dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Мини-беспилотники, являющиеся при этом оружием, перспективное направление развития роботизированных вооружений. Это означает, что возникнет проблема с защитой от таких беспилотников, так сказать, в поле (для небольших баз, для транспортных колонн). Миниатюрный ударный беспилотник, это не ракета, и, тем более, не снаряд, выпущенный из огнестрельного оружия.

Понятно, что беспилотник может атаковать по весьма замысловатой траектории. Ну а самое главное отличие от прочих средств нападения в том, что он может отменить атаку едва ли не в самый последний момент (и позже зайти с другого направления).

Для традиционных средств ПВО – цель слишком мала. Если же планировать, что от беспилотников можно отстреливаться вручную, например, пулемётом, то, выходит, сложно прикрыть все мыслимые направления. Скажем, добротно сконструированный беспилотник способен подняться на большую высоту (несколько сотен метров, и выше), обеспечив визуальную незаметность, и потом пикировать с высокой скоростью на цель. То есть, среагировать может только автомат.

На первый взгляд, для защиты годятся мобильные активные системы, предназначенные для перехвата, скажем, реактивных противотанковых снарядов. Такие должны устанавливаться на технику. Но у всех этих систем главная проблема в том, что они могут ненароком нанести урон своим – вдруг кто-то оказался рядом во время подрыва перехватчика? Да и “в поле” просто так подобную установку не поставишь.

В общем, не удивительно, что уже кинулись разрабатывать беспилотники-охотники. Похоже, такие аппараты – единственное средство: развесил их в воздухе, и перехват на безопасном расстоянии обеспечен. Или нет?

Сообщают, что Boeing продолжает испытывать CHAMP – это ракета, которая, в перспективе, будет в качестве боевой части использовать мощный микроволновый излучатель, выводящий из строя различную электронику. Тема популярная. Хотя подобные боеприпасы конструируются много лет. Преимущество новых реализаций, которых можно ожидать, не в самом наличии “электромагнитного импульса”, и не в том, что ракета “не разрушает взрывом всё вокруг”, а в том, что системы наведения противника можно выводить из строя с большего расстояния, действуя сразу по нескольким целям. То есть, требуются инструменты, создающие хорошо управляемый микроволновый луч, который с борта ракеты поражает цели. Это главное.

Что можно получить в итоге? Нечто вроде “разделяющейся боеголовки”, только в электромагнитном смысле и без прямого контакта с целью. Это эффективно. И это главное. А то, что “нет разрушений от взрыва”, ну этот аспект явно не являлся основным при разработке данной системы. Тем более, что в случае с защищёнными целями, вывести цель из строя взыров едва ли не сложнее, чем при помощи проникающего электромагнитного импульса.

Raytheon пишет в пресс-релизе, что недавно успешно испытали в полёте группу ЛА, включавшую в себя несколько летающих ложных целей MALD-J. Планируют запускать производство, очевидно. Это интересно в свете тенденции к активному использованию маскирующих беспилотников. Скажем, эти самые имитаторы MALD-J – это активные системы, оснащённые средствами РЭБ, а не просто крылатые ракеты, обвешанные уголковыми отражателями. Стартуют они с борта самолёта-носителя (см. фото), могут сопровождать его. И, как пишут, программируются на имитацию разных самолётов, состоящих на вооружении ВВС США.

В ближайшем будущем, группа подобных ложных целей – хорошо оснащённых беспилотников, сопровождающих несколько малозаметных “настоящих” самолётов, может сильно запутать ПВО. Понятно, что, например, наводиться по источнику помех тут смысла нет – ложная цель-источник летит отдельно от прикрываемого самолёта. Да, могут помочь длинноволновые РЛС. В простом случае, из-за особенностей рассеяния, можно будет отличить летательный аппарат с большим размахом крыла от мелкой ракеты, имитирующей цель. Но даже если получилось различить цели (что, в случае с малозаметными самолётами – не факт), то всё равно остаётся большая проблема: как обстреливать эту цель? Для наведения ракеты длинноволновая станция не подходит, потому что у неё недостаточная точность. Радиолокационная головка наведения ракеты, прибывшей к такой группе, скорее всего ослепнет из-за тучи накрывших её с разных сторон активных помех. Что получается? Получается, что необходимы мощные пассивные оптические схемы, и на борту истребителей, и в системах наведения ракет, и ИК/УФ, и видимого диапазона, работающие совместно.

Конечно, оптику может испортить лазерное излучение. Но тут нужно ещё ухитриться попасть по сенсорам. При этом от простых слепящих лазеров помогут оптические фильтры. Сверхмощные же лазеры, со сложной системой фокусировки, которые портят любое стекло – это уже вообще другой уровень для воздушных помехопостановщиков.

Кстати, не стоит забывать, что даже вполне современные комплексы наземной ПВО могут одновременно обслуживать весьма ограниченное число целей. При этом каждая новая цель, которую планируется обстреливать, это заметная дополнительная проблема для операторов. Так что стая добротно сделанных имитаторов может быть эффективным средством создания перегрузки у малочисленной ПВО.

Обычно, перевод древних аналоговых технологий связи на цифровые рельсы выливается в сплошные преимущества: цифровая система может быть и гибче, и надёжнее, и безопаснее. Всё это верно и для радиосвязи. Но только в том случае, если реализация добротная. Очередное подтверждение, очень занятное: исследователи изучили цифровые системы радиосвязи стандарта P25, – используемые, например, спецслужбами США, – и обнаружили эффективные направления для активных атак.

Помимо многих прочих интересностей, описанных в работе, авторы выяснили, что цифровой защищённый канал передачи речи оказалось гораздо проще полностью подавить, чем соответствующий аналоговый (при этом помеха в эфире практически незаметна).

Как пишут, реализация протоколов связи выполнена так плохо, что для блокирования приёма достаточно подавить всего несколько бит в передаваемом пакете (кадре). Это вполне конкретные биты, и, казалось бы, для точного срабатывания помехопостановщика нужна хорошая синхронизация. Но в реальности, из-за предсказуемого формата заголовка пакета, помехопостановщик может активироваться после обнаружения ключевой последовательности в эфире – и тут же передавать экстремально короткую помеху, забивая ключевые биты заголовка пакета данных.

Без этих битов приёмники не могут правильно раскодировать кадр (так устроен протокол передачи) и отбрасывают его целиком, вместе со всеми данными. В результате, средняя мощность эффективного помехопостановщика выходит примерно на порядок меньше мощности передатчика, и при этом канал связи подавлен полностью. Для того, чтобы полностью подавить выполняющую ту же функцию голосовой связи аналоговую радиостанцию, потребовался бы передатчик гораздо более мощный и “непрерывного” действия. (Почему? Потому что, грубо говоря, нужно было бы передавать помеху всё время, пока работает подавляемая станция, и при этом излучать более “сильный” сигнал.)

В качестве аппаратуры для практической постановки помех исследователи применяют детскую радиоигрушку (да, именно так, не шутка), по цене $30 за комплект из двух устройств.

Атакуемая система поддерживает шифрование и вообще проектировалась для специальных применений. Ситуация хоть и касается портативных радиостанций, но отлично иллюстрирует возможные проблемы в других областях. Кстати, во внутренней связи комплексов ПВО. Протоколы там сходные. А эффект – более мощный, понятно. По крайней мере, неверно будет считать, что комплексы заведомо защищены “используемыми алгоритмами” от изощрённого вторжения внешней силы в системы управления и контроля.

(Ссылка на научную работу найдена тут: schneier.com.)

На фото – прототип дирижабля (или стратостата, если хотите) долговременного высотного “геостационарного полёта” от “Локхид-Мартин”. То есть, висит такой аппарат легче воздуха на большой высоте сутками и обеспечивает на заданной территории разведку, связь, мониторинг какой-нибудь. Дело самого ближайшего будущего. Ну и да, подобная штука может служить базой для беспилотников.

Продолжаем выпускать блог dxdt.ru. Тема маскировки объектов, достижения невидимости – очень популярное направление теоретических и экспериментальных научных исследований. Сейчас направление развивается в сторону “динамической маскировки”, если только можно так сказать. Вот пишут в Physicsworld.com о работе, в которой физики показывают, как с помощью специальной конструкции корпуса судна (там речь о передвижении по поверхности воды) и использования материалов с особыми свойствами можно полностью избавиться от спутного следа, возникающего в результате возмущения среды. Причём, в перспективе, технология работает не только на воде (под водой), но и в воздухе. Основная идея та же, что и в прочих схемах с “невидимостью”: “обтекание” объекта волнами происходит таким образом, что из точек, находящихся на некотором удалении от движущегося объекта, всё выглядит так, как будто никакого объекта и нет.

Очевидно, что военных применений у маскировки спутного следа больше, чем гражданских. Из последних напрашивается только одно – снижение сопротивления движению для быстроходных судов, экономия топлива. А вот для военных – тут очень важно то, что спутный след находится среди важнейших демаскирующих признаков. Не только для надводных кораблей, но и для подводных. А равно и для летательных аппаратов. Дело вовсе не в звуке, связанном с образованием следа, а в том, что именно след оказывается проще обнаруживать с помощью и пассивных, и активных средств наблюдения. Например, известно, что с воздуха с помощью специальных радаров можно наблюдать волны на поверхности, вызванные идущим под водой ракетным крейсером (этот “волновой” след мало того, что возникает на поверхности океана, так он ещё и длиннее, чем сама подводная лодка). Аналогичная ситуация и с наблюдением за лодкой из космоса.

Малозаметные летательные аппараты – та же история: сам аппарат может быть полностью “прозрачен” для радара, но изменения в атмосфере, вызванные его полётом, можно наблюдать. Особенно это касается сверхзвуковых аппаратов. Впрочем, для сверхзвукового полёта создать маскировочную схему, которая удалит спутный след, намного сложнее. Если вообще возможно.

Занимательно, что исследовательская мысль, как обычно, движется с опережением. Пока что нет практических систем для придания технике невидимости (в световом диапазоне, например). Но уже есть множество идей (вполне реализуемых на практике прямо сейчас) о том, как подобных невидимок обнаруживать, в том числе и с помощью детектирования изменений в среде, внутри которой невидимка передвигается. Логичный ответ: а мы придумаем, как и эти изменения спрятать. Вот только итоговое универсальное устройство пока, даже теоретически, получается уж слишком сложным, одним плащом не отделаешься.

В не самом далеком будущем, боевое стрелковое оружие – огнестрельное и гладкоствольное, но пули – самокорректируемые в полете. Последний фактор и гарантирует отказ от нарезного ствола. Конечно, можно предположить, что построят и электромагнитные метательные системы, но все ж химическое накопление энергии пока представляется более технологичным для личного оружия. Да, а патрон – безгильзовый, это наверняка.

Интересно, что, как пишут, в Штатах экзоскелеты запускают в некоторое “армейское” испытание. Будут тестировать с участием военнослужаших вариант механического устройства от Lockheed Martin. Впрочем, учитывая недостатки аккумуляторов, вряд ли штука годна в современном состоянии. (Там в пресс-релизе упоминается некая странная характеристика: “позволяет перенести 200 фунтов груза на 20 км” – это, видимо, придумка для прессы, потому что ничего не говорит о реальной полезности изделия.)

Между прочим, казнозарядные схемы огнестрельного оружия, будучи довольно очевидным решением, известны ещё с 15-16 веков – всякие там бомбарды и им подобные. То есть, это вовсе не придумка 20-го века, как, оказывается, многие полагают. Использовалась, например, приставная камора (это, грубо говоря, такая отдельная деталь, которую наполняли порохом и для выстрела прикрепляли к казённой части ствола). Соответственно, и казнозарядное стрелковое оружие всё это время пытались конструировать, тоже в 16 веке и, понятно, позже.

Но старые казнозарядные схемы, при массовом изготовлении, были неработоспособны на практике, потому что непросто прикрепить камору (без гильзы) к стволу так, чтобы пороховые газы не прорвались при выстреле наружу через щели в месте соединения. А для того, чтобы реализовать хорошую казнозарядную схему, потребовалось придумать унитарный патрон с гильзой, – прочной, но растяжимой (это свойство нужно как раз для запирания патронника), – и воспламеняющим капсюлем. Кстати, в первых унитарных патронах с бумажной гильзой (сгоравшей при выстреле), капсюль размещался внутри, между пороховым зарядом и пулей. Для воспламенения при выстреле длинная игла прокалывала весь пороховой заряд. Это речь о 40-х годах 19 века – тогда “винтовка-игольчатка” уже была казнозарядной, понятно. А позже патрон переделали, введя металлическую гильзу, что позволило отказаться от ненадёжной иглы в пользу современного ударника (капсюль переместили на донце гильзы).

Интересное наблюдение: часто можно услышать рассуждения о стрелковом оружии и его истории, в которых определяющая роль отводится патрону, калибру и типу самой пули. При этом как-то уходит из вида тот факт, что у всякой винтовки, пистолета и т. д. – есть конструктор. Конечно, калибр и патрон – важны. Но конструктор выбирает их из соображений оптимального устройства механизмов оружия. Это особенно заметно, если взглянуть на историю и эволюцию этих механизмов (даже от древних мушкетов к современным винтовкам). Оружие создаётся для достижения конкретных целей, которые определяют конструкцию его механизмов. Выпуск специальных боеприпасов можно наладить отдельно (так уже неоднократно случалось), если преимущества нового оружия компенсируют неудобства от использования нестандартного патрона. Поэтому и калибры, и патроны бывали (и бывают) всякие разные. Но, конечно, влияние стандартизации отменить нельзя, хотя оно тут является чем-то вроде бонуса.

Очевидно, без механизмов, обеспечивающих ведение огня, патрон бесполезен, а оптимальное устройство механизмов – залог надёжности и эффективности применения оружия. И вот именно развитие техники применения огнестрельного оружия определяет всю его историю. Собственно, сам унитарный патрон появился как решение, позволившее применять более надёжные и удобные конструкции оружия – то есть, использовать новые механизмы, с возросшей степенью технического совершенства.

Да, есть баллистика и полёт пули. Для конкретного типа пули, понятно, важны параметры полёта, но вовсе не сами по себе, а лишь в рамках конструкции оружия, которая как раз и задаёт диапазон для “баллистических” параметров. Похоже, что во многом по этой причине – то есть, из-за конструктивных различий в типах огнестрельного оружия, – и появилось современное разделение по распространённым калибрам для пистолетов, штурмовых винтовок, пулемётов.

Продолжение истории можно наблюдать на примере новейшего электромагнитного оружия: вид, форма, материалы снаряда здесь опять подбираются в первую очередь под параметры “разгонного” механизма, позволяющего достичь нового уровня эффективности применения.

Перспективные системы противоракетной обороны обсуждаются на dxdt.ru давно. Например, в одной из прошлых записок эффективная ПРО разобрана “по слоям”. Понятно, что без самого первого эшелона, который действует на этапе старта и разгона ракет противника, построить надёжную систему нельзя. При этом технологии, – имеющиеся в наличии, а также и те, создание которых выглядит реальным в обозримом будущем, – позволяют построить первый эшелон только с использованием сверхбыстрых противоракет, в том или ином варианте. (Действительно, огромное число мощных лазеров – это скорее для кинематографа.)

Из схемы с противоракетами вытекает одна ключевая особенность такой ПРО: запуск системы необратим. То есть, если однажды ПРО сработала, даже по ложной причине, то остановить, отменить процесс уже не получится. Должны будут отработать все эшелоны. Почему? А потому, что сам факт выведения элементов первого эшелона на, так сказать, боевые траектории – это уже агрессия. Посудите сами: для того, чтобы даже гиперзвуковые перехватчики имели шанс настичь заметное число стартующих ракет, нужно эти перехватчики успеть доставить поближе к местам дислокации ракет ещё в тот момент, когда пуск только готовится (тут всё решают десять-пятнадцать минут). Очевидно, такая “доставка перехватчиков” есть начало массированного воздушного удара по чужой территории. (Кстати, это уже и не “оборона”, выходит.)

Да, технически, перехватчики можно и отозвать в любой момент. Но такой шаг оправдан только в том случае, если гарантированно известно, что старта ракет не последует – иначе первый эшелон оказывается заранее выведен из строя и действия остальной ПРО, в общем-то, теряют эффективность. А теперь можно вспомнить о том, что массированный налёт перехватчиков – уже более чем достаточное основание для старта тех самых МБР, за которыми перехватчики и прилетели. То есть, необратимость ПРО работает очень логично. И, конечно, строгости ситуации добавляет тот факт, что ПРО, после команды “Пуск”, обязательно должна управляться лишь собственными вычислительными системами, полностью автономно. А компьютер не станет отыгрывать назад. Потому, что у него и “обратных” ходов-то не будет в программах.