Дрон за тысячу долларов поставил ПВО перед неожиданной проблемой: его сначала нужно отличить от птицы
Долгое время задача противовоздушной обороны выглядела относительно понятной. Где-то появляется самолёт, вертолёт или ракета, радар обнаруживает цель, система определяет её координаты, после чего в работу вступает оружие. Конечно, реальная ПВО всегда была значительно сложнее этой схемы, но сами цели помогали обороняющемуся: самолёт весом двадцать тонн, летящий со скоростью 900 км/ч на высоте нескольких километров, довольно сильно отличается от окружающего мира. Современные беспилотники сломали эту удобную картину. Теперь в нескольких десятках метров над землёй может лететь пластиковый аппарат массой несколько килограммов, рядом находятся птицы, автомобили, деревья, линии электропередачи и здания, а где-то чуть выше появляется ещё несколько десятков таких же целей. И каждой из них радар должен не просто сказать «что-то есть», а определить, что именно он видит и стоит ли вообще тратить на это оружие.
Именно этой проблеме посвящён свежий материал TWZ, подготовленный совместно с Leonardo DRS. Компания продвигает свой мобильный радар 202 Expeditionary Skid U-KIT-0091, однако гораздо интереснее конкретного изделия оказывается описанная в публикации эволюция самой противодроновой обороны. Беспилотники становятся одновременно меньше, быстрее, многочисленнее и дешевле, а значит, классическая модель, при которой один мощный радар наблюдает за большой территорией и передаёт обнаруженные цели батарее ПВО, постепенно перестаёт быть достаточной. Современной системе приходится видеть практически всё — от больших ударных аппаратов до маленьких FPV — причём делать это возле земли, среди огромного количества естественных и искусственных помех.
Большой радар внезапно обнаружил, что земля очень шумная
Главный противник радара в борьбе с малым беспилотником — далеко не обязательно технология малозаметности. Иногда достаточно просто лететь низко. Чем ближе аппарат находится к поверхности, тем сложнее выделить его отражение среди деревьев, домов, автомобилей, рельефа и других объектов. Возникают мёртвые зоны, закрытые складками местности или растительностью. Маленькая эффективная площадь рассеяния дополнительно усложняет обнаружение, а сравнительно небольшая скорость некоторых мультикоптеров создаёт ещё одну неприятность: системе необходимо отличить настоящий аппарат от птиц и других медленно движущихся объектов.
С военными самолётами эта задача гораздо проще. Даже если современный истребитель обладает малой радиолокационной заметностью, его скорость, траектория и характер движения достаточно специфичны. Маленький квадрокоптер может практически зависнуть. Затем резко изменить направление. Потом снова остановиться. Птица способна вести себя удивительно похоже. Радар поэтому должен не просто обнаруживать отражение, а поддерживать устойчивую трассу цели и передавать системе управления достаточно качественные данные для её классификации и последующего поражения. Современные специализированные counter-UAS радары именно поэтому всё активнее используют программную классификацию и алгоритмы машинного обучения, пытаясь автоматически отделять беспилотники от птиц, людей, автомобилей и фоновых объектов.
Но здесь возникает почти абсурдный парадокс. Чем дешевле становится атакующее средство, тем более сложной может становиться система, необходимая просто для его уверенного обнаружения. Дрон стоимостью несколько тысяч долларов способен заставить обороняющегося использовать радар с активной фазированной решёткой, оптико-электронную станцию, тепловизор, средства радиоэлектронной разведки, систему управления и только после этого какое-либо средство поражения. Экономическая асимметрия начинается ещё до запуска первой ракеты: дорогой перехватчик против дешёвого беспилотника — только последняя стадия проблемы.
Одного идеального радара больше недостаточно
Классическая инженерная реакция могла бы выглядеть просто: если маленькие дроны трудно обнаруживать, нужен ещё более мощный радар. Но именно здесь современная противодроновая оборона начинает идти в противоположном направлении.
Очень мощный дальнобойный радар действительно способен наблюдать за огромным пространством. Одновременно он становится чрезвычайно важным объектом. Его можно обнаружить по излучению, подавить средствами радиоэлектронной борьбы или попытаться уничтожить. Кроме того, никакая дальность не отменяет геометрию: холм, лес, городская застройка или сама кривизна Земли способны создать пространство, которое один сенсор просто не увидит. Поэтому вместо одного великолепного радара всё привлекательнее становится сеть множества сравнительно компактных сенсоров, расположенных на разных высотах и направлениях.
Именно это Leonardo DRS называет эшелонированием сенсоров. Причём речь идёт сразу о двух разных видах эшелонирования. Первое — географическое. Один радар стоит на возвышенности и смотрит поверх деревьев, другой закрывает долину, третий контролирует вероятный маршрут подлёта, четвёртый находится непосредственно возле защищаемого объекта. Возникающие у одного сенсора мёртвые зоны перекрываются другими. Если один радар уничтожен или подавлен, вся система не ослепнет.
Второе эшелонирование ещё интереснее — технологическое. Радар хорошо измеряет положение и движение цели, но ему помогает оптика. Тепловизор видит тепловую сигнатуру. Средства радиоэлектронной разведки способны обнаруживать управляющий или телеметрический сигнал. Акустические датчики слышат характерный звук двигателей. Ни один из этих методов не является идеальным, зато их данные можно объединить. Один сенсор говорит: «там движется маленький объект». Второй подтверждает: «он выглядит как квадрокоптер». Третий обнаруживает радиоканал. После этого система управления получает значительно более уверенную картину, чем мог бы дать любой отдельный прибор.
Получается любопытная перемена. Современная ПВО постепенно учится смотреть на мир не одним очень хорошим глазом, а десятками разных глаз одновременно.
И радар становится маленьким
202 Expeditionary Skid, вокруг которого построен исходный материал TWZ, хорошо показывает эту тенденцию. В основе комплекса находится Extended Multi-Mission Hemispheric Radar — программно определяемый импульсно-доплеровский AESA-радар S-диапазона. Одна панель обеспечивает сектор наблюдения примерно 90 на 90 градусов, поэтому для кругового обзора обычно используются четыре панели. При этом весь отдельный модуль занимает площадку примерно четыре на четыре фута и может устанавливаться в кузове пикапа, на тактической машине, прицепе, корабле или стационарном объекте. У него собственное электропитание и средства определения положения, а работать он способен даже во время движения носителя.
Выбор S-диапазона тоже не случаен. Более высокочастотные диапазоны способны давать очень высокую точность, но сильнее страдают от неблагоприятных атмосферных условий. Представитель Leonardo DRS подчёркивает устойчивость S-диапазона к дождю и пылевым бурям, что особенно важно для системы, которая должна работать постоянно, а не только при хорошей погоде. Но главным преимуществом такого комплекса оказывается даже не конкретная частота или дальность, которую компания в публикации подробно не раскрывает. Главное — мобильность и возможность распределения.
Если четыре радарные панели находятся на одной позиции, получается круговой обзор. Но их вовсе не обязательно держать вместе. Панели можно разнести, закрывая различные направления, или объединять информацию нескольких отдельных комплексов. Возникает принципиально другая архитектура ПВО: вместо одного радара, одного командного пункта и одной батареи появляется распределённая сеть, элементы которой могут постоянно перемещаться и обмениваться данными.
И это важно не только для обнаружения дронов. Это вопрос живучести самой ПВО. Излучающий радар тоже сообщает противнику о своём существовании. Если вся картина воздушной обстановки зависит от одной большой станции, её уничтожение способно создать огромную дыру. Если ту же картину формируют десять меньших сенсоров, потеря одного становится неприятностью, но не катастрофой.
Но настоящий кошмар начинается не с одного маленького дрона
Допустим, система научилась уверенно обнаруживать FPV-аппарат. Затем прилетают сто.
И здесь неожиданно выясняется, что обнаружение перестаёт быть главной проблемой.
Представитель Leonardo DRS формулирует это довольно точно: если радар видит дроны, их можно сопровождать. Сложнее управлять огромным количеством одновременно возникающих трасс, определять степень угрозы каждой цели и назначать на неё подходящее средство поражения.
Представим, что к объекту одновременно приближаются сто аппаратов. Один направляется к складу боеприпасов. Второй — к радару. Третий вообще пролетит мимо. Несколько могут оказаться ложными целями. Часть несёт боевые заряды. Другие, возможно, выполняют разведку. Какие уничтожать первыми? На какие тратить ракеты? Где достаточно пулемёта? Какие можно подавить средствами РЭБ? Как не направить два дорогих перехватчика на одну цель, оставив соседнюю без внимания?
Поэтому выражение «рои дронов» часто заставляет представлять прежде всего огромное количество летящих аппаратов, хотя настоящая революция может находиться в системе управления боем. Проблема ста целей заключается не только в необходимости иметь сто боеприпасов. Необходимо за секунды обработать сто траекторий, определить сто уровней угрозы, распределить средства поражения и постоянно пересчитывать решение после уничтожения или изменения курса каждой цели.
Человек физически не способен выполнять такую работу вручную с необходимой скоростью.
И здесь искусственный интеллект становится для ПВО не модной добавкой, а практически неизбежным инструментом.
Следующая гонка вооружений идёт не между дроном и ракетой
Она идёт между автоматизацией атаки и автоматизацией обороны.
Это, пожалуй, главный вывод, который можно сделать из происходящего. Пока беспилотники применяются по одному или небольшими группами, человек ещё способен оставаться непосредственным оператором практически каждого решения. Но стоимость дронов снижается, их производство масштабируется, автономность растёт, а программное обеспечение позволяет координировать всё больше аппаратов одновременно. Если одна сторона сможет отправить сотню автономно распределяющих цели беспилотников, другая не сможет отвечать системой, в которой десяток операторов вручную рассматривает каждую отметку на экране.
Обороне придётся автоматизировать тот же процесс. Радар обнаружил объект. Алгоритм сформировал трассу. Несколько сенсоров классифицировали цель. Система управления определила степень опасности. Компьютер выбрал наиболее дешёвое подходящее средство поражения. Оператору остаётся контролировать процесс и принимать решения там, где действительно требуется человек.
Фактически ПВО начинает превращаться из набора зенитных комплексов в огромную автоматизированную систему распределения задач.
И тогда становится понятно, почему сенсорная сеть оказывается не менее важной, чем оружие.
Потому что сбить можно только то, что успел правильно понять
В борьбе с самолётом прошлого века время измерялось минутами. Дальний радар обнаруживал цель за сотни километров, после чего командование могло определить её маршрут, поднять авиацию или подготовить зенитные комплексы. Низколетящий небольшой беспилотник сокращает эту дистанцию и вместе с ней уничтожает запас времени.
Именно время представитель Leonardo DRS называет главным противником современной противодроновой обороны. Чем раньше первый сенсор увидит цель, тем больше остаётся времени для её классификации, передачи информации, выбора оружия и повторной атаки, если первая окажется неудачной. Поэтому эшелонирование сенсоров необходимо не только ради увеличения дальности. Оно буквально покупает секунды и минуты.
Особенно хорошо это видно возле земли. Радар, установленный в долине, может увидеть то, что скрыто от станции на другом склоне. Сенсор, поднятый над деревьями, увеличивает радиогоризонт. Передовой небольшой радар способен передать трассу назад ещё до того, как цель попадёт в поле зрения основной системы. В результате ПВО получает возможность начать принимать решение раньше.
И здесь появляется очень важная перемена в понимании эффективности противовоздушной обороны.
Раньше мы привыкли спрашивать: на какой дальности эта система может сбить цель?
Теперь всё чаще правильный вопрос звучит иначе:
на какой дальности она способна понять, что именно летит?
Потому что дальность ракеты бесполезна, если маленький дрон обнаружили слишком поздно. Лазер бесполезен, если система не знает, куда его направить. Пушка бесполезна, если среди десятков отметок невозможно быстро выбрать настоящую угрозу. Даже самый дешёвый перехватчик бесполезен, если система управления не успела назначить ему цель.
Дешёвые беспилотники заставляют строить очень дорогой мозг
Именно поэтому развитие противодроновой обороны идёт по несколько парадоксальному пути. Средства поражения стараются сделать дешевле — появляются автоматические пушки, дистанционные модули, лазеры, небольшие ракеты, дроны-перехватчики и средства радиоэлектронной борьбы. Но одновременно инфраструктура, которая решает, чем, когда и по чему стрелять, становится всё сложнее.
Понадобятся многочисленные радары.
Оптические и инфракрасные станции.
Пассивные радиочастотные сенсоры.
Средства РЭБ.
Системы связи.
Вычислительные центры.
Алгоритмы классификации.
Автоматическое распределение целей.
И всё это должно работать как единая сеть даже после потери части её элементов.
Поэтому самая дорогая часть будущей противодроновой обороны может оказаться вовсе не ракетой. Ею станет способность постоянно видеть пространство вокруг защищаемого объекта, превращать миллионы ложных отражений и сигналов в несколько реальных угроз и за считаные секунды принимать решение о том, что с ними делать.
Дрон действительно изменил экономику войны. Но дело оказалось не только в знаменитой формуле «дешёвый беспилотник против дорогой ракеты». Это лишь самая заметная часть проблемы.
Гораздо неприятнее другое.
Дешёвый беспилотник заставляет противника построить очень дорогую систему только для того, чтобы вовремя понять, что этот беспилотник вообще существует.
А когда вместо одного аппарата прилетает сотня, борьба перестаёт быть соревнованием между дроном и зенитной ракетой.
Она превращается в соревнование между двумя сетями — какая из них быстрее увидит, поймёт и распределит цели. И вполне возможно, что именно там, а не в характеристиках очередной ракеты или лазера, сейчас решается будущее противовоздушной обороны.
