KOPIERT!
Den essensielle ingrediensen i værmodifiseringssystemet er settet av intervensjonsteknikker som brukes til å endre været. Antall spesifikke intervensjonsmetodologier er bare begrenset av fantasien, men med få unntak de innebærer å tilføre enten energi eller kjemikalier i meteorologisk prosess på riktig måte, på rett sted og tid. Den intervensjon kan utformes for å endre været på flere måter, som påvirkning av skyer og nedbør, stormintensitet, klima, plass, eller tåke.
I århundrer har mennesket ønsket evnen til å påvirke nedbør på tidspunktet og stedet han valgte. Inntil nylig, suksess med å oppnå dette målet har vært minimalt; Imidlertid kan et nytt mulighetsvindu eksistere som følge av utvikling av nye teknologier og en økende verden interesse for å lindre vannmangel gjennom nedbørforbedring. Følgelig tar vi til orde for at DOD utforsker de mange mulighetene (og også konsekvensene) som følge av utvikling av en evne til å påvirke nedbør eller gjennomføring av «selektiv nedbørsmodifisering.» Selv om evnen til å påvirke nedbør på lang sikt (dvs. i mer enn flere dager) er fremdeles ikke helt forstått. Innen 2025 vil vi gjøre det absolutt være i stand til å øke eller redusere nedbør over kortsiktig i et lokalisert område.
Før du diskuterer forskning på dette området, er det viktig å beskrive fordelene med en slik evne. Mens mange militære operasjoner kan være det påvirket av nedbør, er bakkemobilitet mest påvirket. Påvirke nedbør kan vise seg nyttig på to måter. For det første å øke nedbøren kunne redusere fiendens trafikkbarhet ved å gjørme terreng, mens også påvirker moralen deres. For det andre kan undertrykkende nedbør øke vennlig trafikkbarhet ved å tørke ut et ellers gjørmete område.
Hva er muligheten for å utvikle denne evnen og anvende den til taktiske operasjoner innen 2025? Nærmere enn man kanskje tror. Forskning har blitt utført i nedbørsmodifisering i mange år, og et aspekt av den resulterende teknologien ble brukt til operasjoner i Vietnam Krig.19 Disse første forsøkene gir et grunnlag for videreutvikling av en ekte evne til selektiv nedbørsmodifisering.
Interessant nok tok den amerikanske regjeringen en bevisst beslutning om slutte å bygge videre på dette fundamentet. Som nevnt tidligere, internasjonal avtaler har hindret USA i å undersøke værmodifisering operasjoner som kan ha omfattende, langvarige eller alvorlige effekter. Imidlertid eksisterer muligheter (innenfor grensene for etablerte traktater) for bruk av lokal nedbørsmodifisering på kort sikt, med begrensede og potensielt positive resultater.
Disse mulighetene går tilbake til vår egen forrige eksperimentering med nedbørsmodifisering. Som det fremgår av en artikkel som vises i Tidsskrift av anvendt meteorologi,
[n] tidlig all værmodifiseringsinnsats det siste kvartalet århundret har vært rettet mot å produsere endringer på skyskalaen gjennom utnyttelse av den mettede damptrykkforskjellen mellom is og vann. Dette er ikke til å bli kritisert, men det er på tide at vi også vurderer gjennomførbarhet av værmodifisering på andre tidsrom-skalaer og med andre fysiske hypoteser.20
Denne studien av William M. Gray, et al., Undersøkte hypotesen om at «betydelige gunstige påvirkninger kan avledes gjennom fornuftig utnyttelse av solopptakspotensialet til kullsvart støv. «21 Studien fant til slutt at denne teknologien kunne brukes til å forbedre nedbør på mesoscale, generer cirrusskyer og forbedrer cumulonimbus (tordenvær) skyer i ellers tørre områder.
Teknologien kan beskrives som følger. Akkurat som et svart tjæretak absorberer lett solenergi og utstråler deretter varme under en solrik dag absorberer karbon svart også lett solenergi. Når spredt inn mikroskopisk eller «støv» form i luften over en stor vannmasse, karbonet blir varmt og varmer den omkringliggende luften, og øker dermed mengden fordampning fra vannmassen nedenfor. Som det omkringliggende luft varmes opp, pakker med luft vil stige og vanndampen inneholder den stigende luftpakken vil til slutt kondensere for å danne skyer. Over tid skydråpene øker i størrelse etter hvert som flere og flere vanndamp kondenserer, og etter hvert blir de for store og tunge til å holde seg suspendert og vil fall som regn eller andre former for nedbør.22 Studien peker på at denne nedbørsforbedringsteknologien ville gjort det arbeid best «motvind fra kystlinjer med landstrøm.» Lake-effekt snø langs den sørlige kanten av De store innsjøer er en naturlig forekommende fenomen basert på lignende dynamikk.
Kan denne typen nedbørsforbedringsteknologi ha militær applikasjoner? Ja, hvis de rette forholdene eksisterer. For eksempel hvis vi er det heldig nok til å ha en ganske stor vannmasse tilgjengelig motvind fra den målrettede slagmarken kunne karbonstøv plasseres i atmosfæren over det vannet. Forutsatt at dynamikken er støttende i atmosfæren, den stigende mettede luften vil etter hvert danne skyer og regndusere motvind over landet.23 Mens sannsynligheten å ha en vannmasse plassert motvind på slagmarken er uforutsigbar, teknologien kan vise seg å være enormt nyttig under de rette forhold. Bare ytterligere eksperimentering vil avgjøre i hvilken grad nedbør forbedring kan kontrolleres.
Hvis nedbørsforbedringsteknikker er vellykket utviklet og de riktige naturlige forholdene eksisterer også, vi må også kunne spre karbonstøv inn i ønsket sted. Transportere det i en helt kontrollert, sikker, kostnadseffektiv og pålitelig måte krever innovasjon. Tallrike spredningsteknikker er allerede studert, men de mest praktiske, sikker og kostnadseffektiv metode som er diskutert er bruken av etterbrenner-type jetmotorer for å generere karbonpartikler mens de flyr gjennom de målrettede luft. Denne metoden er basert på injeksjon av flytende hydrokarbonbrensel i etterbrennerens forbrenningsgasser. Denne direkte generasjons metoden ble funnet å være mer ønskelig enn en annen sannsynlig metode (dvs. transporten av store mengder tidligere produsert og riktig størrelse karbonstøv til ønsket høyde).
Karbonstøvstudien demonstrerte at småskala nedbørforbedring er mulig og har blitt bekreftet med suksess under visse atmosfæriske forhold. Siden studien ble utført, var det ingen kjente militære applikasjoner av denne teknologien er blitt realisert. Vi kan imidlertid postulere hvordan dette teknologi kan brukes i fremtiden ved å undersøke noe av leveransen plattformer som er tenkelig tilgjengelige for effektiv spredning av karbonstøv eller andre effektive modifikasjonsagenter i 2025.
En metode vi foreslår vil maksimere teknologiens sikkerhet ytterligere og pålitelighet ved å eliminere det menneskelige elementet. Til dags dato, mye det er arbeidet med UAV-er som kan (om ikke helt) samsvare mulighetene til piloterte fly. Hvis denne UAV-teknologien ble kombinert med stealth og karbonstøvteknologier, kan resultatet være et UAV-fly usynlig for radar mens du er på vei til det målrettede området, som spontant kunne lag karbonstøv hvor som helst. Imidlertid minimere antall UAV-er som kreves for å fullføre oppdraget, vil avhenge av utviklingen av en nytt og mer effektivt system for å produsere karbonstøv ved en oppfølgingsteknologi til etterbrenner-type jetmotorer som tidligere er nevnt. For å effektivt bruk stealth-teknologi,dette systemet må også ha evnen til å spre seg karbonstøv mens du minimerer (eller eliminerer) UAVs infrarøde varmekilde.
I tillegg til å bruke stealth UAV og karbonstøvabsorpsjonsteknologi for nedbørforbedring, kan denne leveringsmetoden også brukes for undertrykkelse av nedbør. Selv om den tidligere nevnte studien undersøkte ikke muligheten for skysåing for nedbør undertrykkelse, denne muligheten eksisterer. Hvis skyer ble sådd (ved bruk kjemiske kjerner som ligner de som brukes i dag eller kanskje en mer effektiv agent oppdaget gjennom fortsatt forskning) før deres motvind ankomst til et ønsket sted, kan resultatet være en undertrykkelse av nedbør. Med andre ord, nedbør kan bli «tvunget» til å falle før dens ankomst til ønsket territorium, og dermed gjøre det ønskede territoriet «tørr.» De strategiske og operasjonelle fordelene ved å gjøre dette har tidligere blitt diskutert.
Generelt krever vellykket tåkespredning en slags oppvarming eller såprosess. Hvilken teknikk som fungerer best avhenger av tåketypen møtt. På enkleste vilkår er det to grunnleggende typer tåkekalde og varm. Kald tåke oppstår ved temperaturer under 32oF. Den mest kjente dissipasjonen teknikk for kald tåke er å frø den fra luften med midler som fremmer veksten av iskrystaller.24
Varm tåke oppstår ved temperaturer over 32oF og kontoer for 90 prosent av de tåkerelaterte problemene som flyoperasjoner har.25 Den mest kjente dissipasjonsteknikken er oppvarming fordi en liten temperatur økning er vanligvis tilstrekkelig for å fordampe tåken. Siden oppvarming vanligvis er ikke praktisk, den neste mest effektive teknikken er hygroskopisk såing.26 Hygroskopisk såing bruker midler som tar opp vanndamp. Denne teknikken er mest effektiv når den oppnås fra luften, men kan også oppnås fra bakken.27 Optimale resultater krever forhåndsinformasjon om tåkedybde, flytende vanninnhold og vind.28
Tiår med forskning viser at tåke spredning er en effektiv applikasjon av værmodifiseringsteknologi med påviste besparelser i store proporsjoner for både militær og sivil luftfart.29 Lokale kommuner har også vist interesse for å anvende disse teknikkene å forbedre sikkerheten til høyhastighetsveier som passerer ofte forekommende tett tåke.30
Det er noen nye teknologier som kan ha viktige applikasjoner for tåkespredning. Som diskutert tidligere, er oppvarming den mest effektive spredningsmetode for den mest forekommende typen tåke. Dessverre, det har vist seg upraktisk i de fleste situasjoner og ville være vanskelig best for beredskapsoperasjoner. Imidlertid utviklingen av rettet stråling energiteknologier, for eksempel mikrobølger og lasere, kan gi nye muligheter.
Lab-eksperimenter har vist at mikrobølger er effektive for varmeavledning av tåke. Resultatene indikerer imidlertid også at energinivået som kreves overskride USAs store eksponeringsgrense på 100 watt / m2 og ville være veldig dyr.31 Felteksperimenter med lasere har vist evnen til å spre varm tåke på en flyplass med null sikt. Genererer 1 watt / cm2, som er omtrent USAs store eksponeringsgrense for krafttetthet, systemet økte synligheten til en kvart kilometer på 20 sekunder.32 Lasersystemer beskrevet i Space Operations-delen av denne AF 2025 studie kan absolutt gi denne evnen som en av deres mange mulige bruker.
Når det gjelder såteknikker, forbedringer i materialene og leveringsmetoder er ikke bare sannsynlige, men sannsynlige. Smarte materialer basert på nanoteknologi utvikles for tiden med gigaops datamaskin evne i kjernen deres. De kunne justere størrelsen til optimale dimensjoner for a gitt tåkesåingssituasjon og til og med gjøre justeringer gjennom hele prosessen. De kan også forbedre spredningskvalitetene sine ved å justere oppdriften, ved å kommunisere med hverandre, og ved å styre seg selv innenfor tåke. De vil kunne gi umiddelbar og kontinuerlig effektivitet tilbakemelding ved å integrere med et større sensornettverk og kan også endre seg deres temperatur og polaritet for å forbedre såvirkningene.33 Som nevnt ovenfor, kan UAV-er brukes til å levere og distribuere disse smarte materialer.
Nyere forskningslaboratorieeksperimenter har vist gjennomførbarheten å generere tåke. De brukte kommersielt utstyr for å generere tykk tåke i et område 100 meter langt. Videre studier har vist at tåker er effektive ved å blokkere mye av UV / IR / synlig spektrum, effektivt maskere utsendere av slik stråling fra IR-våpen.34 Denne teknologien vil gjøre det mulig for en liten militær enhet å unngå deteksjon i IR-spekteret. Tåke kan genereres for raskt, skjule bevegelsen av stridsvogner eller infanteri, eller det kan skjule militære operasjoner, fasiliteter, eller utstyr. Slike systemer kan også være nyttige for å hemme observasjoner av sensitive operasjoner i bakområdet ved elektrooptiske rekognoseringsplattformer.35
Ønsket å endre stormer for å støtte militære mål er den mest aggressive og kontroversielle typen værmodifisering. Den skader forårsaket av uvær er virkelig fryktelig. For eksempel en tropisk storm har en energi lik 10.000 en-megaton hydrogenbomber,36 og i 1992 ødela orkanen Andrew Homestead AFB, Florida, forårsaket evakuering av de fleste militære fly i det sørøstlige USA, og resulterte i $15,5 milliarder skader.37 Imidlertid, som man kan forvente basert på en storms energinivå, nåværende vitenskapelige litteratur indikerer at det er klare fysiske grenser for menneskehetens evne til å endre stormsystemer. Ved å ta hensyn til dette sammen med politiske, miljømessige, økonomiske, juridiske og moralske hensyn, vi vil begrense vår analyse av uvær til lokal tordenvær og dermed ikke vurder store stormsystemer som orkaner eller intenst lavtrykk systemer.
Når som helst er det omtrent 2000 tordenvær. Faktisk 45 000 tordenvær, som inneholder kraftig regn, hagl, mikrobrudd, vindskjær, og lynet dannes daglig.38 Alle som har flydd ofte på kommersielle fly har sannsynligvis lagt merke til det ytterpunktene som piloter vil gå for å unngå tordenvær. Faren for tordenvær ble tydelig vist i august 1985 da en jumbojet krasjet drepe 137 mennesker etter å ha møtt vindskjær i mikroburst under et regn squall.39 Disse naturkreftene påvirke alle fly og til og med de mest avanserte jagerflyene fra 1996 forsøk på å unngå tordenvær.
Vil dårlig vær forbli en luftfartsfare i 2025? Svaret, dessverre, er «ja», men projiserte fremskritt innen teknologi i løpet av det neste 30 år vil redusere farepotensialet. Datastyrt flytur systemer vil kunne «autopilot» fly raskt gjennom skiftende vind. Fly vil også ha svært nøyaktig sensing ombord systemer som øyeblikkelig kan «kartlegge» og automatisk veilede flyet gjennom den tryggeste delen av en stormcelle. Fly er tenkt å ha herdet elektronikk som tåler effekten av lynet streiker og kan også ha evnen til å generere en omkringliggende elektropotensial felt som vil nøytralisere eller avvise lynnedslag.
Forutsatt at USA oppnår noen eller alle de ovenfor skisserte flyene tekniske fremskritt og opprettholder den teknologiske «værkanten» over potensielle motstandere kan vi neste gang se på hvordan vi kan endre slagområdet for å utnytte vår tekniske fordel best mulig.
Værmodifiseringsteknologier kan involvere teknikker som vil gjøre det øke latent varmeutgivelse i atmosfæren, gi ekstra vann damp for utvikling av skyceller, og gir ekstra overflate og lavere atmosfærisk oppvarming for å øke atmosfærisk ustabilitet. Kritisk for suksess for ethvert forsøk på å utløse en stormcelle er den eksisterende atmosfæren forhold lokalt og regionalt. Atmosfæren må allerede være betinget ustabil og storstilt dynamikk må være støttende for vertikal sky utvikling. Fokus for værmodifiseringsinnsatsen ville være å gi ytterligere «betingelser» som vil gjøre atmosfæren ustabil nok til å generere sky og til slutt storme celleutvikling.Stien av stormceller når de er utviklet eller forbedret, er ikke bare avhengig av mesoscale dynamikk i stormen, men den regionale og synoptiske (globale) skalere atmosfæriske vindstrømningsmønstre i området som foreløpig ikke er underlagt menneskelig kontroll.
Som antydet støtter de tekniske hindringene for stormutvikling av militære operasjoner er åpenbart større enn å øke nedbøren eller spre tåke som beskrevet tidligere. Et område med stormforskning som vil ha betydelig fordel av militære operasjoner er lynmodifisering. Det arbeides mest med å utvikle teknikker for å minske forekomsten eller farene forbundet med lynet. Dette er viktig forskning for militære operasjoner og ressursbeskyttelse, men noen krenkende militær fordel kunne oppnås ved å forske på å øke lynets potensial og intensitet. Konsepter å utforske inkluderer økende tordenværets grunnleggende effektivitet, stimulerer utløsermekanismen som initierer bolten, og utløser lyn som det som slo til Apollo 12 i 1968.40 Mulige mekanismer å undersøke ville være måter å endre de elektropotensielle egenskapene over visse mål for å indusere lynnedslag på de ønskede målene når stormen passerer over deres beliggenhet.
Oppsummert evnen til å endre slagområdets vær gjennom storm celleutløsing eller forbedring vil tillate oss å utnytte den teknologiske «vær» fremskritt av våre fly fra 2025; dette området har enormt potensial og bør adresseres ved fremtidig forskning og konseptutvikling programmer.
utnyttelse av «NearSpace» for romkontroll
Denne delen diskuterer muligheter for kontroll og modifisering av ionosfæren og nærområdet miljø for styrkeforbedring; spesifikt å forbedre våre egne kommunikasjons-, sensing- og navigasjonsfunksjoner og / eller svekke fiendens. En kort teknisk beskrivelse av ionosfæren og dens betydning i nåværende kommunikasjonssystemer er gitt i vedlegg A.
I 2025 kan det være mulig å endre ionosfæren og nær rommet, lage en rekke potensielle applikasjoner, som diskutert nedenfor. Imidlertid før ionosfærisk modifisering blir mulig, en rekke evolusjonære fremskritt i prognoser og observasjon av romvær er nødvendig. Mange av disse behovene ble beskrevet i en Spacecast 2020-studie, Plassvær Støtte for kommunikasjon.41 Noen av forslagene fra denne studien er inkludert i vedlegg B; den er viktig å merke seg at vår evne til å utnytte nær plass via aktiv modifisering er avhengig av å oppnå pålitelig observasjon og prediksjonsevner.
muligheter Tildelt av Space Weather-modifisering
Endring av miljøet nær rommet er avgjørende for slagområdet dominans. General Charles Horner, tidligere sjefsjef, USA romkommando, beskrev sitt verste mareritt som «å se en hel Marinebataljon utslettet på en fremmed landingssone fordi han var det ikke i stand til å nekte fiendens etterretning og bilder generert fra verdensrommet. «42 Aktiv modifisering kan gi en «teknologisk løsning» til syltetøy fiendens aktive og passive overvåknings- og rekognoseringssystemer. Kort sagt, en operativ evne til å endre nærområdet ville sikre romoverlegenhet i 2025; denne muligheten vil tillate oss å forme og kontrollere slagområdet via forbedret kommunikasjon, sensing, navigasjons- og presisjonsengasjementssystemer.
Selv om vi erkjenner at teknologiske fremskritt kan negere viktigheten av visse elektromagnetiske frekvenser for amerikanske romfartskrefter i 2025 (for eksempel radiofrekvens (RF), høyfrekvens (HF) og veldig høy frekvens (VHF) -bånd), funksjonene beskrevet nedenfor er likevel relevante. Våre ikke-motstandere vil sannsynligvis fortsatt være avhengige av slike frekvenser for kommunikasjon, sensing og navigasjon og vil dermed være ekstremt sårbar for forstyrrelser via romværmodifisering.
kommunikasjon Dominans via ionosfærisk modifikasjon
Endring av ionosfæren for å forbedre eller forstyrre kommunikasjonen har nylig blitt gjenstand for aktiv forskning. I følge Lewis M. Duncan, og Robert L. Showen, det tidligere Sovjetunionen (FSU) dirigert teoretisk og eksperimentell forskning på dette området på et nivå betydelig større enn sammenlignbare programmer i Vesten.43 Det er en sterk motivasjon for denne forskningen, fordi
induserte ionosfæriske modifikasjoner kan påvirke eller til og med forstyrre drift av radiosystemer avhengig av forplantning gjennom den modifiserte region. Den kontrollerte generasjonen eller akselerert spredning av ionosfærisk forstyrrelser kan brukes til å produsere nye forplantningsveier, ellers utilgjengelige, passende for utvalgte RF-oppdrag.44
En rekke metoder er undersøkt eller foreslått for å modifisere ionosfæren, inkludert injeksjon av kjemiske damper og oppvarming eller lading via elektromagnetisk stråling eller partikkelstråler (for eksempel ioner, nøytrale partikler, røntgenstråler, MeV partikler og energiske elektroner).45 Det er viktig å merke seg at mange teknikker for å endre den øvre atmosfæren har blitt demonstrert eksperimentelt. Grunnbasert modifisering teknikker brukt av FSU inkluderer vertikal HF-oppvarming, skrå HF oppvarming, mikrobølgeovn og magnetosfærisk modifisering.46 Viktige militære anvendelser av slike operasjoner inkluderer lav frekvens (LF) kommunikasjonsproduksjon, HF kanaliserte kommunikasjoner og opprettelse av en kunstig ionosfære (omtalt i detalj nedenfor). Videre utvikle land anerkjenner også fordelen med ionosfærisk modifisering: «in på begynnelsen av 1980-tallet gjennomførte Brasil et eksperiment for å modifisere ionosfæren ved kjemisk injeksjon. «47
Flere høye utbetalingsevner som kan være resultatet av modifiseringen av ionosfæren eller nær rommet er beskrevet kort nedenfor. Det skal understrekes at denne listen ikke er omfattende; modifisering av ionosfæren er et område rikt med potensielle bruksområder, og det er det også sannsynlige spin-off applikasjoner som ennå ikke er tenkt.
Ionosfæriske speil for presis kommunikasjon eller over horisonten (OTH) radaroverføring.Egenskapene og begrensningene til ionosfæren som et reflekterende medium for høyfrekvent stråling er beskrevet i vedlegg A. Den største ulempen avhengig av ionosfæren å reflektere radiobølger er dens variasjon, som skyldes normal plass vær og hendelser som solfakkel og geomagnetiske stormer. Ionosfæren har blitt beskrevet som et krøllet ark med vokspapir hvis relative stilling stiger og synker avhengig av værforhold. Overflatetopografien av det krøllete papiret endres også kontinuerlig, noe som fører til variasjon i dens reflekterende, brytende og overførende egenskaper.
Opprettelse av en kunstig ensartet ionosfære ble først foreslått av sovjet forsker A. V. Gurevich på midten av 1970-tallet. Et kunstig ionosfærisk speil (AIM) ville tjene som et presist speil for elektromagnetisk stråling av en valgt frekvens eller en rekke frekvenser. Det ville derved være nyttig for både presis kontroll av vennlig kommunikasjon og avskjæring av fiendens sendinger.
Dette konseptet er beskrevet i detalj av Paul A. Kossey, et al. i et papir med tittelen «Artificial Ionospheric Mirrors (AIM).»48 Forfatterne beskriver hvordan man nøyaktig kunne kontrollere plasseringen og høyden av regionen med kunstig produsert ionisering ved hjelp av krysset mikrobølgeovn (MW) bjelker, som produserer atmosfærisk sammenbrudd (ionisering) av nøytral arter. Konsekvensene av slik kontroll er enorme: man ville ikke lenger være utsatt for vagariene i den naturlige ionosfæren, men ville i stedet ha direkte kontroll over forplantningsmiljøet. Ideelt sett kunne AIM opprettes raskt og vil deretter opprettholdes bare for en kort operasjonell periode. En skjematisk som skildrer krysset bjelke-tilnærming for generasjon av en AIM er vist i figur 4-1.49
En AIM kunne teoretisk reflektere radiobølger med frekvenser opp til 2 GHz, som er nesten to størrelsesordener høyere enn bølgene reflektert av den naturlige ionosfæren. MW-radiatorens kraftkrav for et slikt system er omtrent en størrelsesorden større enn 1992 moderne systemer; innen 2025 forventes imidlertid en slik kraftkapasitet lett oppnåelig.
Kilde: Microsoft Clipart Gallery © 1995 med høflighet fra Microsoft.
Figur 4-1. Crossed-Beam Approach for Generating a Artificial Ionosfærisk speil
Foruten å gi presis kommunikasjonskontroll og potensiell avskjæring evne, vil denne teknologien også gi kommunikasjonsevne ved spesifiserte frekvenser, etter ønske. Figur 4-2 viser hvordan en bakkebasert radiator kan generere en serie AIM-er, som hver vil være skreddersydd for å gjenspeile en valgt overføringsfrekvens. En slik ordning ville gjort det utvide den tilgjengelige båndbredden for kommunikasjon i stor grad og eliminere også problemet med interferens og krysstalk (ved å la en bruke det nødvendige effektnivå).
Kilde: Microsoft Clipart Gallery © 1995 med høflighet fra Microsoft.
Figur 4-2. Kunstige ionosfæriske speil Punkt-til-punkt kommunikasjon
Kossey et al. beskriver også hvordan AIM-er kan brukes til å forbedre evnen av ANDH radar:
AIM-basert radar kan betjenes med en frekvens valgt for å optimalisere måldeteksjon, i stedet for å være begrenset av rådende ionosfæriske forhold. Dette kombinert med muligheten for å kontrollere radarens bølgepolarisering for å dempe rotvirkninger, kan det føre til pålitelig påvisning av cruise missiler og andre lavt observerbare mål.50
Et skjematisk som skildrer dette konseptet er vist i figur 4-3. Potensiell fordeler fremfor konvensjonelle ANDH-radarer inkluderer frekvensstyring, avbøtning av aurorale effekter, kort rekkevidde og deteksjon av et mindre tverrsnitt mål.
Kilde: Microsoft Clipart Gallery © 1995 med høflighet fra Microsoft.
Figur 4-3. Kunstig ionosfærisk speil over horisonten Overvåkningskonsept.
Forstyrrelse av kommunikasjon og radar via ionosfærisk kontroll.En variant av evnen som er foreslått ovenfor er ionosfærisk modifisering å forstyrre en fiendes kommunikasjon eller radaroverføringer. Fordi HF kommunikasjon styres direkte av ionosfærens egenskaper, et kunstig opprettet ioniseringsområde kan tenkes å forstyrre en fiendens elektromagnetiske overføringer. Selv i mangel av en kunstig ioniseringsplaster, høyfrekvent modifisering produserer storstilt ionosfærisk variasjoner som endrer HF-forplantningsegenskaper. Utbetalingen av forskning rettet mot å forstå hvordan man kontrollerer disse variasjonene kan være høye både HF-kommunikasjonsforbedring og nedbrytning er mulig. offensiv forstyrrelse av denne typen vil sannsynligvis ikke kunne skilles fra naturlig forekommende romvær.Denne evnen kan også brukes til nøyaktig finn kilden til fiendens elektromagnetiske overføringer.
VHF, UHF og superhøy frekvens (SHF) satellittkommunikasjon kunne bli forstyrret ved å skape kunstig ionosfærisk scintillasjon. Dette fenomenet forårsaker svingninger i fase og amplitude av radiobølger over en veldig bredt bånd (30 MHz til 30 GHz). HF-modifisering produserer elektron tetthetsuregelmessigheter som forårsaker scintillasjon over et bredt spekter av frekvenser. Størrelsen på uregelmessighetene bestemmer hvilket frekvensbånd som skal være påvirket. Forstå hvordan du kontrollerer spekteret av kunstige uregelmessigheter generert i HF-modifiseringsprosessen skal være et hovedmål for forskning i dette området. I tillegg kan det være mulig å undertrykke veksten i naturlige uregelmessigheter som resulterer i reduserte nivåer av naturlig scintillasjon.Å lage kunstig scintillasjon vil tillate oss å forstyrre satellittoverføringer over utvalgte regioner. Som HF-forstyrrelsen beskrevet ovenfor, slike handlinger vil sannsynligvis kunne skilles fra naturlig forekommende miljø hendelser. Figur 4-4 viser hvordan kunstig ioniserte regioner kan brukes å forstyrre HF-kommunikasjon via demping, spredning eller absorpsjon (fig. 4.4a) eller forringe satellittkommunikasjon via scintillasjon eller energitap (fig. 4-4b) (fra Ref. 25).
Kilde: Microsoft Clipart Gallery © 1995 med høflighet fra Microsoft.
Figur 4-4 (a) og (b). Scenarier for telekommunikasjon nedbrytning
Eksploderer / deaktiverer romfordeler som krysser nær plass.Den ionosfæren kan potensielt bli kunstig ladet eller injisert med stråling på et bestemt tidspunkt slik at det blir ugjestmildt for satellitter eller annet romstrukturer. Resultatet kan variere fra å deaktivere midlertidig mål for fullstendig ødeleggelse via en indusert eksplosjon. Selvfølgelig, effektivt å bruke en slik evne avhenger av evnen til å søke det selektivt til valgte regioner i verdensrommet.
Lading av romformue ved energioverføring nær plass.I kontrast til den skadelige evnen beskrevet ovenfor, regioner i ionosfæren kan potensielt modifiseres eller brukes som den er for å revitalisere romformue, for eksempel ved å lade kraftsystemene sine. Den naturlige ladningen av ionosfæren kan tjene til å gi det meste eller hele energitilførselen til satellitt. Det har vært en rekke papirer det siste tiåret om elektrisk lading av romkjøretøyer; ifølge en forfatter, «i til tross for den betydelige innsatsen som er gjort på feltet både teoretisk og eksperimentelt er kjøretøyets ladeproblem langt fra fullstendig forstått.»51Mens det tekniske utfordringen er betydelig, potensialet for å utnytte elektrostatisk energi å gi drivstoff til satellittens kraftceller ville ha en høy utbetaling, noe som muliggjør levetid utvidelse av romformue til en relativt lav pris. I tillegg, utnytte evnen til kraftige HF-radiobølger for å akselerere elektroner til relativt høye energier kan også lette nedbrytningen av fienden romformue gjennom rettet bombardement med HF-indusert elektron bjelker. Som med kunstige HF-kommunikasjonsforstyrrelser og indusert scintillasjon, degradering av fiendens romfartøy med slike teknikker ville være effektivt ikke skille fra naturlige miljøeffekter. Etterforskningen og optimalisering av HF-akselerasjonsmekanismer for både vennlige og fiendtlige formål er et viktig område for fremtidig forskningsinnsats.
Mens de fleste værmodifiseringsarbeid er avhengige av eksistensen av visse eksisterende forhold, kan det være mulig å produsere noen væreffekter kunstig, uavhengig av eksisterende forhold. For eksempel virtuell vær kan skapes ved å påvirke mottatt værinformasjon av en sluttbruker. Deres oppfatning av parameterverdier eller bilder fra globale eller lokale meteorologiske informasjonssystemer vil avvike fra virkeligheten. Denne forskjellen i oppfatning vil føre til at sluttbrukeren blir degradert operative beslutninger.
Nanoteknologi tilbyr også muligheter for å skape simulert vær. En sky, eller flere skyer, av mikroskopiske datamaskinpartikler, som alle kommuniserer med hverandre og med et større kontrollsystem kan gi enorme evne. Sammenkoblet, atmosfærisk flytende og har navigasjon evne i tre dimensjoner, kan slike skyer være designet for å ha en bredt spekter av egenskaper. De kan utelukkende blokkere optiske sensorer eller kunne tilpasse seg til å bli ugjennomtrengelig for andre overvåkingsmetoder. De kan også gi en atmosfærisk elektrisk potensiell forskjell, som ellers eksisterer kanskje ikke, for å oppnå nøyaktig målrettet og tidsbestemt lyn streik. Selv om oppnådde effektnivåer ikke var tilstrekkelige til å være effektive streikevåpen, potensialet for psykologiske operasjoner i mange situasjoner kan være fantastisk.
En stor fordel ved å bruke simulert vær for å oppnå ønsket effekten er at i motsetning til andre tilnærminger, gjør den det som ellers er resultater av bevisste handlinger ser ut til å være konsekvensene av naturlige værfenomener. I tillegg er det potensielt relativt billig å gjøre. I følge J. Storrs Hall, en forsker ved Rutgers University dirigering forskning på nanoteknologi, produksjonskostnader for disse nanopartiklene kan være omtrent samme pris per pund som poteter.52 Dette rabatter selvfølgelig forsknings- og utviklingskostnader, som vil være hovedsakelig båret av privat sektor og anses som en senket kostnad av 2025 og sannsynligvis tidligere.
Været påvirker alt vi gjør, og værmodifisering kan forbedre vår evne til å dominere luftfartsmiljøet. Det gir sjefen verktøy for å forme slagområdet. Det gir logistikerne verktøy for å optimalisere prosessen. Det gir krigerne i cockpiten et driftsmiljø bokstavelig talt utformet etter deres behov. Noen av de potensielle mulighetene a værmodifiseringssystem kan gi en krigsbekjempende CINC er oppsummert i tabell 1, i sammendraget).
+ There are no comments
Add yours