dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Вновь приходится слышать утверждения, что невозможно “вывести из строя комплекс ПВО” при помощи передачи в адрес его РЛС особого сигнала помехопостановщиком. Мотивировка примерно такая: “РЛС служит только для измерения расстояния до цели, воздействовать на комплекс через неё невозможно; вычислительные машины комплекса не подключены к Интернету, их тоже не достать”. В реальности, к сожалению, всё не так просто. Я уже писал на эту тему ранее, в этот раз добавлю пару детальных примеров.

Для начала, случай из моей практики, не имеющей отношения к комплексам ПВО. Однажды мы разрабатывали систему автоматического анализа изображений, для некоторой коммерческой аппаратуры. В задачи системы входил разбор поступившей с видеокамеры картинки, распознавание и подсчёт неких объектов. Как вы понимаете, “видеокамера служила только для получения картинки”. На очередном этапе отладки неожиданно выяснилось, что при наблюдении видеокамерой некоторых сцен – программная часть, реализующая анализ изображения, “падает”, в результате критической ошибки. К счастью, ситуация довольно хорошо воспроизводилась, поэтому, при помощи отладчика, удалось выяснить, что данные изображения, в момент их разбора одной из процедур, приводили к порождению большого числа (миллионы) мелких объектов в памяти компьютера. Построение индекса объектов, конечно, было реализовано с мелкой и достаточно традиционной ошибкой – переполнялся буфер, что и приводило к сбою. При этом, в случае подавляющего большинства других изображений, ничего подобного не возникало, так как ситуация с порождением миллионов объектов, вообще-то, оказалась довольно редкой: подходящее изображение попалось чисто случайно.

Собственно, в этой истории нет ничего уникального: практически все программно-аппаратные системы, работающие с реальностью, сталкиваются с тем, что некое непрограммное воздействие извне – будь то подходящая “картинка”, громкий звук или неожиданное ускорение, – приводит к аварии. Комплекс ПВО – не исключение. Программы для комплексов разрабатывают такие же инженеры-программисты, как и те, которые работают с коммерческими системами реального времени. Думаю, миф о том, что комплекс – изолированная система, сложился в головах не чуждых программирования и информационных технологий людей, которые, при этом, никогда не имели дела с разработкой систем управления, а ограничивались “электронными таблицами” и базами данных.

Перейдём к комплексам ПВО. Понятно, что активная система РЭБ может сформировать такую помеху, такой сигнал, который временно выведет вычислительные системы РЛС из строя, использовав ту или иную ошибку в программном коде. Ошибка, при этом, может считаться и не ошибкой вовсе, а особенностью, поскольку в практике применения разработчикам с её проявлением сталкиваться не приходилось. Например, рассуждая сугубо теоретически, можно представить следующую ситуацию: для индикации и сопровождения целей программное обеспечение циклически вычисляет их координаты в некоторой собственной системе; РЛС при этом проводит подсвет разных целей, перемещая луч; задача активной помехи состоит в формировании ложной цели, которая, будучи поставленной на сопровождение, начнёт давать отметку, противоречащую текущему положению луча РЛС. Возникшая в программе, после преобразования координат, конфигурация переменных не была предусмотрена программистом – пожалуйста, получаем глобальный сбой, придётся перезапускать.

Современные комплексы ПВО, оставаясь системами реального времени, имеют достаточно сложные и, в какой-то мере, гибкие программы управления. Но если речь идёт о старых советских комплексах, например о тех же классических “Буках”, то они работают по жёсткой и весьма простой временной диаграмме, что сильно упрощает получение атакующей стороной данных о том, в каком состоянии находится комплекс, что он будет делать в следующую миллисекунду.

Почему сложные активные атаки РЭБ не случались раньше, а о них рассуждают только сейчас? Всё просто: двадцать лет назад, и ранее, во-первых, не было элементной базы, которая позволила бы реализовать подобный помехопостановщик. Речь, заметьте, не столько о центральных арифметических процессорах и памяти, сколько о приёмо-передающих элементах и специальных сигнальных процессорах. Во-вторых, на перенос теоретического математического аппарата в практическую электронику требуются время, а сам нужный прикладной математический аппарат мог появиться только после накопления опыта взаимодействия с системами ПВО. Ну и в-третьих, да, огромная вычислительная мощность оказалась доступной “в поле” только относительно недавно.

Дополнение: в комментариях верно заметили, что для эффективного анализа ошибок (или особенностей) в работе комплекса ПВО нужен сам комплекс, либо образцы программного обеспечения. Это так. Однако, в теории, можно выявить потенциальные дефекты и особенности внешним наблюдением, не имея прямого доступа к самой системе. Особенно это касается старых комплексов, которые устроены по хорошо известным принципам, выдают детали внутренней работы через побочные каналы и имеют небольшое пространство состояний (что упрощает моделирование). А вот и старая записка по этой теме.

(Кстати, записка по теме – активация аппаратных закладок.)

Числа, отражающие наличие тех или иных систем вооружений в Сирии, довольно лукавые. Так, не ясно, что с реальной боеготовностью частей: они должны быть развёрнуты, иметь снабжение, связь и так далее. Про гипотетические комплексы С-300 в Сирии (популярная тема) – Штаты, наверняка, обладают точной информацией: если комплексы есть, то они должны были выходить в эфир, тем самым обозначив своё присутствие.

Вообще, момент с демаскированием позиций сирийских систем вооружений важен сам по себе: у Штатов и их союзников большое преимущество как в информационном обеспечении, так и в средствах активной РЭБ. Соответственно, заработавшие передатчики, просто радиотрафик, имеющий отношение к перемещению частей, – всё это работает в пользу Штатов.

Имеющиеся в Сирии более-менее современные комплексы ПВО вряд ли можно просто распределить по территории, потому что они должны прикрывать друг друга. Да и береговые противокорабельные ракетные системы, – тут сейчас популярно упоминание про “Яхонты” в “Бастионах”, – нуждаются в прикрытии. И не только от воздушного нападения. Здесь, скорее, могут действовать диверсанты. Потому что, понятно, пока есть теоретическая возможность нарваться на “Яхонт”, штатовские корабли к берегу соваться не станут: всё ж эта ракета относится к тем немногим образцам вооружений, которых Штаты реально опасаются.

Что касается РЭБ, то в начале года, после сообщений о рейдах Израиля, я публиковал подборку ссылок на записки по теме.

Немного про МАКС-2013. Вот известная гиперзвуковая стендовая модель (ГЛЛ АП-2), используемая ЦИАМ (Центральный институт авиационного моторостроения) и ЛИИ (Лётно-исследовательский институт). В этот раз, модель, как написано, после испытаний. Вообще, её показывают несколько МАКС-ов подряд, но степень потрёпанности растёт: в этот раз видны “следы интенсивного обдува”.

Общий вид. И, ниже, несколько крупных планов.

Воздухозаборник.

Вид изнутри сопла.

Крупнее. (Форсунки? Кто уточнит?)

Это прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Как я понимаю, такая схема может эффективно работать до скоростей M=6. Собственно, именно такая скорость указана на пояснительной табличке.

Если судить по заявленным возможностям, то F-22 – идеальный инструмент для преодоления и подавления ПВО Сирии. Но это по заявленным возможностям. Не исключено, что на практике нужные режимы работы БРЭО у F-22 не реализованы, а только запланированы к реализации в одном из плановых “апгрейдов”. Это стандартная практика для новых образцов высокотехнологичных вооружений. Соответственно, действующая редакция F-22 – не подходит. Кроме БРЭО в целом, не ясно, что там у них с тяжёлыми ракетами (во внутренних, естественно, отсеках) и их наведением после пуска. Так что, скорее всего, F-22 “не потребуется”.

Опять повторяется история с перехватом управления доменом известного ресурса, с последующей сменой серверов имён и перенаправлением всего трафика на сайт атакующих. Вчера такая штука произошла с доменом The New York Times. Причём, из-за кеширования DNS, перенаправление происходило долгое время после того, как правильную адресацию в домене восстановили. Понятно, что атака позволила перехватить и электронную почту, работающую в домене. А это, в свою очередь, первый шаг к перехвату аккаунтов в разных других сервисах, при помощи “напоминалок паролей”.

Заметьте, что DNSSEC от перехвата управления доменом у регистратора – никак не защищает. И большой вопрос, почему все эти крупные СМИ до сих пор не выстроили защищённую схему работы с регистратором, при том, что методы защиты известны (это подтверждение операций по управлению доменом, дополнительная авторизация и другие решения).

Автономное проникновение в закрытую зону особо охраняемого объекта и похищение ценной информации – эта задача находится в списке самых ожидаемых функций перспективных малых беспилотников (например, именно такая проблема ставится DARPA в их новом соревновании для беспилотников). Надо сказать, исторически так сложилось, что защита от небольших летающих кибернетических “нарушителей” – это последнее, о чём сейчас задумываются инженеры службы технической защиты информации (но задумываются, да, в обязательном порядке).

Добротно сконструированный беспилотник-шпион по своим потребительским характеристикам ушёл далеко от почтового голубя. В теории, голубя можно выдрессировать так, чтобы он сам забирал некий микроконтейнер и вылетал с ним обратно за пределы режимной зоны. Но вот чтобы он ещё осуществлял облёт помещений в поисках нужного носителя информации, в такое верится с трудом. Хотя, если это голубь-киборг, то всякое возможно. Тем не менее, чисто робототехнические беспилотники, в отличие от животных-киборгов, сейчас получили гораздо более широкое распространение: беспилотники уже конструируют энтузиасты в гаражах, а про применение продвинутых животных-киборгов пока только ходят тихие слухи, упоминающие ЦРУ.

Защита и от беспилотников, и от условных голубей-киборгов, примерно одинаковая. Очевидные меры, вроде сеток и решёток, похоже, не обладают нужной универсальностью. Всё и вся затягивать мелкоячеистой сеткой, устраивая шлюзы для прохода людей – такой метод не выглядит удобным. Интересно подумать об активных средствах.

Миниатюрный беспилотник, построенный по той или иной традиционной схеме, скажем, квадрокоптер, несложно вывести из строя, особенно, если он находится в полёте. Для этого не нужен боевой лазер. Достаточно медленной, но тяжёлой резиновой пули. То есть, активные системы защиты от небольших беспилотников могут быть неопасными для человека. Пара миниатюрных радаров, система видеонаблюдения, несколько автоматических пушек, выпускающих резиновые снаряды очередями по три-пять штук, система наведения – получаем закрытую для полётов беспилотников зону. Конечно, сейчас выглядит как баловство, особенно если пытаться вписать систему в антураж секретного НИИ. Но зато такие средства ПВО могут применяться для защиты фешенебельных вилл знаменитостей от папарацци. Да не только вилл, но и яхт. Так что эта тема должна бы получить развитие.

Хорошо известна такая оценка современного состояния мобильной связи: по сути, каждому гражданину выдали продвинутый электронный “жучок”, который он всегда держит при себе. “Жучок”, конечно, это мобильный телефон. Сейчас функциональность “жучка” растёт шустро, но это другая история. А вот если соединить “жучки” с повсеместным видеонаблюдением, то возникнет занятный эффект, описанный в фантастических произведениях: камера, оснащённая функцией распознавания образов, работающая вместе с детектором мобильных аппаратов, позволит выделять в потоке городских улиц людей, перемещающихся без мобильного телефона. Естественно, такие люди покажутся “подозрительными лицами”. Потому что – зачем они оставили где-то телефон? Скажем, сейчас некоторые пытаются таким образом стать “невидимыми”. Для чего?

На фото – F-35C (версия для авианосцев) впервые дозаправляется с борта KC-135:

(Фото: Lockheed Martin)

Для участия в соревновании DARPA Robotic Challenge Лаборатория реактивного движения (JPL) NASA строит “неандроидного” робота, хотя и с четырьмя “конечностями”. Я как-то писал о том, что для работы в сложных условиях, в каких-нибудь техногенных развалинах, андроид вовсе не обязательно оказывается эффективным биомеханическим решением. Видео:

Интересный исторический обзор про разработку и полёты U-2 опубликован на сайте The National Security Archive. Даны подробные, с картами, описания полётов, в том числе, над территорией Советского Союза. Обсуждаются некоторые результаты. Познавательно.

Впрочем, по самому известному полёту, 1 мая 1960 года, план которого существенно перекроила советская ПВО, ничего особо нового нет. Ну, кроме очередных подтверждений тому, что грамотное использование советской стороной ситуации со сбитым U-2 привело к возникновению приличной сумятицы во всей штатовской программе разведывательных полётов. Кстати, довольно показателен и тот факт, что сам провальный полёт U-2 разрешили именно под воздействием заявлений Н. С. Хрущёва об успехах советской ракетной программы.

(Помимо прочего, как пишут на странице National Security Archive, публикацией этих документов ЦРУ официально признало существование одного очень популярного объекта – Area 51. Приводится даже его схема. Правда, эта самая сверхсекретная зона под номером 51 уже несколько десятков лет не сходит с киноэкранов и книжных страниц, ну да то всё были неофициальные сведения, да.)

Интересно взглянуть, какие задачи уже сейчас могут решать беспилотники, доступные для постройки руками энтузиастов, с какими-то разумными бюджетами. (Разумный бюджет для энтузиаста складывается из затрат на покупку деталей – механических и электронных. Предположим, что речь идёт о достаточно крупном “разумном бюджете” действительно увлечённого энтузиаста – это до 7 тыс. USD.) Благодаря технологическому прогрессу подобный беспилотник обладает набором примечательных способностей.

1. Беспилотник может осуществлять полёт по маршруту. Это маршрут протяжённостью до 100 км (и более), а типичная дальность – 50 км. Скорости – от нуля до 100 км/ч (причём, скорость 100 км/ч хоть и является редким показателем на практике, но уж точно не строгий предел). Естественно, время полёта зависит от выбранной схемы беспилотника. Наибольшей практической дальностью обладают беспилотники классической “самолётной” конфигурации. По времени полёта (но не всегда по дальности) всех превосходят дирижабли. Правда, они не так популярны. Различные “коптеры” тут оказываются в проигрыше. Преимушество последних в другой характеристике – они могут зависать и осуществлять полёт на минимальной скорости. Да, то же самое способны предложить дирижабли, но последние сильно пригрывают по динамическим характеристикам.

Для выполнения полёта по маршруту есть готовые решения – автопилоты, использующие как GPS (это самый бюджетный вариант), так и связу “GPS + инерциальные системы”. Программа полёта, карты – это всё загружается разработчиком беспилотника на борт с помощью готового программного обеспечения и обычного персонального компьютера. Интеграция автопилота в системы управления беспилотника не представляет особого труда – интерфейсы отработаны, контроллеры, управляющие двигателями и приводами, доступны, стоят копейки. Естественно, для сопряжения всего в единую эффективную систему требуются хорошие технические навыки, но, в отличие от ситуации десятилетней давности, сейчас провести подобную интеграцию под силу одному специалисту, работающему “в гараже”.

Беспилотник с современным доступным автопилотом может выполнять типичные задачи, вроде барражирования над заданным участком, облёта контрольных точек по расписанию – это всё программируется, на разных современных высокоуровневых языках, для освоения которых достаточно базовых математических навыков.

2. Беспилотник может передавать на наземную станцию не только базовую телеметрию, но широкий поток данных, включающий видеоканал, а иногда и не один. Здесь есть разные решения, самым универсальным среди бюджетных является использование доступной сети GSM (3G/4G). Кроме того, есть готовые радиопередающие высокочастотные модули достаточной мощности и разумного веса. Однако, если речь идёт о поддержании широкополосной связи на расстояниях в десятки километров, с этими радиопередатчиками возможны дополнительные проблемы, связанные с регулированием использования радиочастотного спектра.

Передача видео в режиме “онлайн” позволяет управлять беспилотником с наземной станции, выполняя полёт “от первого лица”. То есть, оставшийся на земле “пилот” сможет воспользоваться всеми своими способностями к импровизации, если беспилотник вдруг окажется в затруднительном положении или полётную задачу потребуется внезапно изменить.

3. Собранный энтузиастом беспилотник может выполнять видеорегистрацию в идеальном качестве. Идея с камерой – самоочевидна. Интересно то, что сейчас есть доступные решения по установке эффективных кардановых подвесов с электроприводами и стабилизацией, позволяющих вертеть камерой как угодно и снимать интересующий объект с разных ракурсов. В плане широты выбора ракусов лидируют “коптеры”, но ничто не мешает синхронизировать работу камеры с полётом “самолётного беспилотника” по кругу над неподвижным объектом наблюдения.

Благодаря миниатюризации, на борту беспилотника легко размещается не одна, а несколько камер: например, одна основная, с мощной оптикой и хорошим подвесом, и пара вспомогательных, низкого разрешения. Камеры могут быть использованы стандартные. В качестве основной годится фотокамера (с функцией видеозаписи) “полупрофессионального класса”, вспомогательные – это просто одноплатные модули или даже разобранная веб-камера.

Не составляет труда разместить на борту простую инфракрасную камеру и блок ИК-подсветки (можно даже переделать под ИК-режим обычную цифровую камеру, правда, результат будет, так сказать, ограниченным). А вот качественный тепловизор – он, пока что, существенно за пределами бюджета энтузиаста. Вопрос – надолго ли?

4. Беспилотник может доставлять заметный по весу груз в заданную точку и возвращаться обратно. Вес груза измеряется килограммами, может доходить до 10 – 15 кг для “коптеров”. Естественно, здесь есть практические ограничения, включающие проблемы с погрузкой/разгрузкой (нужно стабилизировать аппарат) и атмосферными эффектами вроде ветра. Но отрицать, что построенный энтузиастом беспилотник сейчас способен забросить небольшого наземного дроида-разведчика за пять-десять километров от точки старта – нельзя. Вот с задачей класса “забрать дроида” проблемы непременно возникнут.

Кстати, эта доставка, в сочетании с первым пунктом нашей подборки (“полёт по маршруту”), – самый острый момент в плане задач регулирования доступности беспилотников.

5. Беспилотник может записывать самые разнообразные дополнительные сведения, не только видео- и аудиосигналы. Сейчас доступны всевозможные сенсоры, датчики и готовые наборы, вроде лазерных дальномеров. Миниатюризация, опять же, помогает напичкать беспилотник инструментами фиксации физических характеристик окружающих объектов, а не ограничиваться только записью, скажем, сигналов WiFi. Идей здесь много, но это, наверное, другая история.