manövrierbarkeit leicht anzugreifen, also durch Beschädigung unwirksam zu machen oder gar ganz zu zerstören.
• Aus der US 5 198 607 A ist ein Verfahren zum Zerstören einer gegnerischen Einrichtung durch hochenergetische Strahlung bekannt, wobei im Raum verteilt agierende mobile Plattformen mit Resonatoren ausgestattet sind, die ihre Abstrahlung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt auf die als Ziel ausgewählte Einrichtung einwirken lassen. Bei diesem bekannten Verfahren kommen jeweils mindestens zwei Plattformen zum Einsatz, um ihre Abstrahlung auf das jeweilige Ziel einwirken zu lassen. Die eine Batterie bildenden mindestens zwei Plattformen sind hierbei eng nebeneinander angeordnet, um das jeweilige Ziel an einer bestimmten Stelle zu treffen, ohne dass die von einer Laserstrahlung gebildete hochenergetische Strahlung sich bereits vor dem Ziel überschneidet. Des Weiteren können eine Anzahl solcher Batterien aus mindestens zwei Plattformen in einer Reihe angeordnet sein, um ein gewünschtes Abwehrsystem zu verwirklichen.
• Weitere Druckschriften aus dem Umfeld der vorliegenden Erfindung sind die FR 2 869 682 A1 , die DE 1 914 250 A , die DE 10 2005 002 575 A1 , die DE 101 17 007 A1 und die US 5 400 688 A .
• In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren bzw. System dahingehend weiterzubilden, dass es bei universeller Einsetzbarkeit leichter handhabbar und in seiner Funktion weniger durch gegnerische Abwehrmaßnahmen gefährdet ist.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch das Strahlungswirksystem nach Anspruch 4 gelöst.
• Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
• Erfindungsgemäß arbeiten verschiedene, zu Lande, zu Wasser und/oder in der Luft operierende und mit Laser- oder insbesondere Mikrowellen-Resonatoren ausgestattete Plattformen (insbesondere Fahrzeuge) in dem Sinne zusammen, dass sie bedarfsweise ihre Mikrowellenenergie vom momentanen Standpunkt aus zeitlich koordiniert auf eine ausgewählte, stationäre oder bewegliche generische Einrichtung (nachfolgend auch als Ziel bezeichnet) abstrahlen. Da die momentanen Standorte der einzelnen aktiven Plattformen weit auseinander liegen können, und da kleinere Einheiten ohnehin nur schlecht aufgespürt und dann noch rasch verlegt werden können, ist es praktisch unmöglich, das gesamte System gleichzeitig anzugreifen oder gar zu zerstören; und selbst eine beschädigte Plattform kann noch mit geminderter Energie ihren Beitrag zum Bekämpfen des Zieles leisten. Denn die abgestrahlte Energie wird nun nicht richtungsmäßig gebündelt, sondern zu einem willkürlichen Zeitpunkt aus für den Gegner nicht komplett vorhersehbaren momentanen, unterschiedlichen Richtungen in einem Punkt auf die gegnerische Einrichtung fokussiert. Dazu muss lediglich allen an der Aktion zu beteiligenden Plattformen der bevorstehende Aktionszeitpunkt übermittelt werden, was aber kein kommunikationstechnisches Problem darstellt. Außerdem müssen die Plattformen über gleiche Zeitbasen verfügen, was mit den heute kommerziell verfügbaren Atomuhren, aber auch durch Empfang der eingeführten terrestrischen oder satellitengestützten Funkzeitinformationen, an Bord einer jeden Plattform preisgünstig realisierbar ist. Und schließlich muss der aktuelle Abstand von der jeweiligen Plattform zu der koordiniert zu bestrahlenden Einrichtung bekannt sein, damit sich dort eine Echtzeit-Überlagerung der Beiträge von den einzelnen Strahlungsquellen einstellt, wofür hoch präzise aktive und passive Entfernungsmesssysteme für mobilen Einsatz verfügbar sind.
• Unter bestimmten örtlichen oder szenarischen Umständen kann es schwierig sein, die Entfernung von einer Plattform zur in Kürze koordiniert zu bestrahlenden Einrichtung hinreichend schnell bzw. hinreichend exakt zu bestimmen, etwa wenn gerade eine starke Relativbewegung zwischen der Plattform und der gegnerischen Einrichtung auftritt bzw. wenn momentane atmosphärische Gegebenheiten oder Tarnmaßnahmen nicht sogleich zu zuverlässigen Entfernungsmesswerten von den verschiedenen Plattformen aus führen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird eine derartige szenarische Einschränkung dadurch überwunden, dass eine der Technologien der Zielmarkierung angewandt wird, um zunächst die koordiniert zu bestrahlende Einrichtung zu definieren. Das bedeutet, dass die aktuell zu bekämpfende Einrichtung vorübergehend – zu völlig willkürlichem Zeitpunkt, also unsynchronisiert – etwa mittels eines Laser- oder eines Radarstrahles von einer der beteiligten Pattformen aus oder von einem im Gelände in vorgeschobener Position operierenden Beobachter (einem Soldaten oder einem Aufklärungsroboter) aus anvisiert wird. Die Reflexe dieser Markierung dienen zunächst der Identifikation des etwa mittels eines Zielverfolgungssensors von Bord der jeweiligen Plattform aus anzuvisierenden Gegners, und dann auch dem Gewinnen eines für die jeweilige Plattform individuell geltenden Startsignales für den zeitkoordinierten Funktionseinsatz. Denn diese Reflexe werden an den einzelnen Plattformen je nach deren Zielentfernung zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen. Der jeweilige Zeitversatz bezüglich eines für alle Plattformen gleichen, starren Zeitrasters wird dann von dem operativ vorgegebenen Zeitpunkt der aktuell bevorstehenden gemeinsamen Einwirkung auf die zu bekämpfenden Einrichtung abgezogen, womit der Zeitpunkt für das generieren des Startsignales zur Abstrahlung der Energie von der jeweiligen Plattform aus in der zuvor aufgenommenen Richtung bestimmt ist, um die Wirkung aller Plattformen in der zu bekämpfenden Einrichtung zeitgenau, also mit optimaler Wirkung zu überlagern. So ist eine wirkungsvoll resultierende da zeitgenaue Einwirkung auf die ausgewählte Einrichtung aus sehr unterschiedlichen, momentan gegebenen Richtungen und aus sehr unterschiedlichen, momentan gegebenen Entfernungen möglich, ohne dass der Zielmarkierer koordiniert mit dem Betrieb der Plattformen arbeiten muss.
• In nachstehender Beschreibung einer bevorzugten Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem typischen, stark abstrahierten Szenario wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert, zu der Alternativen und Weiterbildungen auch in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet sind. In der Zeichnung zeigt:
• 1 verschiedene zu Lande und in der Luft unabhängig voneinander operierende, aber eine gegnerische Einrichtung zeitkoordiniert bestrahlende Plattformen für den Betrieb von Laser- und/oder von Mikrowellen-Resonatoren sowie einen im Gelände agierenden Zielmarkierer und
• 2 die Gewinnung des Startsignales als Zeitpunkt der Abstrahlung von Bord der jeweiligen Plattform für eine entfernungsabhängig exakte zeitliche Überlagerung der Wirkung der abgestrahlten Energien auf die gegnerische Einrichtung.
• Bei dem in 1 skizzierten Szenario ist ein stationäres Ziel 11 vorgesehen, dessen Kommunikations- und Datenverarbeitungseinrichtungen 12 in ihrer Funktion dadurch beeinträchtigt oder sogar außer Funktion gesetzt werden sollen, dass in diesem Beispielsfalle hochenergetische Mikrowellenstrahlung 13 auf deren elektronischen Schaltungen zur Einwirkung gebracht wird. Dafür sind unterschiedliche Plattformen 14.n, im dargestellten Beispielsfalle auf Spurketten fahrende Landfahrzeuge 14.1, hooverfähige Luftfahrzeuge 14.2 und Abwurfkörper 14.3, mit Resonatoren 15 ausgestattet, deren Antennen somit je nach dem aktuellen Standort bezüglich des Zieles 11 ein räumlich sehr großes Strahler-Array aufspannen. Außerdem ist jede der autark operierenden Plattformen 14.n mit einer autark aber mit den anderen synchronisiert arbeitenden sehr genauen Uhr 16 versehen, etwa mit einer funksynchronisierten Atomuhr. Ein operatives Einsatzzentrum 17 kann wie skizziert unabhängig von den Plattformen 14.n betrieben werden, es kann aber auch an Bord einer der Plattformen 14.n installiert sein.
• Die gegnerische Einrichtung, die als Ziel 11 zu bekämpfen ist, und der Zeitpunkt des koordinierten Angriffes gegen dieses Ziel 11 werden in diesem Szenario von dem Einsatzzentrum 17 bestimmt und per Funk an alle gerade erreichbaren Plattformen 14.n übermittelt. Von dort wird jeweils der momentane Abstand 18.n zum Ziel gemessen und daraus bezüglich der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strahlung 13 derjenige Zeitpunkt vor dem festgelegten Angriffszeitpunkt ermittelt, zu dem die Abstrahlung von der jeweiligen Plattform 14.n einsetzen muss, um dann im Ziel 11 alle Strahlungsenergien zeitgleich einander zu überlagern.
• Diese zeitliche Überlagerung der Wirkung der Strahlung 13 im Ziel 11 wird noch präziser, wenn die Funktion eines aus der Deckung heraus arbeitenden Zielmarkierers 19 für die Bekämpfung des Zieles 11 eingesetzt wird. Dieser Zielmarkierer 19 kann autark oder an Bord einer der Plattformen 14.n agieren. Das am Ziel 11 reflektierte und an Bord der jeweiligen Plattform 14.n empfangene Echo 21 der Markierung 20 dient zunächst der Zieleinweisung, etwa durch Aufschalten eines Verfolgungssensors. Außerdem wird daraus das Startsignal für den jeweiligen Beitrag zur Strahlungsüberlagerung in der Ziel-Einrichtung 11 gewonnen. Denn wie im Zeitdiagramm der 2 symbolisch vereinfacht dargestellt, erscheint zu der Zielmarkierung 20 das Echo 21 an der jeweiligen Plattform 14.n relativ zum gerade zurückliegenden zeithaltenden Uhrenimpuls 22 der Wiederhol-Periode T in der Uhr 16 um die entfernungsabhängige Zeitspanne tn bis zum Echozeitpunkt 21.n verzögert. Um diese Zeitspanne tn vorverlegt gegenüber dem vorgegebenen Angriffszeitpunkt 23 wird dann an Bord der Plattform 14.n der Resonator 15 von einem Startsignal 24.n für die Abstrahlung initiiert, so dass bezüglich der aktuellen Entfernung 18.n der Energiebeitrag der Strahlung 13 von dieser Plattform 14.n zum gleichen Zeitpunkt im Ziel 11 sich auswirkt, wie die Energiebeiträge der Strahlungen 13 von den anderen Plattformen 14.n.
• Dabei braucht der Operations- oder Angriffszeitpunkt 22 keine absolute Zeitvorgabe darzustellen; es genügt schon, im System lediglich festzulegen, der wievielte Uhrenimpuls 22 nach Erscheinen des Echos 21 der Angriffszeitpunkt 23 sein soll, bezüglich dessen die zeitliche Vorverlegung des Startsignales 24 als die aktuelle Differenz der Periodendauer T und der Echozeitspanne tn erfolgt.
• Daraus ergibt sich, dass der Zielmarkierer 19 völlig unsynchronisiert, autark bezüglich der Plattformen 14.n arbeitet. Das von ihm mit einem Zielpunkt 20 markierte Ziel 11 wird daraufhin von allen den Plattformen 14.n gleichzeitig mit Strahlung 13 belegt, die den Markierungsreflex 21 aufgenommen haben, die also momentan in günstiger Position für einen Bestrahlungsbeitrag operieren.
• Ein flexibel einsetzbares, sehr wirksames und schwer verwundbares Strahlungsarray ergibt sich also, wenn erfindungsgemäß mehrere unabhängig voneinander – zu Lande, zu Wasser oder in der Luft – agierende kleine und deshalb sehr bewegliche Plattformen 14.n aus ihrer momentan eingenommenen Richtungen bezüglich einer vorgegebenen Einrichtung heraus zeitkoordiniert Strahlung auf dieses Ziel 11 richten; wobei ein Startsignal 24.n für die Abstrahlung 13 nach Maßgabe der Zielentfernungen 18.n so vor den Angriffszeitpunkt 23 vorverlegt wird, dass sich alle Strahlungsbeiträge 13 der Plattformen 14.n im Ziel zeitlich überlagern. Das ist ohne Zielentfernungsmessung und automatisch in Abhängigkeit von der gerade gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit der abzustrahlenden Energie realisierbar, wenn das Ziel 11 zunächst mit gleicher Energie, wie sie dann zur Einwirkung gebracht werden soll, markiert wird, woraufhin der Zeitpunkt des Auftretens eines Ziel-Markierungsechos 21 bezüglich untereinander synchronisierter Zeitperioden T an Bord der jeweiligen Plattform 14.n als zeitliche Vorverlegungszeitspanne tn bezüglich des Angriffszeitpunktes 23 übernommen wird, der ein absoluter Zeitpunkt, oder aber eine vorgegebene Anzahl von Perioden T der an Bord der Plattformen 14.n synchron laufenden Uhren 16 nach Auftreten eines Zielechos 21, sein kann.

Claims (6)

1. Verfahren zum Stören oder Zerstören einer gegnerischen Einrichtung (11), insbesondere von Kommunikations- oder Datenverarbeitungs-Einrichtungen, durch hochenergetische Strahlung (13), insbesondere Mikrowellenstrahlung, wobei im Raum verteilt agierende mobile und/oder stationäre Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) mit Resonatoren (15) ausgestattet sind, welche die hochenergetische Strahlung (13) abstrahlen, wobei die Abstrahlungen so koordiniert werden, dass sie zeitgleich auf die als Ziel ausgewählte Einrichtung (11) treffen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer gleichen Zeitbasis in den Plattformen (14.1, 14.2, 14.3), Bestrahlen des Ziels (11) mit elektromagnetischer Strahlung, Empfangen der von dem Ziel (11) reflektierten elektromagnetischen Strahlung (21) in den Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten in der Zeitbasis, entsprechend der verschiedenen Laufzeiten der reflektierten Strahlung (21) aufgrund der jeweils verschiedenen Entfernungen zwischen Ziel (11) und Plattformen (14.1, 14.2, 14.3), und zeitlich versetztes Abstrahlen der hochenergetischen Strahlung (13) durch die jeweiligen Resonatoren (15), wobei die Abstrahlzeitpunkte auf Grundlage der Zeiträume zwischen den Empfangszeitpunkten der reflektierten Strahlung (21) so koordiniert werden, dass die Abstrahlungen zeitgleich auf das Ziel (11) treffen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ziel (11) mit Mikrowellen-Strahlungsenergie aus einem kapazitiven Resonator belegt wird, dessen Aufladung über eine Funkenstrecke kurzgeschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ziel (11) mit Laser-Strahlungsenergie aus einem Spiegel-Resonator belegt wird, der über einen Pumpkreis angeregt wird.
4. Strahlungswirksystem zum Stören oder Zerstören einer gegnerischen Einrichtung (11), insbesondere von Kommunikations- oder Datenverarbeitungs-Einrichtungen, durch hochenergetische Strahlung (13), insbesondere Mikrowellenstrahlung, wobei im Raum verteilt agierende mobile und/oder stationäre Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) mit Resonatoren (15) ausgestattet sind, welche eingerichtet sind, die hochenergetische Strahlung (13) abzustrahlen, wobei die Abstrahlungen so koordinierbar sind, dass sie zeitgleich auf die als Ziel ausgewählte Einrichtung (11) treffen, wobei die Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) über eine gleiche Zeitbasis verfügen, ein Zielmarkierer (19) zum Bestrahlen des Ziels (11) mit elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, die Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) eingerichtet sind, die von dem Ziel (11) reflektierte elektromagnetischen Strahlung (21) zu jeweils verschiedenen Zeitpunkten in der Zeitbasis zu empfangen, entsprechend der verschiedenen Laufzeiten der reflektierten Strahlung (21) aufgrund der jeweils verschiedenen Entfernungen zwischen Ziel (11) und Plattformen (14.1, 14.2, 14.3), und die Resonatoren (15) der Plattformen (14.1, 14.2, 14.3) eingerichtet sind, zeitlich versetzt die hochenergetischen Strahlung (13) abzustrahlen, wobei die Abstrahlzeitpunkte auf Grundlage der Zeiträume zwischen den Empfangszeitpunkten der reflektierten Strahlung (21) so koordinierbar sind, dass die Abstrahlungen zeitgleich auf das Ziel (11) treffen.
5. Strahlungswirksystem nach Anspruch 4, wobei die Resonatoren (15) als kapazitive Resonatoren zum Abstrahlen von Mikrowellen-Strahlungsenergie ausgelegt sind, wobei die Aufladung der Resonatoren über eine Funkenstrecke kurzgeschlossen werden kann.
6. Strahlungswirksystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Resonatoren (15) als Spiegel-Resonatoren zum Abstrahlen von Laser-Strahlungsenergie ausgelegt sind, die über einen Pumpkreis anregbar sind.