Наиболее острыми глобальными экологическим проблемам сегодня считаются утрата биоразнообразия, изменение климата, доступ к качественной воде и другим ресурсам, и было высказано предположение, что достижения и других технологий, а не только «классически зелёных», будут привлечены к их решению. «Будут привлечены» – слишком осторожно сказано: многие плоды инновационных систем в формате результатов новых технических решений уже привлечены и к изучению экологических проблем, и к их решению. Одним из примеров такого рода конвергенции технологий на ниве экологии являются беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или в просторечии – беспилотники.
Здесь надлежит сделать небольшое отступление, чтобы определиться с терминологией. Беспилотник – значит «без пилота», пилот управляет воздушным транспортным средством, то есть беспилотник по своей первоначальной сути – воздушное транспортное средство без пилота на борту. До поры до времени так оно и было, и беспилотниками называли преимущественно летательные аппараты без лётчика. Все остальное, что само ездило и плавало, было на уровне игрушек или немногочисленных опытных образцов и называлось просто «радиоуправляемые модели». Но с развитием средств связи, автоматики, управления и компьютерной техники стали появляться традиционные транспортные средства в нетрадиционном исполнении: автомобили без водителя, корабли без экипажа, поезда без машиниста. И управление ими могло осуществляться не только посредством радиосвязи, но и через бортовой компьютер. Поскольку в технике уже существовал аналог таких транспортных средств в виде самолётов без лётчика под название «беспилотник», то этот термин получил более широкую трактовку, нежели беспилотный летательный аппарат, и распространился на все прочие транспортные средства без человека на борту в качестве средства управления, так сказать. Именно в этом смысле – управляемое транспортное средство без человека на борту – и будут рассматриваться беспилотники в контексте данной главы с привязкой к той стихии, к какой они принадлежат: земле, воде или воздуху. Причём наряду с термином «беспилотник» будет использоваться и название «дрон», что по сути то же самое, только с англоязычным звучанием.
Возвращаемся с чего начали. Беспилотники, используемые в экологических целях, принято называть «экодронами». От обычных они ничем не отличаются, приставка призвана подчеркнуть их сугубо мирное научное назначение. Экологов в дронах, помимо всего прочего, привлекает то, что в отличие от самолётов или спутников, БПЛА могут находиться ближе к исследуемому объекту вплоть до взаимодействия с ним, выполняя при этом:
- мониторинг состояния атмосферы, как для выявления глобальных изменений в земной атмосфере по примеру проекта NASA ATTREX, где американский стратегический разведывательный дрон Global Hawk задействован для измерения влажности, концентрации озона и других параметров стратосферы, так и для локального контроля состояния воздуха по примеру китайских экологических проектов, где дроны используются для мониторинга загрязнения воздуха над электростанциями, заводами, теплоходами и другими источниками загрязнения воздуха;
- мониторинг загрязнения мирового океана и морских побережий по примеру научной экспедиции Race for Water Odyssey (Одиссея в поисках воды), которая собирает данные об уровне загрязнения мирового океана пластиком в ходе обследования береговых линий, используя дроны eBee швейцарской компании senseFly;
- мониторинг лесов: обнаружение незаконных вырубок, выявление поражений лесных массивов в результате размножения насекомых-вредителей, распознавание очагов пожаров на стадии их зарождения, картографирование лесных угодий;
- борьба с браконьерами на на суше и на воде, так в Кении в тех районах национальных парков и заповедников, которые патрулируются дронами, число преступлений сократилось на 96 %, в Мексике с помощью дронов борются за спасении морских черепах, выслеживая сборщиков их яиц, в Латвии дроны используются для выявления рыбаков, незаконно устанавливающих сети;
- наблюдение за редкими видами животных и птиц, их подсчёт и идентификация в местах обитания с применением видео и аудиоаппаратуры, устанавливаемой на дроны, так в Индонезии с помощью дронов удалось найти в тропических лесах места обитания орангутанов и узнать количество оставшихся представителей вида.
Это лишь несколько примеров использования беспилотников в экологических целях. Интерес к ним в наше время проявляется во всех сферах человеческой деятельности во всех цивилизованных странах. Общую картину коммерческого применения БПЛА можно представить на основе данных, собранных аналитическим подразделением сайта Business Insider – BI Intelligence (рис. 1).
Рис. 1. Структура пользования коммерческими БПЛА в США на март 2016 года
Хотя эти данные относятся только к США, в иных странах распределение по секторам может отличаться, и значительно, с учётом уровня их развития, предложений продавцов БПЛА и потребностей покупателей аппаратов, но по этой информации можно ориентироваться на перспективы применения беспилотников в других странах. Ведь направление и темп движения по пути прогресса задаёт идущий впереди.
А началом отсчёта применения беспилотников можно считать 1849 год, когда австрийская армия использовала для бомбардировки Венеции беспилотные воздушные шары с часовым механизмом на борту для сброса шрапнельных зарядов. Хотя практический эффект от такой боевой операции был мизерный, но шума эта затея наделала много, и вошла в анналы истории как начало эры БПЛА. Техническая реализация идеи дистанционного управления аппаратами была продемонстрирована компанией «Электрические торпеды Симса-Эдисона», которая в 1892 году представила управляемую по проводам торпеду, а существенным толчком к созданию дистанционно управляемых аппаратов стало открытие электричества и изобретение радио. На основе этих достижений науки и техники британец Эрнест Уилсон в 1897 году запатентовал систему для беспроводного управления дирижаблем, а в 1899 году на выставке в Мэдисон-Сквер-Гарден инженер и изобретатель Никола Тесла показал публике миниатюрное радиоуправляемое судно.
С разной степенью успеха работы по созданию дистанционно управляемых аппаратов велись и во время Первой мировой войны, и во время Второй мировой войны, и в период затишья между ними, когда с лёгкой руки капитана третьего ранга Делмара Фарни, возглавлявшего проект радиоуправляемой авиации ВМФ США, за БПЛА укрепилось альтернативное название «дрон» (drone – трутень), которое капитан Фарни употребил в своём отчёте в 1936 году. На время между мировыми войнами приходится и начало серийного производства беспилотника, способного осуществлять не только взлёт с полётом, но и посадку. Им стал созданный в 1933 году британскими инженерами биплан DH.82B Queen Bee. Только вот основное его применение было незавидное – этот БПЛА использовался в качестве мишени для зенитчиков и истребителей.
Роль мишени была основным амплуа дронов вплоть до 60-х годов прошлого века. Лишь в конце 50-х годов начались масштабные, а не разрозненные работы над проектами беспилотников в роли разведчиков, и в американские войска стали поступать беспилотные разведывательные самолёты Ryan Model 147A Fire Fly и Ryan Model 147B LIghtning Bug, разные модификации которых эксплуатировались до начала XXI века. В то же время в США был разработан и передан военно-морскому флоту первый боевой вертолёт-БПЛА Gyrodyne QH-50 DASH, вооружённый торпедами и глубинными бомбами для борьбы с подводными лодками. Помимо совершенствования элементной базы для электронной начинки дронов, дальнейшим разработкам и производству армейских беспилотников способствовал опыт войны во Вьетнаме, где разведывательные БПЛА США совершили почти 3500 вылетов, показав при этом свою высокую эффективность в районе боевых действий при полном отсутствии потерь среди личного состава.
Одним из первых ярких эпизодов боевого применения беспилотников стала операция «Арцав-19», проведённая 9 июня 1982 года израильской авиацией против сирийских сил противовоздушной обороны во время боевых действий в долине Бекаа в Ливане. В операции принимали участие дроны «Мастиф» и «Скаут» израильского производства, которые осуществляли разведку сирийских аэродромов, позиций ЗРК и передвижения войск. Помимо разведки на беспилотники была возложена задача наведения на цели ракет, выпущенных с истребителей. Совместное применение истребителей, как носителей боевых управляемых ракет, и беспилотников с телекамерами на борту, как средств управления боевыми ракетами при их заходе на цель, привели к ошеломляющему результату: в ходе операции «Арцав-19» было уничтожено 18 ЗРК и 86 самолётов.
На новый уровень боевого применения БПЛА вышли на волне развития средств связи и навигации, в первую очередь системы глобального позиционирования (GPS), которая стремительно вошла в нашу жизнь на рубеже 90-х годов прошлого века, а развитие технологий, накопление боевого опыта и изменения в отношении высшего командования стран НАТО к применению дронов в боевых действиях постепенно выдвинули БПЛА на передний край войны: из разведчиков и наводчиков они превратились в самостоятельную ударную силу.
В начале XXI века основным вектором развития БПЛА стало повышение их автономности вплоть до самостоятельного принятия на поле боя тактических решений на основе поставленных боевых задач при взаимодействии с другими средствами ведения боевых действий. В рамках решения этой задачи в США был создан и прошёл лётные испытания многоцелевой боевой беспилотный самолёт X-47B, умеющий самостоятельно взлетать и приземляться, в том числе на палубу авианосца, а в апреле 2015 года БПЛА X-47B полностью в автоматическом режиме произвёл первую в истории дозаправку в воздухе.
От достижений в области создания БПЛА, ставших уже историей, обратимся к дню сегодняшнему. И снова продолжим рассказ про беспилотники военного назначения, поскольку, по большей части, именно в военных лабораториях или по заказу оборонных ведомств, несмотря на всплеск интереса к дронам мирного назначения, рождаются наиболее перспективные в техническом плане решения, создаются весьма совершенные с инженерной точки зрения изделия и отрабатываются самые необычные технологии их использования. Потому и рынок военных БПЛА постоянно растёт: согласно отчёту нидерландской консалтинговой фирмы ASD, в 2016 году оборот рынка военных беспилотных летательных аппаратов составил 8,5 миллиардов долларов, а к 2022 году оборот рынка военных БПЛА вырастет до 13,7 миллиарда долларов. Крупнейшими игроками на этом рынке являются три американские корпорации: AeroVironment Industries, General Atomics Aeronautical Systems, Northrop Grumman, и два израильских концерна: «Израильская авиационная промышленность» (IAI, ТАА) и «Эльбит Маарахот».
Нестандартное техническое решение и необычную технологию применения беспилотников предложили американские учёные, занимающиеся разработкой различной военной техники. Они разработали и изготовили опытную партию миниатюрных беспилотных летательных аппаратов, каждый из которых помещается на ладони руки. Беспилотник, который получил название Цикада (Cicada), по словам его разработчиков, представляет собой нечто вроде мобильного телефона с крыльями. Многочисленный рой таких беспилотников, будучи выпущенным на большей высоте с самолёта, опустится на поверхность точно в заданном месте, выполняя по пути и после посадки поставленные задачи при помощи встроенных в их электронный блок датчиков разного типа.
«Мы можем сбросить с самолёта сколь угодно большой рой таких беспилотников, – рассказывает Аарон Кан, сотрудник Научно-исследовательской лаборатории ВМС США, – и при достаточно большом количестве таких аппаратов у противника не будет никакой возможности ни найти их всех, ни подавить их другими способами». Название Cicada является аббревиатурой от Covert Autonomous Disposable Aircraft. Конструкция этого аппарата разработана с учётом её максимальной простоты, малых габаритов и небольшой стоимости. На разработку и изготовление опытных образцов таких аппаратов потрачены тысячи долларов, но, в конце концов, его стоимость не будет превышать 250 американских долларов.
Беспилотник Cicada, чем-то напоминающий бумажный самолётик с электронной печатной платой, состоит из десяти деталей, среди которых нет никакого двигателя. Этот летательный аппарат лишь способен планировать к точке с заданными GPS-координатами, будучи выпущенным с самолёта, вертолёта или другого беспилотника большего класса. Лишённый двигателя, аппарат Cicada может лететь со скоростью 75 километров в час, маневрируя в воздухе и корректируя свою траекторию по GPS-координатам. Во время первых испытаний беспилотников Cicada они были сброшены с самолёта на высоте 17500 метров. За время полёта этот маленький аппарат пролетел по горизонтали более 17 километров, приземлившись за пять метров от заданных координат. Во время этих испытаний на плате беспилотника были установлены датчики, измеряющие окружающую температуру, атмосферное давление и влажность воздуха. Но такие аппараты, которые могут быть снабжены датчиками совершенно различных типов, в том числе и высокочувствительными микрофонами, могут быть использованы для выполнения бессчётного количества типов заданий.
«Это своего рода автоматизированные почтовые голуби, – рассказывает Аарон Кан. – Вы задаёте им точку назначения и они добираются туда любым доступным им способом». Одной из первых задач, решение которых планируется возложить на беспилотники Cicada, станет контроль перемещения техники на территории противника. «Мы оборудуем аппараты микрофонами, миниатюрными сейсмометрами и посадим их по длине участка дороги, которую нам требуется контролировать, – рассказывает Аарон Кан. – Каждый аппарат будет регистрировать звук и сотрясение земли от двигающейся техники, и мы получим возможность узнать её количество, приблизительные параметры, скорость и направление движения».
Кроме этого, миниатюрные беспилотники могут нести на себе магнитные датчики, способные обнаруживать вражеские субмарины, или шпионское оборудование, при помощи которого они смогут подслушать разговоры и выполнить перехват радиосообщений. Несмотря на столь строгую военную ориентацию, первое практическое использование беспилотников Cicada будет в более мирной области – в области мониторинга и предсказания метеорологических условий. Учёные-метеорологи, пытаясь спрогнозировать образование торнадо и ураганов, используют данные, собираемые, в основном, у поверхности земли. Беспилотники Cicada могут им предложить сбор данных с разных высот, давая учёным возможность построения реальных трёхмерных моделей, по которым можно более точно прогнозировать изменения метеорологических условий.
Миниатюризация дронов военного назначения – своего рода тренд в дроностроении. Еще один пример из этой серии – нанодрон Black Hornet Nano, размер которого – всего 10х2,5 см, а масса – около 18 граммов. Американские военные испытали его на полигоне и остались довольны результатом. Black Hornet Nano – миниатюрный дрон, внешний вид которого напоминает вертолёт. Создан он был норвежской компанией Prox Dynamics и является одним их самых маленьких в своём классе устройств. Модель PD-100, тем не менее, обладает весьма солидными функциональными возможностями. В частности, в дроне имеется тепловизор, который эффективно работает на расстоянии до километра. Аккумулятор устройства обеспечивает до 25 минут полёта. Управляется дрон с пульта управления, похожего на джойстик для компьютерных игр. Видео с устройства можно смотреть на экране в режиме реального времени. Если враг захватит дрон, он не сможет получить с него информацию, так как она сохраняется в модуле памяти, который находится у пилота. Таким образом, Black Hornet Nano идеально подходит для бесшумной и незаметной разведки. Источник, близкий к министерству обороны США, утверждает, что у американской армии имеются в распоряжении несколько таких дронов, каждый из которых стоит порядка 40 тысяч долларов, и их испытания проводятся с начала марта 2015 года. Эту информацию подтверждает Арне Скйяерпе, СЕО и президент Prox Dynamics. Такие устройства имеются и в арсенале армии Великобритании – британские военные использовали Black Hornet Nano в разведывательных миссиях в Афганистане.
Сверхмалые размеры и дешевизна минидронов привносят в военное дело новые технологии. В целях отработки одной из них DARPA провело испытательный запуск с истребителя стаи одноразовых беспилотников Perdix. Такие аппараты предназначены для запуска с самолёта и быстрого сбора важных данных, которые позволят лётчикам точнее идентифицировать цели и наносить удары. Во время боевых действий многофункциональные истребители нередко используются для нанесения ударов по наземным целям. При этом информацию о целях предоставляет разведка, которая иногда может допускать ошибки. Результатом таких ошибок становится или разрушение гражданской инфраструктуры, или гибель гражданских. Использовать обычные беспилотники перед нанесением бомбового или ракетного удара не всегда возможно, в том числе из-за того, что относительно крупный аппарат могут сбить. Кроме того, существующие разведывательные аппараты невозможно запускать с боевых самолётов, хотя системы связи и позволяют передачу данных с аппарата истребителю. Новые беспилотники Perdix спроектированы таким образом, чтобы истребители могли запускать их из стандартных автоматов отстрела ложных тепловых целей. Беспилотники имеют складные переднее и заднее крыло. После запуска аппараты низко пролетают над целью и передают на борт самолёта разведывательные данные. Для существенного удешевления конструкции корпус Perdix выполнен из пластика – его печатают на 3D-принтере. За движение аппарата отвечает небольшой электромотор с толкающим воздушным винтом.
В DARPA дронов, которые можно запускать с самолётов называют «гремлинами», то есть сказочными озорными бесами, ставшими талисманами удачи для многих британских пилотов во времена Второй мировой. Они станут недорогими многоразовыми дронами, способными выполнять роли разведчиков и наблюдателей. Также их можно будет использовать для устранения целей. В теории стая «гремлинов» может налететь на вражеский самолёт, заглушить связь и радар, обескуражить пилота, оставаясь слишком малыми и многочисленными, чтобы их можно было сбить ракетой или пулемётом. «Гремлинов» придётся делать многоразовыми, но долгоживущими, наряду с «недорогим и недолгоживущим носителем». По мнению руководителя программы в DARPA Дэна Патта, «мы не будем выбрасывать весь носитель, двигатель, авионику и полезный груз после каждой миссии, как в случае с ракетами, но и не хотим поддерживать полное обеспечение и затраты, как в случае с современными многоразовыми системами, рассчитанными на десятилетия работы». Также потребуется хороший искусственный интеллект и ориентация в пространстве, чтобы дроны могли вылетать и возвращаться в самолёт-авианосец, избегая столкновений в процессе операций. В перспективе видится, что небольшие, разумные, манёвренные дроны из сферы военного использования проникнут в области гражданских применений.
Ориентации миниатюрных дронов в пространстве, улучшению их манёвренности и выполнению задач в составе «роя» поспособствует разработка исследователей из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), которые создали искусственный глаз, основанный на строении глаз насекомых. Изделие швейцарцев легло в основу навигационной системы, которая позволит миниатюрным беспилотникам воспринимать окружающий мир и ориентироваться в нем, выполняя поставленные перед ними задачи. Это далеко не первая разработка по созданию предназначенных для беспилотных летательных аппаратов датчиков, прототипами которых являются элементы тела насекомых. Однако это впервые было применено по отношению к миниатюрным аппаратам. Все предыдущие попытки оснастить системой видения минибеспилотники сводились к максимальной миниатюризации камер обычного типа, которые заканчивались с разной степенью удачи. Между тем, система видения в стиле «глаз насекомых» подходит для использования в беспилотных летательных аппаратах как нельзя лучше. Во-первых, такие системы не обладают большой разрешающей способностью, поэтому для обработки потока данных от них требуются весьма скромные вычислительные мощности. Во-вторых, такие системы имеют достаточно высокую чувствительность по отношению к регистрации движущихся объектов и света, отражённого от различных предметов. Все эти параметры системы видения позволят вести крошечный летательный аппарат даже в условиях ограниченного пространства с большим количеством препятствий. Искусственный глаз, созданный швейцарскими исследователями, весит всего 2 миллиграмма. Он состоит из трёх фотодатчиков, каждый из которых оснащён своей линзой. Обработка данных от этих фотодатчиков, которые расположены треугольником, позволяет системе видения определить скорость и направление движения, как в условиях плохой освещённости внутри закрытых помещений, так и на открытом пространстве при ярком солнечном свете. А быстродействие системы в целом превышает в три раза скорость реакции реальных насекомых. Разработав конструкцию фотодатчика и сопутствующие программные алгоритмы, исследователи планируют установить несколько таких «глаз» на один экспериментальный летательный аппарат, создав достаточно сложную визуальную систему. Возможностей такой системы, по мнению исследователей, будет достаточно для осуществления самостоятельного взлёта и посадки минидрона и для его стабилизации во время полёта. В планах исследователей стоит создание полосы искусственных глаз, размещённых на поверхности липкой ленты, которая может быть помещена на любые типы поверхностей, принося возможности компьютерного видения роботам, элементам систем «умный дом», бытовой технике, мебели и даже одежде.
Тренды трендами – но классика вечна, спрос на дроны классического размера никуда не денется, они как разрабатывались, так и будут разрабатываться. Из этого ряда в феврале 2014 года израильская компания Israel Aerospace Industries показала на авиасалоне в Сингапуре разведывательный беспилотный летательный аппарат Super Heron HF. В этом беспилотнике используется двигатель мощностью 200 лошадиных сил производства итальянской компании Diesel Jet. В отличие от предыдущей версии беспилотника, новый Super Heron HF (HF – Heavy Fuel, тяжёлое топливо) работает на дизельном топливе. Аппарат также отличается увеличенными скороподъёмностью, скоростью полёта (150 узлов против 125 узлов у Heron 1) и максимальной взлётной массой (1,45 тонны против 1,25 тонны). Super Heron HF комплектуется тремя наборами бортового оборудования для обеспечения надёжности, увеличенным набором полезной нагрузки и законцовками крыла. Благодаря последним удалось значительно сократить расход топлива и увеличить время пребывания в воздухе приблизительно вдвое.
Другая израильская компания Uvision из посёлка Цур Игаль представила серию вызывающих все больший интерес в последние годы так называемых «блуждающих вооружений». Речь идёт о беспилотных летательных аппаратах, способных передавать изображение цели, настигать её и уничтожать. Компания предложила 6 различающихся по дальности и мощности моделей, названых HERO. Самые крупные из них весят порядка 100 килограмм и способны барражировать над районом, где находится предполагаемая цель, до 6 часов. Всё это время они передают своим операторам изображение патрулируемой местности. В тот момент, когда цель найдена или зафиксировано ожидаемое событие, например, боевики собрались вместе, запускают ракету или намерены совершить другую акцию террора, беспилотник превращается в камикадзе, в считанные секунды и с большой точностью пикирующего на врагов и взрывающегося вместе с ними. Самый маленький HERO-30 весит всего 3 килограмма и может быть запущен бойцом в ходе уличного боя, когда трудно определить источник огня. Он «выстреливается» в небо под давлением воздуха, подобно пробке из бутылки шампанского. Используя электрический моторчик, такой аппарат способен в течение получаса кружить над районом и передавать бойцу изображение со встроенной камеры. Когда же цель обнаружена, он взрывает её.
Переосмысление технологии использования беспилотников предвещает настоящую технологическую революцию в военно-воздушных силах. В США они станут ядром создаваемой DARPA «системы систем» (SoSITE – System of Systems (SoS) Integration Technology and Experimentation), которая обеспечит беспрецедентную интеграцию оборудования и программного обеспечения истребителей, грузовых самолётов и БПЛА. Основанная на принципе открытых архитектур, SoSITE упростит и ускорит обновление и модернизацию устаревающих боевых единиц, систем и программ. Одна из главных задач SoSITE – изменение самого представления о том, что такое авиация, трансформация философии военного дела.
В оборонной отрасли уже давно идут разговоры о новых возможностях, предоставляемых роящимися дронами. SoSITE использует данную идею в своих целях. Отдельные боевые беспилотники уже давно применяются Соединёнными Штатами в Афганистане и Пакистане, однако в будущем их использование будет расширено. SoSITE может работать на основе уже применяющихся вооружений, без существенных доработок и модификаций. Несмотря на технологическую сложность реализации проекта, он не потребует астрономических затрат. Соперники США в обозримом будущем не будут иметь ни возможностей, ни времени для разработки систем, способных противостоять System of Systems Integration Technology and Experimentation.
Рис. Схема работы SoSITE
Главная идея, лежащая в основе проекта, проста по сути, но сложна в реализации – функции, сосредоточенные на данный момент в одном истребителе американских ВВС, будут распределены: часть из них перейдёт беспилотному самолёту-спутнику и целым полчищам БПЛА и управляемых ракет. Фактически на смену отдельным истребителям придут сложные, многокомпонентные боевые группы, которые будут подчиняться единой «системе систем», ускоряющей во много раз передачу информации при высоком уровне интеграции всех компонентов.
Беспилотники займутся сбором сведений о вражеских системах противовоздушной обороны и радиолокации. Многочисленные дроны будут пересылать полученную ими информацию на компьютер истребителя, находящегося за пределами зоны действия радаров противника. Пилот будет иметь возможность самостоятельно принимать решение о дальнейших действиях, однако нагрузка на него будет минимальна благодаря автоматизированной системе компьютерного управления Distributed Battle Management. Коммуникация будет обеспечиваться разрабатываемой сейчас программой «Связь в условиях повышенной сложности» (Communicationsin Contested Environments, C2E). Крейг Лоуренс, руководитель проекта Distributed Battle Management, сообщил, что новая система учтёт новейшие технологические достижения, при этом максимально упрощая взаимодействие пилота и машины.
Сам истребитель станет, по преимуществу, командным центром. Основная часть оружия, радиоэлектронные системы, сенсоры и БПЛА будут перевозиться сопровождающим беспилотным грузовым самолётом, похожим на Локхид С-130 Геркулес. Это позволит уменьшить заметность истребителя. Оборудованные антирадарами дроны будут запускаться со второго самолёта. После проведения разведки они будут возвращаться на место своей постоянной дислокации. По словам DARPA, управление ими будет таким же лёгким, как общение с коллегами-пилотами. Беспилотники смогут достаточно близко приближаться к радарам противника, подавлять их сигналы для обеспечения собственной безопасности и отправлять изображения целей командному центру. Компьютерные системы истребителя будут сопоставлять полученные сведения с данными собственных сенсоров и предоставлять пилоту уточнённую информацию о цели.
Если пилот истребителя примет решение об атаке, с сопровождающего самолёта будет выпущен рой миниатюрных крылатых ракет (LCCM). Большинство из них неизбежно будет уничтожено ракетами класса «земля-воздух» противника, однако некоторым удастся достигнуть цели и поразить её – это относится и к российским зенитно-ракетным системам С-300. Описанная схема позволит ВВС США пробить достаточно большую брешь в обороне врага и проникнуть через неё на менее защищённую территорию. При этом ПВО противника растратят большое количество дорогих противоракет. Разработчики отмечают, что, помимо прочих достоинств системы, она обеспечит большую безопасность лётчикам: не будет необходимости вылета в районы высокого риска. При использовании будущей «системы систем» потери противника будут ассиметричными: несоизмеримо больше, чем у ВВС США. При этом затраты на системы, способные противостоять SoSITE, во много раз превысят бюджет данной программы.
Готовя средства прорыва обороны противника, США не забывают и о своей обороне, где опять же найдётся место для БПЛА. Так Агентство противоракетной обороны США строит планы по созданию новейшего беспилотного летательного аппарата, который бы отличался не только большой дальностью полёта, но и своим оружием – мощным электрическим лазером, предназначенным для уничтожения баллистических ракет. Данный беспилотник, по задумке, будет способен летать на высоте до 20 км и быть практически неуязвимым для авиации и систем ПВО противника. Ещё в 2010 году США испытали на борту самолёта B747-400F противоракетный лазер ABL, мощность которого составляла 1 МегаВатт, что позволило сбить две баллистические ракеты. Но тогда проект был крайне дорогим удовольствием, а сама лазерная установка весьма громоздкой, что и вынуждало использовать самолёт данного типа. Но наука и техника на месте не стоит, спустя несколько лет лазерные технологии были усовершенствованы, и ВВС США планируют в 2021 году провести первый полет стратосферного беспилотника с лазерным оружием на борту.
При разработке и создании БПЛА большинство инженеров в поисках компромисса между возможностями вертолётов с вращающимися винтами и эффективностью самолётов с неподвижными крыльями выбирают решение в виде роторов с изменяемым углом наклона. Но специалисты НАСА предложили иное решение компромисса «крыло-винт» – конструкцию летательного аппарата с поворотным крылом, который может взлетать и садиться подобно вертолёту, а летать как обычный самолёт. Опытный вариант такого летательного аппарата получил название Greased Lightning или GL-10, и в 2015 году он совершил первый успешный испытательный полет, проведённый на полигоне близ Исследовательского центра НАСА Лэнгли, Вирджиния, во время которого он взлетел в вертикальном режиме и автоматически перешёл в режим горизонтального полёта. У опытного образца аппарата GL-10 было установлено по четыре электрических двигателя с каждой стороны от фюзеляжа на основных крыльях и два двигателя на плоскостях хвостового оперения. Эти двигатели черпали энергию, которую им поставляли батареи литий-ионных аккумуляторов и два 8-сильных дизельных двигателя, вращающие роторы электрических генераторов. Аппарат GL-10 имел размах крыльев 6,1 м, чистый вес – 24,9 кг и взлётный вес – 28,1 кг. «Все двигатели, находящиеся с каждой из сторон крыла и двигатели хвостового оперения, объединены в раздельные группы, каждая из которых управляется независимо от других групп, – рассказал Зак Джонс, пилот аппарата GL-10. – Изменяя углы наклона и тягу, вырабатываемую каждой группой двигателей, мы добиваемся такой манёвренности аппарата, которую неспособен продемонстрировать ни вертолёт, ни самолёт». Элементы конструкции аппарата GL-10 были изготовлены при помощи технологий быстрого производства и прототипирования. При этом, за все время была создана целая серия из 12 опытных образцов, которая началась с любительской конструкции из строительной пены и, по мере накопления опыта, превратилась в то, что было продемонстрировано во время испытаний. Согласно данным НАСА, аппарат GL-10 может беспрерывно летать в режиме горизонтального полёта в течение 24 часов, издавая шум, не превышающий уровень шума от газонокосилки с бензиновым двигателем. Такая длительность непрерывного полёта позволит при помощи беспилотников с поворотным крылом решать задачи, связанные с доставкой небольших экстренных грузов, обеспечением связи в удалённых районах или в районах бедствий, осуществлением картографической съёмки и выполнением задач по разведке и наблюдению. А более крупные варианты таких летательных аппаратов смогут поднимать в воздух от одного до четырёх человек вместе с их грузом.
Длительность непрерывного полёта – крайне важный показатель для беспилотных летательных аппаратов. Поэтому все чаще в конструкции БПЛА используются солнечные батареи, которые позволяют получать энергию без посадки на землю. Испытания одной из таких моделей провели специалисты Китайской академии космической аэродинамики. Разработанный ими беспилотник способен развивать скорость до 200 километров в час и при этом находиться в воздухе до нескольких месяцев. Китайский летательный аппарат получил название Caihong-T4 (CH-T4), он имеет размах крыльев в 40 метров, максимальная высота полёта составляет 20 километров. Для полёта используется 4 пары электродвигателей с пропеллерами, получающие энергию от солнечных батарей, установленных на верхней части крыльев аппарата. Также CH-T4 имеет двойное хвостовое оперение, а каждое крыло способно слегка изменять форму в зависимости от условий полёта. Вес беспилотника составляет 500 кг. Подзарядка аккумуляторов происходит в светлое время суток, и их запаса достаточно для того, чтобы CH-T4 продолжал выполнять свою функцию и ночью. Как сообщают конструкторы, при полете на максимальной высоте область охвата «взора» беспилотника составляет около миллиона квадратных километров.
Аналогичный проект разрабатывают в Европе, его цель – создание гибрида спутника и беспилотника, который создатели назвали «стратобусом» (StratoBus). Размах задач, которые должен решать стратобус весьма широк – это и наблюдение за пограничными районами, и морская разведка, и телекоммуникации, и телерадиовещание, и навигация. Кроме того, эта автономная стационарная платформа сможет усилить GSM-покрытие во время массовых мероприятий, а GPS – над участками с интенсивным движением транспорта. Обшивка стратобуса изготовлена из закрученного углепластик, он может брать на борт грузы весом до 200 кг. Длина воздушного судна 70-100 метров, диаметр – 20-30. Стратобус будет парить на высоте 20 километров. Он сможет собирать солнечные лучи в любое время года: солнечные панели дополняет система усиления мощности, а также обратимый тепловой элемент для хранения энергии. Чтобы противостоять порывам ветра, воздушному судну понадобится постоянный источник энергии – два электромотора будут постоянно менять свою выходную мощность, в зависимости от скорости ветра. Руководит проектом фирма Thales Alenia Space, специализирующаяся на космических телекоммуникациях и навигации. В разработке стратобуса участвуют также Airbus Defence & Space, Zodiac Marine and CEA-Liten. Этот проект объединил целый кластер аэрокосмической промышленности южной Франции (предприятия, выпускающие беспилотные летательные аппараты, воздушные шары и стратопланы).
С появлением новых материалов, совершенствованием технических средств и развитием инженерной мысли человечество все ближе подходит к созданию летающего автомобиля. С этой стороны интересен опыт китайского авиационного концерна AVIC, который в 2015 году на Третьей китайской вертолётной выставке в Тяньцзине представил прототип летающего автомобиля – робота под названием Swift Gazelle. Этот беспилотник весит 100 кг и приводится в действие шестью роторами с пропеллерами, установленными по разные стороны кузова автомобиля. Хоть это все походит на большую детскую радиоуправляемую игрушку, но в основе Swift Gazelle лежат все технологии, которые будут использованы при создании полномасштабного летающего транспортного средства. К данной разработке проявили интерес представители китайской Народно-освободительной армии, которые станут покупателями первых летающих автомобилей компании AVIC. Каждый из роторов имеет свою собственную цифровую систему управления, работа которой координируется компьютером основной системы. Благодаря этому, летающий автомобиль Swift Gazelle может совершать вертикальный взлёт и посадку, летать и зависать на месте, подобно вертолёту. А на земле, сложив роторы в соответствующее положение, автомобиль может убежать от любого преследователя.
Естественно, что прототип Swift Gazelle, который имеет небольшие размеры и вес, является беспилотным аппаратом, способным самостоятельно или при помощи дистанционного управления перемещаться как по воздуху, так и по земле. При этом, возможностей системы управления достаточно для того, чтобы Swift Gazelle полностью в автономном режиме мог выполнить несложные задания, связанные с проведением операций по разведке и наблюдению. Однако, в полномасштабном варианте транспортного средства, которое уже окажется способным перевозить людей, будет находиться оборудованное всем необходимым водительское место и водитель сможет брать на себя управления при выполнении особо сложных заданий или при полётах в плохих погодных условиях. Хуань Шуилин, ведущий инженер компании AVIC, надеется, что автомобили типа Swift Gazelle получат широкое распространение в недалёком будущем и станут одним из основных видов средств передвижения. Эти же самые автомобили, с немного изменённой конструкцией, вероятно, станут частью арсенала китайской армии, позволяя солдатам быстро добираться в труднодоступные районы.
Как было определено в начале этой главы, под «беспилотниками» сейчас разумеют не только БПЛА, но и все прочие управляемые транспортные средства без человека на борту, и помимо беспилотных летательных аппаратов, в войсках все больше находят применение сухопутные и водные беспилотники.
Интерес развитых стран к боевым роботам подогревается, прежде всего, тем, что граждане этих государств стали крайне негативно относиться к большим потерям личного состава. Если во время советско-финской войны СССР терял в день 1300 человек убитыми, и это никак не влияло на его решение о сворачивании войны, то в 1989 году потери сподвигли руководство Советского Союза уйти из Афганистана, где в день погибало менее трёх советских бойцов. Аналогичный сдвиг в сознании произошёл и в США: в 1941 году они сражались после потери 2345 человек за 90 минут, а в 1993 году были вынуждены навсегда оставить в покое Сомали после того, как потери там достигли уровня девяти убитых в день.
На сайте ASDReports, размещающим результаты исследования рынков, опубликован прогноз, согласно которому рынок наземных боевых роботов (в основном телеуправляемых) к 2020 году достигнет 8,3 миллиарда долларов. Результаты прогноза сопровождены заявлением, что перед нами большая индустрия, игроки которой отлично понимают, что без внедрения роботизированных боевых машин надеяться на быстрое расширение рынка не приходится.
Одним из примеров такого рода машин является южнокорейская разработка стационарного охранного робота SGR-A1 для патрулирования границы с КНДР, имеющего на борту богатый арсенал камер, тепловых сенсоров и датчиков движения и способного самостоятельно открыть огонь из пулемёта или гранатомёта по любому, пересекающему разграничительные линии (северные корейцы неоднократно использовали переодетых в южнокорейскую форму агентов). Один из режимов работы робота-пограничника будет предполагать отсутствие контроля со стороны человека. Интерес военных Южной Кореи к автономному варианту SGR-A1 легко понять: в КНДР, по оценкам южнокорейской разведки, более 12 тысяч профессиональных кибербойцов, чьей целью является инфильтрация в системы управления БПЛА вероятных противников. Куда будут стрелять SGR-A1, если они не смогут работать в автономном режиме, южнокорейские военные определённо сказать не могут, и, судя по инцидентам с американскими беспилотниками, их опасения не напрасны.
Тут стоит сделать небольшое пояснение по теме боевых роботов для разъяснения ситуации.
К началу XXI века с появлением эффективно телеуправляемых по радиоканалу американских и израильских беспилотных летательных аппаратов дистанционно управляемые машины стали реальным и весьма эффективным оружием. Но самым слабым местом этих войск стал человек-оператор, по вине которого БПЛА постоянно атакуют то мирных жителей, то своих солдат, поскольку оператор на экране не всегда может отделить одних от других. Хотя возможности оператора по точному наведению оружия выше, чем у бойца на фронте (на «удалённого воина» не давит страх смерти), они, в массе своей, стреляют далеко не идеально.
Кроме того появились комплексы радиоэлектронной борьбы, позволяющие перехватить контроль над дистанционно управляемыми машинами врага. Именно благодаря одному из них иранцы в 2012 году захватили новейший американский БПЛА RQ-170. Инцидент такого рода далеко не единичен: иракские повстанцы с помощью российской программы SkyGrabber загружали себе на ноутбуки видео с американских разведывательных беспилотников. Используемая на них ОС делает их лёгкими жертвами простейших вирусов, типа кейлоггера, поразивших системы БПЛА Reaper и Predator в 2011 году. Персонал, обслуживавший машины, оказался настолько слабо готов к борьбе с вирусами, что для получения первичных знаний им пришлось обратиться к веб-странице Касперского.