dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Популярная тема – про достаточно мощные компактные лазеры, в перспективе устанавливаемые, например, на борту самолётов в качестве тактического противоракетного оружия (это такая программа DARPA HELLADS – звучное, кстати, название). Идея известна из фантастических фильмов: шустрый лазерный луч поражает подлетающие к самолёту вражеские ракеты, тем самым самолёт оказывается почти так же неуязвим, как НЛО из тех же фильмов.

На практике, впрочем, уже есть авиационные лазерные системы, призванные сбивать с толку ИК-системы самонаведения ракет. Уничтожать же произвольные ракеты воздух-воздух непосредственно, так сказать “сжигая” их, – это вообще другая история. Можно взглянуть на неё подробнее.

Скажем, возникает интересная проблема с наведением этой бортовой лазерной пушки: ведь для успешного применения лазерного луча нужно очень точно знать координаты цели. Сантиметровая РЛС нужной точности не обеспечит, особенно если учесть, что нужно закрыть все направления “по сфере”, а высокая точность нужна как по азимуту и углу места, так и по дальности.

В принципе, можно использовать оптические системы (ИК, опять же) или миллиметровые РЛС, но это дополнительный класс устройств. Также, понятно, разумно было бы обеспечивать коррекцию координат с помощью самого лазера. Каким образом? Вот каким: грубая оценка координат атакующей ракеты поступает от РЛС, лазерная пушка наводится в нужный “кусок пространства” и подсвечивает цель, уточняя координаты уже собственными силами (та самая оптическая система); уточнили – запускаем “импульс с высокой энергией”. Впрочем, такое решение сильно усложняет конструкцию самой пушки и накладывает ограничения на используемый тип лазера.

А ведь нужно ещё учитывать, что ракета быстро движется и может совершать всякие неожиданные маневры, а в атмосфере имеются всякие “возмущения и турбулентности”, прямо влияющие на распространение лазерного излучения. При этом, что бы там ни показывали в фантастических кинокартинах, за малую долю секунды разрушить ракету лазером класса в сотню киловатт – не выйдет.

В общем, лазеры на борту – это лишь средства для ослепления оптических систем наведения, которые весьма актуальны для обнаружения малозаметных “стелсов”. А против ракет будут использовать кинетические перехватчики. Интересно, что из-за этого в будущем ракеты “воздух-воздух” снабдят имитаторами, ложными целями.

Технологии, как известно, дешевеют. Скажем, дешевеет элементная база, средства разработки и доступ к мат. аппарату, потребные для создания сложных сетевых систем локации: узлы разнесены в пространстве и обмениваются между собой информацией. Узлы тут не обязательно наземные. Подобные системы сильно уменьшают полезность классической радиолокационной “Стелс”, потому как позволяют малозаметные самолёты обнаруживать (самолёты тут один из примеров).

Выходит, что уменьшающие одно из ключевых преимуществ того же F-22 системы скоро будут доступны даже странам, не являющимся лидерами технологий. Ну, им просто продадут нужные системы и помогут их развернуть, ввести в эксплуатацию.

Значит ли это, что “Стелс” на F-22 вообще не нужен был? Вовсе нет. Во-первых, не малозаметный самолёт (танк, корабль) можно было бы обнаруживать традиционными средствами, экономя на развёртывании новых сложных систем. Во-вторых, остаются трудности с точным наведением ракет и снарядов на малозаметные цели (трудности решаемые, но, опять же, требующие дополнительных систем). Ну и, в-третьих, без разных F-22 ответная часть систем вооружений развивалась бы хуже.

При этом сетевые системы, за которыми будущее, полезны вовсе не только для обнаружения “Стелсов”. Напротив, имея в распоряжении активно взаимодействующую “локационную сеть” можно, скажем, гораздо эффективнее противодействовать помехам. Сеть, кстати, должна содержать в своём составе вовсе не только радары, но и оптические системы (в том числе ИК).

А со стороны “малой заметности”, следующий шаг – создание действительно “невидимых” объектов, отличных по физическим принципам от классического “Стелса”. Но вот тут ещё придётся подождать лет двадцать.

Традиционно считают, что Интернет вырос из военных информационных исследований. В общем, так оно и есть. По крайней мере компьютеры вообще выросли из военных информационных исследований (если быть точным, то компьютеры нам дал криптоанализ). Так вот, хорошо обкатанные в Интернете старые идеи только через десяток лет окажутся реализованы в военных сетях радиосвязи.

Речь о децентрализованных системах, где есть множество автономных узлов, работающих не только привычными приёмниками и передатчиками, но и ретрансляторами. При этом все узлы (устройства связи) сети унифицированы, используют общий протокол, создавая некое единое поле обмена информацией. То есть, получается такая сеть без привычной инфраструктуры, без “центральных вышек”, которые нужно поднимать, без жёсткого распределения частот.

Понятно, что все устройства-участники такой сети – цифровые и обмениваются цифровыми сигналами. В таком случае разделить потоки можно кодированием. А для маршрутизации можно использовать наработанные оптимальные решения (вспоминаем, в том числе, и Интернет). Большинство узлов, будь то портативная рация пехотинца или более мощная радиостанция танка, смогут выступать ретрансляторами, повторяя (при наличии свободных ресурсов, понятно) пакеты от других устройств связи в общий эфир – тем самым, дальность связи, доступная карманной рации, увеличивается, в общем, до любой потребной величины. И, что главное, в совершенно прозрачном для пользователя режиме. (Да, а приоритеты выставляются с помощью персональных кодов – это также известно.)

Главные преимущества: надёжность, так как нет центров связи (остаются, впрочем, центры обработки); быстрота развертывания – сеть растёт сама собой, вместе с продвижением войск; устойчивость к простым помехам – цифровой сигнал, множество передатчиков с известными кодами сигналов, общее “информационное поле”, всё это помогает автоматически отстраиваться от помех.

Но, правда, таких сетей ещё придётся подождать.

Известно, что некоторые, скажем так, особые помещения, с целью соблюдения секретности, специально экранируют разнообразными способами. Особенно важно электромагнитное экранирование, если внутри помещения работает компьютер. Вообще, различные способы дистанционного считывания информации с помощью анализа электромагнитных полей давно известны.

Не исключение и поля от разных клавиатур.

Тем не менее, вот ссылка для сомневающихся в нужности экранирования (а такие персонажи, как ни странно, встречаются): страничка с видеодемонстрацией дистанционного клавиатурного считывателя. По ссылке – исследования по приёму сигналов нажатия клавиш от клавиатуры, находящейся в соседней комнате (второе видео).

Вообще, если вспомнить устройство типичной компьютерной клавиатуры, то ничего особенно неожиданного в этом эксперименте нет, но всё равно интересно.

Занимательные новости, связанные с растущей информатизацией всех отраслей человеческой деятельности. Как пишет Wall Street Journal, в большом количестве устройств, обрабатывающих банковские карточки (имеются в виду мини-терминалы для магазинов), обнаружились “жучки”, передававшие информацию о картах “налево”.

То есть, с основными микроэлектронными схемами “карточных машинок” был на этапе сборки (или даже производства) сопряжён миниатюрный модуль, спрятанный внутри корпуса устройства и, очевидно, установленный злоумышленниками. Этот модуль записывал данные проходящих через терминал карт и периодически отправлял их своим хозяевам, используя, судя по всему, сеть GSM. Как пишут, данные выгружались с помощью звонка на какие-то там телефонные номера в Пакистане. Вероятно, ПО шпионского устройства можно было обновлять с центрального сервера. При этом сам “снифер” вполне функционально гибок и имеет сложную логику работы.

Понятно, конечно, что подобные приёмы очень давно известны и применяются разведками разных государств мира. Но массовое использование подобной технологии кардерами – это довольно свежее явление.

Вообще эта история свидетельствует о том, что аппаратные подходы к преодолению компьютерных систем безопасности будут набирать силу, благодаря своей очевидной эффективности. Некоторое время назад я рассказывал о развитии подобных “жучков” на примере микросхем со встроенными аппаратными механизмами проведения атак.

DARPA заказывает некую секретную программу Gandalf, при этом основные условия тендера вполне публичны. То есть можно предположить, что это вообще очередная дезинформация для заинтересованных сторон.

Тем не менее, суть программы – разработка портативных переносных устройств, позволяющих идентифицировать конкретные радиопередатчики и определять их координаты. Такой инструмент для поиска.

Вообще, с помощью нескольких приёмников, обменивающихся между собой информацией (этакая поисковая сеть), можно многое сделать. При этом вовсе не обязательно снабжать приёмники большими антеннами и использовать примитивную пеленгацию по азимутам. (Хотя, наверное, это самое очевидное решение.) Так, компактная антенна вполне может принимать довольно длинные волны – вспомните бытовые радиоприёмники. Определять же местоположение передатчика можно без “взятия азимутов” направленной антенной, вместо этого синхронно фиксируя на всех устройствах изменения сигнала во времени.

Скажем, подобная система поиска могла бы использовать GPS, дающую не только координаты, но и “глобальное” время с очень высокой точностью. Это опять очевидное решение, на практике не слишком полезное: GPS доступна не везде (здания, подземные сооружения – там спутников не видно), а там, где доступна GPS, можно использовать уже имеющиеся методы определения координат передатчиков (те же спутники или начинённые оборудованием машины), не разрабатывая “портативных коробочек”.

Так что оказывается, новая система должна как-то иначе определять взаимное положение элементов сети поиска и время тоже тут должно быть своё, возможно, корректируемое по GPS.

Другая проблема, ради которой, возможно, DARPA и затевает проект (если информация о нём это, всё ж, не дезинформация) – идентификация, собственно, конкретных физических передатчиков. Это действительно сложно, если только речь не идёт о стандартных коммерческих устройствах типа сотовых телефонных аппаратов. В принципе, сигнал всякого реального передатчика обязательно имеет свои индивидуальные особенности, обусловленные специфическими характеристиками конкретных экземпляров аналоговых схем-цепей-устройств в этом самом передатчике. Другое дело, что выявление и “атрибуция” этих особенностей не в лабораторных условиях – задача, разрешимая скорее теоретически, но не практически. Тем не менее, не имея решения этой задачи, бессмысленно браться и за создание “поисковой сети”. Так что, может, именно в этом интерес DARPA?

Ну и если Gandalf появился бы, то наивные применения (упомянутые в статье по ссылке выше) типа поиска сотового телефонного аппарата с известным номером в толпе людей, заполнившей метрополитен, – это явно не та цель, из-за которой стоит городить проект.

В чём же цель?

Отыскать ответ на сей вопрос можно, если задуматься вот о чём: многие и многие современные электронные устройства являются радиопередатчиками, по задумке конструкторов или “невольно” из-за законов физики. Речь не о “блютусе в плеере”, речь о банальных электронных наручных часах, которые вполне себе излучают электромагнитные волны. Да что там часы: чип в биометрическом паспорте (более распространённый пример: транспортная карта с подобным RFID-чипом), если навести неподалёку от него нужное электромагнитное поле, принимается “излучать в эфир”. Вот это – действительно масштабные по меркам DARPA цели.

Специалисты из исследовательского центра Fraunhofer-Gesellschaft предлагают “зрячие” весы для супермаркетов самообслуживания: вместо того, чтобы указывать номер товара с помощью кнопки, покупателю предлагается выбрать одну из нескольких подходящих иконок на экране. Набор иконок весы формируют сами, “посмотрев” на внешний вид товара с помощью видеокамеры. То есть, система распознаёт, что там на весах: дыня или три банана. А выбор с помощью иконок нужен для того, чтобы отличить, например, разные сорта яблок, которые по внешнему виду похожи. Фото:

В развитие темы про ЭПР самолётов и её интерпретации. Оказывается, живо и другое заблуждение, состоящее в слишком широком толковании такой характеристики, как “ЭПР этого истребителя “Стелс” – 0.1 м²: очень маленькая”.

Дело в том, что рассеяние электромагнитных волн на реальном самолёте сильно отличается от рассеяния “на эталонном шаре”. Поэтому когда указывают “площадь рассеяния”, то имеется в виду не то, что рассеяние на самолёте моделируется соответствующим шаром, а то, что для очень конкретных условий измерения можно сравнить сигнал от цели в точке приёма с сигналом от эталонного шара.

Когда речь идёт о “Стелс”, то нужно иметь в виду, что очень малая ЭПР там, обычно, наблюдается для некоторых ракурсов и условий облучения цели. Более того, стелс-аппарат может отражать существенную часть падающей на него, например с направления “по курсу”, мощности излучения вниз (один из вариантов), а не в направлении источника. Это одно из базовых правил создания малозаметных аппаратов, известное очень давно. Так вот, если приёмник РЛС расположен не рядом с передатчиком, а совсем в другой точке пространства (под аппаратом, как вариант, при облучении “с носа”), то мощность передатчика, рассеиваемая целью “Стелс” в направлении этого приёмника, может быть иной, а не такой же, как в случае шара, соответствующего ЭПР 0.1 м². Потому что самолёт – это не шар.

В итоге энергия, поступившая на приёмник такой разнесённой РЛС, может, если интерпретировать её через “наивную ЭПР” и “обычную” РЛС, например, соответствовать ЭПР 10 м². Другими словами, цель уже перестаёт быть малозаметной.

Про одну из практических реализаций, использующих описанный только что “эффект” для обнаружения малозаметных аппаратов, я рассказывал ранее, в заметке про шведскую систему обнаружения “Стелс”.

Одной из распространённых основ для всяких конспирологических теорий являются различные “зомбоизлучатели”. Это известный факт. Разновидность “зомбоизлучателя” – аппарат, позволяющий дистанционно вызывать некие голоса непосредственно в голове “испытуемого”. То есть голоса слышит только сам “зомбируемый”, а не окружающие его люди. Традиционный способ защиты, как известно, это фольгированные кустарным способом купальные шапочки; ну или просто на голову кастрюлю надевают – тут всё зависит от степени, так сказать, посвящения.

Смешно. Да.

Оказывается, что далеко не вся широкая общественность осведомлена о том, что технологии-то по созданию “голосов в голове” вполне себе давно существуют в официальной реальности и предлагаются на рынке коммерческими компаниями. Хотя, конечно, тут всё в несколько ином виде, но эффект, в общем, тот же.

Оказывается, что с использованием набора ультразвуковых излучателей можно так “замодулировать” ультразвук, что в результате нелинейных эффектов в воздухе, где, понятно, распространяются ультразвуковые волны, в определённом объёме возникнут слышимые звуковые колебания. При этом исходный ультразвук для человеческого уха неслышим и может быть направлен довольно узким лучом.

Контролируя частоты и амплитуды исходного ультразвука с помощью компьютера, можно, в принципе, воспроизводить в заданном участке “воздушного пространства” и голоса, и, скажем, музыку. При этом вокруг расчётной области (которая может быть достаточно малой по объёму) никто из присутствующих ничего не услышит. Нет непреодолимых трудностей с управлением звуковым лучом с целью сопровождения движущегося “субъекта” (например, человек, идущий по улице). Можно сразу использовать множество лучей. Устройство-излучатель выглядит примерно вот так:

(Фото: CHIL Tech.)

На рынке подобные системы предлагает, скажем, Holosonic Research Labs.

Описанные технологии давно используются, кстати, для решения некоторых вполне прикладных задач в гидроакустике, откуда выросли и вполне утилитарные гражданские области применения.

И это не единственный способ создавать “голоса в голове”. Проводились, например, куда более опасные исследования по наведению “внутреннего голоса” с помощью микроволнового излучения.

В Штатах, параллельно с процедурой списания в утиль B-52, подновляют B-1B. Так, в апреле на B-1B, в рамках проекта, находившегося в разработке с 2006-го года, начали подвешивать дополнительные средства прицеливания и наведения – Sniper Advanced Targeting Pod (ATP) от “Локхид Мартин”:

(U.S. Air Force Photo)

Sniper ATP – это собранная в подвесном контейнере современная оптическая система (действующая и в ИК, и в видимом диапазоне), предназначенная, преимущественно, для работы по наземным целям. Её уже применяют и на F-16, и на F-15, и на A-10 (планировали даже к B-52 приспособить). И вот, как пишут, уже 4-го августа B-1B в Афганистане испробовал новинку на практике, наведя с её помощью бомбу.

Вообще, оптические системы – это очень хорошее подспорье давно стоящим на вооружении РЛС. РЛС “видят” не всё (особенно на земле, особенно старые РЛС), и видят, вообще говоря, плохо, если речь идёт о достаточно оперативном предоставлении информации. У оптических систем (да ещё и снабжённых лазерами) тут большое преимущество. Особенно актуальное, когда речь идёт о якобы невидимых для радаров самолётах, выполненных с применением “Стелс”. Дело в том, что о радарах можно, конечно, спорить, но вот от “световой” невидимости и от невидимости в ИК-диапазоне даже суперсовременные F-22 невероятно далеки без всяких споров.

(Loсkheed Martin)

Так что ближайшее будущее систем наведения, в одном из важных направлений, – это оптика, работающая в нескольких диапазонах, конечно (ИК, видимый, УФ).

Для истребителя, да и для всякого самолёта вообще, очень полезно, если на борту заранее известно, что с некоторого направления приближается ракета противника, которая, возможно, прибудет к цели через столько-то секунд.

Скажем, за эти секунды пилот истребителя может успеть катапультироваться (обычно это единственное разумное решение). Или компьютерная начинка самолёта сможет умело подключить какие-то средства противодействия ракетам, чтобы исправить незавидное положение. Это, кстати, единственная надежда больших военно-транспортных (да и просто гражданских) самолётов, покинуть которые и экипажу, и пассажирам возможно далеко не всегда.

Так что задача автоматического обнаружения атакующих самолёт ракет актуальна очень давно. При этом сконструировать хорошую систему весьма непросто. Например, с одной стороны, крайне не желательно, чтобы система выдавала ложные срабатывания (кому понравится катапультироваться из-за ошибки электроники?). С другой стороны, едва ли лучше, если эта электроника проворонит реальную ракету.

Для обнаружения подлетающих ракет используют самые разнообразные подходы, среди которых есть и весьма неожиданные (а наиболее эффективны, понятно, системы, использующие сразу несколько методов).

Так, довольно очевидный способ – активное обнаружение ракет с помощью РЛС. При этом такая РЛС (или несколько, действующих согласованно) должна просматривать все направления (грубо говоря, требуется “сферический обзор”), ведь современная ракета готова прилететь с любого ракурса. Тут пригодится хитрый набор антенн, некоторые из которых будут иметь не самую привычную форму. Также полезно пристроить в хвосте хорошую РЛС, закрывающую заднюю полусферу. Правда, ракета может оказаться малозаметной для радара целью (а может и не оказаться). Сходным с РЛС способом, правда с существенными ограничениями, может работать лазерный локатор.

В помощь активным локаторам – пассивные методы. Например, в случае ракет с радиолокационной системой самонаведения, самолёту поможет приёмник, обнаруживающий и верно распознающий сигналы радара. Другой пассивный метод – оптическое наблюдение: здесь автоматическая система “просматривает” заданный сектор с помощью объектива и обнаруживает ракеты либо в ИК-диапазоне, либо в видимом, либо задействуется ещё и ультрафиолетовый сенсор. При этом может использоваться поворачивающийся объектив, а может и фиксированная оптическая система, за которой закреплён некоторый ракурс.

Как раз в случае с оптическими системами и появляется довольно неожиданное решение. Оказывается, ракеты можно распознавать по специфическим излучениям, связанным с горением реактивного топлива в двигателе. Дело в том, что компоненты топлива при горении излучают во вполне конкретных диапазонах спектра, а распределение интенсивности по различным участкам спектра характеризует именно данное реактивное топливо. То есть пламя в реактивном сопле, а точнее – газовый след за ракетой, это такая сигнатура, позволяющая относительно несложным “электронным” способом распознать именно ракету, избавившись от ложных срабатываний.

Интересно, что сходный способ используется и при разведке пусков баллистических ракет – там спектральный анализ пламени и следа может помочь распознать не только сам пуск, но и тип ракеты.

(На иллюстрации – сенсор и излучатель ИК-помехопостановщика, BAE)