Radar
Radar, uzaktaki cisimlerin yerlerini belirlemeye yarayan bir elektronik sistemdir. Bu sistem, çok kısa süreli radyo dalgası darbelerinin (vuru) ince bir demet halinde bir antenden gönderilmesi ve bu dalgaların bir engele çarpıp antene geri dönmesinin (yankı) izlenmesi temeline dayanır. (Radyo dalgaları RADYO maddesinde anlatılmıştır.) Tek bir enerji darbesinin gönderilmesi ile antene geri dönmesi arasında geçen süre ölçülerek, bu darbenin gidip geldiği uzaklık bulunabilir. (Radyo dalgaları saniyede 300.000 km hızla yol alır.) Eğer darbenin doğrultu'su biliniyorsa, uzaklık ile doğrultu arasındaki ilişkiden darbenin yansımasına neden olan cismin (hedefin) konumu çıkartılabilir.
Gece karanlığında ya da sis ve bulut içinde de kullanılabilen bu sistem, uçak ve gemilerin izlenmesinde çok işe yarar. Uçağa takılan radar yerdeki yüksek noktaları saptayabilir. Gemilerde ise radar, karanın ve başka gemilerin yerlerini belirlemek için kullanılır. Bunlar radarın en yaygın kullanım biçimleridir, ama bu sistemden çok başka alanlarda da yararlanılır.
Radarın Ortaya Çıkışı
Bilim adamları daha radyonun bulunmadığı dönemde çok kısa radyo dalgalarının katı cisimlerden yansıtılabileceğini saptamışlardı. Heinrich Hertz radyo dalgası üretmeyi başardı. Radyonun öncüsü olan Guglielmo Marconi 1922’de, modern radara benzeyen bir sistem tasarladı, ama bu tasarıyı uygulamaya koymadı. 1925’te ABD’li bilim adamları Gregory Breit ve Merle Tuve, atmosferin, radyo dalgalarını yansıtma özelliğine sahip iyonosfer katmanının yüksekliğini belirlemek için bir dizi deney yapmaya giriştiler; bu çalışmaları sırasında, daha sonraları radarda yaygın biçimde kullanılacak olan bir teknikten yararlandılar. Ama radarın geliştirilmesine yönelik çalışmalara hız kazandıran asıl olay 1930’lardaki savaş tehlikesi oldu.
1935’te İngiliz hükümeti, bilim adamı Robert Watson-Watt’tan, radyo dalgalarından yararlanarak “ölüm ışını” üretilip üretilemeyeceğini araştırmasını istedi. Watson-Watt hükümete bunun olanaksız olduğunu, ama radyo dalgalarından yararlanılarak uçakların daha görülmeden ya da sesi duyulmadan çok önce saptanabileceğini söyledi. Watson-Watt bu iddiasını kanıtlamak için 26 Şubat 1935’te bir gösteri düzenledi ve radyo dalgaları kullanarak görülemeyecek ve sesi duyulamayacak kadar uzakta olan bir bombardıman uçağının varlığını saptamayı başardı.
Düşmanın hava saldırısını önceden haber verebilmek, bu konuda erken uyarıda bulunabilmek o kadar önemliydi ki, Watson-Watt’ın düşüncesi hemen benimsendi. 1939’da II. Dünya Savaşı başladığında, İngiltere’nin güney ve doğu kıyılarında 40 kadar gizli radar istasyonu kurulmuş durumdaydı.
Bunlara “RDF” istasyonları deniyordu (RDF, “radyoyla yön bulma” anlamındaki İngilizce Radio Direction Finding sözcüklerinin ilk harflerinden geliyordu). Bu alanda İngiltere başı çekiyordu, ama kısa bir süre sonra ABD ve Almanya da kendi radar sistemlerini geliştirdiler. ABD’de bu sisteme “radar” deniyordu; bu sözcük, “radyoyla algılama ve uzaklık ölçme” anlamındaki İngilizce Radio Detection and Ranging sözcüklerinden türetilmişti. Bir süre sonra dünyanın her yerinde bu sözcük kabul edildi.
Daha sonraları radar ilkelerinden, uçak ve gemilerin saptanmasının dışında, pek çok başka alanda da yararlanılmaya başlandı. Ateşli silahlar radarla donatıldı; ayrıca düşman bombardıman uçaklarını kolayca saptayabilmeleri için gece avcı uçaklarına da radar takıldı. Bugün, üzerindeki radar yardımıyla hedefini bulan füzeler de vardır.
Radar başlangıçta savaş sırasında kullanılmak üzere geliştirilmişti, ama 1940’lardan bu yana radar hem deniz, hem de hava ulaşımında büyük bir rol oynamaktadır.
Basit Bir Radar Nasıl Çalışır
Pek çok ticaret gemisinde görülebilecek olan basit bir radar sisteminin üç ana parçası vardır. Bunlar, anten birimi (buna “tarayıcı” denir), verici-alıcı birimi ve gösterici birimidir.
Anten yaklaşık 2 ya da 3 metre genişliğindedir ve çok yüksek frekanslı radyo enerjisi darbelerini ince bir demet halinde odaklamaya yarar. Radyo dalgalarının frekansı genellikle 10.000 MHz dolayındadır (ya da bir başka deyişle, bunların saniyedeki çevrim sayısı 10 milyar kadardır); bu da, dalga boylarının 3 cm olduğu anlamına gelir. Anten belirli bir eksenin çevresinde, dakikada 10 ile 25 devir arasında değişen bir hızla döner ve böylece radar demeti geminin çevresinde, yarıçapı yaklaşık 90 kilometreye ulaşan bir dairenin içindeki bütün noktalan sürekli olarak tarar.
Bütün radarlarda, verici-alıcı biriminde gönderilen ve alınan radyo dalgalarının tam bir uyum içinde olmasının büyük bir önemi vardır. Her şey, darbenin yayımlanması ile yankı halinde geri dönmesi arasında geçen zamanın doğru biçimde ölçülmesine bağlıdır. Saniyede yaklaşık 1.000 darbe gönderilir, bu sayı kullanım amacına uygun olarak değişir. Kısa menzilli uygulamalarda, kısa süreli darbeler gönderilir; uzun menzilli uygulamalarda ise uzun süreli darbelerin kullanılması daha iyi sonuç verir.
Verici-alıcı biriminin en önemli parçalarından biri modülatör devresidir. Bu devre, vericinin hep aynı uzunlukta radyo dalgası darbeleri yayımlamasını sağlar. Bu çok kısa darbeli radyo dalgaları, yani çok yüksek frekanslı mikrodalga salınımları magnetron denen bir aygıtta üretilir.
Yayımlanan iki darbe arasında verici devreden çıkar. Hedeften yansıyıp gelen çok zayıf dalgalar anten tarafından toplanır, alıcıya aktarılır, güçlendirilir ve sonra da gösterici birimine iletilir.
Radarı işletmek için gerekli bütün denetim düzenekleri genellikle gösterici biriminin (kısaca gösterici) üzerinde bulunur. Göstericide, televizyondakine benzer bir katot ışınlı lamba vardır; bu lamba özel olarak radarda kullanılacak biçimde uyarlanmıştır. Lambanın arkasındaki boyun bölümünde yer alan “elektron tabancası” , ön taraftaki, üzeri kimyasal bir maddeyle kaplanmış ekrana
bir elektron demeti düşürür. Elektronlar çarpınca ekranın üzerindeki kimyasal madde ışıldar ve oluşan ışıklı nokta lambanın dış cam yüzeyinden görülebilir. Radarlardaki bu lambaların ekranı daire biçimindedir ve ekranın çevresi derecelendirilmiştir. Elektron demeti merkezden çevreye doğru yol alır. Elektron demetinin “iz” denen bu radyal (yarıçap doğrultusundaki) hareketi, antenin dönüşüyle uyumludur. Örneğin iz, lambanın üzerindeki derecelendirmeye göre 0 derece'nin üzerindeyse, anten ileri doğru yönelik demektir. Her izin başlangıcı, bir radar enerji darbesinin gönderildiği ana karşılık gelir. Bir yansıma alındığında, iz bir an için aydınlanır. Bu noktanın ekranın merkezine olan uzaklığı, radar darbesinin hedefe gidip geri dönmesi için geçen zamanla doğrudan bağıntılıdır. Dolayısıyla radar ekranı üzerinde saptanan herhangi bir ışıldama noktası, hedefin menzilini (uzaklığını) ve doğrultusunu gösterir. Radarın saptadığı cisimlerin ekranın üzerinde oluşturduğu noktaların ışıldaması bir süre devam eder ve böylece, iz ekranın yüzeyini taradıkça, ekranda çevrenin tam bir görüntüsü oluşur. “Plan Konum Göstergesi” denen bu sistem en yaygın kullanılan gösterici türüdür.
Bilgisayar ve Radar
Bu basit açıklamalardan, radarın çalışma biçiminde zamanlama'nın büyük bir önemi olduğu anlaşılabilir. Bilgisayarlardan yararlanılarak radar ekranını daha kolay okuyabilmenin ve istenmeyen yansımaları ortadan kaldırmanın çeşitli yolları bulunabilir.
Örneğin, sivil ve askeri uçakların hareketlerini denetleyen bir hava trafiği denetim radarında, yalnızca uçakları görebilmek önemlidir. Yağmur ya da herhangi bir yükseltiden kaynaklanan yansımalar ya da buna benzer başka yansımalar karışıklığa neden olur. Bir bilgisayar, yalnızca uçakların erişebileceği hızlarda hareket eden hedefleri gösterecek biçimde programlanabilir. Ayrıca bilgisayar bir radar resmi de “çizebilir” ve hedefleri ışıldayan noktalardan çok daha kolay okunabilen çarpı işaretleri, kareler ya da üçgenler biçiminde gösterebilir.
Hava trafiği denetim görevlisi, ister ışıldayan noktalar, ister bilgisayarca üretilen simgeler biçiminde olsun, gördüğü hedefin kimliğini belirler. Ayrıca bu görevlinin uçağın bulunduğu yüksekliği de bilmesi gerekir; böylece aynı rotayı izleyen, ama farklı yüksekliklerde uçan uçaklar birbirinden ayrı tutulabilir. (Bu konuda UÇAK ve HAVALİMANI maddelerinde daha ayrıntılı bilgi bulabilirsiniz.)
Görevli bu tür bilgileri edinmek için, “ikincil gözetleme radarı” denen ikinci bir radar kullanır. Farklı bir biçimde çalışan bu radarın uçaktan “yardım” görmesi gerekir. Bu “yardım”ı sağlayabilmek için, ikincil gözetleme radarı, uçakta bulunan bir elektronik “kara kutu”ya bir dizi darbe gönderir. Uçağın altimetresine (uçağın bulunduğu yüksekliği ölçen aygıt) bağlı olan kara kutu da, radara uçağın kimliğini ve bulunduğu yüksekliği bildiren kodlanmış bir mesaj gönderir. Askeri uçaklar “dost”u “düşman”dan ayırt etmek için buna benzer bir radar sisteminden yararlanırlar ve gizli bir kod kullanırlar. “Düşman” uçağı bu gizli kodu bilemez.
Kimliği belirsiz uçakların uçuş yüksekliğini bulmak için özel yükseklik bulma radarları kullanılır. Yükseklik bulmada iki yöntem uygulanır; bunlardan biri “baş sallayan radar” , öbürü ise “üçboyutlu radar” yöntemidir. “Baş sallayan” yükseklik bulucu, ekranı yana yatmış sıradan bir radara benzer. Trafik denetim görevlisi ekranın üzerinde beliren bir hedefin yüksekliğini bulmak istediğinde, yükseklik bulucuyu uçağın bulunduğu doğrultuya çevirir ve radar bu konumdayken radarın anteni aşağı yukarı sallanır. Darbe demetinin hedefe çarptığı andaki anten açısı ölçülerek uçağın yüksekliği hesaplanabilir. Ayrıca “3-D” radarları denen üç boyutlu radarlarda ise, iki radarın gördüğü işleri tek bir anten sistemi yerine getirir. Buradaki “baş sallama”da, antenin mekanik hareketinin yerini bir elektronik sinyal almıştır.
Bu radarlardan pek çok alanda yararlanılır. Füzelerin çoğu radarla yönlendirilir. Radar çoğunlukla füzenin burnuna yerleştirilir. Bazı uçaklar, pilotun hava çalkantılarından ve kasırgalardan zamanında haberdar olabilmesi için de radarlarla donatılır. Radarlar günümüzde hava tahminlerinde önemli bir rol oynar; ayrıca uzay araçlarınca Dünya’nm yüzey haritalarının çıkarılmasında radarlardan yararlanılır. Silah ya da mermilerin hedefin yakınında patlamasını sağlayan fünyelerde, darbeler yerine sürekli dalgalar gönderen radarlar bulunur. Aşırı hızlı giden sürücüler de radarlarla saptanır
ve yakalanır.
