dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

А вот Иран наделает твёрдотопливных баллистических ракет – проблем мало не покажется.

Недаром Штаты всё активнее финансируют свои новые спутниковые программы, основной предмет которых, скорее всего, это множество низкоорбитальных разведывательных аппаратов нового поколения, оснащённых широкодиапазонными активными средствами наблюдения, объединёнными в сеть. То есть, там и различные радары на борту, и световая оптика, при этом работать спутники будут совместно: один подсвечивает, другие принимают сигнал и реконструируют обстановку. А данные наблюдений в реальном времени передаются на землю.

Собственно, за твёрдотопливными ракетами, пока те перемещаются и готовятся на земле, едва ли не только с помощью спутников и можно эффективно следить (ну, в принципе, ещё подойдут аэростаты, но там сложности с размещением их в нужной точке атмосферы – в воздушное пространство другой страны просто так аэростат не загнать). Дело в том, что твёрдотопливные ракеты гораздо проще выполнить так, что их можно будет хранить заправленными длительное время (а не заправлять перед пуском). Подготовленные к пуску ракеты размещаются где-нибудь в подземном ангаре. Сколько их там? Сказать сложно. А вот владельцу ракет быстро “выкатить” на позиции сразу несколько – уже не сложно. При этом, без непрерывного мониторинга разведке сложно выявить даже те позиции, на которые, собственно, ракеты отправились с помощью автотранспорта.

Конечно, можно разведывать количество ракет по косвенным признакам. Скажем, если известен состав топлива, то можно определить возможное количество ракет по количеству закупаемых и завозимых в производственные цеха исходных химических веществ – это давно известный трюк. Аналогичный подход работает, даже точнее (потому что избирательность выше), в случае анализа перемещения и производства не элементов топлива, а некоторых хитрых, дорогих и редких материалов (скажем, “керамических”), необходимых для изготовления небольших ключевых агрегатов в конструкции ракетной техники.

(Тут, кстати, имеет смысл заметить в скобках вот что: в теории, как сделать “большую ракету”, знает даже прилежный студент второго курса профильного вуза; на практике же, вроде бы добротно сделанная “большая ракета” заканчивает полёт аварией из-за дефекта одного-двух небольших и как бы очень простых агрегатов, для изготовления которых не смогли правильно подобрать нужный материал. Собственно, именно “небольшие тонкости” практики производства и ограничивают до сих пор число стран, владеющих космическими ракетными технологиями.)

В общем, иранские твёрдотопливные ракеты сильно затруднят и мониторинг, и предупреждение о старте. А и первое, и второе необходимо для организации контрмер.

(Фото: U.S. Army, к тексту отношения не имеет.)

Rockwell Collins готовят для летательных аппаратов автоматическую систему управления, которая умеет компенсировать даже очень серьёзные повреждения аппарата, сохраняя контроль над полётом. Ниже по ссылке видео: там у масштабной модели F/A-18 в воздухе отстреливают больше трети крыла, при этом модель продолжает управляемый полёт и совершает посадку. Похожее видео публиковалось раньше, но в этой версии ещё и временно отключают систему управления, видимо, чтобы продемонстрировать её нужность.

Вообще, не понятно, насколько система реально автономна и какие у неё возможности по адаптации. Так, консоль у модели “ломают” очень “гладким” способом и, очевидно, в заранее известном месте. Так что устойчивый полёт получившейся “асимметричной схемы” при ближайшем рассмотрении не так уж и впечатляет. Более того, небольшая масштабная модель – это одно, а реальный большой истребитель – это сильно другое. Преобразование масштабов в аэродинамике происходит весьма нелинейным образом.

Впрочем, в практической системе, для обеспечения “предварительного планирования”, можно так устроить, что повреждённая консоль крыла тоже будет “ломаться” по одной из заранее определённых линий: то есть, так же отстреливать кусок с повреждениями.

Видео (открывается Youtube по клику на картинку):

Вообще, борьба “систем наведения” против “систем имитации”, применительно, например, к ракетам “воздух-воздух”, идёт очень давно, с переменным успехом, и прекращаться не собирается. Речь о создании ложных целей, имитирующих, скажем, атакуемый самолёт “в глазах” систем наведения ракеты.

Для чего – понятно: чтобы обмануть ракету, избежав попадания по самолёту. Технологии имитации бурно развиваются, и ложные цели весьма непросто отличить от настоящих. Неинтеллектуальная ракета просто обречена на промах, если на борту цели остались неиспользованные “обманки”.

А какие есть способы “на стороне ракеты”, позволяющие отличить приманку от настоящей цели? Первое, что приходит на ум – использование нескольких типов сенсоров в системе наведения. Именно так поступили разработчики известных переносных “Стингеров”, добавив ультрафиолетовый сенсор в ответ на массовое внедрение “тепловых ловушек”. То есть, ракета, система наведения которой имеет несколько “каналов наблюдения” намного более устойчива к обману с помощью простых имитаторов.

Предположим, что на гипотетической ракете имеется ИК-сенсор и радиолокационная головка, работающие согласованно. Тогда самолёт от простой “тепловой ловушки” можно уверенно отличить по характеристикам отражённого импульса радара, а “приманку”, имитирующую только самолётную ЭПР (такие, понятно, тоже есть), – по отсутствию ИК-излучения от сопла двигателя.

Интересно, что, выходит, тут сразу возникают повышенные требования к начинке головки самонаведения. Речь не только о том, что используются два типа сенсоров. Ведь, во-первых, бортовым системам придётся различать минимум две цели в секторе обзора (самолёт и имитатор), и, во-вторых, потребуется реализовать более сложную логику наведения, учитывающую информацию из двух каналов и выбирающую цель на основе сравнения этой информации.

Впрочем, можно же сделать такой имитатор, который будет одновременно имитировать и ИК- и РЛ-сигнатуры. Так что даже хитрая гипотетическая ракета с “двойной системой” опять запутается. Что делать ракете? Оказывается, нужно улучшать разрешающую способность сенсоров и программировать более сложную логику работы системы наведения – благо бортовые вычислители сейчас довольно мощные. Отличить самолёт и хороший “многодиапазонный” имитатор можно по характеристикам их движения.

Например, ракета может обнаружить момент разделения одной цели на две и, проследив траекторию полёта каждой, определить, где самолёт, а где – отстающий от него имитатор. Способов анализа траектории много, но наиболее эффективные – трёхмерные, к сожалению разработчиков ракет. Например, самолёт будет улетать вперёд, относительно отстреленного имитатора и т.п. (Имитатор, кстати, можно тянуть за самолётом на тросе – довольно результативное решение.) Почему к сожалению? Потому что обеспечить высокую разрешающую способность сразу в трёх измерениях довольно сложно, особенно в условиях головки самонаведения, которая имеет очень небольшой диаметр, а поэтому разместить большую антенну или объектив – просто негде. Зато можно использовать накопление данных, отчасти компенсирующее минимальную апертуру. Выходит, что самолёту придётся не только выпустить имитаторы, но ещё и лететь каким-то там особо экзотическим образом, прикидываясь одним из них.

А вот разместив на борту ракеты оптическую световую систему высокого разрешения (или, например, современный радар миллиметрового диапазона волн), можно отличать самолёт от имитатора по геометрическим характеристикам “отметки” на изображении, получаемом сенсором. Хитрость в том, что сенсор видеокамеры с хорошим объективом достаточной разрешающей способности даёт не просто “точечную цель”, а изображение самолёта (похожую картину можно получить и миллиметровым радаром). Алгоритмы анализа изображений достаточно развиты, есть вычислительно не очень затратные реализации по распознаванию контуров с использованием базы опорных характеристик. А вот летающих буксируемых надувных имитаторов истребителей пока что не заметно.

В общем, простые имитаторы уже давно устарели, а следом за развитием имитаторов ракеты становятся более “умными” и оснащаются дополнительными сенсорами.

Кстати, в развитие предыдущей ссылки. Лазер, конечно, это новая штука. Но слишком “частная”. Так, можно провести интересные эволюционные параллели (они ниже по тексту, вместе с выявлением реальных “новинок”). Да, лазер доставляет энергию к цели на максимально возможной скорости. Использовав такой литературный приём, как гипербола (не кривая!), можно написать, что лазер, условно, действует мгновенно.

Впрочем, при поправке на современную скорость электронных вычислителей, для сколь-нибудь практических дистанций лазер действует далеко не мгновенно. Считайте сами: тридцать километров – это около 0.1 миллисекунды для лазерного луча. Где-то один порядок можно “накинуть”, так как требуются “прицеливающие” и “установочные” импульсы и каждый из них должен сбегать туда и обратно (пять импульсов – вот вам и дополнительный порядок). Итак, получаем оценочное “время реакции” в 1 миллисекунду. Процессор, работающий с частотой 100 МГц, успеет отщёлкать 100000 (сто тысяч) тактов за это время. 100 МГц – это не очень быстро, по современным меркам, верно? Но сто тысяч тактов на подходящем оборудовании позволяют вычислить решение не самой простой системы дифференциальных уравнений, например.

Переходим к эволюционным параллелям. Развитое огнестрельное оружие позволило отправлять пули в цель с практически мгновенной, по сравнению с человеческими возможностями восприятия, доставкой. Тем не менее, сейчас артиллерийские снаряды успешно сбивают теми же лазерами или “противоракетами”. Достаточно высокоскоростные ПТУР успешно перехватывают на подлёте к танку перспективные системы “активной защиты” (не давно известные, а новые, с управляемыми противоракетами – очень эффективно, особенно по ПТУР, применяемым в комплексе с “ложными целями”).

Мощный боевой лазер – это, конечно, новое поколение. И да, тут достигается физический предел скорости. Но “принципиально нового” тут нет.

А “принципиально новое” – это “многомерная” информационная структура, которая появляется “на поле боя” и без которой, например, тот же противоракетный лазер бесполезен. Возможности получать, обрабатывать и разделять между “потребителями” самую разнообразную информацию о тактической обстановке в реальном времени, – для военизированного киберпространства найти эволюционных параллелей не получится. Второй аспект “принципиально нового” – это военные роботы, которые, по-сути, реализуют “проекцию” киберпространства в реальность, позволяют этому пространству в реальности присутствовать. Постоянно обменивающиеся между собой потоками информации машины, быстро, достаточно автономно (в “поведенческом” смысле) и полностью согласованно действующие группой – у этого явления тоже нет эволюционных предтеч в истории военного искусства: насколько я помню, управляемые из командного центра полчища крупных насекомых никакими древними армиями не применялись.

Проект “Боинга” с мощной лазерной пушкой, летающей на борту Boeing 747-400 и сбивающей баллистические ракеты на начальной стадии их полёта, опять задвигался. Теперь “Боинг” пишет, что самолёт-носитель вместе со всем оборудованием на борту успешно прошёл испытания на “лётную годность” и вот, собственно, приступили к полётам.

Следующий этап – демонстрация обстрела мишени с борта самолёта, находящегося в воздухе (на земле уже контрольные стрельбы проводили). Обещают воздушную демонстрацию уже в этом году.

Надо, кстати, заметить, что этот проект ABL (Airborne Laser) – он вообще очень старый (собственно, более двух десятков лет ему, как проекту), дорогой и при этом по некоторым показателям больше похож на фантастику. Кстати, достаточно мощный лазер никак не влезет на борт небольшого самолёта, потому что там не только оптика и генерирующее оборудование весят очень много, но ещё и нужно обеспечивать всё хозяйство электроэнергией и возить на борту “командный пункт” и дополнительные системы наведения. Так что шутка про то, что 747-й “Боинг” специально для подобной задачи и сконструировали, она хоть и только шутка, но другого кандидата на самолёт-носитель практической лазерной системы у “Боинга” в принципе нет.

Что полезного может делать подобная “артиллерийская” система, подобный летающий лазер, патрулирующий воздушное пространство в районе потенциального конфликта? Оказывается, в теории, лазер может очень эффективно сбивать разнообразные небольшие и быстролетящие цели. К таким относятся зенитные ракеты и ракеты “воздух-воздух”. Конечно, играют роль атмосферные условия, но “грозовые тучи” ведь редко занимают все актуальные высоты.

Да, ещё есть очевидные трудности с наведением. Но мощный лазер может сам работать и в качестве инструмента определения точных координат цели (собственно, лазеры уже давно активно используются в таком качестве). Так что, сперва померили “расстояние и углы” цели, тут же перефокусировали луч – ракета уничтожена. Ну, в теории.

Главное преимущество, что “лазерный удар” невозможно упредить, потому что он доставляется на физически максимально возможной скорости. В этом отличие от “кинетических перехватчиков”, против которых можно маневрировать. Понятно, что если собственно атаке предшествует этап облучения цели, для определения её положения, то эта цель может заметить готовящийся удар заранее. Но что толку? Уклониться от удара всё равно очень и очень сложно, даже если учитывать, что для уничтожения ракеты лазер должен удерживать её “в луче” некоторое время (возможно, несколько секунд, даже больше).

Я как-то писал про некоторые возможные способы защиты от лазерного оружия. Проблема в том, что защиту нужно будет реализовывать на практике, дабы парировать очередное “абсолютное оружие”, взлетевшее в воздух, а это дополнительные сложности и затраты.

Впрочем, лазер ещё должен действительно полететь и что-то сбить, хотя бы мишень.

Addon (20/05/09): Развитие темы “быстродействия” лазеров.

На AviationWeek публикуют фото беспилотника и пишут, со ссылкой на General Atomics, что это и есть Predator С Avenger. Интересно, несколько фото ниже:

1.

2.

3.

Бросается в глаза, что беспилотник сконструирован с учётом требований по малой радиолокационной заметности: расположение двигателя, воздухозаборники, сопло, форма крыла, характерный “кант” по носовому обтекателю. Вооружение, надо понимать, во внутренних отсеках.

А вот ещё их научат действовать автономной группой – будет очень эффективное средство.

Да, и там торчит посадочный гак!

Больше фото – в источнике.

На спутниковом снимке ниже, опубликованном ISIS, как утверждают, северокорейская ракета запечатлена в полёте (по клику открывается картинка побольше):

(Image credit: DigitalGlobe-ISIS)

Основная часть следа это результаты горения топлива, дым и атмосферные эффекты, так сказать, а вот на самом верху (правый угол) – пламя реактивного двигателя.

Кстати, спектральный анализ пламени двигателя используется для определения типа топлива и типа ракеты. Наблюдать пламя можно, например, с помощью наземного телескопа, а можно с борта самолёта-разведчика, также используя телескоп. Но вот конкретно на этом некачественном монохромном снимке вряд ли можно сделать анализ.

А почему строят и проектируют сравнимых с человеком по размерам шагающих военных роботов, перенимающих биомеханику живых четвероногих организмов? Не только потому, что фантасты о таких роботах писали.

Дело в том, что нужны роботы, способные действовать вместе с человеком, в составе небольших боевых подразделений (ну вот как сейчас собаки состоят на службе). При этом человек весьма и весьма “универсален” в плане преодоления различных преград рельефа. А вот, например, чисто колёсные платформы – они сильно ограничены в возможностях передвижения по сложным “рельефам” (лестницы, стенки, окна, трубы – это всё сложно для колёсных платформ). Но так как тип роботов, о котором речь, должен действовать вместе с человеком, непосредственно “работая” на том же “рельефе”, то становится очень важной соответствие “универсальности человека”: чтобы не быть обузой, робототехнические системы должны обладать сравнимыми возможностями в плане преодоления рельефа, иначе, как в случае с колёсными, робота придётся то и дело перетаскивать вручную. Вот поэтому системы и будут шагающими. И тут ещё нужно учитывать, что востребованы подобные боевые роботы, прежде всего, при операциях в городах. (Собственно, об этом же писал, например, Азимов, тем не менее, часто забывают о “специфике вопроса”.)

Сейчас есть собаки. Иногда используются другие животные (гораздо реже). Зачем же их заменять? Причин для замены животных – не так много, зато они веские. Самая главная – это способность к “электронной коммуникации”, к подключению в вычислительные сети. Информационные системы робота изначально проектируются так, чтобы легко сопрягаться с сетевой средой, там понятно с алгоритмами и сигналами. А можно ли незатратно подключить к сети “информационные системы” собаки? Вряд ли. По крайней мере, тут гораздо больше неясностей. Поэтому более вероятно появление чисто механических систем. (Ну или собаки-киборги – тоже вариант.)

А вот интересный будет эффект, если штатовские системы (в том числе и на японских, южнокорейских кораблях) промахнутся по стартующей северокорейской ракете. И правда, мало ли что там разработчики на эксклюзивной ракете накрутили? Впрочем, вряд ли, конечно.

Вообще, вполне очевидно, что перехват этой нашумевшей ракеты как раз будет первой попыткой практического “закрытия космоса” от неугодных. Всё укладывается в план по созданию Штатами не системы стратегической ПРО, а именно системы защиты собственных спутников, находящихся на орбите, то есть защиты штатовских космических завоеваний. Прикрыть спутниковую группировку от противоспутникового оружия, которое может появиться у развивающихся “конкурентов” – важная задача: такое прикрытие Штатам совершенно необходимо для обеспечения эффективности “дистанционных” операций на территории этих самых “конкурентов”.

Вопрос теперь в том, полетит ли северокорейская ракета в реальности. А если полетит, то Штаты вряд ли упустят возможность потестировать собственные разработки.

Японские корабли, кстати, уже несколько раз участвовали вместе с ВМС США в стрельбах по мишеням, имитирующим разные этапы полёта МБР. Накладки были, но были и успехи. Так что сценарий заранее отработан.

Радикально подешевевшая вычислительная мощность нынче позволяет делать всякие полезные фокусы с фотографиями. Так, по нескольким снимкам, например, научились в автоматическом режиме реконструировать конфигурацию бородок ключа от замка. То есть сфотографировали забытые на столе ключи телевиком с большого расстояния (с нескольких точек), запустили цифровые снимки в специальную программу и – можно изготавливать дубликаты ключей.

Понятно, что если тщательно сфотографировать некоторый трёхмерный объект с нескольких ракурсов, зафиксировав дополнительную информацию (параметры оптики, расположение камеры), то весьма детальную трехмерную модель внешней поверхности этого объекта можно сейчас построить автоматически, с помощью специального ПО. (Точности, кстати, добавляет особое “регулярное” освещение, если оно доступно; в “полевых условиях” можно, скажем, использовать дополнительную специальную вспышку.) Выходит, что сфотографированный на выставке “секретный” истребитель можно по фотографиям превратить в компьютерную модель. Истребители при этом фотографируют не только на выставках, но и прямо на секретных базах.

Очевидное, казалось бы, применение: построим по трёхмерной модели, полученной “из фотографий”, детальную диаграмму ЭПР (эффективная поверхность рассеяния) – это важно для анализа возможностей новой техники. Более того, в добавок к ЭПР, можно попытаться вычислить “радиолокационные сигнатуры“.

Действительно, достижения компьютеростроения и вычислительной физики позволяют многое в отношении электромагнитных полей посчитать. Но вот на практике от “фотографических реконструкций” толку совсем мало. Почему? Да потому, что на характеристики рассеяния электромагнитного излучения на трёхмерном объекте влияет не только форма поверхности, но и материалы, эту поверхность формирующие. Собственно в реальности именно “электромагнитные” характеристики материалов, из которых сделан истребитель, и будут формировать его диаграмму ЭПР.

Если задуматься над физикой распространения электромагнитных волн в разных средах, то становится понятно, что в случае с самолётом определяющее влияние имеют, казалось бы, малозаметные (или вообще не заметные на фотографии) нюансы, типа перехода материала носка крыла в панель обшивки (а тут ещё и разные материалы “даны” одним цветом). Более того, так как электрический заряд от падающей ЭМ-волны разбегается по всему корпусу самолёта (тут можно вспомнить школьный курс физики, про электрические цепи), весьма значительную роль в формировании свойств ЭПР играют внутренние особенности устройства агрегатов самолёта. А их, особенностей этих, вообще на фотографиях внешнего вида не обнаружить.

Так что для вычисления ЭПР придётся собрать гораздо больше информации. И для сбора потребуется уже не простой фотоаппарат, а особенный, специально подготовленный, довольно большой и необычный на вид. Подпустят ли с ним к военной новинке? Это вопрос.

Продолжается выпуск записок на dxdt.ru. В этот раз “Боинг” не заставил себя долго ждать: выкатил на публику апгрейд для старого F-15. В апгрейде (называется: F-15 Silent Eagle), место традиционных конформных топливных баков под крылом занимают новые “контейнеры”, внутри которых расположены отсеки для “несения вооружения”. То есть, F-15 получается с “внутренними” точками подвески, что, понятно, крайне важно для уменьшения радиолокационной заметности.

Конечно, на борт будут ставить современный радар с АФАР (они уже давно успешно протестированы для F-15) и обновлённые средства РЭБ (просто “станции помех” и перспективные активные системы для радиоэлектронных атак). При этом обещают новые материалы и радиопоглощающие покрытия. Готовый истребитель – на экспорт.

Ну да, длительность полёта должна уменьшиться, потому как дополнительные конформные баки отняли практически полностью. Но ведь на подходе модернизированные двигатели.

Собственно, картинки (Credit: Boeing media):

Вообще, всё это не удивительно, и лишь демонстрирует верный подход боинговских разработчиков. Потому что зачем же нужно пятое поколение, если можно модернизировать четвёртое, а потом сразу перейти к революционному – шестому? Кстати, подробнее о том, что же это задумали в “Боинге” – в паре прошлых записок: одна и вторая.

Интересно: в первой из этих заметок я как раз писал, что вот, мол, “нет внутренних отсеков”. Прошло чуть более года, и теперь они, похоже, есть.