dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Между прочим, на днях успешно стартовал аппарат NASA LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). В ближайший вторник аппарат должен встать на окололунную орбиту и начать фотографировать поверхность Луны. На борту LRO – камера, которая позволит делать снимки поверхности с разрешением лучше одного метра. Такого разрешения однозначно достаточно для прямого наблюдения достопримечательностей земного происхождения, оставшихся на местах посадки штатовских лунных экспедиций. И орбита LRO (полярная) подходит для того, чтобы сфотографировать нужные районы Луны с выгодных ракурсов.

Метровое разрешение позволяет увидеть посадочные модули, штатовские лунные багги и всякие другие вещи, оставленные на Луне. Более того, тени от земных изделий (при “низком” Солнце) ещё больше упрощают задачу прямого наблюдения. В общем, технических ограничений на фотографирование нет, поэтому фотографии будут, если только зонд LRO не выйдет из строя. (Ну, правда, кто ж откажется сделать снимки столь знаменитых мест на Луне?)

Интересно, что конспирологам, выпускающим книги о том, что Штаты на Луне не были, будет несложно оспорить фотографии, сделанные LRO. Во-первых, наблюдаемую технику можно обозвать “автоматическими аппаратами, направленными на Луну вместо людей”: разрешение снимков недостаточно высокое для того, чтобы передать детали устройства техники. А, во-вторых, можно просто объявить, что снимки LRO вообще поддельные, технологии-то подделки сейчас сильно шагнули вперёд. Так что если кто думает, будто придёт конец конспирологии с “лунной аферой”, то он просто ничего не понимает в конспирологии.

Кстати, вместе с LRO стартовал и другой проект – LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite). Тут Луну собираются бомбить большой и скоростной ракетой: 2000 килограмм и 2.5 км/сек, чтобы сделать кратер и пронаблюдать выброс лунной породы, для обнаружения воды. Тоже вполне себе тема для конспирологов: ведь отрабатывается ни что иное, как технология уничтожения заглублённых лунных баз с Земли.

Как известно, для доставки контрабанды из Южной Америки в Северную давно используют специальные лодки, почти подводные (например, если верить штатовской береговой охране, такие лодки хорошо подходят для доставки грузов из Колумбии). То есть лодка так сконструирована, что идёт “на задание” в полупогруженном состоянии, над водой только небольшая “рубка”, см. фото:

Понятно, что палуба закрыта герметичным корпусом, а для длительного хода под водой, видимо, не хватает только шноркеля. Хотя шноркель – не самое сложное изделие. Видимо, продвинутые аппараты используют шноркели, малозаметные перископы и не попадают в руки к береговой охране США. Последней достаются дешёвые технологически отсталые изделия, которые позже предъявляют публике, в том числе и в виде фото.

Такую лодку, понятно, сложно заметить визуально, с корабля. На первый взгляд, обнаружение с помощью радара, антенна которого расположена на высокой мачте, кажется подходящим решением. Но это только на первый: в реальности лодку прячут волны, да и вообще различить её на фоне морской воды радару весьма непросто. А если ещё и характеристики отражающей поверхности лодки подобраны верно, то задача радара оказывается совсем сложной. Ещё вариант лодки на фото:

Странно, что сфотографированные лодки не несут камуфляжа – правильная окраска “пятнами” мешала бы визуальному (оптическому) обнаружению с вертолёта: водная поверхность постоянно меняется, и это помогает замечать статичные “пятна”.

Береговая охрана делится фотографиями внутреннего убранства лодок. Например, на фото ниже, как пишут, пост рулевого:

(Кухонный нож хорошо виден? Может, это для коррекции компаса?)

На следующем фото – захваченная береговой охраной лодка, можно оценить масштабы изделия:

Эти лодки – хороший пример эффективных низкотехнологичных изделий, использующих современные массово доступные технологии производства.

(Все фото: U.S. Coast Guard)

Продолжаем серию записок, затрагивающих внутреннее устройство радаров. Вообще, в наборе уже опубликованных записок с темой РЛС, как-то остались за бортом сведения о самых базовых принципах и логике работы радаров. И вроде бы многие о них читали/слышали, а вот оказывается, всё равно вопросы остаются и непонимание – тоже. Так что нужно навёрстывать.

Понятно, что главное свойство радара – это способность определять координаты наблюдаемых целей. В рамках решения задач по определению координат, возникает задача определения расстояния “до цели”. Как можно вычислить расстояние? В самом банальном случае, конечно, речь нужно вести о расстоянии между приёмо-передатчиком радара и отражающей сигнал целью. Если утрировать ситуацию ещё больше, то и возникает то самое распространённое наблюдение, что расстояние вычисляется делением пополам времени между отправкой зондирующего импульса и приёмом отражённого с последующим умножением результата на “скорость света”. Действительно, практически такой подход и работает: главное, научиться точно определять время.

В популярной литературе традиционно рисуют картинку, где передатчик отправляет импульс в сторону цели, потом вся система “засекает время” отправки и ждёт “ответа”, то есть отражённого импульса. Чтобы понять, что эта технологически рафинированная картина в практике реального мира встречается лишь чуть чаще, чем идеальная окружность, вспомните: радары могут быть импульсными, а могут быть и непрерывного излучения; настоящие цели склонны перемещаться, отражающих объектов в “поле зрения” радара может быть одновременно несколько. А есть ведь и другие трудности, похитрее (например, активные помехи).

Посмотрим внимательнее: если радар использует непрерывное (ну да, тут имеется в виду некоторый условный длительный промежуток времени) излучение – а именно так работали многие старые радары, работает целый ряд современных и “проектируемых”, например бортовые РЛС перспективных истребителей – то для того, чтобы сравнивать принятый сигнал с отправленным, придётся использовать специальную модуляцию, создающую “метки времени”.

Подумайте сами: если совсем простой радар передаёт “монотонный писк” (“гармонику”), то расстояние до цели можно бы определять по углу сдвига фазы в принятом сигнале. Однако тут сразу возникает такая проблема: как отличать расстояния, кратные периоду колебаний “писка”? Ведь получается, что очень много целей (ага, в чисто математическом смысле бесконечно много – вообще обидно) окажутся как бы на одном расстоянии. Проблема. Решается использованием сложной модуляции (или кодирования), загоняющей в сигнал “линейку” с нужным периодом.

С импульсным радаром, казалось бы, проще, всё как в идеальной картинке: отправил импульс, получил “ответ”. Но, понятно, радар не может всякий раз ждать отражённого сигнала, прежде чем передать новый импульс. Предположим, что импульсы следуют с какой-то частотой. Тогда получается, что отражённый сигнал может прийти к приёмнику через время, превышающее время молчания между передачей соседних импульсов. Как понять, что принят ответ на позапрошлый импульс? То есть, в общем-то, получается та же неприятная штука, что и с непрерывным сигналом. Поэтому опять придётся придумать такую модуляцию, которая позволит после приёма отличать отдельные импульсы внутри некоторой последовательности. Что, собственно, и делается на практике. Выходит, даже самый простой случай требует серьёзных ухищрений для определения расстояния по времени задержки сигнала.

Как ещё можно определять расстояние? Можно по углам направления (пеленгам) на одну и ту же цель из разных точек пространства, с известными координатами (так сказать, “триангуляцией”). Не обязательно одновременно фиксировать направление из нескольких точек (скажем, используя набор истребителей). Один самолёт достаточно быстро летит, поэтому, измерив направление на цель из нескольких точек траектории полёта, зная относительное положение этих точек, можно вычислить искомое расстояние. Первая проблема тут такая: как вообще понять, что направление при каждом измерении фиксируется действительно на одну и ту же цель? Помогает сохранение сигнатур и реализация других методов распознавания целей.

Есть и вторая проблема, которая мешает всем методам определения расстояния радаром, но особенно только что упомянутой “триангуляции” по серии последовательных измерений: что делать, если цель движется? Так что на практике используют довольно сложные алгоритмы и уточняют результаты измерений сразу несколькими способами. Конечно, помогают и данные о скорости движения цели. Об этом – в продолжении, которое следует.

Кстати, вопрос: в записке упомянуто два “простых” метода измерения расстояния “практическим радаром”: по “задержке сигнала”, по азимутам; кто сможет назвать другой метод?

(В качестве развлечения, немного аналитической кухни, с описанием инструментария.) Вот зашёл разговор о “визуализации сообществ”. С одной стороны, есть, например, такой старый сборник сведений об интернет-персонах, как ФРИ. С другой стороны, некоторые бойкие и многообещающие затейники из числа молодёжи делают, скажем, каталоги-досье на всяких сетевых деятелей постарше.

А между тем, технологии-то движутся вперёд, поэтому можно делать более интерактивные штуки. Иллюстрирую. Берём недавний конкурс РОТОР, а точнее его самый социальный “отдел” – “Великолепную двадцатку”, – и строим интересные “социальные графы”, рассказывающие об устройстве ЕЖЕ-сообщества. Прежде, впрочем, нужно пояснить, что такое “Великолепная двадцатка”. Цитирую официальное описание:

Награждаются двадцать сетевых деятелей, внесших неоценимый вклад в дело развития русского сегмента Сети.

У каждого члена жюри десять плюс-голосов, которые он может добавить уже выдвинутым номинантам или выдвинуть новые кандидатуры, а так же один минус-голос, который он может вычесть у одного из выдвинутых номинантов.

Все данные голосования прозрачны (публикуются на всеобщее обозрение): кто кого выдвигает, кто за или против кого голосует.

В двадцатке ещё есть бонусы, связанные с основным РОТОРом, мы их не учитываем.

Сразу оговорюсь, это просто воскресный досуг, так что за точность не ручаюсь: к базе результатов голосования доступа у меня нет, поэтому исходные данные извлекались написанным на скорую руку перловым скриптом (лучшие традиции, кстати, – это вам не PHP) прямо из официальной страницы с результатами “Великолепной двадцатки”.

Исходные данные – это информация о том, кто и как голосовал, в удобном для машинной обработки представлении. Перловый скрипт генерит текстовые файлы в формате, пригодном для скармливания в Graphviz (gv).

Скармливая файлы по назначению, на основе собранных данных строим пару графов. “Полный” граф, со всеми результатами (около 300 узлов, куча рёбер), не самое “визуально информативное”, что можно сделать. Поэтому я построил такие графы: 1) распределение минус-голосов: узлы графа – персоны, получившие/выдавшие хотя бы один минус-голос; рёбра – направления отправки минус-голосов. 2) как голосуют внутри группы “выдвинутых” (это те участники игры, которые попали в номинанты 20-ки): узлы – это номинанты (те из них, кто подал хотя бы один голос в рамках затеи или получил хотя бы один голос от номинантов); а рёбра тут двух видов – отражают плюс-голоса и минус-голоса (красный цвет). При этом во втором графе плюс-голоса направлены от голосующего к тому, за кого он голосует, а минус-голос направлен от “пострадавшего” к голосующему (так лучше выравниваются узлы).

Первый граф распадается на крупные “куски” и вообще довольно просто выглядит, поэтому его лишь отображаем в виде gif-картинки (все ссылки ниже).

А вот со вторым графом, – который сложнее и позволяет увидеть небольшие группы, а также “голосовательные кольца”, – делаем настоящий интерактив. Данные экспортируются в формат SVG, который может показывать на веб-странице вживую java-апплета – замечательный ZGRViewer.

В итоге получается интерактивная страница, показывающая персоналии и кто из них как голосовал. При этом, по графу возможен текстовый поиск (строка для запросов – в апплете) и хитрая навигация с разными инструментами просмотра (подведите мышку к левой границе области просмотра апплеты – выползает тулбар).

Интерактивная страница расположена вот здесь, по ссылке: пример визуализации графов, отражающих явления внутри социальных групп.

Ещё ссылки:

Первый граф в виде изображения – минус-голоса. Второй файл (с очень большими измерениями, поэтому лучше смотреть через апплету, по ссылке в предыдущем абзаце) – граф голосования.

Игорь Иванов пишет в блоге про столкновение планет с Землёй. Такое возможно на масштабах в миллиарды лет, при этом существенным “вредителем”, вносящим неблагоприятные изменения в орбиты планет, оказывается Меркурий.

А вот, кстати, в начале года я публиковал на этом сайте три записки про дистанционные “кибератаки” на системы ПВО, собственно о “вскрытии управления комплексом” и о том, как успеху подобного “вскрытия” помогают физические явления, сопровождающие боевую эксплуатацию комплекса, среди которых штатная работа системы в радиоэфире и побочные эффекты, характерные для работы радиоэлектронных схем вообще.

Пока что всё это выглядит очень теоретически (и теория эта, конечно, очень не нова, известна много лет), но вот похоже, что уже года через три тема обретёт популярность с вполне “практической” точки зрения. Причины просты: бурно развиваются технологии моделирования и “виртуализации” сложных радиоэлектронных сетевых систем. А к этим технологиям добавляются (наконец-то) хорошо реализованные на практике инструменты автоматического анализа “логики” работы моделируемых систем. Ну это что-то вроде знакомых многим ИТ-специалистам алгоритмов “эвристического анализа исполняемого кода” из современных “настольных” антивирусов. Только с настоящей “эвристикой” и действительно большими возможностями.

Понятно, что можно моделировать и целый комплекс ПВО, со всеми возможными устройствами. Зачем? Для того, чтобы выяснить в мелких деталях, как комплекс внутри устроен, не имея непосредственного доступа к самому комплексу. Для того, чтобы научиться точно предсказывать работу комплекса в реальной ситуации и найти эффективные “точки входа” для активной дистанционной атаки средствами РЭБ. То есть, на первый взгляд, задача, мягко говоря, странная: исследуемой аппаратуры, для “прозванивания”, в доступности нет, схем и чертежей – нет, исходников программ – тоже нет, а требуется получить детальную документацию на устройство изделия. Невозможно?

Действительно, когда разговор заходит о подобном моделировании, часто можно услышать: бесполезно, ведь реализовать внутреннюю работу комплекса можно многими разными способами, алгоритмов – десятки, микросхем – сотни типов и т.п. И вроде бы получается, что для сколь-нибудь точного и практически полезного моделирования таки нужно наперёд знать “все коды и схемотехнику”, а кто ж их отдаст? Но вот при ближайшем рассмотрении ситуация оказывается иной: в дело вступает data mining.

Судите сами. Да, конечно, требуется суперкомпьютер, но их сейчас есть в достатке. (Задача, кстати, хорошо параллелится.) Для начала конструируется отправная точка – построенная по специальным правилам очень грубая математическая модель атакуемого комплекса (как такие комплексы устроены в принципе – известно). Начальное моделирование – это ручная работа. Ага, от такой модели толку совсем нет, потому что каждая практическая задача там допускает многие тысячи решений, многие тысячи “уточняющих вариантов” и ничего предсказать не позволяет (но среди этих бесполезных тысяч есть и верное решение).

Однако, после того как эти тысячи решений получены, каждый дополнительный параметр, уточняющий устройство моделируемого комплекса ПВО, позволит выбрать из них меньшее подмножество достоверных решений. К таким параметрам относятся и тип используемых комплексом ЦП, и, например, какой-то сигнал, выдаваемый в эфир реальным комплексом в заданный момент времени (без “раскрытия” логической структуры самого сигнала, просто важен факт работы передатчика с некоторой мощностью). “Редукция” разнообразия возможных моделей тут получается задачей “комбинаторной”, требующей много памяти и процессорного времени, но зато решаемой той самой “эвристикой” и уже в автоматическом режиме.

Фактически, это вариант компьютерных шахмат. Правила задают законы физики, позициями служат состояния модели анализируемого изделия. “Переставляются” и взвешиваются приблизительно такие варианты: “если конфигурация “типа Б” сработала вот так, а предыдущие состояния – такие-то, то на этом миллисекундном интервале мощности на излучение никак не хватит”. Если продолжить пример с сигналом, то, скажем, его появление укладывается лишь в узкий спектр “решений”, выдаваемых исходной грубой моделью.

Недавно я упоминал неожиданный эффект анализа географических координат пребывания “анонимных пользователей”: сопоставление весьма приблизительных (с точностью до городского квартала) координат места работы и места проживания позволяет с высокой точностью вычислить персональные данные “анонима”, при том что по отдельности и координаты места работы, и координаты места проживания для идентификации бесполезны.

Эффект от добавления к грубой модели комплекса некоторых, казалось бы бесполезных, дополнительных данных – будет аналогичным: множество возможных “решений” на одном из шагов “схлопнется”, а все остальные элементы мозаики (недостающие устройства в грубой модели) определятся сами собой. Правда, против законов физики, вкупе с перечнем доступных по технологиям производства микроэлектронных компонент, – не попрёшь.

Но самое главное развитие тут вот в чём: суперкомпьютер может быть расположен далеко от “зоны конфронтации”, что позволяет сделать этот компьютер реально большим. Данные для “уточнения моделей” в реальном времени передают по каналам связи самолёты-разведчики (может, беспилотные), наблюдающие работу комплекса ПВО непосредственно. Большой компьютер работает быстро, поэтому он почти в том же реальном времени присылает обратно “новые вопросы”, нужные для более эффективного моделирования. Присланные “вопросы” отрабатывают самолёты РЭБ, которые с помощью своих передатчиков подсовывают исследуемому комплексу нужные сигналы. Реакцию отслеживают разведчики и отправляют “центральному компьютеру”.

Что имеем в итоге с данного гуся? А вот что: быстрый автоматический анализ внутренней работы и устройства комплекса, позволяющий найти способы перехвата управления. Или, по крайней мере, практические способы эффективного и незаметного введения системы в состояние “заблуждения”: цели есть, а их операторам не видно (в теории, реализуется, например, с помощью упреждения активными помехами работы комплекса по обзору).

В пресс-релизе от Raytheon пишут об успешном обстреле “беспилотной системы” с помощью SLAMRAAM, во время тестов. Интересно, что мишени – они обычно и так беспилотные. Можно мишень называть “беспилотной системой” (unmanned aircraft system), конечно, но новизны это не добавит.

То есть, предмет новости в том, что ракетная система успешно отстрелялась по мишени, и при этом, вроде бы, использовали несколько радаров для наведения. Но медийная популярность беспилотников уже достигла той величины, что PR-служба Ratheon предпочитает сделать из рутинного испытания “новость” о способности перехватывать беспилотники.

SLAMRAAM – это адаптация ракеты “воздух-воздух” AMRAAM для применения с земли, там с автомобильного носителя стартуют ракеты, по предыдущей ссылке есть картинка. Так что сам факт успешного обстрела воздушной мишени ракетой “воздух-воздух” – в нём вообще ничего нового. Ну и что? Зато вариант заголовка “продемонстрирована способность перехвата беспилотников” (в оригинале “Demonstrates Ability to Intercept UAS”) звучит на современном медийном фоне очень захватывающе.

Штатовская компания Air Tractor, выпускающая фермерские самолётики для обработки сельхозугодий химикатами, продвигает новинку: штурмовик. При этом боевой самолёт построен на базе сельскохозяйственного аппарата, и, можно сказать, выполнен в классических традициях поршневой авиации Второй Мировой. Правда, мотор там не поршневой, к сожалению, и пушки вполне современные, равно как и электронная начинка.

Общий вид ЛА:

Одна традиционная для подобного штурмовика особенность – броня, защищающая кабину:

Вторая особенность – под крылом подвешены мощные пушки. Правда, калибр 12.7, зато эта широко известная штука (GAU-19/A), выполненная по схеме Гатлинга, выдаёт до 2000 выстрелов в минуту:

Такой вот дешёвый и злой самолётик, годится для низкотехнологичных применений.

(Фото: Air Tractor, via)

На фото от Библиотеки конгресса – летающие лодки Curtiss (судя по всему, это где-то 1911-1913 год – кто уточнит?):

(Картинка побольше – открывается по клику.)

В дополнение – пароход “Император”, из той же “пачки” снимков:

Между прочим, в теории, угрожающие северокорейские баллистические ракеты могут нести вместе с боеголовкой имитаторы. Даже не самые сложные имитаторы затрудняют перехват боеголовки на “средних” и “поздних” стадиях полёта. При этом имитаторы изготавливать и испытывать проще, чем возводить дополнительные пусковые установки с дополнительными ракетами.

И вот именно в качестве контрмеры к такому развитию ситуации годится система ПРО, работающая по ракете на этапе разгона – одну ракету перехватили, все имитаторы оказались негодны. Но тут требуется точно и быстро определять момент старта и вычислять координаты ракеты. Правда, пламя работающего двигателя делает задачу проще. По характеристикам светимости пламени, кстати, можно не только определить тип топлива, но и прикинуть импульс ускорителя.

Так что, видимо, вокруг КНДР теперь будет барражировать ещё больше беспилотников, ведущих наблюдение, и транслирующих данные в центры управления перехватом. Хотя, прошлую северокорейскую “космическую ракету” перехватывать либо не стали, либо, что более вероятно, – просто не получилось: сорвалось всё на раннем этапе, беспилотников не хватило.

“Локхид Мартин” продвигают свой рабочий прототип гидравлического экзоскелета. Это такой прочный механизм с хитрой электроникой и гидравликой, который надевают на бойца, в результате последний обретает “сверхсилу” и дополнительную выносливость. Называется “экзоскелет HULC”. Механизм реагирует на естественные движения человека и ходит вместе с ним, так сказать, в кооперативном режиме. См. фото:

(продолжение ниже)

Как видно на фото, действующий опытный образец пока что работает только “за ноги и спину”, но уже одно это – очень серьёзное подспорье, поскольку существенная нагрузка в реальности создаётся рюкзаком, набитым всяким нужным снаряжением и припасами.

Механизм, похоже, довольно гибкий, не особенно мешает выполнять разные “упражнения”, типа приседаний и передвижения по-пластунски.

Интересно, как такая штука реагирует на электромагнитные помехи? Вдруг, электроника “спятит”? Впрочем, там должен быть доступный аварийный выключатель, а кроме того вышедшую из строя систему можно отстегнуть и сбросить практически так же быстро, как рюкзак.

Следующий этап – навешивание прочной твёрдой брони и расширение механизма модулями “на руки”. В результате вернётся на поле боя тяжёлая пехота, исчезнувшая оттуда несколько сотен лет назад.

Ссылка: YouTube – видео об этом же изделии.

(Фото: Lockheed Martin)