Definition

Signatur ist jede messbare Veränderung der Umwelt, die durch ein Objekt hervorgerufen wird.

Welche Veränderung führt ein Objekt - also zum Beispiel ein Schiff - hinsichtlich des infraroten Spektrums herbei? Es strahlt elektromagnetische Wellen ab!
Im Kapitel Festkörperstrahlung haben wir jedoch gelernt, dass jeder Körper strahlt, also auch der Hintergrund, den man anstelle des Schiffes sähe, wenn das Schiff nicht da wäre!
Aber: Das Schiff strahlt in der Regel anders als der Hintergrund!
Das Wesen der IR-Signatur ist also nicht die Strahlung an sich sondern die Differenz zum Hintergrund!
Als physikalische Größe für eine IR-Signatur - man braucht ja schließlich auch Zahlenwerte! - wird deshalb immer eine Strahlungstemperaturdifferenz oder eine Strahlstärkedifferenz zwischen Ziel und Hintergrund angegeben.

Dies ist eine wesentliche Erkenntnis, denn bei allen Bemühungen, die Signatur zu verbessern, darf man nicht über das Ziel hinausschießen, denn ein "Cold Spot" ist ebenso schädlich wie ein Hot Spot!

Damit sind wir schon inmitten der Problematik der Signaturmessung und Signaturoptimierung:
Gegen welchen Hintergrund soll man optimieren? Der Hintergrund ist nicht nur zeitlich und örtlich veränderlich sondern er hängt auch vom Betrachtungswinkel ab!
Mit welchen Sensoren wird die Signatur aufgenommen? In der Definition steht messbar; die Signatur ist also auch abhängig vom benutzten Messgerät!

Zwei IR-Bilder, die von dem selben Ziel zur selben Zeit aus dem selben Blickwinkel aufgenommen wurden, und sich nur im Wellenlängenbereich der verwendeten Kameras unterscheiden, können zu regelrecht invertierten Bildern führen (Schiff kalt gegen Hintergrund - Schiff warm gegen Hintergrund), wenn sich Sonnenstrahlung auf dem Wasser spiegelt!

Solche Signaturen lassen sich verbessern! Eine ganz wesentliche Voraussetzung dafür ist die Definition eines Szenarios, in dem sich das Schiff bewegen wird und für das die Signatur optimiert werden soll.
Wir sehen die Schwierigkeiten, die sich hinter dem Begriff Signatur verbergen, weil die Definition die Worte "messbar" und "Umwelt" enthält.

Signaturen sind also keine absoluten Größen, sondern immer abhängig von der Situation (Sensor, Hintergrund, ...), in der sie betrachtet werden. In Bezug auf die Infrarotsignatur gibt es Bestrebungen der Briten und der Niederländer, den Signaturbegriff auf standardisierte Randbedingungen zurückzuführen; dies ist jedoch nicht unumstritten, weil die Zahlenwerte dadurch zwar untereinander vergleichbar werden, ihre Aussagekraft für einen spezifischen Anwendungsfall aber abnimmt.

Typen

Die in der Definition oben genannten Veränderungen der Umwelt, die mit dem Signaturbegriff in Verbindung gebracht werden, betreffen natürlich nicht nur Infrarot sondern auch verschiedene andere physikalische Gebiete.

Je nach Anwendungsfall verwenden Sensoren (Minen, Torpedos, Zielsuchköpfe, Aufklärungsgeräte, ...) eine oder mehrere der in folgender Tabelle aufgezählten Signaturen, zur Detektion und ggf. auch Klassifikation ihres Ziels:

Unter Wasser	Akustik	Seismik	Wasserdruck	Elektrostatik	Magnetik
Über Wasser	Radar	Optik	Infrarot

Bleibt noch zu erwähnen, dass alle diese Signaturen, zumindest aber ihre Optimierungsmaßnahmen sich gegenseitig - in der Regel ungünstig - beeeinflussen. Aus Infrarotsicht wäre zum Beispiel ein Abgasaustritt unter Wasser eine hervorragende Lösung! - Die Akustiker würden jedoch die Hände über dem Kopf zusammenschlagen!
Auch andere Aspekte als nur Signaturen sind von Optimierungsmaßnahmen betroffen: Unter IR-Signaturgesichtspunkten ist eine niedrige (und kleine) Silhouette wünschenswert; die Radar- und andere Antennen sollen aber möglichst hoch stehen.


Ziel ist immer eine ausgewogene Gesamtsignatur. Die Verringerung einer Teilsignatur darf nicht zur unzulässigen Erhöhung einer anderen führen.

Bedeutung

Signatur ist kein ganz einfacher und kein eindeutiger Begriff. Was macht Signaturen aber trotzdem so wichtig, dass wir uns so sehr damit beschäftigen?

Die Signatur ist ein Maß für die Entdeckbarkeit des Schiffes durch einen bestimmten Sensor, der den jeweiligen physikalischen Effekt ausnutzt.
Entdeckbarkeit kann zum Beispiel bei einem Zielsuchkopf zum "Aufschalten" und damit mit großer Wahrscheinlichkeit zu einem Treffer führen.
Vereinfacht kann man sagen, dass eine verbesserte Signatur unter anderem zur Verkleinerung der maximalen Aufschaltreichweite eines Suchkopfes führt.
Das Bild unten zeigt dementsprechend die Vorteile, die eine Signaturverbesserung mit sich führt:

Klicken Sie für eine animierte Powerpoint-Datei (340kB)!

Die Kreise um das Schiff zeigen die von der Güte der Signatur abhängigen Aufschaltreichweiten eines Suchkopfes.
Es ergeben sich folgende Vorteile durch die reduzierte Signatur (getarntes Schiff):

Zeitgewinn bis zum Aufschalten

Räumlicher Gewinn

Taktischer Gewinn