Osa 2 - Tutkimusta sähkömagneettisten aaltojen harjalla

Kun tutkia on kehitetty jo toisesta maailmansodasta asti ja toiminnan takana oleva fysiikka on hyvin tunnettua, niin eikö aihe ole jo tutkimuksella loppuun kaluttu? Muun muassa Saabin ja Aallon tutkimusyhteistyö todistaa, ettei tämä pidä paikkaansa.

Saab teki helmikuussa 2017 tutkimusyhteistyösopimuksen Aalto-yliopiston kanssa. Tavoitteena oli käynnistää merkittävä, vähintään kymmenvuotiseksi suunniteltu sensoritutkimusyhteistyö. Mitä tämä sensoritutkimus pitää sisällään ja miksi Saab on siitä niin innostunut?

Monille sensoreista tulee mieleen pienet anturit, joilla mitataan ympäristöstämme erilaisia fysikaalisia tai kemiallisia ilmiöitä, kuten lämpötilaa, valaistusta tai ilman hiilidioksidipitoisuutta. Sensoreilla voidaan kuitenkin myös automaattisesti havainnoida kulkuvälineitä, kuten lentokoneita, laivoja, sukellusveneitä ja autoja.

Vedenalaisessa maailmassa kulkuvälineiden havainnointiin käytetään myös hydroakustiikkaan perustuvia kaikuluotaimia. Tutka kaikissa muodoissaan onkin keskeisin puolustus- ja turvallisuustekniikassa käytettävä sensori ja niin ollen myös ensiarvoisen tärkeä järjestelmä Saabin tuotteissa.

Tutkat havainnoivat ympäristöä sähkömagneettisilla aalloilla ja tämä havainnointi voidaan automatisoida. Sähkömagneettiset aallot tarjoavat mahdollisuuksia saada hyvin yksityiskohtaista tietoa havainnoinnin kohteesta. Kohteen etäisyyden, nopeuden ja koon perusteella se voidaan usein kategorisoida hyvinkin tarkasti esimerkiksi tietyntyyppiseksi hävittäjäksi tai helikopteriksi. Moderni tutka - esimerkiksi Saabin Giraffe 4A - pystyy erottamaan linnun pienestä lennokista pitkältä etäisyydeltä. Näkyvyys ja sääolosuhteet eivät haittaa tutkia. Ne pelittävät hyvin myös yöllä ja sumussa.

Puolustus- ja turvallisuusaloilla tutkia on kehitetty hyvin erilaisiin käyttötarkoituksiin jo toisesta maailmansodasta lähtien. Niitä käytetään muun muassa ilma-, meri- ja maa-alueiden valvontaan, maaston kartoitukseen, sään havainnointiin ja elektroniseen sodankäyntiin, tunnetuimpia käyttötarkoituksia listatakseni. Hävittäjissä, kuten Saabin Gripeneissä, on erittäin monikäyttöinen ja monipuolinen AESA-tutka paraatipaikalla hävittäjän nokassa. Monikäyttötutkalla voidaan muun muassa seurata eri kohteita ilmassa, maalla ja merellä sekä kartoittaa laajoja maa-alueita.

Tutkien tutkimuksessa on käynnissä todella aktiivinen vaihe, johon on syynä käyttötarpeiden monipuolistuminen, uudet laajemmat järjestelmäratkaisut ja tuotantoteknologioiden, päätöksentekoalgoritmien ja koneoppimisen nopea kehitys. Näitä järjestelmäratkaisuja ovat mm. bistaattinen ja multistaattinen tutka, joissa lähetin ja vastaanotin ovat eri paikoissa. Tämän johdosta koko laajempaa järjestelmää on hallinnoitava yhdessä.

Tuotantopuolella 3D-printtaus mahdollistaa täysin uudet antennirakenteet. Puolijohdeteknologiat ovat kehittyneet niin nopeiksi, että radiolähetinvastaanottimet voidaan toteuttaa digitaalisesti. Tämä puolestaan mahdollistaa tutkan käyttötapojen vaihtamisen ohjelmallisesti. Neuroverkot ja tekoäly tuovat uudenlaista päätöksentekoa monimutkaisiin tilanteisiin, joissa vaikkapa hävittäjät toimivat.

Eikä teknologioiden kehitys näytä hidastumisen merkkejä. Juuri viime viikolla Aalto-yliopiston tutkijat esittelivät minulle kvanttifysiikan mahdollisuuksia tutkateknologiassa. Esittelyn yhteydessä aloimme miettiä, millainen voisi olla kvanttitutka. Lisää näistä uusimmista tutkimuksen kohteista kerron tulevassa blogipostauksessa, jossa käydään läpi sensoritutkimuksen uusimpia innovaatioita.

Kyllä tässä tutkittavaa riittää seuraavaksi kymmeneksi vuodeksi.