Kremnij

Sekundärradarantene einer Bodenradarstation des Systems Kremnij-2

Kiste mit den 12 Filterpaaren für das System Kremnij-2. Die Filter КФ waren die Einsatzfilter, die Filter КФИ die Imitationsfilter zur Abstimmung.

Kremnij (russisch кремний kremni, deutsch ‚Silizium‘) war ein sowjetisches System zur Freund-Feind-Erkennung. Neben der Sowjetunion verwendeten es die Streitkräfte des Warschauer Vertrages und einige andere Staaten, die von der Sowjetunion militärische Unterstützung erhielten.

Geschichte

Das System Kremnij-1 wurde 1955 eingeführt. Es war nur teilweise mit den zu unterstützenden Radaranlagen gekoppelt und musste eigenständig betrieben werden. Dies verkomplizierte die Bedienung. Weiterhin bestand die Gefahr von Übermittlungsfehlern bei der Übertragung der Abfrageergebnisse.

In den späten 1950er Jahren wurde das System Kremnij-2 eingeführt. Das System wurde mit den zu unterstützenden Radaranlagen gekoppelt, die Abfrage wurde vom Bediener der Radargeräte ausgelöst und die Ergebnisse der Abfragen wurden auf den Sichtgeräten der Radaranlagen dargestellt. Die grundsätzliche Arbeitsweise der Systeme war unterschiedlich.

Ende der 1960er Jahre wurde das modernisierte Kremnij-2M in die Bewaffnung der Sowjetarmee übernommen. Das System wies verbesserte Möglichkeiten zum Störschutz auf. Die Größe der Abfragegeräte wurde ebenfalls reduziert; diese konnten nun sogar mit der schultergestützten Flugabwehrraketen 9K310 Igla-1 und 9K38 Igla verwendet werden.

Bei Kremnij-1, Kremnij-2 und Kremnij-2M handelt es sich um Systeme, die jeweils eine gleiche Arbeitsweise und einen grundsätzlich gleichen Aufbau aufwiesen. Die Implementierung in die einzelnen Gefechts- bzw. Luftfahrzeuge erfolgte unterschiedlich, dabei erhielten die unterschiedlichen Anlagen jeweils eine eigene Bezeichnung und einen eigenen GRAU-Index.

1976 desertierte der sowjetische Pilot Wiktor Iwanowitsch Belenko mit einer MiG-25 nach Japan. Das vollständig intakte Flugzeug wurde von den US-Amerikanern im Detail untersucht. Damit war das System Kremnij kompromittiert. Die Entwicklung des Nachfolgesystems Parol (russisch пароль parol, deutsch ‚Passwort‘) wurde forciert. Die Einführung begann 1977 in der Sowjetarmee, in anderen Teilnehmerstaaten des Warschauer Vertrages jedoch erst wesentlich später Ende der 1980er Jahre. Durch den Einsatz kryptografischer Mittel wies das System Parol einen wesentlich besseren Schutz als die Vorgänger auf.

Technik

Grundsätzlich basierte die Funktion der Kremnij-Systeme auf dem Sende einer Abfrage in Form eines oder mehrerer Impulse, auf die vom zu identifizierenden Luft- oder Seefahrzeug spezifische Antwortimpulse gesendet wurden. Prinzipiell handelte es sich dabei um einen Taktischen Datenlink, auch wenn diese Bezeichnung damals nicht üblich war.

Kremnij-1

Beim System Kremnij-1 erfolgte die Antwort des zu identifizierenden Luft- oder Seefahrzeugs in Form einer Zeichenfolge aus dem Morsealphabet. Die Zeiträume für die gültigen Zeichenfolgen wurden vorab festgelegt. Die Umschaltung der Zeichenfolgen erfolgte in den Flugzeugen mit einem Umschalter. Abfrage- und Antwortsignale wurden mittels Amplitudenmodulation generiert. Die Sender arbeiten im Bereich der Meterwellen im Frequenzbereich von 160–170 MHz. Der Abfrageimpuls wurde mit kurzer zeitlicher Verzögerung synchron zum Sendeimpuls der Radarantenne gesendet. Aus technischen Gründen wurde bei Kremnij-1 eine eigene Antenne verwendet. Diese Antenne musste bei den ersten Kennungsgeräten manuell auf das zu identifizierende Luftziel ausgerichtet werden, bei späteren Geräten erfolgte eine Synchronisation zum Umlauf der Radarantenne.

Die Anzeige des Antwortsignals erfolgte auf einer Oszillografenröhre mit horizontaler linearer Ablenkung. Deren Auslenkung war mit der zu unterstützenden Radarstation gekoppelt. Als freundlich identifiziert galt ein Flugzeug, dessen als Antwort gesendete Zeichenfolge dem für den jeweiligen Zeitraum gültigen Code entsprach.

Der Schutz des Systems wies mehrere Mängel auf. Die Sendesignale konnten leicht aufgeklärt und vom Gegner zur Täuschung imitiert werden. Die möglichen Zeichenfolgen für die Antwortsignale waren in der Anzahl begrenzt, was Aufklärung und Täuschung ebenfalls erleichterte. Daher wurde Kremnij-1 bereits nach kurzer Zeit durch das System Kremnij-2 ersetzt.

Kremnij-2

Gefechtsfahrzeug 9A35 des Fla-Raketenkomplexes 9K35. Die Antenne des Kennungsgerätes befindet sich in Blickrichtung links neben der Antenne des Radargerätes oberhalb der beiden Fla-Raketencontainer

Beim System Kremnij-2 werden Abfrage- und Antwortimpulse auf bestimmten, festgelegten Frequenzen gesendet, eine Kodierung der Antwortimpulse in Form von Zeichen des Morsealphabetes findet nicht mehr statt. Die entsprechenden Frequenzen werden über ingsesamt 12 Filterpaare gesetzt, dabei waren die Filterpaare 9 bis 12 nur für den Ernstfall vorgesehen. Gewechselt wurden die Filterpaare nach einem vorab festgelegten Plan in Intervallen von 1 Stunde bis maximal 6 Stunden. Funktionskontrollen und Abstimmarbeiten wurden nur mit dem Filter 4 durchgeführt. Sowohl die Kennungsgeräte des Bodenradars als auch des Flugzeugs mussten auf die neue Frequenz manuell umgestellt werden, was auch während des Flugbetriebs erfolgen musste. Dabei waren die Frequenz-Filter in den Abfragegeräten des Bodenradars steckbar; bei den Antwortgeräten in den Flugzeugen wurden sie über Schalter ausgewählt.

Mit dem System können Luft- und Seeziele identifiziert werden, eine Identifizierung eines bestimmten Fahrzeuges ist in der Betriebsart Individuelle Kennung möglich. Weiterhin war die Betriebsart Notlage möglich. Diese wurde vom zu identifizierenden Flugzeug im Antwortsignal gesendet.

Die Abfrage- und Antwortimpulse werden auf einer Frequenz von 668 MHz gesendet, dabei wird die Frequenz des genutzten Filterpaares aufmoduliert. Für die Abfrage sind verschiedene Betriebsarten möglich:

Im Modus 1 wird nur ein Abfrageimpuls zeitgleich zum Sendeimpuls des zu unterstützenden Radargerätes gesendet.

Im Modus 2 erfolgt die Abfrage durch den Sendeimpuls des zu unterstützenden Radargerätes und zwei Abfrageimpulse des Kennungsgerätes. Da Radar- und Kennungsgerät auf unterschiedlichen Frequenzen senden, wird hier auch vom Zweikanalbetrieb gesprochen.

Im Modus 3 erfolgt die Abfrage durch drei Abfrageimpulse, wobei der erste Impuls synchron zum Sendeimpuls des zu unterstützenden Radargerätes gesendet wird.

In allen drei Modi haben die Abfrageimpulse eine Dauer von einer Mikrosekunde. Werden mehrere Impulse gesendet, so beträgt der Abstand zwischen diesen 4,5 μs. Bei der Abfrage der Individuellen Kennung werden ebenfalls 3 Abfrageimpulse gesendet, der 3. Impuls ist dabei um 3 µs gegenüber der normalen Abfrage verzögert.

Bei der Abfrage K werden vier statt drei Abfrageimpulse gesendet. Dabei blockiert der vierte Impuls das Antwortgerät, eigene Fahrzeuge senden keine Antwortsignale. Können solche jedoch empfangen werden, handelt es sich um Täuschsignale des Gegners. Die Nutzung dieser Betriebsart war während der Ausbildung verboten.

Als Antwort wird ein Impuls gesendet, bei dem die Frequenz des genutzten Filterpaares auf die Trägerfrequenz von 688 MHz aufmoduliert wurde. Die Antwortsignale werden im abfragenden Kennungsgerät demoduliert. Ein Luft- bzw. Seefahrzeug gilt als eigenes Fahrzeug identifiziert, wenn die Modulationsfrequenz des Antwortsignals der Frequenz des gültigen Filterpaares entspricht. In diesem Fall wird auf dem Sichtgerät der Radarstation eine bogenförmige Kennungsmarke angezeigt. In der Betriebsart Individuelle Abfrage wird über der Zielmarke die individuelle Kennung in Form von Morsezeichen angezeigt, dabei wird nach dem eigentlichen Antwortimpuls die individuelle Kennung übermittelt. In der Betriebsart Notlage werden über der Zielmarke eine breite oder zwei schmale bogenförmige Kennungsmarke angezeigt. Gesendet werden in dieser Betriebsart zwei gleichlange Antwortimpulse.

Die Antenne des Gefechtsfahrzeuges war bei einigen Waffensystemen, im Regelfall bei Fla-Raketenkomplexen, mechanisch mit der Antenne des Aufklärungsradars gekoppelt und wurde mit dieser mitgeschwenkt. Bei anderen Kennungsgeräten kam eine separate Antenne zum Einsatz, deren Schwenkung mit der des zu unterstützenden Radargerätes synchronisiert wurde.

Bei einigen in Fla-Raketenkomplexen eingesetzten Kennungsgeräten des Systems Kremnij-2 wurde bei Vorliegen eines korrekten Antwortsignals der Startkreis der Flugabwehrraketen verriegelt, um eine unbeabsichtigte Bekämpfung eigener Luftfahrzeuge zu verhindern.

Auch hier konnten die Modulationsfrequenzen der Abfrage- und Antwortsignale durch den Gegner leicht aufgeklärt werden. Dadurch war es ihm möglich, gefälschte Antwortsignale zu senden und sich so als freundliches See- bzw. Luftfahrzeug auszugeben. Schutz bot lediglich der häufige Wechsel der einzusetzenden Filterpaare und die Geheimhaltung der vier für den Kriegsfall vorgesehenen Filterpaare. Einen begrenzten Schutz bot weiterhin der Abfragemodus K.

Kremnij-2M

Die prinzipielle Funktionsweise beim System Kremnij-2M blieb unverändert. Jedoch werden im Antwortsignal nach dem modulierten Antwortimpuls zwei weitere, unmodulierte Impulse gesendet. Aus Anzahl und Abstand dieser zusätzlichen Impulse ergeben sich weitere Möglichkeiten der Kodierung. Damit konnte im begrenzten Maß der Schutz des Systems verbessert werden, da der Gegner nicht nur die genutzte Frequenz des gültigen Filterpaares, sondern auch die Betriebsart und damit Anzahl und Abstand der Antwortimpulse identifizieren musste.

Schutz des Systems

Das System Kremnij-2 bzw. Kremnij-2M entsprach dem Stand der Technik bei seiner Einführung zu Beginn der 1960er Jahre, hatte jedoch mehrere Sicherheitslücken. Der Schutz des Systems basierte im Wesentlichen auf den genutzten Filterpaaren. Mit insgesamt 12 Frequenzen waren jedoch die Möglichkeiten zur Kodierung des Antwortsignals sehr begrenzt. Der Schutz konnte nur gewährleistet werden, wenn die Frequenzen der Filterpaare geheim gehalten wurden. Da jedoch alle militärischen See- und Luftfahrzeuge mit den entsprechenden Filterpaaren ausgestattet werden mussten, war die Geheimhaltung schon aufgrund der großen Anzahl auf Dauer nur schwer aufrecht zu erhalten. Auch im Einsatz war durch funkelektronische Aufklärung eine Identifizierung der Filterfrequenzen relativ einfach möglich. Damit konnten die Signale zum Spoofing durch den Gegner genutzt werden.

Eine durchgreifende Verbesserung des Schutzes konnte erst mit dem Nachfolgesystem Parol erreicht werden, bei dem 9¹¹ Abfragmöglichkeiten kodiert werden können. Die Kodierung wird Signal zu Signal pseudozufällig verändert, was eine Imitatation durch den Gegner erschwert.

Implementierung

Für das System Kremnij-2 bzw. Kremnij-2M sind mehrere Implementierungen bekannt:

Kennungsgerät	Einsatz in	Bemerkungen
NRS-9	Geschützrichtstation GRS-9 Feuerleitgerät RPK-1A
NRS-12	Rundblickstation P-8 Rundblickstation P-10 Rundblickstation P-12 Rundblickstation P-18
NRS-15	Rundblickstation P-15 Rundblickstation P-19
NRS-20	Rundblickstation P-40
1S51	Aufklärungs- und Leitstation 1S191 Start- und Leitstation 9A33	Fla-Raketenkomplex 2K12 Fla-Raketenkomplex 9K33
1RL246	Gefechtsfahrzeuge 9A34 / 9A35	Fla-Raketenkomplex 9K35
1RL251	Fla-Sfl 23/4	bei der NVA nicht genutzt
Kennanlage Chrom-K Kennanlage Nickel-K Kennanlage Nichrom Kennanlage Nichrom-RR	verschiedene Boote und Schiffe
Kennungsgerät SRO-2	verschiedene Flugzeuge und Hubschrauber	z. B. MiG-21, MiG-23MF als SRO-2M MiG-23M, MiG-23ML
Kennungsgerät SRZO-2	verschiedene Flugzeuge und Hubschrauber	z. B. MiG-21, MiG-23MF als SRZO-2M MiG-23M, MiG-23ML

Dabei steht die Bezeichnung SRO für Antwortgeräte, diese Geräte konnten nur Antwortsignale, aber keine Abfrageimpulse senden. Die Bezeichnung SRZO-2 steht für Kennungsabfrage- und Antwortgeräte, mit diesen konnten sowohl Antwort-, als auch Abfragesignale gesendet werden. Damit war auch eine Identifizierung Flugzeug-Flugzeug, Schiff-Schiff, Flugzeug-Schiff und Schiff-Flugzeug möglich. Die Bezeichnung SRZ steht für reine Abfragegeräte, mit denen keine Antwortsignale gesendet wurden. Derartige Geräte kamen aber nur im System Kremnij-1 zum Einsatz.

Die Kennungsgeräte der Flugzeuge waren mit einem kleinen Sprengsatz und einem Trägheitsauslöser sowie einem Sprengknopf ausgestattet. Im Falle einer Not- oder Bruchlandung auf feindlichem Gebiet sollte das Gerät entweder manuell oder automatisch unbrauchbar gemacht werden, um Informationen über die Arbeitsweise und die verwendeten Frequenzen geheim zu halten.

Einige der Kennungsgeräte konnten in verschiedenen Betriebsweisen arbeiten und damit mit verschiedenen Systemen zusammenarbeiten. So ist beispielsweise für das Kennungsgerät 1RL246-10 der 9K35 Strela-10 die Zusammenarbeit mit den Systemen Kremnij-2, Kremnij-2M und Parol möglich.

Ausnutzung durch die USA

Die Sicherheitslücken des Systems Kremnij-2 wurden vom US-amerikanischen Militär erkannt und ausgenutzt. Dabei imitierten US-amerikanische Flugzeuge Abfragen des Systems Kremnij-2. Sendete das abgefragte Flugzeug eine Antwort, so handelte es sich aus US-amerikanischer Sicht um ein feindliches Flugzeug.

Während der Kubakrise 1962 überwachten die USA die Aktivitäten der kubanischen Luftwaffe genau. Die kubanische Luftwaffe nutzte das Kremnij-System. Es gelang den US-Amerikanern, ein Verständnis für die Kremnij-Signale zu entwickeln. Im März 1965 konnte in Florida eine Antwort des Kremnij-Systems eines kubanischen Flugzeugs erfolgreich hervorgerufen werden. Da sich die USA zu der Zeit im Vietnamkrieg befanden, wollte man diese neue Möglichkeit dort nutzen. Im Januar 1967 wurden AWACS-Flugzeug EC-121 Warning Star mit experimentellem QRC-248 Gerät, Deckname „Quick Look“, nach Vietnam geschickt, um zu überprüfen, ob die Vietnamesen die gleichen Signale verwenden wie die Kubaner.

Gleichzeitig gewannen die USA weitere Erkenntnisse über ihren Verbündeten Israel. Israel schoss im Sechstagekrieg im Juni 1967 einige arabische MiGs ab, welche mit dem Kremnij-2 ausgerüsteten waren.

Im Oktober 1967 wurde das QRC-248 für EC-121 „Warning Star“ zugelassen. Ab März 1971 wurden die ersten besonders ausgerüsteten Kampfflugzeuge des Typs McDonnell F-4 unter dem Decknamen „Combat Tree“ nach Vietnam verlegt. Diese waren mit dem Gerät APX-80/APX-81 ausgerüstet, welches eine Adaption des QRC-248 an diesen Flugzeugtyp war. Damit konnte die F-4 Kampfflugzeuge gegnerische Flugzeuge auch ohne die Unterstützung der AWACS-Überwachungsflugzeuge identifizieren, was zu einer entscheidenden Zeitersparnis in der Entscheidungskette führte.

Die Ausnutzung der gegnerischen Kremnij-Signale über Vietnam brachte für das US-Militär handfeste Vorteile. Wegen der dort geltenden Einsatzregeln musste die US-Piloten ein Flugzeug definitiv als Feind identifizieren, bevor es bekämpft werden durfte. Die Identifizierung konnte zuvor nur per Sichtkontakt sichergestellt werden. Wenn sich jedoch ein Ziel selbst als Gegner enttarnte, konnte es deutlich effektiver bekämpft werden.