Что такое рой беспилотников
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.
Рой дронов и ударные «Охотники»: как российские БПЛА работают в стаях
Крупнейшая американская авиакомпания протестировала новый беспилотный танкер. В ходе демонстрационного полета дрон дозаправил в воздухе палубный истребитель F-35. Самолет приблизился к беспилотнику, пристыковался к его штанге, после чего оператор дал команду на подачу топлива. Дозаправка прошла на высоте 3 километров. Как уверяют разработчики, в перспективе подобные дроны можно будет использовать и для проведения разведывательных операций. Без роботов и беспилотных систем сегодня не обходится практически ни одна армия мира. Какие задачи решают дроны, разработанные специально для спецназа? Как действует гибридный авиаполк? И что за «Охотник» защищает российский истребитель пятого поколения Су-57? Об этом рассказывает программа «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным на РЕН ТВ.
Зачем дроны нужны в армии?
В университете Южной Калифорнии в США ученые оттачивают алгоритмы управления роем из 25 дронов. Группа скоординированных беспилотников способна действовать как единое целое и выполнять сложнейшие синхронизированные маневры.
«Стрекоза»
На военно-техническом форуме «Армия-2021» российские разработчики продемонстрировали возможности мини-дронов, созданных для спецподразделений. Сверхмалый беспилотник-шпион «Стрекоза» позволяет тщательно осмотреть помещения прежде, чем туда войдет отряд спецназа.
«Боевое крыло»
Компактный летательный аппарат «Боевое крыло» можно использовать не только для разведки, но и для поражения вражеских солдат и даже небронированной техники. Беспилотник способен действовать по принципу дрона-камикадзе, который пикирует на цель и уничтожает ее вместе с собой.
На что способен рой беспилотников?
Небольшие по размеру летательные аппараты практически неуязвимы для обычных средств ПВО. Они могут объединяться в группы, подолгу барражировать в воздухе и атаковать цель со всех сторон.
Установка выпускает в небо целый рой беспилотников, которые взаимодействуют друг с другом для решения боевых задач. Такие мини-дроны в США получили название «Саранча».
Американские истребители F-18 выпускают дроны прямо в воздухе. В США прошли испытания крупнейшего в истории роя беспилотников, предназначенных для радиоэлектронного и огневого подавления систем ПВО. В небо одновременно выпустили 103 миниатюрных дрона. Они окружают условную цель и по команде оператора атакуют ее.
«Охотник»
Один Су-57 может взаимодействовать сразу с несколькими «Охотниками». Они обеспечивают пилота разведданными, а при необходимости поражают средства ПВО противника. Звено истребителей и ударных беспилотников называют гибридным авиаполком.
По данным разработчиков, беспилотники «Охотник» снабжены системой искусственного интеллекта и могут самостоятельно выслеживать и атаковать цели даже в случае потери связи с оператором.
Заменят ли дроны военных летчиков?
На авиасалоне «МАКС-2021» представили прототип новейшего российского истребителя Су-75 Checkmate. Летные испытания начнут не раньше 2023 года. Тактико-технические характеристики истребителя разработчики пока держат в секрете, но военные эксперты не сомневаются в одном: Су-75 сможет взаимодействовать со всеми типами боевых беспилотников.
О невероятных событиях истории и современности, об удивительных изобретениях и явлениях вы можете узнать в программе «Загадки человечества» с Олегом Шишкиным на РЕН ТВ.
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.
Гиперзвуковые беспилотные рои: проблемы электронной начинки
Гиперзвуковой мейнстрим
Главным в любой ракете является двигательная установка. Для гиперзвуковых аппаратов используются либо двигатели с окислителем на борту, либо прямоточно-воздушные реактивные. Примеры первых можно найти в ракетном комплексе «Кинжал», а прямоточные двигатели применяются в знаменитых российских «Цирконах». При этом сам прямоточный двигатель далеко не новинка. Принципиальная схема была предложена ещё в 1913 году французом Рене Лореном. У двигателя отсутствует компрессорная группа, а необходимое давление в камере сгорания формируется торможением воздушного потока на сверхзвуковых скоростях. Главным минусом такого решения являются трудности работы на традиционных дозвуковых скоростях. Даже если инженеры и предусмотрят прямоточному двигателю возможность полёта на таких режимах, то КПД не превысит 5 %. А запуск мотора без дополнительного ускорителя в данном случае вообще невозможен. Обычно на борту летательного аппарата предусматривается запас окислителя, позволяющего оживить двигатель и набрать необходимую скорость. Сверхзвуковой полёт на скорости около М=3 наиболее «комфортен» для прямоточного двигателя. Термический КПД близок к рекордным 64 %, а температуры вокруг не столь критичны для работы. Сложности начинаются при переходе на скорость выше 5 чисел Маха. Самой главной становится гигантская температура – до 1960 градусов Цельсия. Это требует уникальных материалов. К примеру, для российских гиперзвуковых ракет «НПО «Машиностроения» разрабатывает целый класс жаропрочных титановых сплавов. Это, кстати, технологическое преимущество России – оборонная промышленность ещё со времён Советского Союза научилась пользоваться очень привередливым титаном. Конструкция гиперзвуковых прямоточных двигателей осложняется ещё и сверхзвуковым течением газов в камере сгорания.
В копилку гиперзвуковых сложностей добавляется невозможность наземных испытаний. Создать на суше аэродинамическую трубу по 5-10 чисел Маха очень затруднительно, если вообще возможно при сегодняшнем уровне технологий. А любые испытания гиперзвуковых ракет заканчиваются разрушением опытных образцов. Во многом это схоже с опытами с боеприпасами, только уровень затрат здесь многократно выше.
Гиперзвуковой рой
Мировым лидером в области серийных гиперзвуковых технологий является Россия. И это не банальная бравада – большинство иностранных СМИ согласны с этим. Правда, не забывают упомянуть об исторической справедливости с их точки зрения. Первыми в гиперзвуке были гитлеровцы с технологиями «Фау-2», гораздо позже американцы экспериментировали с аналогичной техникой – X-15, X-43 и Lockheed X-17. Наконец, китайцы осенью 2019 года представили ракету DF-17. Дальность полёта аппарата около 2,5 тыс. километров при скорости в 5 Махов. При этом DF-17 базируется на колёсном шасси, что серьёзно усложняет его обнаружение и противодействие.
Ещё одним летательным аппаратом китайской армии является гиперзвуковой Starry Sky-2 – «Звёздное небо-2». Американцы, выступающие в данном случае в роли отстающих, уверяют, что в 2018 году ракета достигла скорости 6 Махов на высоте в 30 км. Китайские гиперзвуковые разработки, наряду с российскими, сейчас впереди планеты всей, и инженеры могут позволить себе прогнозировать будущее.
Так, исследователи Пекинского технологического института в 2020 году высказали предположение, что следующим шагом развития гиперзвука станут рои беспилотников. В полной аналогии с эволюцией ударных и разведывательных дронов, превращающихся в небе в «коллективный разум». Учитывая возможности искусственного интеллекта, даже обычные дроны с пропеллерами, собранные в рои, вызывают закономерную оторопь. А здесь Китай предрекает появление гиперзвуковых роев.
Подобные изречения не бросают зря. Либо Пекин ведёт соответствующую работу, либо пытается прощупать почву и отследить реакцию потенциальных противников. Как бы то ни было, у такого решения очень много фундаментальных препятствий. Многие из них уже частично решены. Прежде всего, это мощнейшие ударные и тепловые нагрузки на корпус и начинку аппаратов при малейшем маневрировании на гиперзвуке. Это требует уникальных материалов, а также ударопрочной и жаропрочной электроники. Гиперзвуковой объект движется в слое высокотемпературной плазмы, практически непроницаемой для радиоволн. Если одиночные ракеты могут двигаться по заранее заданному маршруту, не связываясь с «центром» в гиперзвуковом режиме, то коллективу ракет такого недостаточно. Здесь требуется высокоскоростная связь между отдельными беспилотниками. Исследователи из Пекинского технологического института намекают на разработку собственной мобильной сети для искусственного разума гиперзвуковых роев.
Компания Curtiss-Wright предлагает свои услуги вооруженным силам США в области разработки электронного оборудования для гиперзвуковых ракет. Американские инженеры считают, что основными требованиями к электронным чипам и оборудованию будут: миниатюрность, жаропрочность, скромное энергопотребление, возможность работы при низком давлении и устойчивость к ударам. Как утверждают разработчики, военным приходится обращаться к гражданским разработчикам, так как только они обладают необходимыми компетенциями в области миниатюризации и снижения энергопотребления электронных компонентов. Достаточно вспомнить эволюцию сотовых телефонов. В этой связи российским оружейникам сложнее – в стране фактически отсутствует гражданская микроэлектроника собственного производства.