что такое рой беспилотников
Рой беспилотников. Дротики, пульки и жала
Звучит всё это веско, но в массовых и очень подвижных боях, которые будут вестись при полномасштабных войнах современного типа, все эти рои станут просто бесполезны, ну, может быть, сумеют сыграть какую-то роль в самом начале боевых действий, при их подготовке. Крупные и средние БПЛА большой дальности тихоходны, легко обнаруживаются и сбиваются обычными видами ПВО и авиации, тем более если будут лететь кучей. А мелкие и мельчайшие БПЛА летают недалеко, невысоко, медленно и по-прежнему могут действовать только при ясной, безветренной погоде. То есть площадки запуска и управления этими БПЛА должны быть в ближайшей прифронтовой полосе и, следовательно, будут в зоне поражения лёгкой артиллерии и даже миномётов. Или эти рои БПЛА надо будет запускать с самолётов или вертолётов, которые тоже будут подвергаться немедленным атакам, ещё на подлёте к точке выпуска своих БПЛА.
И встаёт в моей памяти классическое документальное кино, запечатлевшее атаку японских самолётов-смертников на американский авианосец. На максимальной скорости камикадзе стараются врезаться в почти стоящий гигантский корабль, а с него по всему периметру поливают огнём подлётную зону многоствольные зенитные автоматы системы «Эрликон». Камикадзе влетают в эту огневую завесу, кто на куски разлетается, а кто теряет управление, сбрасываются с курса, в общем, все оказываются в воде вместо авианосца. Вот и я себе представляю, как мелкие беспилотники-камикадзе кучей стремятся «грохнуть», скажем, штаб дивизии, а подлётную зону к штабу поливают мелкой дробью многоствольные гладкоствольные зенитные автоматы. А мелкий беспилотник даже от попадания одной дробинки выходит из строя. Рой же разведчиков-корректировщиков, который кружит повыше камикадзе, расстрелять из тех же дробострелов с обыкновенного вертолётика, и вся «любовь». Дёшево и сердито!
P. S. Свою первую статью с предложением дробострелов для борьбы с мелкими и мельчайшими беспилотниками я опубликовал в 2016 году. И недавно пришло сообщение, где рассказывается, что концерн «Алмаз-Антей» начал эксперименты по установке дробострелов на беспилотники, чтобы бороться с роями мелких БПЛА. А я месяц назад видел по ТВ, как в Америке демонстрировали беспилотники величиной с воробья, на которые устанавливаются мельчайшие видеокамеры и заряды в 2 грамма тротилового эквивалента. Такой заряд, взорвавшись рядом с головой человека, раздолбает её в куски, несмотря на любые шлемы. Американцы показывали этих «птичек», дабы обсудить, что придётся делать, когда такие технологии окажутся в руках террористов, и они попробуют их применить в городах?
Да уж! Военно-технический прогресс скачет, опережая самые безумные фантазии. И захлебнутся своей кровью те, кто за ним не поспеет. Вся история человечества наглядно показывает это.
Пентагон успешно испытал рой из 103 беспилотников
Американская армия разрабатывает принципиально новый вид вооружённых сил — отряды из беспилотных аппаратов с роевым интеллектом. В октябре 2016 года прошли успешные испытания крупнейшего в мире роя микродронов, состоящего из 103 аппаратов Perdix, сказано на сайте министерства обороны США.
Роевой интеллект предусматривает скоординированные действия большого количества агентов (боидов), которые локально взаимодействуют с собой и окружающей средой. Хотя каждый боид следует простым базовым правилам, но в совокупности система роевого интеллекта демонстрирует исключительно сложное совместное поведение. Она действует фактически как единый большой организм.
Например, в финальном эпизоде последнего сезона «Чёрного зеркала» демонстрировали типичную систему роевого интеллекта из роботизированных пчёл, которыми пришлось заменить вымершую популяцию живых пчёл. Так вот, получив простую команду добраться до цели во внутреннем ухе девушки, которую по результатам голосования в твиттере народ признал самой ненавистной девушкой за день, роботы-пчёлы проявляли разные пути её достижения. Некоторые пробовали пробиться через окно, другие через дверь, третьи через вентиляцию. Это не потому что пчёлы такие умные и изобретательные. Совсем наоборот, они действовали исключительно примитивно, следуя базовому набору простых правил. Они пробовали все варианты, тупо тыкаясь во все щели. Это хорошо демонстрирует принцип сложного поведения системы, основанной на простых правилах.
Подвижная скульптура из робопчёл в офисе разработчика. Фото: сериал «Чёрное зеркало»
Поскольку рой роботизированных пчёл получил одно задание, создавалось впечатление, будто им руководит некая невидимая сила. Хотя на самом деле каждый дрон был автономным и руководствовался простым набором базовых правил.
Кстати, в разработке робопчёл из «Чёрного зеркала» киношникам помогали инженеры Гарвардского университета.
Дроны министерства обороны США гораздо менее продвинутые, чем в кино. Да и когда военные именуют их с приставкой «микро-», это может вызвать только усмешку. Может, в словарь нужно занести новое определение слову «микро»?
Микродрон Perdix
Технические характеристики аппаратов:
Пропеллеры: 6,6 см
Корпус: 16,5 см
Размах крыльев: 30,0 см
Вес: 290 г
Время полёта: более 20 минут
Максимальная скорость: более 40-60 узлов (74-111 км/ч)
Пердикс — в греческой мифологии племянник и ученик Дедала.
Роевая система беспилотников разработана Управлением стратегических возможностей (Strategic Capabilities Office, SCO) при Министерстве обороны США, в сотрудничестве с Командованием авиационных систем ВМС США (Naval Air Systems Command). Аппараты были запущены в воздух с трёх палубных истребителей-бомбардировщиков F/A-18E/F «Супер Хорнет».
Во время испытаний группа дронов продемонстрировала ряд уникальных возможностей роевой формации, в том числе коллективное принятие решений, адаптивное изменения строя на лету и «самозаживление» группы.
Каждый из боидов в роевой системе американской армии поддерживал связь с другими боидами. Здесь нет лидера или командира, что позволяет рою успешно переживать потерю отдельных боидов и продолжать скоординированные действия.
По мнению военного руководства, такие группы из дешёвых одноразовых боидов способны эффективно выполнять сложные миссии, для которых сейчас применяются большие, дорогие аппараты. К тому же, отпадает необходимость в постоянном управлении со стороны человека. Люди могут отстраниться от работы таких автономных систем. В отсутствии человека те действуют гораздо эффективнее, поскольку быстрее принимают решения и мгновенно реагируют на внешние факторы.
Perdix — дешёвый, лёгкий дрон, корпус которого печатается на 3D-принтере. Сами беспилотники изначально были созданы студентами Массачусетского технологического института, а потом адаптированы для военного применения учёными и инженерами из лаборатории Линкольна в Массачусетском технологическом институте (MIT Lincoln Laboratory). Работа продолжалась с 2013 года. С тех пор программное обеспечение и аппаратная конфигурация Perdix постоянно улучшались: сейчас это уже 6-е поколение дронов. В будущем апгрейд системы продолжится.
Испытания доказали работоспособность дронов после транспортировки на скорости 0,6 Маха при температуре −10°C, а также после потрясений из-за отстрела ИК-ловушек с истребителей.
В характеристиках Perdix указано, что это беспилотник для разведывательных миссий, но применение роевого интеллекта значительно расширяет функциональность этого аппарата. Несложно представить, как рой таких дронов, вооружённых взрывчатыми боеприпасами (например, гранатами), выполняет боевые задачи.
Применение вооружённых дронов на поле боя призвано уменьшить потери в живой силе, но при этом создаёт дополнительные риски. В феврале 2016 года эксперты опубликовали отчёт, в котором предупреждают о повышении риска ошибочных обстрелов при использовании автономного вооружения: «Это может случиться из-за действий хакеров, манипуляций поведением дрона со стороны врага, неожиданных взаимодействий с окружающей средой или простой поломки и ошибки в программном обеспечении, — пишет Пол Шарре (Paul Scharre) из Центра новой американской безопасности, один из авторов доклада. — Более того, по мере возрастания сложности систем становится всё труднее проверить поведение системы во всех возможных условиях; количество потенциальных взаимодействий между системой и окружением просто слишком велико».
Организация Human Rights Watch призывает к подписанию международного соглашения, которое превентивно запретит разработку, производство и использование автономного вооружения.
Рой беспилотников. Будущее боевых действий
К примеру, недавно внимание американских журналистов привлекла презентация концепции совместного использования небольших по размерам дронов-камикадзе Flock-93 («Стая-93»). Концепция, за разработку которой отвечают ученые из знаменитой Военно-воздушной инженерной академии имени Николая Жуковского, была представлена в Москве во время международной выставки INTERPOLITEX-2019. При этом дебют «Стаи-93» состоялся еще летом текущего года на форуме «Армия-2019». В ближайшем будущем подобные концепции смогут существенным образом изменить характер боевых действий сухопутных войск разных стран мира.
Тактика роя беспилотников
В настоящее время вооруженные силы почти всех государств работают над созданием и испытаниями тактики роя беспилотников или БЛА (UAV Swarm). Данная технология позволяет эффективно использовать большое количество разведывательно-ударных и разведывательных беспилотных летательных аппаратов одновременно. При этом работы ведутся и над управлением наземными дронами. Как нетрудно догадаться сам принцип роя был взят из окружающего нас мира, ученые подсмотрели его у насекомых. Рассматриваемая тактика считается очень перспективной и в будущем открывает для военных практически неограниченные возможности на поле боя, позволяя вести успешную и эффективную разведку и позволяя уверенно поражать наземные цели с минимальными материальными и, что еще более важно, людскими потерями. Войны будущего всё больше представляются как войны машин.
В СМИ неоднократно поднимались вопросы о том, что рой беспилотников практически невозможно будет уничтожить полностью, а всё обучение подобных устройств будет подразумевать лишь замену программного обеспечения. Это сделает рой беспилотников универсальным, его можно буде легко подстроить под решение тех или иных задач над полем боя. При этом всё больше исследований в этой области проводится не только с участием беспилотных летательных аппаратов, которые давно стали высокоэффективным средством современной войны, но и наземных беспилотников.
Ведущими странами, которые работают в этом направлении, являются сегодня США и Китай. Россия старается от них не отставать, но пока что отечественные достижения в этой области выглядят скромнее. При этом российские военные уже сталкивались с атаками импровизированного роя беспилотников, которые пытались воздействовать на российскую авиационную базу Хмеймим, расположенную в Сирии. В то же время реальных разработок, которые были бы близки к принятию на вооружение и были бы способны принимать участие в общевойсковом бою, пока что не представлено ни одной страной мира. В интервью агентству ТАСС Владимир Михеев, занимающий пост гендиректора КРЭТ, говорил о том, что в нашей стране подобный рой БЛА удастся создать только в течение ближайших пяти лет.
В США над созданием роя беспилотников активно работают специалисты оборонного агентства DARPA. Не так давно специалисты агентства провели очередные испытания активного роя БЛА, которые прошли на базе Форт-Беннинг (Джорджия). Активные испытания с использованием десятков беспилотников проводились для тестирования новой системы управления движениями БЛА. Испытываемая программа позволяет небольшим дронам синхронно перемещаться в пространстве, в том числе перестраиваясь для имитации крупного самолета, к примеру, истребителя. При этом американцы подчеркивают, что проводимые ими испытания пока что направлены на решение разведывательных задач, в первую очередь во время боев в условиях городской застройки. Наступательная тактика с поддержкой роя от агентства DARPA, получившая название OFFensive Swarm-Enabled Tactics или сокращенно OFFSET, позволяет создать до 250 автономных систем, обеспечивающих сбор критически важной информации для армейских подразделений, действующих в городской застройке в условиях ограниченной видимости, разной высотности и ограниченных возможностей установления связи и мобильности. По замыслам американских специалистов, рой беспилотников поможет пехотинцам в режиме реального врмени получать массу полезной в бою информации, в том числе данные об огневых точках противника, расположении линий обороны, снайперов и другие данные.
Представленная в Китае концепция роя беспилотников решает атакующие цели. За разработку отвечают специалисты крупной корпорации Norinco. Компания еще в 2018 году в рамках проведения крупной международной выставки China Airshow 2018 в китайском Чжухае представила несколько тактических сценариев боевого применения роя беспилотников. Показанные китайские БЛА представляют собой мультикоптеры разного размера. Рой формируется из моделей MR-40 и MR-150, оснащенных 4 и 6 воздушными винтами соответственно. Каждый из представленных беспилотников был оснащен шарообразной малоразмерной гиростабилизированной оптико-электронной платформой, поисково-прицельной РЛС и другим оборудованием, которое можно эффективно использовать для разведки. В то же время допускается использование широкой номенклатуры авиационных средств поражения, в том числе управляемых ракет, авиабомб, пулеметов, парашютируемых суббоеприпасов и даже автоматических гранатометов, производством которых также занимается компания Norinco. В интервью журналистам агентства ТАСС, представители компании заявили, что создаваемая концепция позволяет легко адаптировать рой беспилотников для решения различных боевых задач, в том числе группового воздушного удара по противнику.
Рой беспилотников «Стая-93»
По уже опубликованным в российских СМИ материалам, а также данным с проведенных выставок можно составить примерное представление о тактике и функционировании российского роя беспилотных летательных аппаратов. В российской системе «Стая-93» роем управляет БЛА-лидер. Остальные участники роя беспилотников поддерживают с лидером постоянный визуальный контракт, благодаря использованию возможностей своих ИК-камер. В том случае, если беспилотник-лидер выходит из строя по различным причинам, в том числе под воздействием огневого противодействия противника, его место автоматически занимает другой беспилотный аппарат, который начинает управлять роем. При этом количество интегрированных в систему беспилотников можно наращивать неограниченно. К примеру, создавая рой из набора небольших групп, где беспилотник-лидер является ведущим для 2-3 аппаратов ведомых, которые, в свою очередь, могут быть ведущими уже для своих фрагментов роя беспилотников.
К достоинствам системы «Стая-93» причисляют относительно малую стоимость удара, который в состоянии нанести такой рой по противнику. Основным предназначением роя беспилотников, который создается в рамках работы над системой управления «Стая-93», является нанесение ударов по групповым и одиночным наземным, а также воздушным целям в условиях противодействия систем ПВО и средств РЭБ противника. Для эффективного и успешного противодействия стае беспилотников, которые представляют собой малые, низколетящие цели с небольшой скоростью, противник должен располагать очень эффективными средствами борьбы, что в условиях реальных боевых действий, встречается достаточно редко.
Американские специалисты отмечают, что Россия пока что не демонстрировала свой рой БЛА в действии. Но само появление системы, которая может эффективно управлять десятками малых беспилотников, является интересным проектом, который укладывается в общемировые тренды. До демонстрации системы «Стая-93» публично вопросы работы в России с таким большим количество беспилотников не освещались. При этом американские журналисты считают, что Россия пока что отстает в области подобных разработок от ведущих западных стран, но отставание будет постепенно сокращаться.
Атака роем дронов: как защититься от новых способов воздушного нападения
Беспилотная авиация, будучи одним из относительно новых средств военно-воздушных сил, не случайно получает все большее распространение. Относительно недорогие по сравнению с самолетами БПЛА позволяют не только экономить средства, но и свести к минимуму человеческие потери. Экипажей у БПЛА нет, соответственно и гибнуть в случае удара вражеской авиации или ПВО некому.
Что интересно, Саудовская Аравия, которая тратит огромные деньги на оборону и по своему военному бюджету превосходит большинство стран мира, оказалась не в состоянии отразить эти атаки. Система противовоздушной обороны не среагировала и по нефтяным объектам были нанесены удары, нанесшие колоссальный ущерб саудовской экономике.
Турция уделяет большое внимание развитию беспилотной авиации и обладает большим количеством дронов. Поэтому как только обстановка в Идлибе обострилась, турецкие вооруженные силы приступили к регулярным атакам позиций сирийских правительственных войск с помощью БПЛА.
Свою роль здесь сыграло и то, что воздушное пространство Сирии было закрыто для турецких самолетов. Поэтому турки атаковали дронами и причиняли этими атаками очень большой ущерб сирийским войскам: БПЛА били по войсковым колоннам, блок-постам и даже по отдельным военным автомобилям.
Сейчас от использования одиночных беспилотников переходят к тактике атаки их роем. При определенном управлении с земли дроны могут выстраиваться в боевое построение. Пока это весьма примитивные фигуры и непродолжительные действия, но по мере развития искусственного интеллекта будут совершенствоваться и возможности атаки роем беспилотников.
Ее несомненные плюсы в том, что в ней участвует большое количество беспилотных летательных аппаратов. При этом наибольшую опасность представляют малые дроны, которые чрезвычайно сложно засечь радарам противовоздушной обороны. Если же они действуют роем, то у сил ПВО просто не будет возможности отразить одновременное нападение десятков беспилотных летательных аппаратов.
Огромная опасность распространения подобной тактики заключается и в том, что дроны активно применяют не только вооруженные силы государств, но и негосударственные, в том числе и террористические вооруженные формирования. Тем самым, действия террористов приобретают совершенно новый облик, их разрушительные последствия серьезно возрастают. Соответственно, встают новые задачи и перед силами противовоздушной обороны – совершенствовать свои технические и тактические возможности по отражению атак как отдельных беспилотников, так и групп БПЛА.
Одним из главных инструментов противодействия атаке дронов являются средства радиоэлектронной разведки, засекающие каналы управления беспилотниками. Кроме того, необходимо развитие средств подавления каналов управления беспилотными летательными аппаратами. С их помощью дроны можно выводить из строя задолго до того, как они достигли цели.
Естественно, в дальнейшем развитии нуждаются и огневые средства противовоздушной обороны. Сейчас наиболее эффективны против дронов комплексы «Панцирь-С1», что же касается таких комплексов как С-400, то их использование против БПЛА нерентабельно: одна ракета, запущенная из С-400, может стоить как сотни беспилотников, особенно если говорить о дронах, изготавливаемых террористами в полукустарных условиях. Эффективной защитой о роя становится и использования средств радиоэлектронного подавления. Перехват управления беспилотником противника в конечном итоге способен нанести ущерб самому противнику, включая ущерб технологического плана.
Рои беспилотников
Ниже представлены примеры и концепции объединения беспилотников в группы или рой и возможные варианты использования таких объединений для решения различных задач.
Преимущества применения группы БЛА
Снижение суммарной стоимости БЛА
Распределение полезной нагрузки по нескольким бортам (возможность сэкономить на суммарной стоимости полезной нагрузки)
Снижение потерь от аварий
Улучшение точности позиционирования каждого БЛА за счет взаимного позиционирования
Улучшение получаемых результатов за счет разных углов зрения разных БЛА
Ускорение получения результата в ряде применений
Недочеты и ограничения применения групп БЛА
Требуются высокие вычислительные возможности на борту БЛА для взаимодействия БЛА в полете в составе группы и предварительной обработки собираемой информации в режиме реального времени
Необходимые новые типы управляющего ПО
Желательна интеграция системы управления группой БЛА и ПО полезных нагрузок
Беспилотники в рое не только не должны сталкиваться, но также не должны мешать друг-другу создаваемыми ими воздушными потоками.
Беспилотники в рое должны иметь возможность коллективно распределять «специальности» и при необходимости перераспределять назначения данные отдельным участникам роя, например, при выходе из строя тех или иных «специалистов».
Военные применения
Система ПВО может оказаться «ошеломлена» числом целей и не сможет предотвратить выполнение группой дронов их задачи.
Также группы БЛА могут использоваться для эффективного поиска пропавших людей или имущества, обеспечивая «параллельный» поиск на большой территории.
Группа (рой) БЛА может оказаться эффективным средством противодействия враждебному рою БЛА. Соответствующие эксперименты идут с 2017 года в США.
Каталог устройств
Военно-учебный научный центр ВВС России (ВУНЦ им. Жуковского), Воронеж, Россия
Стая-93
DARPA, США
Разработка проекта системы бюджетных беспилотников Gremlins (Гремлины), запускаемых и возвращаемых на борт пилотируемых самолетов. Разработка идет в интересах ВПК США по заказу DARPA.
MIT / Strategic Capabilities Office, США
военный микродрон самолетного типа роевого применения, распечатанный на 3D-принтере. Разрабатывается с 2011 года для проверки концепта роевых БЛА, запускаемых из диспенсеров обитаемого самолета, прежде всего, для создания помех в работе систем самонаведения ракет и систем ПВО противника. Испытания прошли в 2016 году.
Vanguard, США
Исследовательская морская лаборатория, США
беспилотные микродроны-планеры. В разработке на 2015.05. Микродроны предполагается «роем» выбрасывать с большой высоты, с самолета, дрона или аэростата. Далее они планируют к цели, ориентируясь по GPS. Разрабатывают эти микродроны в Исследовательской морской лаборатории США.
Новости по теме
2016.12.25 В Поднебесной заинтересовались “роевыми” технологиями. В прошлом месяце, китайская CETC (China Electronics Technology Group Corporation) побила этот рекорд, подняв в воздух 67 аппаратов в составе единого роя. Китайский “рой” способен выполнять разведывательные миссии и вести наблюдение без участия человека. Дроны самостоятельно взлетают, поддерживают построение, взаимодействуют друг с другом в воздухе.
2015.10 Концепт создания «радиолокационного комплекса» основали на использовании группировки (роя) беспилотных летательных аппаратов, барражирующих в автоматическом режиме на высотах от 100 м до 1000 м в заданном районе. Каждый участник роя действует автоматически, но «с оглядкой» на остальных участников роя, например, стараясь равномерно заполнить объем, выделенный для «патрулирования». Также каждый беспилотник обеспечивает обнаружение целей, например, низколетящих крылатых ракет или наземных целей противника. Обнаружив цель, беспилотник передает собранные данные на пункт управления. Уничтожить такой «распределенный локатор» достаточно сложно. Идею предложили в МГТУ им. Баумана / arms-expo.ru
2017.01.07 В Amazon разработали модульный БЛА, способный перевозить практически любой груз. Оригинальность идеи в том, что БЛА формируется из унифицированных модулей-квадрокоптеров, их число в БЛА определяется грузом, который нужно перевезти. После доставки БЛА может быть переконфигурирован, вновь разобран на отдельные модули-квадрокоптеры.
2016.05.01 Более 20 беспилотников Sky Magic drones компании MicroAd станцевали у горы Фудзи под традиционную японскую музыку. / theverge.com
2012.04.30 49 квадрокоптеров в едином управляемом полете в рамках светового шоу. Видео
Исследования в области роев БЛА
2017.05.18 Участники “роя” не помешают друг другу. Исследователи в США сформулировали понятие «сфера безопасности» для летающих БЛА. Это актуально при их использовании в составе роя, когда важно не только исключить прямые столкновения участников роя и других БЛА, но и минимизировать взаимное влияние друг на друга и другие БЛА воздушных потоков, создаваемых БЛА.