זה כבר יותר משנתיים שאנחנו שומעים יום-יום על פיתוח מטוס החמקן F35 שעתיד להגיע בשנים הקרובות לארץ, על העסקאות סביבו ועל מה שהוא יהיה מסוגל לעשות. ה-F35 מצטרף למשפחת מטוסי חמקן שכבר קיימים בשוק ומבצעים משימות ביעדים בעולם כולו, זאת מבלי שרב תושבי כדור הארץ מרגישים. מדובר בתעשייה מתפתחת בה כל פרט ופרט בייצור המטוס קריטי, זאת על מנתך שהחמקנים יוכלו לבצע את המשימה בצורה הטובה ביותר, השקטה ביותר ומבלי שאף מערכת גילוי תוכל לזהות אותו כשהוא בסביבה.
מטוסי החמקן לא נדרשים רק להפציץ, לשנע או לאסוף מודיעין, הם נדרשים לעשות את הכל מבלי להיחשף למערכות גילוי, מבלי להיראות בציבור, מבלי להישמע ומבלי ליהנות מתשואות הכפיים לאחר ביצוע משימה מוצלחת. לשם כך, המהנדסים המפתחים מערכות למטוסי חמקן צריכים לשים לב לכל טמפרטורה מיותרת שהמטוס פולט, על מנת למנוע חתימה תרמית של המטוס בשמים, להשקיע בחומרים שיעשו מניפולציות הונאה על גלי רדאר, ולוודא שהמנועים שלו יהיו שקטים עד כמה שאפשר ועוד.
הבלוג הביטחוני danger room חשף השבוע שבע דרכים בהם מפתחי החמקן מוודאים שבעת ביצוע משימה, המטוסים יעלמו בשמיים. בעזרת מומחי הבלוג ויחד עם מומחה תעופה מהארץ, נכנסו לעומקה של הטכנולוגיה כדי לגלות איך עובדים המטוסים הבלתי נראים האלה.
הרדאר כחרב פיפיות
מערכת הרדאר הכרחית להטסה של מטוס קרב, בלעדיה, המטוס למעשה טס עיוור. בעבור עין בלתי מזוינת, שדה הראיה מהקוקפיט מוגבל מאוד, גובה המטוס אינו מוחשי לטייס, ובשל המהירות של המטוס, התראה מוקדמת על מכשולים בדרך וכלי טיס בסביבה הינה הכרחית. על כל הצרכים האלו, עונים הרדארים שמורכבים על המטוס. הבעיה בגלי הרדאר האלו היא שבאותה המידה בה הם מאפשרים לטייס במטוס לגלות כלי טיס בסביבתו, הם חושפים את כלי הטיס כלפי מטוסים אחרים ומערכות גילוי על הקרקע.
מפתחי החמקנים מנסים כבר שנים רבות למצוא אלטרנטיבות לרדאר, מערכות גילוי שייתנו אינדיקציה טובה לסביבת המטוס מבלי שיפלטו אנרגיה שתחשוף אותם. הפיתוח בתחום זה מתמקד במתן אינדיקציות לטייס באמצעות סנסורים שאינם מורכבים על גוף המטוס, או רדארים מתוחכמים ביותר. רדאר שכזה הוא ה- APG-77, שנעשה בו שימוש במטוסי חמקן שונים. מדובר ברדאר שמשדר גלים בעוצמה מדויקת יותר, כזו שתהיה מספיקה על מנת לספק פתרון גילוי אפקטיבי, אבל לא תהיה מספיקה כדי לגלות את מיקום המטוס במרחב.
הבעיה שיוצרת מערכת רדארים שכזו היא שהיא מקטינה את טווח הגילוי שהרדאר מספק. פתרון שניתן למטוס ה-F22 הוא חיישנים פחות עוצמתיים שמספקים תמונה ברורה של הטווחים שהרדאר המדויק לא מדמה, כאשר היתרון שלהם הוא שהם לא משדרים אות שמסגיר את מיקום המטוס. למטוס ה-F35 הותקנה מערכת מצלמות שמספקת אפקט דומה. בנוסף לכך, מטוס החמקן יכול לקבל אינדיקציות מסנסורים שמקיפים אותו, אבל לא מורכבים עליו - מל"טים, לוויינים, מכ"מים קרקעיים, תצפיות קרקעיות ועוד.
חדל קשקשת ברשת
בעידן של מערכות גילוי והאזנה מתקדמות, לטייסים שמטיסים מטוסי חמקן אין את הפריבילגיה לדבר ברשת הקשר עם כלי טיס אחרים ועם הכוחות בקרקע. מערכות הרדיו שמשמשות לתקשורת באוויר הן בעייתיות מאוד כשמדברים על מטוסי חמקן כי האנטנות שלהם מזוהות בבירור במערכות גילוי מבוססות רדאר ומכיוון שקל מאוד להתחקות אחר האות שלהן. מפתחי החמקנים בלוקהיד מרטין עיצבו בגב מטוסי חמקן בלתי מאוישים, בליטה שבתוכה ממוקמת האנטנה שתספק את התקשורת למטוס, כך שכשהמטוס נחשף על ידי רדאר, הוא יכול לסתות על צדו כשהבליטה עם האנטנה מופנית לצד השני כשגלאי הרדאר מכוון למעשה לצד השני. הבליטה הזו עוצבה בין השאר במטוס ה-RQ170 שמשמש לאיסוף מודיעין ושנפל בשטח איראן בסוף שנת 2011. באשר למטוסי חמקן מאוישים, אחד הפתרונות הקיימים הוא מל"טים שילוו את מטוס החמקן ויספקו לו את פתרון התקשורת הדרוש לו במהלך משימה.
מבחינת דיבור ברשת הקשר, זה כבר מחוץ לחוקי המשחק. רשת הקשר במטוסי החמקן לא מבוססת על שדר קולי, אלא על העברת אותות דוממים, כלומר העברת מסדי נתונים מהמטוס ואליו מבלי לקיים שיחה קולית ברשת הקשר. היתרון בתקשורת נתונים שכזו היא שהרבה יותר מורכב לעלות על קו תקשורת מסוג זה לעומת קו תקשורת קולי.
חימום מנועים? עדיף שלא
מטוסי קרב פועלים במנגנון של שאיבת אוויר מקדמת המטוס ופליטתו בטמפרטורות גבוהות דרך הצינור הפליטה שבאחורי המטוס, מה שדוחף את המטוס קדימה ובמהירויות גבוהות. בשל טכניקת ההטסה הזו, המטוס פולט חום בכמויות מוגברות, מה שמעלה את החתימה התרמית של המטוס – כזו אשר מאפשרת חשיפה מהירה של מיקום המטוס במרחב.
החום שמייצר המטוס, יוצר אתגר גדול למפתחי החמקנים, שנדרשים ליצר הונאה אפקטיבית מול מצלמות תרמיות שמסוגלות לזהות מטוס חמקן בקלות יחסית. במטוסי חמקן מדגמים ישנים יותר, כמו ה-F22 וה-B2, צינור הפליטה באחורי המטוס מעוצב בצורה שטוחה יחסית וכך מתאפשר פיזור רחב יחסית של האוויר החם שפולט המטוס, באופן שמקשה על זיהוי מדויק של מיקום המטוס.
גם בפרויקטים גדולים של פיתוח כמו ה-F35, התקציב מהווה שיקול. אחת הביקורות הגדולות ביותר על המטוס הזה מצד הלקוחות של לוקהיד מרטין הייתה על המחיר, מה שהביא את ענקית הנשק לעשות מספר פשרות במוצר הסופי שהיא תציע ללקוח בשנים הקרובות. יתכן שמטעמים אלו בחרו המפתחים בין השאר להתאים למטוס פתח פליטה בצורה עגולה ולא שטוחה, מה שמצריך מציאת פתרונות אחרים לצמצום החתימה התרמית שמשאיר המטוס לאחר שהוא חולף. בין הפתרונות שכבר קיימים בפיתוח – מערכת לניקוז וניצול החום לטובת הבערת הדלק במטוס וישנם חוקרים שטוענים כי קיים דלק שמפיק פחות חום.
שינויים באנטומיה הפנימית בגוף המטוס
את המטוס ניתן לזהות כאמור על פי האוויר החם שהוא פולט מצינור הפליטה האחורי שלו, אבל באמצעות מערכות גילוי מסוימות, ניתן לזהות את המטוס באמצעות חלקו הקדמי בו נשאב האוויר לגוף המטוס. על מנת למזער את השינוי בסביבתו הקדמית של המטוס שונה מבנה הצינור הפנימי שבו עובר האוויר במטוס לצורת S, כזו שמשנה את אופי התנהגות האוויר בקדמת המטוס כאשר הוא נשאב ומקשה על זיהויו.
צבע המטוסים? לא רק למטרות אסתטיות
בעוד שבעלי הון יכולים להרשות לעצמם לעצב לעצמם את המטוס האישי על פי טעמם האישי, לצבע מטוסי החמקן יש משמעות רחבה הרבה יותר ומטרות חשובות של העלמת המטוס ממערכות גילוי, מלווייני ריגול ומכלי טיס אחרים. המאפיין המרכזי של הצבע שבו עושים שימוש לצביעת מטוסי החמקן, והסיבה המרכזית לבחירתו, הם היכולת של הצבע הזה לבלוע גלי רדאר שפוגעים בו באופן שהם לא יחזירו את גלאי הרדאר שממנו הם שודרו - ובכך למנוע גילוי של המטוס על ידי הגלאי.
שיקול מרכזי נוסף הוא אלמנט ההסוואה – צבע המטוס צריך להיות תואם את הסביבה שבה הוא עתיד לטוס. אם המטוס מיועד לטיסה מעל שטחים מיוערים כמו בוייטנאם, רצוי שצבעו יכלול פיגמנטים ירוקים, אם באזורים אלפיניים או ארקטיים, צבעו יהיה לבן יותר ומהסיבה הזו מטוסי חיל האוויר הישראלי צבועים ברובם בגווני חום וצהוב המאפיינים את המדבריות של המזרח התיכון. שיקול נוסף, הוא רמת המוליכות התרמית של חומר ממנו עשוי הצבע. לחתימה התרמית של המטוס כאמור, יש משמעות מרחיקת לכת ביכולתו לתפקד כחמקן ולבצע משימות בחשאיות הנדרשת, לכן, הצבע איתו צובעים את המטוס צריך להיות כזה שלא יקלוט בקלות את החום שמיוצר ממנועי המטוס ושבד בבד יוכל להיטמע בשטח מבחינה תרמית ולהיות בטמפרטורה הקרובה ביותר לטמפרטורה של הסביבה שבה הוא טס.
עוד שיקול מרכזי ומשמעותי מאוד הוא עמידות הצבע. מטוסי החמקן נדרשים למשימות ארוכות, בטווחים משתנים ובסביבות אקלים שונות, כך שרמת השחיקה של צבע המטוס היא גבוהה מאוד. שחיקה בצבעו של המטוס במהלך משימה יכולה להשפיע על מאזן הטמפרטורה שלו ביכולת ההסוואה שלו ובסופו של דבר יכול להביא לחשיפתו ולהורדה ברמת הבטיחות שלו. עד כה לא נמצא חומר עמיד מספיק למטוסי חמקן בכדי שאלו לא יצריכו תחזוקה יומיומית כמו זו שזוכים לה החמקנים הקיימים. מפתחי ה-F35 עמלים על פיתוח צבע שכזה, מה שמצפים לו חילות אוויר בעולם כולו על מנת לעשות בו שימוש גם במטוסי קרב שאינם חמקנים כמו מטוסי ה-F16.
משאיר עקבות
מטוסי הקרב כאמור פועלים כמו שואב אבק ענק ששואב את האוויר שבקדמתו ודוחס אותו לאחור בעוצמה ובחום גבוה, מה שעוזר לו לטוס קדימה. באוויר שהוא שואב יש לא מעט חלקי מתכת, גופרית, חנקן, פירורי אבק ועוד חומרים נוספים שמכילה האטמוספירה. כאשר המטוס שואב חומרים אלו ופולט אותם בחום גבוה כל כך, נוצר מאחוריו מעין שובל שלא ניתן לזהות בעיניים בלתי מזויינות, אבל באמצעות סנסורים מסוימים, ניתן לראות אותו ממיילים ואפילו במהלך הלילה.
בשביל מטוסי החמקן ששואפים לטוס מבלי להיראות מדובר בבעיה משמעותית שהמפתחים מנסים לתת לה פתרון באמצעות מנגנון שהופך חלקיקים אלו למעין נוזל, אבל מטבע הדברים, לא את הכול הם חושפים.
יחסי ציבור שקטים
בשורה התחתונה, הצלחתו של מטוס חמקן נמדדת ביכולת שלו לחמוק מעיני הציבור במשך זמן רב של חודשים, שנים ואפילו עשורים במהלכן הוא מבצע משימות. מטוס החמקן הראשון בעולם, F117, ומטוס החמקן מדגם B2 נחשפו, רק כשחיל האוויר האמריקאי לא רצה שהם יהיו סודיים יותר. ה-F35 וה-F22 אמנם לא סודיים וזוכים ללא מעט חשיפה ויחסי ציבור, אבל עם זאת, רוב היכולות שלהם לא נחשפו, עדיין.
בכתיבת הכתבה סייע תא"ל במיל' אסף אגמון, ראש מכון פישר למחקר אסטרטגי וחלל.