Log ind

En kavalkade over tre årtier i forskningens tjeneste – i anledning af von Kármán-medaljen 2011

#

Seniorforsker Ernst Krogager, civilingeniør, dr.techn., Forsvarets Materieltjeneste, Sektionen for Værnsfælles Teknologi og Innovation.

"Egen forskning er nødvendig for at kunne trække på den samlede forskning i verden. Den er nødvendig, fordi vi i Danmark kun fuldt ud kan forstå og anvende andres forskningsresultater, hvis vi selv forsker. Den er også nødvendig, fordi forskerne andetsteds i verden kun vil fortælle danske forskere om deres spændende resultater, hvis de danske forskere til gengæld har noget spændende at fortælle om." Fra bogen Forskning i perspektiv, udgivet af Forskningsministeriet i august 1995 som "Hvidbog om en national forskningsstrategi". Redaktøren har inviteret mig til at skrive et indlæg om arbejdet, som ligger bag tildelingen af NATO RTO’s von Kármán-medalje 2011. Jeg takker for den venlige opfordring og skal i det følgende forsøge at give en sammenfatning af de emner, jeg har beskæftiget mig med gennem tre årtier ved Forsvaret – i forskningens tjeneste.

Der var engang en Forskningstjeneste

Det hele startede, da min vejleder ved eksamensprojektet på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (dengang DTH – Danmarks Tekniske Højskole), lektor Jørgen Appel-Hansen, henledte min opmærksomhed på Forsvarets Forskningstjeneste (FOFT), hvor der måske kunne være ansættelsesmuligheder inden for radio-/radarområdet. Efter telefonisk henvendelse og efterfølgende ansøgning kom jeg til samtale på Østerbrogades Kaserne en eftermiddag i starten af april 1981. Jeg blev vist rundt i de forskellige relevante dele af huset og fandt det hele meget spændende. Efter diverse samtaler sluttede vi af på direktør V.M. Güntelbergs kontor, og inden dagen var omme, var jeg ansat ved FOFT pr. 1. april 1981. Jeg skylder direktør Güntelberg den allerstørste tak for tilliden og støtten, som jeg nød godt af i hele hans ”regeringstid”, som sluttede, da han valgte at gå på pension i 1992. Güntelberg var en personlighed af de sjældne, og med ham var alle Des – på nær nogle få undtagelser. En af dem var lederen af Fysikområdet, civilingeniør Lars BrockNannestad, som jeg ligeledes er umådelig megen tak skyldig i denne sammenhæng. Arbejdsforholdene ved FOFT var ganske frie, og det skortede ikke på opgaver og udfordringer. Ledelsesmæssigt var der god lydhørhed, og ”den åbne dørs politik” blev praktiseret, uden at man behøvede at skilte med det. Organisatorisk var der i virkeligheden tale om en høj grad af fleksibilitet og indbyggede muligheder for løbende tilpasninger, men moderne tider ramte også FOFT, og reorganisering(er) måtte til. For nu at gøre en lang historie kort og komme videre med kavalkaden, skal jeg nøjes med at citere fra professor Bertel Heurlins artikel ”Militær forskning i Danmark” i Militært Tidsskrift nr. 1 2011: ”I 2006 blev forskningstjenesten endnu en gang ændret og decimeret og endte under forsvarets materieltjeneste. De egentlige forskningsopgaver er hermed ophørt.” I hvert fald hedder det sig om den nuværende Sektion for Værnsfælles Teknologi og Innovation, at egenforskning kun undtagelsesvis bliver udført og kun i meget begrænset omfang.

Udbredelsesmålinger og fly-identifikation med ingeniørforstærker

Mit første projekt ved FOFT var ”Hundestedprojektet”, som gik ud på at måle på signalerne fra søgeradaren på Rytterknægten på Bornholm i relation til kommunikation via troposcatter over sådan en blandet udbredelsesvej. I en hytte nær Spodsbjerg Fyr ved Hundested var der installeret modtageudstyr til registrering af signalstyrken døgnet rundt året rundt. Kommunikation via troposcatter er baseret på modtagelse af signaler, der er blevet spredt i turbulente lag i den nederste del af atmosfæren (troposfæren) i en højde på typisk nogle få km. Over en blandet udbredelsesvej som strækningen fra Rytterknægten til Spodsbjerg er der desuden periodevis mulighed for såkaldt duct-udbredelse, hvor en bølgelederagtig udbredelse kan finde sted ved refleksioner i lagdelinger, som f.eks. kan opstå i forbindelse med temperaturinversioner. I perioder med de rette betingelser for duct-udbredelse er signalniveauet langt højere end i den normale situation, hvor kun de svage troposcattersignaler kan udnyttes. Projektet indebar mange ture til denne målestation med løbende tilsyn, test og kalibrering m.m. I tilknytning til dette projekt var jeg også involveret i at få implementeret en automatiseret netværksanalysatoropstilling i FOFT’s mikrobølgelaboratorium. Netværksanalysatoren finder bred anvendelse til refleksions- og transmissionsmålinger på komponenter og systemer, og en grundtanke var, at FOFT skulle være i stand til at foretage den type målinger med ”state of the art”-instrumentering. Til både Hundestedprojektet og mikrobølgelaboratoriet var der behov for automatiserede opstillinger og programmer til analyse og håndtering af data. En hel del af min tid gennem de første år ved FOFT gik med at udvikle programmel til dette, og den hastige udvikling inden for området personlige computere medførte kolossale forbedringer af de til rådighed værende værktøjer. Kort efter min ansættelse anskaffede vi den første af slagsen ved FOFT. Det var en HP 9826 med HP Basic som programmeringssprog. Nogle rynkede på næsen over ”Basic”- sproget, men det undergik en hastig udvikling i retning af et særdeles brugervenligt og slagkraftigt programmeringssprog, og jeg var meget begejstret for det, suppleret med det mere avancerede sprog ’C’, som kom på mode op gennem 1980’erne. Jeg brugte gerne betegnelsen ingeniørforstærker om denne maskine med tilhørende software, og den var i disse cirkler nok noget i retning af, hvad den første traktor var for Far inden for landbruget.

Elektronisk krig med stort kørekort og lille computer

Nogle af mine kolleger ved FOFT beskæftigede sig med elektronisk krigsførelse i relation til flyvevåbnets systemer og ønskede i 1983 at gennemføre målinger på radarsignaler i Oksbølområdet under Flyvevåbnets årlige Tactical Fighter Weaponry-øvelse (TFW). I stedet for at benytte en større computer med tilhørende større programpakke, som var udviklet til mere generel brug i forbindelse med opsamling og analyse af tidsseriedate, havde man et godt øje til det mere kompakte system, jeg benyttede med specialudviklede programmer. Sidstnævnte havde den store fordel, at man let selv kunne modificere og tilpasse programmerne uden hver gang at skulle gennem en centraliseret softwareopdatering. Denne opgave var jeg helt med på, og det var ganske spændende at skulle på sin første udrykning af denne art. Forinden måtte jeg dog lige have erhvervet det store kørekort, idet FOFT’s vogntog til måleture (med den store computer installeret i en campingvogn) krævede kørekort til lastvogn med anhænger. Det store kort kom i hus kort efter sankthans, og i slutningen af august gik turen til Oksbøl. Det blev af adskillige årsager en uforglemmelig oplevelse. Som kuriosum kan nævnes, at turen efterfølgende inspirerede til ”Notat vedrørende personlige computere contra centrale systemer”, dateret 8. december 1983. Det viste foto blev benyttet som illustration.

Deltagelse i NATO-gruppe vedrørende identifikation af fly

Senere i 1983 startede en studiegruppe under NATO DRG (Defence Research Group) vedrørende identifikation af fly ved hjælp af radar. Det første møde i denne gruppe blev afholdt ved NATO HQ i april 1984, og jeg var udset til at være dansk repræsentant i gruppen. De forskellige landes repræsentanter præsenterede de respektive nationale aktiviteter. Jeg blev specielt interesseret i arbejdet med polarimetrisk radar ved NATO’s Shape Technical Centre i Haag, Holland (det nuværende NC3A - NATO Consultation, Command and Control Agency). Min interesse for udnyttelse af polarisationen i radarsystemer med høj opløsning øgedes, efterhånden som jeg fik større indsigt i emnet, og det kunne måske opfattes som en slags missionsvirksomhed, når jeg argumenterede for i højere grad at fokusere på disse aspekter i det videre arbejde i NATO-gruppen. Langtfra alle delte begejstringen, og sådan blev det faktisk ved, selv om der samtidig fandt en rivende udvikling sted, når det gjaldt civile systemer. NATO-gruppen koncentrerede sig i første fase om den såkaldte JEM-teknik, som udnytter flyenes ”JEM lines” (Jet Engine Modulation), og i relation hertil forestod jeg også gennemførelsen af en serie målinger i nationalt regi. Der er her tale om den modulation, som jet-turbinernes roterende dele introducerer i Doppler-spektret. På grundlag heraf kan man bestemme omdrejningstallet og antallet af blade på de første sæt af rotorblade. I første omgang udførte vi målinger med illuminatorradaren i Hawk missilsystemet, den såkaldte High-Powered Illuminator Radar (HIPIR), som var en CW-radar (Continuous Wave) med en frekvens på cirka 10 GHz (X-bånd). Den pågældende radartype er velegnet til måling af Doppler-spektre, og Doppler-signalet var faktisk også umiddelbart tilgængeligt i form af et audiosignal. Den trænede operatør kunne på grundlag heraf genkende mange flytyper, herunder helikoptere, ud fra den karakteristiske modulation i det reflekterede radarsignal. Det var så at sige en automatiseret version af denne genkendelsesproces, man ønskede at få implementeret.

Trial TIME 1989

Visse operative, amerikanske systemer af denne type fandtes i virkeligheden allerede, men for at få nærmere kendskab til teknologien var det nødvendigt selv at indhente viden og erfaring, eftersom der var tale om højt klassificerede systemer. NATO-gruppen var i den sammenhæng et fremragende forum for udveksling af informationer og gennemførelse af fælles forsøg. Herigennem kunne såvel små som store nationer tilvejebringe et fælles datagrundlag, således at de enkelte nationer ikke behøvede at frigive deres allerede eksisterende, sensitive data. Et eksempel på en sådan fælles dataindsamling er Trial TIME, som blev gennemført i Greding, Tyskland, i april 1989 af den nævnte gruppe vedrørende identifikation af fly. Formålet hermed var at indsamle et solidt eksperimentelt grundlag for en grundig undersøgelse af JEM-teknikkens muligheder og svagheder. En af svaghederne var muligheden for at udstyre fly med falske JEM-linier. Jeg deltog i Trial TIME med det kompakte dataopsamlingssystem, som supplerede det større anlagte system, som de tyske deltagere stod for. Desuden bidrog jeg/vi med en såkaldt transponder, som blev fløjet på tre forskellige fly til generering af falske linjer i JEM-spektrene. Efterfølgende kunne jeg forholdsvis hurtigt præsentere rapporten ”Catalog of selected JEM signatures recorded on DDRE recording facility during Trial TIME, 3-28 April 1989 at WTD-81, Greding, Germany”, DDRE N-7/1989 (NS). Rapporten fik en meget positiv modtagelse og blev inkluderet i sin helhed i den senere, samlede rapport fra gruppen.

Stud.lic.techn.

I løbet af 1985-86 modnedes tankerne om at påbegynde et ph.d.-studium – eller et licentiatstudium, som det stadig hed dengang. Forehavendet blev godkendt af FOFT’s ledelse, og som vejledere ved DTU blev tilknyttet professor Erik Lintz Christensen og forskningsprofessor Søren Nørvang Madsen ved Institut for Elektromagnetiske Systemer (tidligere Elektromagnetisk Institut – EMI), som på det pågældende tidspunkt var i fuld gang med opbygning af et avanceret flybårent radarsystem, EMISAR, til radarafbildning fra luften med høj opløsning. SAR står for syntetisk apertur-radar, som er en avanceret type radar, hvormed det er muligt at foretage afbildning med høj opløsning. Princippet er baseret på udnyttelse af den relative bevægelse mellem radar og mål, idet forskellige dele af et belyst område vil udvise (lidt) forskellige Doppler-forskydninger og derfor kunne adskilles ved en tilstrækkelig høj frekvensopløsning, svarende til en tilstrækkelig lang observationstid. Kort fortalt syntetiseres en meget lang antenne ved at sammenfase målinger fra hele den periode, et mål er inden for den fysiske antennes strålebredde under overflyvningen. Licentiatstudiet påbegyndes i 1987, og som led i den første del af projektet indgik deltagelse i et kursus om polarimetrisk radar ved Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA, i oktober 1987. Koordinator for kurset var Dr. William A. Holm fra Georgia Tech Research Institute (GTRI), og som pioner og markant personlighed på området medvirkede også Dr. Jean Richard Huynen. Huynen var især kendt for sin doktordisputats fra 1970, ”Phenomenological theory of radar targets”, Delft University of Technology. Rich Huynen gennemgik med stor entusiasme det teoretiske grundlag for og den praktiske anvendelighed af polarimetriske radarsystemer, så ingen skulle være i tvivl: ”Any radar should be polarimetric”. På daværende tidspunkt var fuldt polarimetriske radarsystemer ikke særlig udbredte, og der var en del skepsis med hensyn til, om der overhovedet var nogen væsentlige fordele til gengæld for de ekstra komplikationer og omkostninger ved polarimetriske systemer. Ved NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien, var man dog godt med og i fuld gang med udviklingen af AIRSAR (Airborne Synthetic Aperture Radar) som ”testbed” for fremtidige rumbaserede systemer. I kurset ved GTRI var der fire deltagere fra JPL, som satte et betydeligt præg på kurset qua deres erfaringer og forkundskaber på området. Dr. Huynen havde et eksemplar af sin afhandling med til forelæsningen og henviste undervejs til forskellige dele af den. Ved kursets slutning var jeg ikke sen til at henvende mig for at høre, om det var muligt at erhverve et eksemplar af afhandlingen, og minsandten om ikke jeg blev den, der fik overrakt det medbragte eksemplar med behørig dedikation. Således opmuntret og inspireret kunne jeg vende hjem og for alvor kaste mig ud i mit forehavende: at bygge en fuldt polarimetrisk radar til brug for undersøgelser vedrørende identifikation af fly ved hjælp af radar.

Studieophold ved Georgia Tech Research Institute

Ny erkendelse: Ethvert radarmål kan betragtes som værende sammensat af en kugle, en hjørnereflektor og en spiral (”the Krogager decomposition”). Aflevering af doktordisputats den 29. juli 1992. Forsvar af doktordisputats den 28. juni 1993.

NATO-gruppe vedrørende mikrobølgevåben

I forbindelse med Lars Brock-Nannestads pensionering var der behov for en ny dansk repræsentant i en NATO-gruppe vedrørende ”Tactical Implications of High Power Microwaves”, som Brock-Nannestad havde været formand for siden gruppens start i 1990. Han mente, at det kunne være noget for mig, og at det var et emneområde, som vi burde sørge for at holde os orienteret om. Jeg husker, at jeg ikke var umiddelbart begejstret, for der var stadig meget, jeg gerne ville fortsætte med inden for området radar polarimetri. Naturligvis fulgte jeg dog opfordringen og indtrådte i gruppen som menigt medlem. Formand siden 1997 Repræsenterede RTO ved NATO HQ i forbindelse med RTO’s 10-års-jubilæum.

Deltagelse i ONR NICOP-netværk

Da jeg første gang (det har vel været i 1994) luftede muligheden for at deltage i en workshop i Rusland, vakte det ikke ligefrem begejstring.

Vejsidebombernes indtog

I 2005 blev problemet med vejsidebomber påtrængende, og den mulige imødegåelse af dem blev en naturlig del af aktiviteterne ved FOFT.

Forskning i åbent landskab

Siden 1. januar 2007 har arbejdspladsen været placeret i et åbent kontorlandskab ved Forsvarets Materieltjeneste i Ballerup.

Operationalisering af målinger

Test af ECM-systemer. Med på ISAF udrykkerhold foråret 2012.

Tilbage til start

Efterhånden som satellitkommunikation er blevet mere og mere udbredt, er troposcatter blevet trængt tilsvarende i baggrunden, og langt de fleste anser vel i dag troposcatterkommunikation som en forældet teknologi. Ikke desto mindre er troposcatter ”still going strong”, og den fleksibilitet og uafhængighed, som knytter sig til troposcatter-forbindelser, er væsentligt medvirkende årsag til, at teknologien er på vej tilbage. I relation til begrebet netværksbaserede operationer (NBO) er pålidelighed og tilstedeværelse afgørende, i og med at det forudsætter netværk, som fungerer, også når behovet er allermest påtrængende. Det er dog næppe sandsynligt, at målestationen i hytten i Hundested vil blive genoplivet, om end det kunne være svært hyggeligt.

Behovet for en Forskningstjeneste

Jeg har noteret mig, at der i relation til den igangværende omlægning af Det Krigsvidenskabelige Selskabs publikationsvirksomhed er udtrykt ønske om bidrag til debat. Med redaktørens forlov vil jeg derfor gerne slutte af med at fremsætte nogle personlige betragtninger om forskningens berettigelse på baggrund af egne erfaringer og observationer og de noget omtumlede omlægninger, vi har været igennem i de senere år. Det er allerede nævnt, at FOFT blev nedlagt ved udgangen af 2006, hvilket skete i henhold til forsvarsforliget for perioden 2005-2009: "Forsvarets Forskningstjeneste nedlægges som myndighed under Forsvarsakademiet og oprettes som en selvstændig afdeling i Forsvarets Materieltjeneste." I praksis blev Forsvarets Forskningstjeneste (FOFT) til Sektionen for Anvendt Forskning med 18 medarbejdere. Med det seneste forsvarsforlig for perioden 2010-2014 synes der dog på det nærmeste at være givet grønt lys for helt at nedlægge denne del af virksomheden. Anvendt Forskning blev nedlagt i starten af 2011 og erstattet af en innovationssektion, Sektionen for Værnsfælles Teknologi og Innovation, med 14 medarbejdere, altså fortsat slet ikke noget, som blot ligner de udenlandske forskningsmiljøer, vi gerne fortsat vil pleje omgang med. En teknologisk anlagt forskningstjeneste i Forsvaret må især have sin berettigelse i at kunne håndtere klassificeret information i samvirke med internationale partnere på et højt fagligt og videnskabeligt niveau. Behovet for at samarbejde med hjemlige universitetsmiljøer, ingeniørskoler og andre i Forsvaret er oplagt, men samkvem med beslægtede internationale forskningsmiljøer må være blandt de bærende begrundelser for at have denne form for forskningsvirksomhed. Behovet for en forskningstjeneste forekommer derfor også at være lige så selvfølgeligt som behovet for en efterretningstjeneste, og af samme grund må tiden være moden til at overveje at genrejse en forskningstjeneste af passende størrelse (!), med passende organisation (!) og med rammer og vilkår, som egentlig og ordentlig forskning trives og producerer bedst i. Og for nu at slutte med endnu et citat fra Bertel Heurlins artikel i nr. 1, 2011: ”Med Danmarks nuværende internationale placering hvor en central målsætning må være at undgå en dansk marginalisering på globalt niveau, er øget vægt på forskning en klar udvej. Det må overvejes om dette ikke også gælder dansk militær forskning.”