Năm 2017, Tập đoàn quốc phòng chuyên về điện tử viễn thông Roselektronika – Liên bang Nga đã hiện thực hóa ý tưởng về việc phát triển một tổ hợp sử dụng mạng điện thoại di động nhằm quản lý không phận và phát hiện các mục tiêu bay thấp và cực thấp ở độ cao dưới 500 m với tốc độ lên đến 500 m/s.
Tổ hợp này có tên gọi là "Rubezh" và được thiết kế bởi phòng thiết kế NPP Kant, trực thuộc Roselektronika. Đây một cơ quan chuyên đảm trách nhiệm vụ phát triển các tổ hợp quản lý, phát hiện và nhận dạng mục tiêu tầm thấp hoặc cực thấp trong không gian phòng thủ thông qua một bên thứ cấp.
Rubezh hoạt động như thế nào?
Rubezh có nguyên lí hoạt động khá giống với radar thụ động, đó là tìm kiếm mục tiêu bằng cách thu thập những tín hiệu mà mục tiêu bay phát ra mà không cần phát đi tín hiệu vô tuyến nhằm tìm kiếm.
Tuy nhiên, Rubezh và radar thụ động khác nhau ở điểm: Radar thụ động trực tiếp thu nhận tín hiệu từ mục tiêu, còn Rubezh thu nhận tín hiệu đó qua một trung gian thứ cấp, đó chính là mạng lưới sóng vô tuyến dân sự phục vụ cho mạng điện thoại di động.
Ông Igor Kozlov, Tổng Giám đốc Roselektronika giải thích, mạng sóng di động được hình thành dựa trên sự trao đổi tín hiệu qua lại giữa các trạm phát và trạm thu chuẩn GSM (còn gọi là trạm BTS), việc trao đổi qua lại các tín hiệu vô tuyến giữa những trạm BTS này hình thành nên một trường điện từ ổn định và liên tục.
Khi có một vật thể kim loại bay vào trong trường điện từ này, các trạm thu sóng sẽ ngay lập tức ghi nhận được một sự thay đổi đột ngột của trường điện từ.
Rubezh sẽ xác định một cách chính xác tọa độ của vật thể bay bằng cách phân tích tín hiệu chênh lệch mà trạm BTS nhận được với độ thay đổi của trường điện từ. Các thuật toán phân tích được xây dựng dựa trên hiệu ứng Doppler và phép tính đạc tam giác.
Kỹ sư trưởng phụ trách dự án, ông Ili Kubatskogo cho biết, Rubezh tạo ra một sự kết hợp hoàn hảo giữa an ninh quốc phòng và xây dựng kinh tế. Các trạm BTS sơ cấp nay không chỉ có vai trò đơn thuần trong việc xây dựng hệ thống mạng di động, mà nó còn đóng góp khả năng giám sát khí cụ bay trong vùng phủ sóng.
Hiện nay, ước tính nước Nga có khoảng 250.000 trạm BTS chuẩn GSM, và con số này vẫn ngày càng tăng thêm. Mật độ phân bố trung bình của các trạm này là 11 km2/trạm. Bán kính phát sóng của chúng là từ 3-30 km, phụ thuộc vào dải tần số và mật độ nhà cao tầng trong phạm vi phát sóng.
Trường điện từ hình thành bởi sự trao đổi tín hiệu của các trạm BTS có độ cao chỉ từ vài mét đến 500 mét. Như thế, Rubezh có thể phát hiện và định vị các khí cụ bay nằm trong độ cao này, vốn là vùng mù của đa số các loại radar cảnh giới hiện nay.
Theo tính toán, Rubezh có thể bám sát theo một mục tiêu có diện tích phản xạ radar chỉ 1 m2, có tốc độ di chuyển lên đến 500 m/giây với xác suất đạt 0,7.
Sơ đồ mô phỏng bố trí và nguyên tắc hoạt động của tổ hợp giám sát không phận tầm thấp Rubezh. Ảnh: vpk-news
Những ưu điểm vượt trội
Cũng theo ông Igor Kozlov, Rubezh có rất nhiều ưu điểm mà các hệ thống giám sát không phận cũ không có được:
Thứ nhất, là tính kinh tế của tổ hợp. Giá thành lắp đặt một hệ thống trạm Rubezh rẻ hơn rất nhiều so với giá thành chế tạo một radar cảnh giới, giám sát.
Thứ hai, khả năng bị gây nhiễu là gần như bằng không. Điều này là do việc phát sóng di động thực hiện ở dải rộng từ 890-960 và từ 1.710-1.880 MHz, việc gây nhiễu chủ động lẫn bị động lên giải tần lớn thế này là rất khó khăn.
Thêm vào đó, các trạm BTS chuẩn GSM có sử dụng hệ thống tự động hiệu chỉnh tránh nhiễu. Mật độ phân bố các trạm BTS cũng rất cao nên không cho phép gây nhiễu trên một khu vực rộng lớn.
Thứ ba, khả năng dễ dàng kết nối từ với mạng lưới phòng không. Các thiết bị đầu cuối của Rubezh sẽ được lắp đặt ở các Sở chỉ huy phòng không – phòng thủ tên lửa và Trung tâm phòng thủ Quốc gia.
Điều này giúp việc trao đổi thông tin qua lại giữa Rubezh và các thành phần khác thuộc mạng lưới phòng không diễn ra trôi chảy và xuyên suốt, cũng như không buộc nhà mạng di động phải bỏ thêm chi phí để lắp đặt lên các trạm BTS của mình.
Trong năm 2017, các thành phố lớn có mật độ phủ sóng di động cao như Moskva, Saint Peterburg và Vladivostok đã được ưu tiên lắp đặt những tổ hợp Rubezh đầu tiên của nước Nga.
Rubezh nay đã là phương tiện chính của lực lượng phòng không Nga trong nhiệm vụ phát hiện và nhận dạng các mục tiêu bay thấp hoặc cực thấp, bao gồm trực thăng, máy bay không người lái (UAV), tên lửa hành trình hoặc các cấu trúc tự nhiên khác.
Ngoài ra, Rubezh cũng có thể thực hiện các hoạt động dân sự, như phục vụ công tác điều phối máy bay dân sự và trực thăng, tìm kiếm cứu nạn các phương tiện bay, v.v… .
Hệ thống phòng không S-300 của Nga diễn tập bắn đạn thật