AMX-A1Um AMX lançando uma bomba guiada por fibra ótica e TV. O desenho mostra o detalhe do fio de fibra ótica sendo desenrolado no cabide e na traseira do míssil para diminuir a tensão no fio e permitir manobras evasivas pela aeronave.
A fibra ótica pode ser usada como um meio de comunicação ou como base para sensores capazes de medir vários parâmetros. No primeiro caso, o objetivo é evitar que as ondas de luz enviadas pela fibra sejam afetadas pelo ambiente o que pode levar a corromper a mensagem. Os sensores de fibra ótica, por outro lado, exploram estas mudanças para medir parâmetros como tensão, temperatura, deslocamento, pressão, corrente elétrica, campo magnético e outros valores materiais e ambientais.
Nos dois casos, a fibra ótica tem várias vantagens em relação aos equivalentes elétricos como largura de banda, pequeno peso e tamanho, resistência a corrosão, flexibilidade geométrica e imunidade a interferência eletromagnética. No caso de arranjo de sonares rebocados, a fibra ótica pode ser usada como sensor e como transmissor de dados ao navio mãe.
Os links de comunicações por fibra ótica estão substituindo os equivalentes de cabo de cobre em várias aplicações militares como complexos de Centro de Comando e eletrônicos de veículos (vectrônicos). Várias marinhas estão instalando LANs de fibra ótica abordo de navios (US Navy e França por exemplo).
A capacidade dos links de fibra ótica de levarem dados seguros e transmitir imagens de grande banda tornam o sistema ideal para várias aplicações que precisam do comando humano de armas e sensores. O operador pode usar as saídas de dados da cabeça de busca para realizar reconhecimento durante o caminho e enviar vários comandos durante a fase terminal.Pode identificar o objetivo de interesse no meio de vários alvos em potencial, selecionar o ponto de impacto, trancar a cabeça de busca naquele local e abortar a missão se houver dúvida sobre a identificação.
Outras vantagens incluem voar a arma longe da linha de visão do alvo escondendo o local de lançamento e mantendo a maior parte do complexo e caro sistema de guiamento na estação em terra. Contudo, os requerimentos de desenrolamento do cabo de fibra ótica a altas velocidades determinam limitações do projeto da fibra ótica e da bobina onde está enrolado.
Sistemas de controle de vôo tipo "Fly-By-Light' (FBL) são uma especialização da aplicação da fibra ótica para comunicação de dados. Assim como os sinalizadores elétricos (fly-by-wire) substituíram os cabos e roldanas para transmitir os comandos para as superfícies de controle, o FBL será o próximo passo substituindo o FBW. Os experimentos mostraram que não existe muita vantagem em redução de peso e custo. A capacidade atual dos canais de fibra ótica é de 100Mbits/s e poderá alcançar 8Gbits/s no futuro e poderá substituir o databus MIL-STD-1553B de 1Mbits/s.
Empresas fabricantes de sonares como a Alenia Elsag Sistemi Navali e Thomson Marconi Sonar já testaram sonares rebocados usando fibra ótica como elementos sensitivos. O Naval Research Laboratory (NRL) vem trabalhando com a Litton Guidance & Control Systems nesta aplicação incluindo o All-Optical Deployable System (AODS) e All-Optical Towed Array (AOTA). O AODS tem o objetivo de produzir um sistema de vigilância compacto usando bateria para operações em águas rasas. Nos testes em 1996, um sistema com hidrofones de 64 canais de fibra ótica foi lançado em menos de um dia e operou por cinco meses.
Os giroscópios de fibra ótica (FOG em inglês) tem várias vantagem em relação os mecânicos ou a laser como custos, vida útil, velocidade de inicialização, tamanho pequeno, baixo peso e rusticidade. Os FOGs exploram o efeito Sagnac onde dois raios viajando em direções opostas ao redor de um círculo chegarão ao ponto de referência com uma diferença de fase devido a rotação. Este conceito é implementado ao enviar dois raios de luz em um rolo de fibra e reunir os dois num detector. Sem a rotação do rolo, os dois sinais estão na mesma fase e formam um pico máximo de sinal no detector. Com a rotação do rolo, o sinal interfere e o detector percebe diminuição da energia. A energia no detector é função da diferença de fase entre os dois raios e está relacionado com a taxa de rotação das relações acima.
Os FOG estão sendo integrados em sistema de navegação que incluem o uso de GPS para tirar vantagem dos dois sistemas. A Litton Guidance & Control Systems e a Rockwell Collins está desenvolvendo um sistema para equipar mísseis, aeronaves, veículos e outras plataformas. O peso será de 3,2kg com um volume de 1,6 litros.
A Guerra do Golfo em 1991 demonstrou a necessidade de detectar agentes biológicos efetivamente. O NRL projetou e construiu um biosensor de fibra ótica naquele conflito. O sensor usa DNA e anticorpos para reconhecer patógenos empregando a fibra ótica como detector.
Várias companhias tem desenvolvido sistemas de proteção de perímetro com sensores de fibra ótica para detectar invasores. Um dos benefícios é a imunidade a interferência eletrônica como a encontrada próxima a equipamentos de alta voltagem ou áreas sujeitas a relâmpagos.
Os links de fibra ótica estão sendo usados para substituir os fios de cobre no guiamento de torpedos. Como exemplos temos o Seahake DM2A4 alemão que equipara o submarino Type U-212, o Mk-48 ADCAP americano que estão sendo modernizados e o A184 Advanced italiano que também equipara os submarinos Type U-212 em 2004. O Torpedo 2000 da Boford vendido ao Brasil (cancelado) pode ser equipado com cabo de fibra ótica, mas por enquanto só usa o fio de cobre. A Suécia também produz o torpedo leve TWS 90 guiado por cabo de fibra ótica permitindo comunicação em duas vias com o torpedo. A fibra ótica é estendida de uma bóia equipada com rádio que mantém comunicação com a aeronave lançadora. Os EUA também estão testando o conceito de torpedo leve guiado por fibra ótica e já fizeram teste com um Mk-46 modificado.
O link de cabo de fibra ótica pode ser usado para guiamento e comunicação, permitindo que o submarino comande a cabeça de busca do torpedo e pode usá-la como sensor para o conjunto de combate submarino. O torpedo pode ser guiado por fio ou de forma autônoma após partir o cabo. Com o comando por cabo a resistência a contramedidas é aumentada e a probabilidade de acerto aumenta com a troca de dados e comando humano. Modos Wakehomig também aumenta a probabilidade de destruição e de contra-contramedida.
A fibra ótica também pode ser usada em bombas, sonobóias e veículos pilotados remotamente aéreos, terrestres e submarinos(UAV - Unmanned Air Vehicles, UGV - Unmanned ground Vehicles e AUV - Autonomous Underwater Vehicles, respectivamente).
O Hussard 2 da Aerospastiale é um UAV que pode usar controle por rádio convencional e link de fibra ótica. A fibra ótica oferece a vantagem de grande largura de banda e imunidade a interferência. O Hussard 2 tem autonomia de 1hora e alcance máximo de 8km(comprimento da fibra). Pousa em uma pista de 40 x 5 m e voa a uma velocidade de cruzeiro de 130km/h. Em algumas classificações de UAVs, o míssil Polyphem já foi classificado como UAV ofensivo descartável.
Os despistadores rebocados de fibra ótica (Fibre-Optic Towed Decoy - FOTD) estão se tornando parte dos subsistemas defensivos de aeronaves militares. Um gerador de técnicas de interferência na aeronave mãe replica sua assinatura de radar que é transmitida até o FOTD pelo cabo de fibra ótica. O interferidor passa a irradiar o sinal para enganar mísseis atacantes para longe da aeronave defendida.
A DASA esta desenvolvendo um despistador rebocado para o F-4F e Tornado alemães e a GEC-Marconi equipara o EFA com outro modelo. A Dassault Electronique e a GEC-Marconi estão desenvolvendo outro modelo para o Mirage 2000 e a Celsius Tech esta desenvolvendo um para o Gripen. O AN/ALE-55 FOTD da Sanders americana equipara o B-1B, F-15E, U-2 e F-18E.
Comunicações
Fibra Ótica é um fio de vidro puro flexível, muito fino que conduz luz. O Fio tem um núcleo e uma casca de revestimento de nylon ou outros materiais. O diâmetro é de cerca de 1/10 de milímetro.
A fibra ótica tem diversas vantagens em relação aos fios metálicos. Por ter propriedades dielétricas a FO tem algumas características particulares como:
Imunidade a interferência. As FO são imunes a interferências eletromagnéticas com as causadas por descargas elétricas, rádio frequência, estações de rádio e impulsos eletromagnéticos;
Grande capacidade de transmissão e baixa atenuação. Transmitem muito mais informações que os cabos metálicos.
Pequenas dimensões e baixo peso. O peso é centenas de vezes menor que os cabos metálicos e são bem mais compactos. Uma bobina de cabo de campanha de 3.200m de fio de comunicações pesa 65kg, enquanto uma FO militarizada pesa 2.5kg e tem 12km de extensão.
Sigilo. Não é possível desviar os sinais de uma FO como é facilmente conseguido com os cabos metálicos. É praticamente impossível colocar uma escuta em uma FO.
Matéria prima. O Brasil é a maior reserva mundial de quartzo, a matéria prima da FO.
Colocar em comunicações daqui para baixo.
A fibra ótica é usada em larga escala pelos EUA, Alemanha, França e UK, entre outros, para comunicações em campanha.
Tabela comparativa de fios metálicos militares e fibra ótica.
Mísseis anti-carro guiados por cabo existem há mais de 5 décadas. O guiamento por fio metálico é usada em guiamento de mísseis de curto alcance desde a 2a Guerra Mundial. Os alemães também testaram um míssil ar-ar guiado por cabos durante a Segunda Guerra Mundial.
A idéia de introduzir uma fibra ótica num sistema de míssil tático não é nova. Os mísseis anti-carro BGM-71 TOW de primeira e segunda geração foram testados com fios de fibra ótica. Um míssil Mamba-L da MBB já foi testado em um conceito de míssil guiado por fibra ótica de curto alcance (2,5km). Em 1984, a MBB demonstrou o comando e transmissão de vídeo a 7km de distância num cabo de fibra ótica multimodo.
A fibra ótica é considerada ideal para controle de armas e sensores sobre controle humano (man-in-the-loop - MITL). O uso de tecnologia de fibra ótica para defesa de teatro de curta de distância e armas guiadas superfície-superfície estão sendo estudadas em vários países.
A principal característica dos mísseis guiados por fibra ótica e com sensores de imagem é a polivalência. Eles podem atacar carros blindados e carros de combate, fortificações, helicópteros e tem capacidade anti-pessoal. Os mísseis guiados por fibra ótica podem atacar pela parte superior que é a parte menos protegida de um tanque ou fortificação ou diretamente se o alvo estiver coberto na parte superior.
Nos estudos de sistemas anti-helicópteros do US Army, foi concluído que para atacar um helicópteros é necessário usar um míssil de hipervelocidade ou de fibra ótica devido ao pouco tempo que os helicópteros ficam visíveis. Os mísseis de hipervelocidade usariam a velocidade para alcançar a aeronave o mais rápido possível enquanto o míssil guiado por fibra ótica usaria sua cabeça de busca e capacidade de re-aquisição para a busca sistemática da aeronave escondida no relevo e vegetação.
Nos mísseis guiados por fibra ótica, o fio se desenrola de um carretel na traseira do míssil quando disparado de plataforma estacionária. Uma plataforma móvel precisa de carretel no lançador pois pode manobrar durante e após o disparo. O guiamento de meio curso é feita geralmente com piloto automático e o guiamento final é geralmente semi-automática para melhorar precisão. O atirador só faria a identificação e indicação do alvo. Ele pode escolher o melhor ponto de impacto e a qualquer momento pode tomar controle manual do míssil.
O cabo pode se desenrolar sem problemas a velocidades próximas de Mach 1. Em altas velocidades o problema será a capacidade de reação humana.
A maioria das características próprias dos mísseis guiados por fibra ótica são resultado do controle humano:
- Identificação precisa do alvo e seleção do ponto de impacto pelo operador. A missão pode ser abortada caso ocorra dúvida sobre a identificação do alvo;
- Reconhecimento durante a rota. Os mísseis guiados por fibra ótica podem verificar se a área sobrevoada apresenta muitos inimigos e mandar informações para ataque de outros mísseis guiados por fibra ótica ou artilharia. Também é possível fornecer designações de alvos adicionais;
- Uso potencial das imagens adquiridas durante o vôo para melhorar a vigilância e reconhecimento através da gravação das imagens para análise posterior.
- O operador pode tomar o controle a qualquer momento, para controlar o disparo, escolher o ponto de impacto durante a aproximação do alvo e obter a avaliação do impacto instantaneamente. A capacidade de poder escolher a melhor parte do alvo para atingir pode ser uma parte vital como, por exemplo, uma janela do prédio, vão de uma ponte ou CIC do navio ou próximo a linha d'água de um navio para tentar alagar;
- Podem atacar alvos de oportunidade;
- Impacto altamente preciso em relação a distância de disparo, permitindo ataques cirúrgicos e minimizando os danos colaterais;
- Disparo de posições ocultas assegurando proteção para o sistema e tripulações. O atirador não precisa ter uma linha direta de visão até o alvo e pode permanecer abrigado durante todo o tempo;
- A estação de disparo - integrada - pode ter um computador e um vídeo de alta resolução com algorítimo de processamento de imagem. Também é usada para planejamento de missão antes do engajamento e pode armazena um mapa digitalizado da região simultaneamente durante o vôo. O ideal é que a estação tenha dois vídeos incluindo a necessidade de back-up. A estação também pode ser usada para treinamento e simulação sem hardware adicionais. Como a maioria do hardware eletrônicos mais sofisticado fica fora do míssil como os computadores, eles podem ser mais sofisticados, maiores e ter tecnologia aberta o que facilita a logística e diminui os custos. Também não necessitariam ser miniaturizados e ter controle ambiental no míssil. O resultado é um custo e peso mais baixo;
- Controle e coordenação de vários mísseis pela mesma plataforma ou operador facilitando a concentração simultânea de vários mísseis contra um alvo muito defendido e saturando as defesas;
- O subsitema de processamento de imagem deve ser capaz de detecção de alvos, reconhecimento, classificação e pré-selecionamento de fases. O operador deve intervir o mínimo possível fazendo apenas a validação e ajustando a posição de impacto final.
- Como os mísseis guiados por fibra ótica podem mudar o curso durante o vôo, eles podem ser disparados em uma direção diferente e não diretamente até o inimigo e as mudanças de curso atrapalhariam os radares de contra bateria. Não é necessário disparar e se movimentar para outro disparo. Os mísseis guiados por fibra ótica podem enfrentrar os radares de contrabateria.
- Podem fazer re-aquisição do alvo se perderem a primeira passagem.;
- A flexibilidade é enorme, pois, deparando-se com alvos múltiplos, o operador pode escolher o que representa a maior ameaça ou o de maior prioridade como o primeiro veículo de um comboio para imobilizar o mesmo, os veículos de comando ou de defesa aérea;
- Pode realizar manobras evasivas se engajado pelas defesas aéreas. Os sensores IR e TV podem detectar munição traçadoras e mísseis SAM inimigos;
- Um piloto pode diferenciar entre o alvo e contra medidas lançadas pelo alvo. Um exemplo seria o flare lançado por navios;
- Faz avaliação dos danos de batalha instantânea após o impacto;
- É polivalente e pode ser usado contra vários tipos de alvos como veículos, helicópteros, embarcações e construções;
- Tecnologia disponível;
- O míssil e a estação de disparo não precisam estarem fisicamente próximos. Um data link de fibra ótica entre o lançador e a estação de disparo permite o disparo do míssil aumentando ainda mais a flexibilidade e capacidade de sobrevivência do sistema;
- Espoleta programável após o disparo para se adaptar ao alvo;
- Pode ser lançado de várias plataformas como infantaria, veículos, artilharia, helicópteros, aeronaves, navios e submarinos.
- Projeto modular podendo aceitar vários tipos de ogiva.
Na invasão recente do Iraque os americanos poderiam ter muitos problemas se os iraquianos estivessem armados com FOM de curto alcance. Os mísseis poderiam ser disparados de longo alcance e além da linha de visão causando muitas baixas nas formações americanas avançando. Na fase posterior a invasão os insurgentes poderiam usar os mesmos mísseis para atacar as bases e comboios americanos de locais seguros sem se arriscar. Até mesmo os helicópteros seriam ameaçados. Armas sofisticadas como os caças em bases aéreas seriam alvos tentadores e estariam ameaçados.
As forças israelenses investiram nos mísseis Spike guiados por fibra ótica e poderiam sofrer muito nas mãos dos seus terroristas vizinhos se estivessem armados com mísseis FOM. O Hezbola usou mísseis sofisticados de origem russa contra os israelenses causando pesadas baixas. Uma arma mais sofisticada poderia ter causado ainda mais danos. Até mesmo as casas nas vilas onde os soldados se escondiam eram atacado e foi quando sofreram as maiores baixas.
As Forças Armadas brasileiros poderiam ser beneficiadas com sistemas semelhante assim como a industria nacional. A MB já está desenvolvendo um míssil anti-navio, o MAN-1, com tecnologia derivada do Exocet. A mesma tecnologia poderia ser usada para um míssil guiado por fibra ótica e sensores TV e IIR no lugar do radar. O míssil passaria a ter capacidade de atacar alvos em terra. O cabo de fibra ótica seria desenrolado do míssil e do navio para evitar que a tensão parta o cabo. Um versão disparada por helicópteros poderia atacar alvos ainda mais distantes. Uma versão lançada de submarinos também seria interessante dando capacidade de atacar navios e alvos em terra. A versão lançada de terra seria interessante para a artilharia de costa.
A Avibrás já tem o projeto FOG-MPM que está paralisado. O míssil seria ideal para armar os helicópteros Lynx, Esquilo e AH-2 Sabre que equipam as nossas forças. Uma versão menor seria necessário para complementar o míssil MSS.1 e também para equipar os helicópteros. Uma versão maior seria usado para atacar alvos atrás das linhas sendo equivalente ao Spike NLOS. As versões propostas com alcance de 60km poderiam ser usadas pelos navios da MB até mesmo contra helicópteros fora do alcance dos mísseis SAM. Mais complicado seria fazer uma versão do FOG-MPM para disparo de submarinos, equivalente ao IDAS e Triton, para atacar helicópteros, embarcações pequenas e alvos em terra.
O Kit de bomba SMKB poderia ter guiamento terminal com TV/IIR com um link de fibra ótica para aumentar a precisão na fase final. Sem controle do código do GPS é bem provável que um sistema de guiamento adicional seja necessário. A precisão do INS não é suficiente para a maioria dos alvos de ponto como uma ponte ou blindado. A versão guiada por fibra ótica poderia equipar os A-29, A-1M e F-5EM.
