Begin 2021 zal Thales UK de eerste nieuwe systemen voor Elektronische Oorlogvoering (EOV) leveren aan Nederland. De Vigile D zal worden geplaatst op Zr.Ms. Rotterdam, de Johan de Witt en de Karel Doorman. Vooruitlopend op de levering hiervan kreeg Marineschepen.nl een uitgebreide rondleiding in Groot-Brittannië.
In september 2019, tijdens de DSEI-beurs in Londen, zette staatssecretaris Barbara Visser haar handtekening onder een contract voor Vigile D. De eerste systemen worden begin 2021 geleverd. Deze week, zo bleek tijdens een bezoek van Marineschepen.nl vorige week, zullen Thales en een delegatie van de Nederlandse marine in gesprek gaan over aanschaf van het systeem voor de Luchtverdedigings- een Commandofregatten (LCF'en). Vigile D zou dan het ESM-deel van de Thales Sabre vervangen, dat al sinds de bouw op de LCF'en staat.
Rond 2000 voer Phil Ventress, als hoofd training op gebied van EOV, aan boord van een Brits fregat in de Straat van Hormuz. Ventress schrok van wat hij daar aantrof en welke capriolen de EOV-operators moesten uithalen om toch wat te kunnen zien in de (toen al) overvolle ether door kustradars, radars van schepen en mobiele netwerken. "Ik vreesde voor het nut van ESM in de toekomst," zegt Phil nu, inmiddels zo'n negen jaar werkzaam bij Thales en nog altijd gespecialiseerd in EOV-systemen.
ESM
Een onderdeel van EOV is ESM. Electronic Support Measure is het ontvangen van electromagnetische signalen zoals radars. Een radar zendt een signaal uit en als het terugkaatst kan de afzender achterhalen waar zich een contact bevindt. Maar het uitgezonden signaal kan ook worden opgepikt door een ESM-ontvanger. En dat radarsignaal verklapt in welke richting (peiling) zich de zendende radar bevindt, plus kan geanalyseerd worden om wat voor radar het gaat.
Het ESM-scherm raakt vol
Ooit was de ether boven zee, op wat radiogolven na, leeg. ESM-operators konden zich volledig richten op het ontvangen signaal. Inmiddels stikt het, zeker langs de kust, van signalen. Radars van vliegtuigen, vliegvelden, havens, schepen (van groot tot klein), 3G, 4G en straks 5G dat zelfs vanuit satellieten in de ruimte naar ons moet komen. Oh en vergeet de eigen scheepsradars niet. Het ESM-scherm raakt vol, de operator overbelast.
Welk signaal is dan het belangrijkst? Niet per se het sterkste signaal. Achter een sterke radar van een koopvaardijschip kan een veel interessantere radar zitten van een vliegtuig of zelfs raket op grotere afstand.
Wat Phil Ventress in de Straat van Hormuz zag was een volledig vol scherm, er was geen touw meer aan vast te knopen.
Phil Ventress werkte 27 jaar bij de Britse marine en specialiseerde zich in Electronic Warfare, EW. (Beeld: Thales)
Radars gaan uit in veel oorlogssituatie
Is dat erg? Als je al radars hebt, waar heb je ESM voor nodig? "In de meeste oorlogssituaties zullen marineschepen hun radars uit zetten," zegt Ventress. "Radaruitzendingen geven te veel informatie prijs. ESM is de primaire sensor voor de commandant als de spanning oploopt. Dat is het enige middel naast visuele herkenning om een schip of vliegtuig te identificeren. En IFF en AIS? Nee, die zijn aan te passen zodat het lijkt alsof je een onschuldig vliegtuig of schip bent."
Oplossingen?
Het probleem van de overvolle ether is dus al lange tijd bekend. En er zijn ook oplossingen voor bedacht. Dat waren wel allemaal oplossingen voor de huidige systemen, analoge systemen. Een oplossing is een filter, die bepaalde delen in het spectrum onderdrukt. Bij een multifunctieradar zoals APAR of Sampson negeert het ESM-systeem nu gewoon de sector waar de multifunctieradar zendt. Bewust een dode hoek creeëren dus. Een andere, wat betere oplossing, is het scannen van een heel klein stukje van de totale bandbreedte en dat langzaam aflopen tot er een interessante radar is gevonden. Dat kost heel veel tijd en dan moet je goed weten wat je zoekt. Een andere oplossing is het breder maken van de korte stukjes, maar dan nog moet je weten waar je moet zoeken.
Oplossingen of niet, het probleem van overstemde radarsignalen blijft bestaan bij deze analoge systemen.
Vigile D. Een van de ontvangers die hoog in de mast geplaatst wordt. (Beeld: Thales)
Digitaal
Thales heeft daarom, naar een idee van de Britse overheid, het eerste volledig digitale systeem ontwikkeld. Het is het jongste systeem in de Vigile-familie (de M-fregatten hebben een iets oudere variant, de Vigile APX). De Vigile D maakt het ontvangen signaal gelijk digitaal en hakt het hele spectrum softwarematig in mootjes. Elk stukje wordt direct en gelijktijdig geanalyseerd.
Hierdoor is direct de gehele bandbreedte (0,5 tot 40 Ghz) in één keer beschikbaar, heel nauwkeurig, is de kans op verzadiging van het systeem veel kleiner, wordt de hoek van de APAR niet weggesneden maar worden de stukjes puls er digitaal uit gehaald, zijn er digitale filters en is vrijwel alles gebaseerd op consumentenelektronica. Dat laatste is vooral dankzij de snelle processoren voor games. Bijkomend voordeel is dat deze elektronica erg goedkoop en betrouwbaar is.
In 2018 was Ventress weer in de Straat van Hormuz, dit keer aan boord van Type 45 destroyer HMS Dragon, met het nieuwe systeem. Volgens een operator was de Vigile D 100% multisignal, dus kon het meerdere radarsignalen uit eenzelfde richting tegelijk ontvangen en verwerken.
"We zagen dingen die we nooit eerder hadden gezien," zei Ventress. "Het digitale systeem was tien keer nauwkeuriger dan het analoge." Een radar van een raket zou dan niet meer schuil kunnen gaan achter een andere sterkere radar.
Staatsecretaris van Defensie Barbara Visser en CEO van Thales in het Verenigd Koninkrijk Victor Chavez, tijdens de ondertekening van het contract in september 2019. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Software biedt nieuwe kansen
Bij alleen een betere ontvangst blijft het niet. Omdat het systeem digitaal is en nauwkeuriger is, opent dat een reeks aan mogelijkheden.
Om te beginnen wordt veel meer door de software opgelost. De operator hoeft zich niet meer te richten op het afstellen van het systeem, het toepassen van filters, etc. Maar kan zich focussen op wat er wordt ontvangen. Sterker, de operator kan zijn voorkeuren opslaan, zodat als hij inlogt het ESM-systeem direct de in de gewenste instellingen van deze operator opstart.
De hardware is minder belangrijk geworden en kan ook steeds kleiner. Hierdoor is het ook mogelijk om een dergelijk nauwkeurig systeem voor onderzeeboten te ontwikkelen. Ook wordt gekeken naar het hardwarematig samenvoegen van radars en ESM om de nauwkeurigheid verder te verhogen.
Een ander voordeel is dat de ontvangers niet aangepast hoeven te worden in de toekomst, bijvoorbeeld bij de komst van 5G. Alleen het algoritme moet aangepast worden.
De mast van de Rotterdam is al klaar voor de komst van de Vigile D (in de mast, op de foto rechts van de bol). (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Elektronische inlichtingen
Marineschepen.nl sprak na het bezoek aan Thales ook met voormalig onderzeebootman Tom Geiger over Vigile D. Geiger was gespecialiseerd in EOV en vindt het een interessant systeem. Ook hij ondervond de problemen van overvolle ether. "Het is soms heel moeilijk om er bepaalde signalen uit te halen. Je kan filteren, maar dan onderdruk je zwakke signalen ook. De oplossing is digitaal en als je dan een sterk signaal en zwak signaal ontvangt in dezelfde peiling en zelfde frequentie, kan je er het zwakke signalen toch uit pikken."
Wat Geiger echter het meest interessant vindt is de ELINT-mogelijkheid. Een onderwerp dat tijdens de presentatie van Thales slechts zijdelings ter sprake kwam, maar wel duidelijk genoemd wordt op hun website. Geiger had dat opgemerkt: "Je kan de Vigile D gebruiken als early warning voor inkomende raketten, maar ook om signalen te analyseren. Het voordeel van dit digitale systeem is dan ook weer dat je zwakke signalen er uit kan pikken voor analyse."
Met early warning wordt de database aan boord gebruikt waar informatie over radars in staat. ELINT analyseert en vult juist die database. Daar moet veel dieper voor in het ontvangen signaal worden gekeken om zo de vingerafdruk te kunnen opslaan. Eenmaal opgeslagen kan de radar (niet alleen het type, maar zelfs de specifieke radar) weer herkend worden. Dit is overigens typisch werk voor onderzeeboten. Natuurlijk kan zo'n analyse ook gedaan worden op ieder ander platform, maar een LPD of een fregat is zichtbaar en dan zal een ander marineschip bepaalde radarinstellingen verborgen houden.
De toekomst
Ventress is echter alweer bezig met een vervolgstap van Vigile D en werkt sinds een jaar of vier aan Essence. Een softwaretoepassing waarin alle data van sensoren in samengevoegd wordt. In een demo-ruimte van Thales UK toont de voormalig marineofficier zijn jongste project op een groot scherm. Opnieuw neemt hij ons mee naar de Straat van Hormuz, dit keer in een fictief scenario.
Een aantal fregatten vaart in de Perzische Golf. De schepen delen hun data via bijvoorbeeld Link 16, zodat in iedere commandocentrale informatie van andere schepen is te zien. Het is druk in de Straat van Hormuz en de Perzische Golf. Vliegtuigen, schepen, walradars, noem maar op. We zien een kaart van het gebied met daar op een wirwar van lijnen van signalen die worden ontvangen door de verschillende schepen in het verband. Voor een mens is het een grote berg gekleurde Mikado-stokjes.
Voor de software niet. Het programma ontvangt alle data van sensoren en kan dankzij meerdere Vigile D-systemen kruispeilingen maken. "Van de radars van onze eigen schepen, sonars, maar ook AIS, de data die schepen verplicht delen en het vergelijkbare ADS-B voor vliegtuigen, en natuurlijk de info van de Vigile D. Die is essentieel want dit kan alleen met nauwkeurige ESM-informatie," licht Ventress toe.
"Deze data is niet zomaar op een kaart gelegd in lagen, maar ze zijn echt samengevoegd. En het systeem analyseert dus ook de samengevoegde data." Dat samenvoegen kan gedaan worden op het stafschip dat zelf geen Vigile D heeft of zelfs op de wal.
En even later in de demo, het is een filmpje en geen live demo, verschijnt plotseling een rood tekentje. "Kijk, onze radar staat uit, maar volgens ADS-B vliegt daar een 747 lijntoestel. Het vliegt ook in de buurt van een airlane. Die airlanes zitten ook in het systeem. Maar Vigile D detecteert geen radar van een 747, het is een radar van een militair vliegtuig. En dat is natuurlijk verdacht, nu gaan we 'm in de gaten houden zonder dat hij weet dat we hem hebben gezien."
"Er zijn talloze contacten," zegt Ventress, "maar de AI heeft deze er uit gepikt. Een mens kan dit niet doen. Dat kost veel te veel tijd, dan is de situatie al lang weer veranderd. Zonder de fusie van al deze data zou een schip dus in het beste geval pas veel later het verdachte vliegtuig opmerken. Het zou dan volgens de Rules of Engagement het vliegtuig oproepen, maar dat waarschijnlijk ook doen bij veel meer contacten die eigenlijk onschuldig zijn."
Tijd is cruciaal, zo benadrukt Ventress. In een omgeving waarin veel data wordt ontvangen is het al lastig om verdachte doelen op te sporen, als deze met hypersone snelheid op je af komen is een razendsnelle reactie helemaal van levensbelang. "Je hebt bij hypersone raketten maar een waarschuwingstijd van vijf seconden," zegt Ventress. Volgens Thales is een snelle visualisatie van het probleem en eventueel een automatisch antwoord noodzakelijk.
Thales Sabre ESM en ECM op Zr.Ms. Evertsen. (Foto: Defensie, bewerking door Marineschepen.nl)
Vliegende schorpioen
De mens in de commandocentrale wordt steeds vaker als de langzaamste schakel gezien. Een antwoord van Thales in Hengelo is de vuurleidingslogica AWWS die er voor moet zorgen dat schepen zich automatisch (na goedkeuring van de mens) zich kunnen verdedigen. Bij Thales in Crawley wordt aan een onderdeel van de zelfverdediging tegen razendsnelle inkomende raketten gewerkt: jamming.
Het viel een aantal lezers van Marineschepen.nl al op dat Zr.Ms. De Ruyter op weg is naar de Straat van Hormuz met een leeg 'balkon' aan bakboordzijde voor de brug. Het grijze ding in de vorm van een verrassingsei is het storingsdeel van de Thales Sabre. Het ESM-deel bevindt zich op het LCF boven de APAR, Electronic Countermeasures (ECM) wordt gedaan met het deel voor de brug. Hiermee kan een schip andere radars storen, maar ook bijvoorbeeld nep-echo's genereren op het radarscherm van een tegenstander of in het brein van een raket. Tenminste, als ie er op staat. De De Ruyter doet het zonder, Zr.Ms. Evertsen is momenteel in Noorse wateren wel uitgerust met Thales Sabre ECM.
Ventress glimlacht als Thales Sabre ter sprake komt. "Ja, ik kan het me nog wel herinneren. Dat was toen, twintig jaar geleden, het beste wat we hadden. Voor die tijd prima systemen." Het voelde een beetje alsof je een telefoonverkoper de Nokia 3310, eveneens uit 2000, vraagt of het een goede telefoon is. De verkoper lacht beleefd: 'Je kan er mee bellen. De huidige kunnen net iets meer.'
Thales maakt momenteel alleen de Scorpion 2 nog als on board jammer. Ook dat systeem is al zo'n tien jaar op de markt. Ventress gelooft tegenwoordig meer in ECM-systemen die niet meer vast staan op schepen. Heel duidelijk zijn zijn bezwaren niet. "Die zijn duur en worden enorm heet, maar in de praktijk gebruik je het nooit," zegt Ventress en voegt daar even later aan toe dat volgens hem de actieve stoorzenders op schepen in combinatie met passieve radarreflecterende snippers (chaff) wat hem betreft onvoldoende is.
Wat Thales nu op de markt brengt zijn actieve stoorzenders in de lucht. In de demo-ruimte staat een grijze buis met rotorbladen. "Dit is de Accolade," zegt Ventress. "De exportnaam is Panorpa, de vliegende schorpioen."
Die naam is niet zomaar gekozen, want de Panorpa vliegt. "Deze kan je in de lanceerinrichting stoppen waar je normaal chaff mee lanceert. En op het moment dat er een raket op het schip af komt, lanceer je de Panorpa. De Panorpa zal dan tien tot twintig seconden in de lucht blijven hangen en middels zijn actieve radarsignalen de raket verleiden," zegt Ventress.
Thales Accolade of voor export: Panorpa. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
SRBOC. Met kleine raketjes wordt bijvoorbeeld een wolk radarreflecterend materiaal in de lucht geschoten, zodat de inkomende raket verleid wordt om zich op die wolk te storten.
Vervanging SRBOC
Panorpa is inmiddels getest en geschikt voor productie. Nederland is op zoek naar de vervanging van SRBOC, ofwel Super Rapid Bloom Off Board Countermeasures. En de Panorpa zou een van de mogelijke vervangers kunnen zijn.
Nederland richt zich momenteel vooral op middelen die vanaf het schip gelanceerd kunnen worden. Ventress is er van overtuigd dat de toekomstige ECM-middelen ook anders ingezet kunnen worden. "Bijvoorbeeld onder een helikopter. Al tijdens de Falklandoorlog gebruikten we helikopters als decoys, dus dat is niet nieuw. Als je er een slimme ECM-pod onder hangt kan je nog meer. Of je hangt die onder een drone, de Panorpa weegt maar 16 kg. Ook zou je ze al vooraf er op uit kunnen sturen met een onbemand vaartuig bijvoorbeeld."
Het zijn ideeën voor de nabije toekomst. De Accolade (Panorpa) en Vigile D zijn inmiddels getest in een echte omgeving, eind 2019 nabij Portland.
Beide worden nu op de markt gebracht. Nederland en Portugal behoren tot de eerste klanten van Vigile D en het zou goed kunnen dat er meer volgen. Volgens Ventress is er wereldwijd steeds meer interesse in Elektronische Oorlogvoering. Dat gaat vast meer en snellere ontwikkelingen op dit vlak opleveren.
