Создание роя. Следующий уровень автономной войны
Демонстрационный образец XQ-58A Valkyrie компании Kratos выполнил свой первый полет 5 марта 2019 года над полигоном в Юме
Вооруженные силы постоянно стремятся получить превосходство над противниками, в связи с чем значительные усилия направляются на массовое развертывание «роевых» автономных решений воздушного базирования. Рассмотрим новейшие западные программы по разработке беспилотных средств, способных выполнять различные задачи, включая разведку и сбор информации и высокоточные удары.
В настоящее время происходит неуклонное развитие концепции проведения с воздуха, суши и моря роевых операций с задействованием множества «безлюдных» систем, поскольку с целью победы над противниками вооруженные силы многих стран большое внимание уделяют развертыванию продвинутых автономных технологий. Впрочем, развитие подобных технологий на данный момент в основном сосредоточено на воздушных роях и маловероятно, что они в ближайшей перспективе смогут оказывать существенное влияние на исход военных операций.
Тем не менее, задействование роев воздушных, наземных, надводных и подводных автономных платформ вынуждает военных решать чрезвычайно сложные проблемы обеспечения функционирования и финансирования этой технологии, несмотря на ее относительно недавнее появление.
Например, по словам министра обороны Гэвина Уильямсона, выступавшего год назад в королевском НИИ оборонных исследований, Фонду преобразования британского министерства обороны «была поставлена задача по разработке роевых эскадрилий объединенных в сеть дронов, способных сбить с толку и ошеломить ПВО противника. Мы надеемся, что технология будет готова к развертыванию к концу текущего года».
Высокие чины из Командования ССО США в принципе согласны с этой позицией. «Совокупность беспилотных систем, работающих на общую задачу, остаются неотъемлемой частью дорожной карты Командования по ее перспективной концепции «Специальные приложения для особой обстановки»», — отметил руководитель программ по аппаратам самолетного типа.
Его комментарий вполне согласуется с заявлениями представителей Командования, в которых говорится о том, как роевые технологии могли бы поддержать «тактическую информационную осведомленность» специальных подразделений в боевой обстановке. Концепцией Командования под обозначением NGIA (Next Generation Information Awareness — Информационная осведомленность следующего поколения) предусматривается интеграция «удаленных биометрических и технических сенсоров, продвинутой архитектуры данных и аналитических материалов с целью дополнения традиционных средств сбора информации на вражеской территории».
Представитель Командования объяснил различные принципы боевого применения, включая то, как рои беспилотников вертикального взлета и посадки могли бы поддержать концепцию NGIA. Среди других рассматриваемых принципов боевого применения новой технологии — развертывание БЛА с передовой позиции для ведения визуальной, звуковой и электромагнитной разведки, и тем самым не подвергать опасности спецназовцев, на подготовку которых были потрачены большие средства.
Он же рассказал о желании Командования создать консорциум «лучших промышленных партнеров», способных разработать решение по роящимся БЛА и реализовать его на практике в течение следующих шести лет.
Компании Aerovironment u Kratos подписали соглашение, которым предусматривается поставка БЛА Switchblade для различных дистанционно управляемых носителей, включая MQM-178 Firejet от Kratos
Непрерывная деятельность
Любое оперативное использование роевых решений может начаться раньше, чем будет реализована концепция NGIA. Государственные структуры США уже реализуют различные программы, нацеленные на использование тесно взаимосвязанных технологий.
Уже реализуются такие программы, как например, OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics — наступательная тактика с поддержкой роя) Управления перспективных оборонных исследований DARPA, TOBS (Tactical Offboard Sensing — тактическое внешние наблюдение) ВВС США и LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology — недорогая технология роя БЛА) ВМС США.
Концепция TOBS базируется на самолете огневой поддержки AC-130J Ghostrider, способном запускать сразу несколько беспилотников трубного запуска ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) производства Area-I с целью обеспечения систем вооружения самолета-носителя информацией о потенциальных целях.
ВВС США не смогли предоставить подробности касательно программы TOBS, но источники в промышленности сообщили, что беспилотники ALTIUS оснащены тепловизионными и оптико-электронными камерами и каналом передачи данных, что обеспечивает наведение комплекса вооружения самолета Ghostrider. Концепция TOBS позволяет самолету Ghostrider обстреливать цели в самых сложных погодных условиях.
В проекте ВВС США под названием LOCUST акцент делается на совместную работу до 30 беспилотников самолетного типа Coyote в поддержку задач по сбору информации, наблюдению, целеуказанию и разведке. В качестве альтернативной платформы для программы LOCUST также рассматривается БЛА MIT Perdix.
Управление DARPA провело свою последнюю демонстрацию в рамках проекта OFFSET в июне 2019 года. Концепция OFFSET, как ожидается, сможет обеспечить совместную работу до 250 БЛА и интеграцию автоматических наземных аппаратов (AHA) в единую сеть.
Июньская демонстрация в Форт-Беннинге, ставшая второй из шести запланированных, иллюстрирует концепцию, согласно которой сеть из беспилотников и наземных аппаратов выполняет разведывательные задачи в населенных пунктах с высокими вертикальными структурами, узкими улицами и небольшими углами обзора. По данным DARPA, компании Lockheed Martin и Charles River Analytics в рамках программы OFFSET получили задание на «создание архитектуры роевой системы в форме реалистичного игрового приложения, встроенной в физические автономные платформы».
Эта деятельность также нацелена на определение «адаптивного, сложного, коллективного поведения с целью совершенствования обмена информацией, принятия решений и взаимодействия с окружающей средой с тем, чтобы БЛА могли бесшовно взаимодействовать, влиять друг на друга и делать правильные логические выводы».
Между тем, по данным компании Dynetics, генерального подрядчика проекта Gremlins, в конце 2019 года был завершен третий этап разработки. Целью проекта является запуск с транспортного самолета С-130 и возвращение на него «стаи» летательных аппаратов Gremlin. Программой Gremlins, концепция которой разработана Управлением DARPA, предусматривается задействование беспилотников многоразового использования, способных выполнять рассредоточенные воздушные операции в сложной боевой обстановке.
В заявлении Dynetics говорится, что «беспилотники Gremlin запускаются с существующих воздушных судов вне зоны досягаемости средств ПВО противника. После завершения задачи самолет С-130 берет беспилотники Gremlin обратно на борт и транспортирует их на базу, где они быстро восстанавливаются и снова отправляются в полет».
В программе участвуют компании Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International и Kratos Unmanned Aerial Systems.
Технологические решения
По словам директора компании Kratos Стива Фендли, в будущем в роевых операциях смогут принимать участие сотни, если не тысячи беспилотников.
Фендли рассказал, как рои БЛА в будущем смогут взаимодействовать с целью выполнения неограниченного числа ударных и оборонительных задач за счет самостоятельного принятия решений на «массовом уровне».
«Надежность повышается экспоненциально в случае, если у вас большое количество аппаратов, выполняющих ту или иную задачу», — пояснил Фендли, отметив, что потеря одного или нескольких БЛА в большом рое систем не повлияет на миссию негативно.
«Сам рой и его возможности по принятию решений не привязаны ни к одному конкретному самолету, поэтому вы можете потерять один или несколько беспилотников и тем не менее не потеряете способность выполнять задачу. Это особенно важно при действиях против почти равных соперников, где количество имеет значение».
Фендли также обратил внимание на то, что рои БЛА могут быть объединены в сеть посредством спутниковой связи, это позволяет летательным аппаратам при необходимости обмениваться данными за пределами прямой видимости.
«В воздухе эти аппараты разного назначения обмениваются между собой всей имеющейся информацией, то есть каждый из них владеет бóльшим объемом информации, чем мог бы иметь, летая самостоятельно. Следовательно, возможности каждого отдельного элемента в рое значительно повышаются».
Но при этом потенциал роевых БЛА еще не полностью реализован, несмотря на наличие «сотен» технологических программ в Соединенных Штатах и других странах.
Использование искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения в процессах принятия беспилотниками решений и обеспечение распределения и модификации когнитивных циклов принятия решений являются теми сферами, которые еще должны быть тщательно изучены. По словам Фендли, «исследования в этих областях неимоверно востребованы сейчас», но в большинство показов роев еще должно быть полностью интегрировано и оптимизировано программное обеспечение ИИ. Показы роев БЛА сегодня скорее базируются на логике, чем на ИИ».
Компания WB Electronics изучает потенциал применения своих беспилотников и барражирующих боеприпасов, включая запускаемый из трубы Warmate
В мае прошлого года в рамках своей дорожной карты развития роения компания Kratos объявила о стратегическом партнерстве с Aerovironment-производителем беспилотников. Это сотрудничество направлено на разработку концепции «Интегрированные возможности высокоэффективных тактических БЛА и тактических ракет». Ей предусматривается развертывание тактического ракетного комплекса трубного запуска Switchblade от Aerovironment посредством высокоскоростных и более крупных беспилотных аппаратов-носителей, включая беспилотник MQM-178 Firejet от Kratos. Носитель Firejet длиной 3 метра, изначально создававшийся как комплексное учебно-тренировочное средство сброса оружия, представляет собой уменьшенную копию беспилотника-мишени BQM-167A Subscale Aerial Target, стоящего на снабжении ВВС США.
К альтернативным носителям относятся также другие ударные беспилотники компании Kratos: UTAP-22 Mako и XQ-58A Valkyrie.
Разработанный в 2015 году, реактивный носитель Mako длиной 6,13 метров способен доставлять до места рои БЛА и координировать их действия, корректировать их задания и отправлять информацию на наземную станцию управления. 23 января 2020 года на полигоне в Юме был проведен четвертый успешный полет беспилотного аппарата XQ-58A. Испытания были проведены в рамках программы исследовательской лаборатории ВВС США по недорогому демонстратору технологий с ударными возможностями LCASD (Low Cost Attritable Strike Demonstrator).
Во время испытаний многозадачный и независимый от ВПП летательный аппарат XQ-58A выполнил все поставленные задачи, в том числе полет на большой высоте и сбор данных в реальных условиях. Фендли сообщил, что первые полеты носителей с БЛА Switchblade должны быть проведены в начале 2020 года.
Подобная связка может значительно расширить эксплуатационную эффективность реактивного аппарата Switchblade, который имеет максимальную дальность 20 км при работе в одиночном режиме. «В комбинации с носителем дальность действия аппарата Switchblade увеличится еще на 270 км, если вы хотите вернуть аппарат, и 540 км при выполнении задачи в одну сторону, — сказал Фендли, заметив, что каждый Firejet сможет нести до четырех Switchblade. — Традиционные рои проще реализовать, используя небольшие системы, и мы намереваемся с Firejet начать двигаться к роевым концепциям».
Роевые возможности
Компания Kratos также участвует в программе Gremlins Управления DARPA, которая может стать основой десятков концепций роевого типа, включая «развертывание с воздуха и возвращение большого количества БЛА».
В конце 2019 года компания Kratos и Управление DARPA провели первый вылет из самолета С-130 пока не раскрываемого носителя, представляющего собой промежуточное решение между аппаратами Firejet и 167А. Этот, не имеющий обозначения носитель, отличается складывающимися крыльями, что позволяет его перевозить в грузовом отсеке самолета С-130.
После завершения задачи возвращение носителей назад в грузовой отсек происходит по технологии, напоминающей дозаправку в воздухе. Это позволяет самолету С-130 «состыковаться» с носителем для возвращения его в отсек и перемещения в стойку на хранение для повторного использования.
Компания Kratos для роевых операций БЛА разрабатывает также технологию Wolf Рак. В рамках концепции Wolf Pak изучается коммуникационная технология, которая позволит множество воздушных систем объединить в высокочастотную сеть и тем самым повысить качество обмена данными.
Технология Wolf Pak также позволяет рою адаптироваться и реконфигурироваться в децентрализованном режиме, обеспечивая роям беспилотников возможность летать на заранее определенной дистанции друг от друга. Это программное обеспечение разрабатывается по требованию нераскрываемого заказчика из американской армии. Дополнительных подробностей не было представлено, хотя отраслевые эксперты предполагают, что оно может использоваться для поддержки ряда оперативных требований, начиная с разведки и кончая целеуказанием.
Программное обеспечение Wolf Pak, в настоящее оцениваемое заказчиком, работает на сверхширокополосных каналах связи, которые уменьшают электромагнитную сигнатуру беспилотников при использовании одной станции управления.
В компании Kratos сообщили, что решение Wolf Pak назначает «лидера», который удаленно или автономно контролирует остальных членов роя. Система также отличается избыточностью, на работе роя не сказывается отключение или повреждении отдельного беспилотника. Каждый БЛА работает в рое на своем собственном интегрированном ПО, что позволяет избегать конфликтов с беспилотниками и другими препятствиями.
Как сообщили в Kratos, на сегодняшний день программное обеспечение Wolf Pak способно контролировать в одном рое до 10 БЛА. Летательные аппараты могут также отключать себя от сети для проведения отдельных операций, после чего они опять могут подключиться к рою. Фендли сказал:
«Wolf Pak позволяет быстро интегрировать группы БЛА для совместной работы, хотя в него не входят функции ИИ или принятия решений. Мы не используем Wolf Pak сегодня, тем не менее, опытный образец системы был создан для того, чтобы понять как концепция может работать. Программа не включает шифрованный канал связи, но в наши дни необходима безопасная система для того, чтобы вести наблюдение в боевой обстановке».
Kratos использует пока не получившую обозначения автономную систему для поддержки своих текущих демонстрационных программ и обеспечения общего интерфейса с роевыми БЛА, который может быть адаптирован с целью интеграции конкретных типов воздушных судов. Она включает канал данных для удаленного управления и контроля; дополнительный коммуникационный канал между аппаратами, летающими в непосредственной близости; ПО автопилота для обеспечения «базовых» летных качеств; а также целевой компьютер для принятия решений более высокого уровня. Эта технология также включает программное обеспечение ИИ разработки Kratos и других неназываемых партнеров из гражданского сектора.
«Наше намерение состоит в том, чтобы иметь открытые интерфейсы и разные подходы, адаптирующиеся к любой аппаратно-программной части. Kratos хочет согласовываться со всеми ими и включать другие решения в наши беспилотники. Автономность может встраиваться в базовые системы с интерфейсами, позволяющими нам взаимодействовать и координироваться с автономными и подсистемами с ИИ других разработчиков»,
— отметил Фендли.
Между тем европейский производитель ракет MBDA на авиашоу в Париже летом 2019 года представил несколько концепций и систем в поддержку роевых операций БЛА.
В рамках концепции Future Air System компания MBDA активно изучает роевые возможности. Она разработала несколько моделей беспилотных носителей, которые были представлены на парижском авиашоу
Доставка роя
Представитель компании MBDA рассказал, что ведется активная разработка собственной концепции Future Air System и ее составной части — роевых возможностей. В частности, она включает доставку роя БЛА так называемым удаленным носителем (Remote Carrier), который будет «компактным и малозаметным» и сможет работать совместно с другими платформами и вооружением.
«По мере развития угроз и повышения сложности стратегий запрета доступа необходимо будет создавать превосходство в воздухе на локальной и временной основе, — говорится в заявлении компании. — В этих молниеносных операциях завязанные в сеть исполнительные элементы займут значительную часть в «боевом облаке», обмениваясь тактической информацией и координатами целей в реальном времени с платформами и другими сетевыми узлами с целью достижения желаемой эффективности воздействия».
Свои удаленные носители, запускаемые с боевых и транспортных самолетов и надводных судов, компания MBDA называет «расширителями платформ и вооружения, которые они сопровождают».
По словам представителя компании, в проект «удаленных носителей» входят сетевые инфракрасные и радиочастотные сенсоры с функцией слияния данных и автоматической идентификации целей в сложной обстановке; функции обнаружения угроз; и разработка продвинутых инструментов планирования и средств принятия решений.
Конкретные системы, изучаемые компанией MBDA, обладают тактическими ударными возможностями с «компактным, сетевым вооружением, применяемым вне досягаемости средств поражения, способным оказать высокоточное воздействие и дезорганизовать вражескую оборону благодаря групповому и роевому поведению».
Польская компания WB Electronics также изучает роевые возможности для своих беспилотников и барражирующих боеприпасов (ББ). В компании рассказали о будущих планах по автономным платформам, действующим в роевых конфигурациях. По словам директора компании WB Electronics Мартина Масиевски, будущий оперативный успех этих автономных технологий будет основываться на той функциональности, которую они могут дать вооруженным силам.
Например, это способность ББ и БЛА летать при отсутствии сигнала GPS и обмениваться сообщениями с другими пилотируемыми и беспилотными воздушными судами во время выполнения роевых задач.
Масиевски рассказал, что WB Electronics разрабатывает роевые технологии с целью удовлетворения потребностей вооруженных сил в необитаемых системах, особенно при поддержке операций в боевых условиях, но при этом не смог дать более подробную информацию. Он заметил, что WB Electronics работает над объединением в сеть до шести барражирующих боеприпасов Warmate LM, хотя этот проект остается на ранних этапах разработки. Он также озвучил свое видение роевых возможностей LM, которым предусматривается задействование до 20 беспилотников, завязанных в единую сеть для ведения разведки и сбора информации.
Сегодня большая часть роевых технологий разрабатывается для воздушного пространства. Впрочем, долгосрочные дорожные карты могут быть дополнены подобными возможностями для надводных и наземных аппаратов.
«Эти возможности пока развиты не сильно. Впрочем, сейчас решения бизнеса сосредоточены на воздушных аппаратах, — заметил Масиевски. — Но по мере развития технологий, с повышением уровней автономности и появлением искусственного интеллекта для обеспечения операций в трехмерном пространстве, станет возможным их перенос в надводную или наземную сферу».
«Но потенциал невероятно большой, особенно по мере развития технологии ИИ и ее перевода на практические рельсы. В перспективе мы сможем увидеть потрясающие вещи, например, рой беспилотников, действующий как стая птиц. Потенциал этих возможностей просто огромен».
Помимо способности запускать и возвращать стаи автономных аппаратов, пользователи должны также иметь возможность дистанционно управлять большим числом беспилотников, наземных роботов или надводных аппаратов.
Операторы должны быть обеспечены программным обеспечением наземного контроля следующего поколения и устройствами конечного пользователя с целью оптимальной манипуляции роями при сокращении когнитивной нагрузки на личный состав. Здесь стоит отметить компанию Pison, которая разрабатывает технологию контроля жестов в интересах ССО США. Она позволяет операторам управлять работой БЛА жестами рук за счет устройства, надетого на запястье. По данным компании, следующий этап демонстраций намечен на июнь 2020 года.
Информация