Een vaak geheimzinnig en voor buitenstaanders veelal onbekend element van marineschepen is het pakket voor Elektronische Oorlogvoering (EOV). Systemen waarmee radarsignalen ontvangen kunnen worden, maar waarmee je radarsignalen ook kunt nabootsen en manipuleren. Een dergelijk EOV-systeem is de Aqua Marine suite van Elbit Systems.
Een illustratie van een ASW-fregat, op een achtergrond van een illustratie van elekromagnetische golven. (Beeld achtergrond: Gettyimages, beeld voorgrond: Defensie, door: Marineschepen.nl)
Met de komst van de nieuwe ASW-fregatten voor Nederland en België is de aandacht vooral uit gegaan naar radars en onbemande vaartuigen. Een ander, vaak onderbelicht, systeem dat naar verwachting zal worden aangeschaft is het systeem voor EOV.
De Nederlandse marine heeft ruime ervaring op gebied van actieve en vooral passieve elektronische oorlogvoering. Onlangs werden nog nieuwe systemen aangeschaft voor het Combat Support Ship en de Karel Doorman. Voor de ASW-fregatten lijkt nog geen keuze te zijn gemaakt, maar aangezien zowel de S als de M-fregatten en de LCF'en werden voorzien van een combinatie van passieve en actieve systemen, zal de marine ook voor de nieuwe fregatten een geïntegreerd systeem willen.
Het Israëlische bedrijf Elbit Systems, sinds de jaren '70 actief op gebied van EOV, wil de nieuwste generatie van hun Aqua Marine suite aan Nederland voorstellen voor de ASW-fregatten. Dit zesde generatie EOV-systeem van Elbit Systems (preciezer: van het dochterbedrijf Elisra) is volledig digitaal en bestaat uit ontvangers van radars, lasers en communicatie. Met de Aqua Marine suite kan een schip zowel actief (storen, misleiden) als passief (decoys) aan elektronische oorlogvoering doen. Voor dit laatste biedt Elbit als subsysteem de DESEAVER decoylanceerinrichting. Dit systeem is, zo laat Elbit weten, in staat alle "soft kill" mogelijkheden die tegen radar- en infraroodgeleide raketten benodigd zijn, nauwkeurig aan te sturen, een en ander afgestemd op hoe men aan boord van het schip denkt het gevecht te voeren.
Illustratie van de mogelijke technieken van de Decseaver, een systeem dat decoys lanceert. Dit valt onder ECM. (Beeld: Elbit Systems)
Wat is elektronische oorlogvoering?
Met radars kun je vliegtuigen, schepen en raketten detecteren, maar het radarsignaal kan ook worden opgepikt en/of worden verstoord. Dit heet elektronische oorlogvoering (EOV) of electronic warfare (EW). Ook bijvoorbeeld het onderscheppen van radio-communicatie en lasersignalen, vallen onder EOV.
EOV is, als het gaat om radars, globaal op te delen in drie delen:
• ESM, electronic support measures: het ontvangen van radar- of communicatiesignalen (dus passief). Je weet dan dat er bijv. een radar aan staat, van welke kant het signaal komt en je kan de radar mogelijk herkennen. Dus je ziet of het een lange afstandszoekradar is van een schip of een radar van een raket, maar het is soms ook mogelijk om de afzender te herkennen. Radarsignalen kan je ook analyseren en opslaan in een database, zodat je de radar later kan herkennen. Dat laatste valt onder het verzamelen van inlichtingen (ELINT, electronic intelligence) en is al snel geheim.
• ECM, electronic counter measures: het actief storen of misleiden van andere systemen zoals radars. ECM kan door bijvoorbeeld een wolk metaalsnippers in de lucht te schieten (chaff, zie illustratie hierboven), maar ook door met een eigen zender de vijandelijke radar te storen of misleiden.
• EPM: beschermingsmaatregelen tegen ECM en ESM van de tegenstander. Dit laten we in dit stuk buiten beschouwing.
Een belangrijk punt bij radar-ESM (en dat geldt overigens ook voor sonar) is het afstandsvoordeel dat de ontvangende partij heeft. Een radar zendt namelijk een signaal uit dat tegen een object moet kaatsen en dat signaal moet ontvangen worden door de radar. Als een radar van een schip een vliegtuig kan detecteren tot op 400 km, moet het signaal dus 800 km kunnen afleggen. Als een vijandelijk vliegtuig met ESM op 600 km vliegt, kan het vliegtuig dus het radarsignaal ontvangen. Het radarsignaal zal dan terugkaatsen naar het schip, maar het schip nooit bereiken: de afstand die het moet afleggen is te groot (600 km heen, 600 terug). Het schip ziet dus geen vliegtuig op het radarscherm, het vliegtuig ziet wel een scheepsradar op het ESM-scherm. Inherent aan ESM is dus dat het detectiebereik van een dergelijk systeem per definitie groter is dan van radar. Dit maakt ESM tot de primaire lange afstand sensor van een marineschip.
Marineschepen hebben, zeker in een conflictsituatie, niet voortdurend hun radars aanstaan. ESM-systemen zijn daarom van groot belang. Het lastige van het opereren op basis van ESM-signalen is dat, zeker in de kustwateren, het electromagnetisch spectrum erg vol is. Er zijn vaak talloze grote en kleine schepen met radars, vliegtuigen, GPS, zendmasten voor mobiele telefoons, kustradars, etc. Daar kan een interessante of belangrijke radar tussen zitten, die misschien maar kort uitzendt (bijvoorbeeld de radar van een inkomende raket).
Het eruit pikken van zo'n belangrijke, soms zwakke, zender is niet eenvoudig. Zeker niet voor systemen die niet volledig digitaal zijn en bovendien het elektromagnetisch spectrum scannen.
Elbit Systems heeft daar, naar eigen zeggen, in de vorm van de nieuwste Aqua Marine suite een oplossing voor. Aqua Marine heeft voor wat betreft elektronische signalen een maximaal bereik van 0,5 tot 40 GHz (van UHF t/m Ka-band-radars, standaard is S-band t/m Ku-band) terwijl het qua communicatie ook de HF en VHF-band onder handen neemt.
Staren, niet scannen
Een belangrijke eigenschap van de Aqua Marine suite, meldt Elbit Systems, is dat het systeem dit hele spectrum niet scant, noch op deze wijze signalen peilt (richting), maar voortdurend alle signalen onderschept en verwerkt. Dat kan dankzij de gebruikte interferometer en actieve phased array (AESA) technologie. Oudere systemen luisteren steeds naar kleine stukjes van het spectrum. "Zij doen dat razendsnel", zegt een van de technici van Elbit Systems tegen Marineschepen.nl, "maar hoe snel je ook scant, je mist altijd informatie. We hebben extra hardware op een hele compacte manier toegevoegd aan het systeem, met die interferometer en AESA-techniek, en daardoor kan de Aqua Marine continu het hele spectrum ontvangen, zodat je niets mist. Je hoeft hierdoor ook niet vooraf te bepalen naar welke radarfrequenties je wilt luisteren. Ook korte radaruitzendingen worden dus vanaf het begin opgenomen voor analyse, dat is van groot belang om snel te kunnen reageren op dreigingen."
Aqua Marine is, zo laat Elbit Systems weten, volledig digitaal. "Je hoeft het ontvangen signaal dus ook niet om te zetten van analoog naar digitaal. Het systeem maakt een onmiddellijke sampling van het complete spectrum, 360 graden rondom het schip."
Gevoeligheid, dynamisch bereik
"Om ook de zwakke signalen te ontvangen, is het systeem erg gevoelig", zegt een van de technici van Elbit Systems tegen Marineschepen.nl. "De door het systeem geboden "dynamic range" (dynamisch bereik is het verschil tussen het grootste signaal dat verwerkt kan worden en het kleinste signaal dat nog verwerkt kan worden) is dusdanig groot dat zwakke en sterke signalen tegelijk opgepikt kunnen worden". Maar hoe kunnen die zwakke signalen tussen de sterke opgemerkt worden? "We gebruiken daar verschillende technieken voor, onder andere machine learning algoritmes. Omdat de ontvanger continu staart naar het spectrum, kan het systeem direct de verschillende signalen analyseren en ze van elkaar onderscheiden. Aan de hand van artificial intelligence op de achtergrond worden de gegevens op een overzichtelijke manier gepresenteerd, zodat de gebruiker van het systeem niet wordt overbelast."
INS Magen, de eerste van vier Sa'ar 6-klasse korvetten, in Duitsland nog zonder sensoren en wapensystemen. Deze schepen worden voorzien van een geavanceerde, geïntegreerde EOV suite van Elbit Systems/ Elisra. (Foto: Israelische marine)
Ontvangen én storen
Het ontvangen van signalen is één ding, maar het storen en misleiden is iets anders.
Toen het Israëlische marineschip Eilat in 1967 door Egyptische Styx-raketten van Sovjetmakelij tot zinken was gebracht, ging er een schok door marines wereldwijd. Er werden direct initiatieven opgezet om marineschepen weerbaar te maken tegen die nieuwe dreiging van antischipraketten. Een richting was hardkill (snelvuurkanons zoals Goalkeeper en Phalanx) een andere was ECM.
In Israël is sindsdien veel aandacht geweest voor ECM en ook Elbit Systems heeft sinds begin jaren '70 ervaring met dergelijke systemen.
Met Aqua Marine kunnen radars, communicatie en laser worden ontvangen, ook kunnen radars gestoord worden met dit systeem. "Het passieve en actieve deel is volledig geïntegreerd", zegt de EOV-expert van Elbit Systems. "Dat is belangrijk omdat je dan nog beter je ECM-middelen kan inzetten. Stel dat er een raket op je af komt die je wilt storen, dan begin je met storen, stop je, luister je heel kort om te achterhalen of de raket doet wat je wil doen, stoor je weer op dezelfde of op een andere manier, luisteren, analyseren, storen, etc. Dit is niet eenvoudig en moet razendsnel, dat kan alleen dankzij moderne technieken die we gebruiken voor onze systemen."
Want moderne radars zijn niet eenvoudig te storen. "De meeste radars zijn coherent-radars. [Techniek die het radarbeeld veel nauwkeuriger maakt.] Om deze radars te storen, moet je gebruik maken van DRFM [Digital Radio Frequency Memory]. Dat betekent dat je het ontvangen radarsignaal opslaat, analyseert, en manipuleert voor je een signaal terugstuurt waarvan de radar 'denkt' dat het van hemzelf afkomstig is. Door dat meerdere keren op verschillende manier te doen, creëer je voor de radar heel erg veel doelen zien of ziet hij zijn doel juist op een andere plaats."
Schepen zijn groot, dus de stoorzender moet een grote echo na kunnen bootsen. "Dat is niet eenvoudig. Daarom werkten veel systemen in het verleden matig, maar de kosten waren hoog. Wij gebruiken solid state versterkers, gebaseerd op de GaN [galliumnitride, modernste halfgeleider]. Hierdoor kan de zender een heel hoog vermogen genereren op een efficiënte manier, terwijl het systeem heel compact is."
"Daar komt bij dat we, dankzij de AESA-techniek, snel verschillende radarsignalen kunnen nabootsen. Dat is erg belangrijk. Als groot schip, moet je een hoog vermogen efficiënt kunnen genereren. En als je van twee of drie kanten wordt gedetecteerd of aangevallen, heb je niks aan een antenne die je moet draaien. Dan ben je te laat. Een AESA-zender hoeft niet te draaien en met zo'n systeem kan je meerdere doelen met verschillende technieken op hetzelfde moment storen of misleiden."
In een dergelijke situatie is snel handelen van levensbelang. De operator hoeft daarom op dat moment niet alles zelf te doen, laat Elbit Systems weten. "Het systeem kan in principe alles automatisch doen. Dus het identificeren van de ontvangen radarsignalen en de tegenmaatregel kiezen. Maar het kan ook semi-automatisch en dan zal de operator verteld worden welke radar is gedetecteerd en wordt hem een of meerdere oplossingen voorgesteld. Uiteraard is het ook mogelijk dat de operator al het werk zelf doet."
Open architectuur
Het systeem van Elbit Systems is geen black box. "Natuurlijk zijn onze high end machine learning algoritmes afgeschermd, maar de meeste zaken, dus het detectiemechanisme, hoe de stoorzender wordt ingezet, zijn open. Maar de stoortechnieken kan je aanpassen en volledig voor jezelf houden. Stel dat er een ontwikkeling is en je wil stoortechnieken verder aanpassen of verschillende varianten hebben, dan kan je die opslaan in je techniekbibliotheek met een dreigingsnummer: 'als je deze dreiging detecteert, pas dan die of die techniek toe'.
Elbit Systems belooft modernisering van de hardware en regelmatige updates van de software. "Een groot deel van de hardware is van de plank en kan in de toekomst eenvoudig worden vervangen door nieuwe systemen met meer geheugen en processorcapaciteit, waardoor er weer meer mogelijk is."
De schaalbaarheid van het modulaire systeem, in combinatie met de geboden open architectuur, maken upgrades en onderhoud gedurende de volledige levensduur eenvoudig, aldus Elbit Systems. Ook omvangrijke upgrades kunnen ingevoerd worden zonder dat het hele systeem vervangen moet worden.
Een Hammerhead USV van Rheinmetall voor Canada, voorzien van ECM-systemen van Elbit Systems. (Beeld: Canadese marine)
Off-board
We hebben het tot nu toe vooral gehad over systemen die op de schepen zelf staan. Dat is ook wat normaliter aan veel marines wereldwijd, van Nieuw-Zeeland tot Finland, wordt verkocht. Maar Canada heeft onlangs een ECM-systeem dat op een varende oppervlaktedrone gebouwd kan worden, onder de naam van Nomad (naval offboard anti-missile decoy). In dit geval heeft Canada gekozen voor een drone (USV) van Rheinmetall, maar het systeem kan ook op de USV van Elbit Systems, de Seagull, of welk ander onbemand platform dan ook, geplaatst worden.
"Deze ontwikkeling wordt wereldwijd gevolgd. Het mooie van zo'n systeem op een USV is dat het naast je schip kan varen en verschillende ECM-technieken kan toepassen. En in het ultieme geval de raket naar zich toe kan trekken. De USV hoeft ook niet per se in de buurt te varen, maar kan ook vanaf andere locaties radarecho's creëren."
Ook de nieuwe Nederlandse fregatten krijgen ruimte voor, kleine, USV's. Het is niet bekend of de marine interesse heeft in de off-board ECM-optie. Maar er is nog tijd. Het eerste ASWF wordt in 2028 verwacht.
Dit is een gesponsord artikel. Bij een gesponsord artikel kiest een opdrachtgever het onderwerp van het artikel. Elbit Systems heeft Marineschepen.nl betaald om dit artikel te schrijven over dit onderwerp, maar Elbit Systems had geen invloed op de journalistieke inhoud.
