Havacılıkta Kuantum Radar Teknolojisi Nedir?

Toplumlar geçmişten günümüze birbirleriyle savaş içerisinde olmuş ve üstünlük sağlayabilmek için teknolojiden faydalanmaya çalışmıştır. Gerek karadan gerek havadan gerekse denizden savaşların yaşandığı ileri dönemlerde hücum ve savunma daima geliştirilmek istenen temel kuvvetler olmuştur. Yaygın söze göre her zehrin bir panzehiri vardır. Kılıçtan korunmak için kalkanlar, silahlardan korunmak için kurşun geçirmez yelekler, tanklardan korunmak için tanksavarlar, savaş uçaklarından ve füzelerinden korunmak için hava savunma sistemleri geliştirilmiş; her hücuma savunma gösterilmeye çalışılmıştır. Hava savunma sahasında devletler ve savunma şirketleri büyük yatırımlar yaparak yüksek teknolojili hava savunma sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunmuştur. Bu yazıda bahsi geçen teknolojilerden biri olan kuantum radarlarından bahsedeceğiz.

Hava Savunma Sistemi Nedir?

Geleneksel hava savunma sistemleri kabaca düşman savaş uçaklarını ve füzelerini havada imha etmeye yarayan füze sistemleridir. Hava savunma sistemlerinin temelinde radar vardır. Radarların amacı nesnelerden yansıyan elektromanyetik dalgaları kullanarak bu nesnelerin varlığını, konumunu, hızını ve diğer özelliklerini tespit etmektir. Radarlar temelde verici, alıcı, anten ve işlemciden oluşur. Verici havaya uygun frekansta elektromanyetik dalgalar gönderir, engele takılıp geri yansıyan dalgalar alıcıya gelir ve gelen bu sinyaller işlemcide konum, yükseklik (irtifa), yön, hız gibi anlamlı verilere dönüştürülür.^[1]

Savaş uçaklarını tespit etmede birincil ve ikincil radarlar kullanılır. Birincil radarların amacı uçakların konumlarını kabaca tespit etmektir. İkincil radarlar ise hedefin daha detaylı bilgilerini açığa çıkarır. Hedef uçağın konumunu ve yönünü sinyalin gelme açısıyla uzaklığını ışık hızının sabit olması dolayısıyla sinyalin alıcıya geri gelme süresiyle, hızını Doppler etkisi veya sinyalin gecikme süresiyle bulunmasını sağlar.

Uçakların Hava Savunma Radarlarından Gizlenmesi

Günümüzdeki beşinci nesil savaş uçaklarının vazgeçilmezi olan "stealth teknolojisi", uçakları kamufle etmeyi hedefleyerek hayalet uçakların geliştirilmesini sağlamıştır. Her savaş uçağının radarlarda yakalanma zorluğunu ifade eden bir Radar Cross-Section (RCS) Türkçe karşılığı ile Radar Kesit Alanı değeri bulunur. Örneğin bu değer bir dördüncü nesil savaş uçağı olan F-16 için 1.2 metrekare iken beşinci nesil savaş uçağı olan F-22 de 0.0001 metrekaredir.^[2] Bu F-22'nin çok yakınlarda bile radar tarafından tanımlanmasının zor olduğunu ifade eder. RCS değerini etkileyen farklı etkenler vardır. Bu etkenler uçağın gizliliğini etkiler.

Öncelikle bir uçağın hayalet uçak olabilmesi için sistemdeki alıcı antene olabildiğince az sinyal göndermesi gerekmektedir. Bunun için hava savunma sistemlerindeki vericiler tarafından havaya gönderilen radyo sinyallerini doğrudan yansıtmak yerine birçok farklı noktaya dağıtmak için keskin köşeli, pürüzsüz ve düzensiz açılı gövde ve kanat tasarımına sahip uçaklar tasarlanmıştır. Böylelikle uçağa çarpan elektromanyetik dalgaların farklı açılarda saptırılarak sadece küçük bir kısmının alıcı antene gönderilmesi sağlanmaktadır. Yahut uçak gövdesi radyasyon emici malzemeler ve boyalar ile kaplanarak çarpan dalgaların az bir kısmının yansıması sağlanır.^[3] Ayrıca hayalet uçak tasarımlarında motorların da gizlenmesi gerekebilir çünkü motorlar gökyüzünde çok fazla termal iz bırakır ve bu, radarlar tarafından algılanır. Çözüm olarak motoru düşük güçlerde kullanmak iyi bir fikir olsa da uçak radar tarafından algılandığında hedef haline gelecek, düşen manevra yetenekleri yüzünden kolay bir av olacaktır.

Elbette savaş uçakları, sadece üstüne gelen elektromanyetik dalgayı yansıtan araçlar değildir. Uçakların da radar sistemleri bulunur ve uçak radarının kendisi bir sinyal kaynağıdır. Uçakların da çevreyi tarama ve tehditleri algılaması için bir radara sahip olması gerekmektedir. Uçak radarları tarafından çevreye yayılan elektromanyetik dalgalar uçağı açık hedef haline getirebilir. Bu yüzden yeni nesil uçaklarda AESA radarları kullanılmaktadır. Aktif Faz Dizinli Radar AESA (İng: "Active Electronically Scanned Array" veya kısaca "AESA"), uçağın burnunda bulunan hem alıcı hem verici olarak çalışan modüllerden oluşur.

AESA radarı hareketli yapısıyla sinyallerini geniş bir alana rastgele şekilde gönderir. Aynı zamanda ilk türleri olan Pasif Elektronik Olarak Taranmış Dizilere (İng: "Passive Electronically Scanned Array" veya kısaca "PESA") göre daha geniş dalga boyu aralıklarında dalgalar yayarak gizliliğini korur. Farklı bantlarda dağınık halde gelen sinyaller sistemde "beyaz gürültü" olarak değerlendirilip uçağın algılanmasını zorlaştırır. Bunun yanında hava savunma sistemlerinin uçağın yaydığı dalgayla aynı bantta dalga gönderip uçak radarını kör etme amacı da AESA radarlarının rastgele aralıklarda dalga yayması sayesinde bir ölçüde engellenebilmektedir.^[4]

Kuantum Radarları

Şimdiye kadar bahsedilen radarlarda vericiden çıkan elektromanyetik dalgalar uçağa çarpar, geri yansır, alıcıya gelir ve uygun açı ve hızlarda füze gönderilir. Söz konusu hayalet uçaklarda uçağa çarpan dalgaların ya emilerek ya da farklı yönlere saptırılarak radara dönmesi engellenir ve hayalet uçak radara yakalanmadan bölgede cirit atabilir. Yeni sayılabilecek bir teknoloji olan kuantum radarları hayalet uçakları kolayca fark etmeyi amaçlar. Kuantum radarlarında temel prensip kuantum dolanıklığıdır. Kuantum dolanıklığı mesafe fark etmeksizin iki parçacık arasındaki etkileşimi ifade eder. Aralarında ne kadar mesafe olursa olsun dolanık parçacık çiftinden birinin yaşadığı etkileşim diğerini de etkilemek zorundadır. Bu olgudan yararlanarak kuantum radarlarını daha iyi anlayabiliriz.

Bir kristal yardımıyla ayrıştırılmış fotonlar belirli fiziksel süreçlerden geçerek dolanıklaştırılır. Dolanıklaşan fotonların bir bir kısmı hapsedilir ve diğer dolanık fotonlar çevreye gönderilir. Havada herhangi bir engele çarpan fotonlar engelle etkileşir ve bu etkileşim hapsedilen eşlerinin bu etkileşime uygun bir tepki vermesine yol açar. Yani engelden yansıyan fotonların alıcıya ulaşmasına gerek kalmadan yer tespiti yapılmış olur.^[5] Şimdilik bu sadece orada bir cisim olup olmadığı bilgisini elde etmeyi sağlar. Cisim hakkında şu an için derinlemesine bilgiler elde edilememektedir. Ancak araştırmalar devam ettiği sürece bu teknoloji gelişecek ve belli başlı sorunlar çözüme kavuşacaktır. Yakın gelecekte kuantum radarları hayalet uçakların en büyük kabusu olma yolunda ilerleyecektir.

Sonuç

Devletler gelişmiş savaş uçaklarına yatırımlar yaptığı gibi hava savunma sistemlerine de büyük yatırımlar yapmaktadır. Beşinci nesil savaş uçaklarının yaygınlaştığı günümüzde bu uçaklarla baş edebilecek hava savunma sistemleri de geliştirmek için büyük çabalar gösterilmektedir. Elbette kuantum radarları gibi hayalet uçak avcılarından kaçabilecek yüksek teknolojili savaş uçakları geliştirilecek ve devletler burada da birbirleriyle rekabet edecektir. Rekabette geri kalmak istemeyen devletlerin bu gelişmeleri takip etmesi zorunludur. Çünkü istikbal göklerdedir.