U trci za tehnološku dominaciju u savremenoj avijaciji, radari predstavljaju jedno od ključnih polja razvoja. Upravo zato je nedavno istraživanje kineskih naučnika izazvalo pažnju u vojno-tehnološkim krugovima. Tim sa Univerziteta u Pekingu objavio je da je otkrio novu vrstu poluprovodničkog materijala zasnovanog na galijum oksidu, koji bi u budućnosti mogao da omogući znatno snažnije, ali i kompaktnije radarske sisteme.
Ako se dalja istraživanja pokažu uspešnim, takav materijal mogao bi da postane osnova za novu generaciju radarske elektronike namenjene borbenim avionima, uključujući i stelt platforme. Manji i snažniji radari omogućili bi bolje domete detekcije, bržu obradu signala i veću otpornost na elektronsko ometanje.
U modernim borbenim avionima već godinama dominira tehnologija radara sa aktivnim elektronskim skeniranim nizom, poznata kao AESA. Ovi radari sastoje se od velikog broja sitnih predajnih i prijemnih modula, takozvanih T/R modula, koji zajedno generišu i primaju mikrotalasne radarske signale.
Ključni deo svakog od tih modula su poluprovodnici velike snage koji omogućavaju generisanje radarskih impulsa. Što je materijal efikasniji, radar može raditi snažnije, preciznije i na većim udaljenostima.
Od galijum arsenida do nove generacije radara
Tokom razvoja radarske tehnologije korišćene su različite vrste poluprovodnika. Jedan od starijih materijala je galijum arsenid, koji se koristio u ranijim generacijama radara, uključujući prve verzije radarskih sistema na avionima poput F-22.
Kasnije je razvijen galijum nitrid, materijal koji danas predstavlja standard u većini modernih AESA radara. Ova tehnologija donela je značajno povećanje snage i efikasnosti. Radar može da detektuje ciljeve na većoj udaljenosti, bolje se nosi sa elektronskim ometanjem i troši manje energije.
Zbog toga većina vazduhoplovnih snaga danas ubrzano prelazi na GaN tehnologiju.
Ipak, kinesko istraživanje sugeriše da bi galijum oksid mogao da predstavlja sledeći korak, takozvanu treću generaciju AESA radarskih poluprovodnika.
Vođa istraživačkog tima Vu Ženping objasnio je da novi materijal ima izuzetnu stabilnost na visokim temperaturama i da bi mogao omogućiti integraciju više funkcija u jednom čipu.
Prema njegovim rečima, kombinovanje ekstremne stabilnosti galijum oksida sa osobinama feroelektričnih materijala moglo bi rešiti jedan od ključnih problema savremene elektronike velike snage, obradu signala i skladištenje podataka u ekstremnim uslovima.
Takva integracija otvorila bi mogućnost stvaranja multifunkcionalnih elektronskih sistema koji mogu da rade u zahtevnim okruženjima kakva postoje u borbenim avionima.
Šta zapravo donosi galijum oksid
Centralni deo istraživanja odnosi se na novu kristalnu strukturu poznatu kao kapa-galijum oksid. Ovaj materijal pokazuje feroelektrična svojstva, što znači da može da zadrži električno stanje čak i bez napajanja.
U praksi, to znači da bi jedan čip napravljen od ovog materijala mogao da obavlja više funkcija odjednom. On bi mogao da generiše radarske signale, obrađuje podatke i istovremeno skladišti informacije.
U današnjim radarskim sistemima te funkcije obično obavljaju odvojeni čipovi i podsistemi. Integracija u jedan uređaj mogla bi da smanji veličinu radarske elektronike, ubrza obradu signala i smanji broj potencijalnih tačaka kvara.
Takav pristup posebno je važan za savremene borbene avione gde svaki kilogram mase i svaki kubni centimetar prostora imaju značaj.
Manji i efikasniji radari mogli bi omogućiti bolje performanse čak i u platformama sa ograničenim prostorom, kao što su stelt avioni ili bespilotne letelice nove generacije.
Istraživači navode i da bi takvi sistemi mogli da omoguće fotonske detektore visoke osetljivosti sa vrlo niskim nivoom šuma, koji su praktično „slepi“ za sunčevu svetlost, što je značajno za određene vrste senzorskih sistema.
Važno je naglasiti da se sve ovo još nalazi u eksperimentalnoj fazi. Materijal je tek laboratorijski potvrđen i za sada se ne koristi u realnim vojnim radarima.
Galijum kao strateški resurs
Ipak, čak i ovakva istraživanja otvaraju širu stratešku dimenziju. Poluprovodnici koji se koriste u radarima zavise od retkih materijala, a galijum je jedan od ključnih.
Upravo tu Kina ima značajnu prednost. Prema procenama kineskih naučnih institucija, zemlja kontroliše više od 95 procenata svetskih resursa galijuma.
Pored toga, Peking je već uveo kontrolu izvoza određenih strateških materijala, uključujući galijum i germanijum, koji su važni za proizvodnju naprednih poluprovodnika.
Kineski akademik Hao Jue iz Kineske akademije nauka istakao je da takva kontrola resursa predstavlja industrijsku prednost koju druge zemlje trenutno nemaju.
U tehnološkoj trci koja se vodi između velikih sila, kontrola nad ključnim materijalima za poluprovodnike postaje jednako važna kao i sama tehnologija.
Zbog toga razvoj novih materijala poput galijum oksida ne predstavlja samo naučni napredak, već i potencijalno novo poglavlje u globalnoj borbi za dominaciju u oblasti vojne elektronike i radarskih sistema.
