Radar sikkerhet

Verdens beste ”reflektor”
Britiske McMurdo produserte den første godkjente radar nødtransponderen – Search and Rescue Transponder (SART) i 1992. Mange av produsentene av maritimt mikrobølge- og radioutstyr fulgte etter, og den 23. november 1995 godkjente også Den internasjonale maritime organisasjonen (IMO) kravene til radar nødtranspondere - Search And Rescue Transponders (SART) – for redningsfarkoster. På norsk er den offisielle betegnelsen ”Radar Transponder”, en betegnelse som dessverre lett kan forveksles med identifikasjonsutstyr i Forsvaret, utstyr for sivil og militær lufttrafikkontroll, og aktive radarreflektorer.
En radar transponder er en enhet som reagerer ved å sende ut (transmit) et svar (respond) når den mottar radarpulser. SART benyttes av redningsfarkoster for at de lettere skal bli oppdaget på radar av fartøyer og fly som deltar i søke- og redningsoperasjoner. Den kan monteres på redningsfarkosten eller den kan flyte i sjøen.
Etter at en SART er aktivisert, vil den gi varsel med en hørbar tone når den mottar radarpulser i X-båndet. Den varsler således om at det er fartøyer i området. Samtidig vil den sende en pulsserie mens den varierer frekvensen hurtig over hele frekvensområdet for navigasjonsradar. Disse relativt enkle transponderne kan ikke måle frekvensen på radarpulsene, og må derfor sende slik at hele frekvensområdet blir dekket. Reaksjonstiden er meget kort, slik at posisjonen kan bestemmes med en nøyaktighet på under 100 meter. På radarskjermen vil svaret vises som 12 buestykker over en avstand på ca 8 n mil fra nødtransponderen. Dette store nødsignalet er derfor lett å oppdage, uansett hvilken avstandsskala som er valgt på radaren. Gjennom nesten 20 år har derfor SART vært verdens beste ”reflektor”, men den kan bare brukes i nødssituasjoner.
Fra 1. januar 2010 kan fartøyer som er pålagt å ha SART, velge mellom Radar-SART og AIS-SART. For å fange opp disse forskjellige typene nødtranspondere i regelverket, ble begrepet ”Search and Rescue Transponder SART” samtidig endret til ”Search and Rescue Locating Device (SAR-LD)”. På norsk er den nye betegnelsen ”lokaliseringsutstyr for søk og redning”.
En genial ide
I 1990 gjennomførte det britiske kystverket Trinity House prøver med en prototype av en Radar Target Enhancer (RTE) – radar ekkoforsterker - for å undersøke om en slik transponder kunne øke oppdagelsessannsynligheten i dårlig vær for redningsfarkoster, fiskebåter og fritidsbåter i forhold til de tradisjonelle mekaniske radarreflektorene. Prøvene var imidlertid mislykkede, og utviklingen av en slik transponder ble avsluttet.
I 1993 fikk de tilgang på en ny RTE produsert av det opprinnelige svenske elektronikkselskapet AB Pharos Marine Ltd. Ved å benytte teknologien fra SART og Racon var det ikke spesielt vanskelig å konstruere en aktiv reflektor. Den største endringen var å redusere antallet pulser fra 12 til 1 for SART, eller å sette Racon-svaret til bokstaven ”T” i morsealfabetet (-). Nå var nok utviklingen noe mer komplisert, spesielt på antennesiden, men etter de vellykkede prøvene i regi av det britiske kystverket, kom AB Pharos Marine Ltd i 1994 på markedet med Phalconet RTE til en pris av rundt 25.000 kroner. Denne prisen sank i løpet av få år til det mer realistiske 10.000 kroner.
For dyr og for god
Mange produsenter av maritim elektronikk fulgte etter AB Pharos Marine, men uten noen krav verken til bruk eller ytelse, ga mange opp. For med dårlig salg og liten produksjon, ble prisen høy. Og en aktiv reflektor til mellom 5.000 og 25.000 kroner, virket nok noe dyr i forhold til en passiv reflektor til mellom 300 og 1.000 kroner.
En RTE gir imidlertid betydelig større sannsynlighet for oppdagelse enn en passiv reflektor. Selv første generasjons RTEer hadde derfor høy kost/nytte-effekt, spesielt for havseilere. Forutsatt at de var montert høyt nok, kunne de sterkeste RTEene oppdages på rundt 10 n mil. Selv om kravene tillot at RTE opererte i X-bånd eller i S-bånd, eller i begge, virket de tidlige RTEene bare i X-bånd siden de var basert på teknologien fra SART, som jo bare skulle operere i X-bånd. Ytelsen i X-bånd tilsvarte et radartverrsnitt på 20-60 m2, slik at selv små båter ga et tydelig "ekko" på radarskjer¬men. På grunn av de sterke og stabile ”ekkoet” blir RTE også benyttet på sjømerker.
Dette gode ”ekkoet” skapte også bekymring, siden det flere ganger var rapportert om RTEer som forstyrret navigasjonsradarer i en slik grad at det kunne være en fare for navigasjonssikkerheten. Navigatørene klaget over at altfor mange småbåter vistes som store fartøyer på radarskjermen, og siden RTEene sendte over hele frekvensbåndet, påvirket de alle radarsettene i området. Allerede kravene av 1995 anga derfor at en RTE ikke måtte ha høyere effektiv utstrålt effekt enn 10 watt.
Litt radar barnelærdom
Her er det viktig å huske på radar barnelærdommen som sier at effekten i den utsendte radarpulsen varierer med 2. potens av avstandforandringen, mens effekten i det reflekterte ekkoet varierer med 4. potens av avstandsforandringen. Siden signalet fra en RTE er konstant og bare går en vei, vil det være 2. potensregelen som gjelder for den, mens 4. potensregelen gjelder for radarekkoet. Etter å ha oppdaget signal fra en fartøysbåret RTE på 10 n mil (X), vil RTE-signalet bli 4-doblet (22 = 4) når fartøyet er kommet inn på 5 n mil. Samtidig blir ekkoet fra en passiv radarreflektor og selve fartøyet (Y) 16-doblet (24 = 16). Hvis avstanden øker til 20 n mil, vil ekkoet bli redusert til 1/16, mens RTE-signalet bare blir redusert til en ¼. Nytten av en RTE avtar derfor etter hvert som avstanden blir mindre og ekkoet fra selve fartøyet og den passiv reflektoren øker. På korte avstander vil derfor en god passiv reflektor kunne være bedre enn en aktiv reflektor.
Med moderne radarsystemer er det viktig å bli oppdaget tidlig. Dagens navigatører har nemlig blitt vant til å få både visuelt og hørbart varsel når det dukker opp ekko fra objekter som kan innebære en navigasjonsfare. Slike varsler kommer automatisk når det oppdages ekko i forhåndsdefinerte alarmsoner. Problemet er at mindre båter som gir dårlig ekko, gjerne ikke vil gi sterkt nok ekko før de er kommet nærmere enn den indre grensen for alarmsonen, og de vil da ikke utløse alarmene. En aktiv reflektor vil derfor gi best sikkerhet mot større fartøyer med ARPA.
Vanskelige krav
Mens mange RTEer kom på markedet fra midten av 1990-årene, forsvant de fleste av dem allerede i løpet av det neste tiåret. Først og fremst på grunn av manglende interesse i markedet, men mange også fordi de ikke greide å tilfredsstille kravene til Den internasjonale teleunionen (ITU) som krevde en vertikaldekning på ± 15°. Fra 1995 ble også den offisielle betegnelsen ”Aktiv refl

ektor”, men mange produsenter fortsatte likevel å bruke betegnelsen ”Radar Target Enhancer (RTE)”.
Å tilfredsstille kravene ble enda mer krevende da den nye standarden ISO 8729-2 (2009) for aktive reflektorer ble godkjent av IMO og trådte i kraft 22. juli 2009. Etter at kjente RTEer som Seahawk TE-70X, Kannads Activ’Echo, og Ocean Sentry forsvant fra markedet, opphørte også salget av Jotrons velkjente ”Tron ARR” (Tron Active Radar Reflector) 31. august 2008. Mens den tidligere standarden krevde at aktive reflektorer skulle operere med horisontal polarisasjon i X-bånd, og/eller med både horisontal og vertikal polarisasjon i S-bånd, ble ordet ”eller” strøket i den nye standarden. Fartøyer som er pliktig til å ha radarreflektor, kan nå velge mellom passiv eller aktiv reflektor, men begge reflektortypene har samme grunnleggende krav til ytelse i både X-bånd og S-bånd. Kravene til ytelse er formulert litt forskjellig for de to reflektortypene. Mens passive reflektorer skal ha et minimum radartverrsnitt på 7,5 m2 i X-bånd og 0,5 m2 i S-bånd, skal aktive reflektorer ha en total forsterking på minimum 50 dB. Dette tilsvarer omtrent 8 m2 i X-bånd og 0,8 m2 i S-bånd, altså litt over kravene i ISO 8729.
Krigen mellom de aktive og de passive
Disse aktive reflektorene representerte naturlig nok en trussel mot produsentene av tradisjonelle passive reflektorer. De gikk derfor hurtig i forsvarsposisjon, og det ble publisert en rekke studier og forsøk som viste ulempene med disse RTEene. Hovedinnvendingen var at verken redningsfarkoster eller fritidsbåter hadde tilstrekkelig batterikapasitet til denne energikrevende og strømavhengige dingsen, og et havari ville høyst sannsynlig også føre til problemer med strømforsyningen ombord. Nå trekker ikke disse RTEene så veldig mye strøm. I hviletilstand trekker for eksempel Phalconet bare 25 mA (0,3 watt ved 12 volt), og opptil 0,63 mA (0,75 watt) når det er flere radarsett i området, noe de fleste fritidsbåter, redningsfarkoster, fiske-, fangst- og mindre fraktebåter vil ha kapasitet til. Det vil likevel være behov for en mekanisk nødreflektor hvis også det elektriske skulle svikte helt.
En annen, og mer avansert innvending, var at RTE-mottakeren vil gå i metning på korte avstander, samtidig som RTE-signalet bare vil øke med avstandsforandringen i 2. potens, mens ekkoet fra båten og en passiv reflektor vil øke med 4. potens. Dessuten vil bruken av sjøekkodemperen svekke RTE-signalet. Denne innvendingen er nok relevant, men det viktige er å bli oppdaget tidsnok slik at farlige situasjoner kan unngås.
Den tredje og mest reelle innvendingen, var at mens passive reflektorer ga ekko både i X-bånd og S-bånd, virket en RTE bare i X-bånd. Siden S-bånd radaren er best i dårlig vær, er det en fare for at navigatørene da vil være mer opptatt med S-bånd radaren enn med den påbudte X-bånd radaren. Også denne innvendingen er nå gjort til skamme siden kravene til aktive reflektorer nå innebærer at de skal virke både i X-bånd og S-bånd.
Bare to overlevde
Det finnes nå bare to aktive reflektorer som tilfredsstiller kravene gitt i ISO 8729-2 (2009), begge britiske. Munro Engineering Ltd fikk godkjent Sea-Me Dual Band allerede i 2009, mens Echomax fikk godkjent Active-XS-Band våren 2010. Begge disse er spesialutviklede aktive reflektorer som har den fordelen at de kun sender svar på frekvensen til den radaren som aktiviserer dem, slik at de ikke forstyrrer andre radarsett.
Den opprinnelige Sea-Me kom på markedet i 2000, og hadde en ytelse som gjorde den meget populær. Den hadde en ytelse som tilsvarte et maksimalt radartverrsnitt på 63 m2 i X-bånd, gjennomsnittlig 34 m2. Dette til tross for at den bare har en effektiv utstrålt effekt på 0,63 watt, mot tillatt 10 watt. Prisen er ca 4500 kroner.
I 2009 kom så den nye versjonen som også tilfredsstiller de nye kravene til ISO 8729 (2009), ved at den dekker S-bånd i tillegg til X-båndet. I S-bånd har den et største radartverrsnitt på ca 27 m2, og et gjennomsnittlig radartverrsnitt på 7 m2 ved 20° helning. Med den økte ytelsen og den mye bedre sikkerheten, økte også prisen til rundt 7500 kroner.
Echomax Active-X er også blant veteranene på RTE-markedet, og med en effektiv utstrålt effekt på 1 watt, har den et radartverrsnitt på vel 111 m2 i X-bånd. Selv om båten heller 20°, har den fremdeles et radartverrsnitt på over 20 m2.
I mai 2010 kom den nye Echomax Active-XS-Dual Band på markedet. Med et radartverrsnitt på 118 m2 i X-bånd og 6,3 m2 i S-bånd ved null helning, og 19,5 m2 i X-bånd og 5,4 m2 i S-bånd ved 20° helning, tilfredsstiller også denne ISO 8729 (2009) med god margin.
Prisen er omtrent som for Sea-Me, og var rundt 5000 kroner for Active-X før Active-XS-Dual band ble godkjent og kom på markedet.
Men RTEene lever videre
Mens det nå er strenge krav til aktive reflektorer, er det ikke noe som hindrer noen i å produsere og selge enhver form for aktive reflektorer til båter som ikke har plikt til å ha godkjent radarreflektor. Her gjelder samme regler som for passive reflektorer, bortsett fra at effektiv utgangseffekten fra en RTE/aktiv reflektor ikke må overskride 10 watt. I flere land er det imidlertid også krav til RTEer som brukes av ikke-sertifikatpliktige båter, og disse må stort sett tilfredsstille reflektorkravene i ISO 8729 (1997).
For tiden er den tyskproduserte Rasmus 1 Mk II og den opprinnelig svenske Phalconet (AB Pharos Marine) fremdeles på markedet som RTEer for ikke-sertifikatpliktige båter.
Rasmus 1 Mk II har en sendereffekt på 0,4 watt, men gir et radartverrsnitt på mellom 100 og 140 m2 i X-bånd i henhold til produsenten. Prisen er ca 5500 kroner.
Phalconet var først på markedet, og fikk således også størst oppmerksomhet, samtidig som den fikk en fordel av å bli brukt de tidlige prøvene med dette nye sikkerhetsutstyret. I denne fasen var man ikke så mye opptatt av radartverrsnitt, men prøvene gikk stort sett ut på å sammenligne på hvilke avstander man fikk ekko fra en RTE i forhold til en standard mekanisk reflektor. Til tross for at den effektive utstrålte effekten bare er 0,2 watt, har produsenten oppgitt at Phalconet har en ytelse som tilsvarer et radartverrsnitt på over 500 m2 i X-bånd. Dette stemmer for så vidt bra med andre forsøk og målinger som angir at radartverrsnittet er mellom 300 og 1000 m2. Phalconet dekker horisonten rundt og tåler en krenging på 15°.
Begge disse RTEene er således gode, og har en mye bedre ytelse i X-bånd enn passive reflektorer, selv om de ikke tilfredsstiller kravene i ISO 8729 (2009). Ulempen er at de ikke dekker S-bånd, og at prisen er nesten på samme nivå som godkjente aktive reflektorer.