dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Как можно “мониторить” перемещение подводных крейсеров? Важность подобного мониторинга – понятна: информация о местонахождении лодки в данный момент времени делает её очень уязвимой; сведения о перемещении крейсера имеют ключевое значение для построения эффективной ПРО.

Есть вполне очевидные способы слежения. Например, можно попытаться сопровождать лодки с момента их выхода в нейтральные воды, под водой, следуя “по пятам” другой лодкой. Места базирования лодок – известны. Об отправке в поход – докладывают “наблюдатели”. Всё просто, решение может оказаться особенно эффективным, если следить нужно лишь за несколькими лодками.

Контрмеры: выход крейсера прикрывается специальными кораблями и судами, которые создают помехи и “тени” (понятно, что разведывательная лодка также действует под водой, поэтому оптические методы обнаружения – работают плоховато). Как вариант: какой-нибудь “рыболовецкий сейнер” (из нескольких) может сопровождать крейсер достаточно долго, успешно вводя в заблуждение разведку.

Лодку слышно. Акустические разведывательные системы расставляют в разных районах мирового океана. Пути, которыми ходят подводные лодки, в общих чертах известны. Поэтому ряд направлений можно закрыть, проложив цепи сенсоров по дну и централизованно обрабатывая поступающую информацию.

Контрмеры: расположение фиксированных сенсоров известно – значит им можно периодически ставить помехи, и даже выводить сенсоры из строя. Такие действия будут сбивать разведку с толку.

Есть специальные разведывательные буи, которые сбрасывают, например, с самолёта. Автономный буй “слушает звуки” и передаёт собранную информацию через спутник или через какой-то ещё ретранслятор в центр обработки. Конечно, буи можно оперативно доставлять в подозрительные районы. Работать такой буй может месяцами. Продвинутый вариант способен погружаться под воду, всплывая лишь для обмена данными.

Контрмеры: можно имитировать проход подводной лодки, привлекая самолёты с буями в ложные районы.

Подводный крейсер – большая штука. Передвигаясь в толще воды с достаточно большой скоростью он создаёт разные возмущения в окружающей среде. Для обнаружения лодки можно фиксировать эти возмущения: например, годятся наблюдения за планктоном, за другими морскими жителями. Наблюдать могут автоматические станции (в том числе, буи).

Ударные волны, создаваемые идущей на глубине лодкой, выходят и на поверхность (с известной степенью потерь, конечно). Наблюдать волны можно с помощью специальных радаров, находящихся на разведывательных самолётах. Изменения окружающей среды можно фиксировать и со спутников. Кстати, любители исследования Google Earth нашли уже не одну подвсплывшую подводную лодку на спутниковых снимках морей и океанов, доступных в этой системе.

Контрмеры: лодка конструируется максимально незаметной, а маршрут патрулирования, скорость, глубина хода, планируются так, чтобы минимизировать заметные возмущения. Известно, что в океане есть течения, слои воды с разной температурой и т.п.

В некоторых случаях лодка должна подвсплыть: например, чтобы провести сеанс связи с помощью буя или перископа. Хотя и буй, и перископ должны быть выполнены малозаметными их также вполне могут обнаружить и самолёты, и спутники.

Во всех случаях, кстати, весьма важны сигнатуры, позволяющие уверенно опознавать лодку. Если хорошего набора сигнатур нет, то легко можно перепутать лодку с тем или иным имитатором, или просто незаметить крейсер на фоне “естественных шумов”. Контрмеры: сигнатуры нужно держать в секрете, а на публику выдавать дезинформацию (типа, “сфотографировали, случайно, лопасти винта”).

Одной из распространённых основ для всяких конспирологических теорий являются различные “зомбоизлучатели”. Это известный факт. Разновидность “зомбоизлучателя” – аппарат, позволяющий дистанционно вызывать некие голоса непосредственно в голове “испытуемого”. То есть голоса слышит только сам “зомбируемый”, а не окружающие его люди. Традиционный способ защиты, как известно, это фольгированные кустарным способом купальные шапочки; ну или просто на голову кастрюлю надевают – тут всё зависит от степени, так сказать, посвящения.

Смешно. Да.

Оказывается, что далеко не вся широкая общественность осведомлена о том, что технологии-то по созданию “голосов в голове” вполне себе давно существуют в официальной реальности и предлагаются на рынке коммерческими компаниями. Хотя, конечно, тут всё в несколько ином виде, но эффект, в общем, тот же.

Оказывается, что с использованием набора ультразвуковых излучателей можно так “замодулировать” ультразвук, что в результате нелинейных эффектов в воздухе, где, понятно, распространяются ультразвуковые волны, в определённом объёме возникнут слышимые звуковые колебания. При этом исходный ультразвук для человеческого уха неслышим и может быть направлен довольно узким лучом.

Контролируя частоты и амплитуды исходного ультразвука с помощью компьютера, можно, в принципе, воспроизводить в заданном участке “воздушного пространства” и голоса, и, скажем, музыку. При этом вокруг расчётной области (которая может быть достаточно малой по объёму) никто из присутствующих ничего не услышит. Нет непреодолимых трудностей с управлением звуковым лучом с целью сопровождения движущегося “субъекта” (например, человек, идущий по улице). Можно сразу использовать множество лучей. Устройство-излучатель выглядит примерно вот так:

(Фото: CHIL Tech.)

На рынке подобные системы предлагает, скажем, Holosonic Research Labs.

Описанные технологии давно используются, кстати, для решения некоторых вполне прикладных задач в гидроакустике, откуда выросли и вполне утилитарные гражданские области применения.

И это не единственный способ создавать “голоса в голове”. Проводились, например, куда более опасные исследования по наведению “внутреннего голоса” с помощью микроволнового излучения.

Развитием “Стелс” является большее приближение к полной невидимости. Сейчас то, что можно очень близко подобраться к технологии создания невидимости для сенсоров, использующих электромагнитные поля, показано только теоретически. Попутно изучается и другой весьма актуальный вопрос – невидимость акустическая. То есть методы прикрытия материальных объектов от обнаружения с помощью различных звуковых колебаний. Важно для подводных лодок, о чём я уже как-то писал.

(Рисунок: Edward L. Cooper)

Так вот, у технологий акустической “невидимости” есть фундаментальные отличия от “невидимости” электромагнитной, одно из самых важных – скорость звука. Дело в том, что даже в воде звук распространяется очень медленно, если сравнивать со скоростью света. Так, скорость звука в воде – около 1500 м/сек (в воздухе – около 330 м/сек), что, понятно, на много порядков меньше скорости света. Почему это так важно? Потому, что позволяет использовать активные методы создания акустической невидимости для крупных подводных объектов.

Хитрость в том, что за время, пока звук распространяется на расстояния порядка десятков метров (миллисекунды), с помощью современной быстрой микроэлектроники можно многое посчитать и вычислить. Вычисления потребуются для того, чтобы на основе данных, полученных сенсорами, сгенерировать данные для акустических излучателей, которые и будут активным образом маскировать наш объект. Другими словами, цель состоит в том, чтобы, приняв отражённые “от ландшафта” зондирующие импульсы противника сенсорами “на одном борту”, быстро вычислить параметры “дополнительного звука”, генерация которого “передатчиками” на другом борту даст акустическую картину, аналогичную “пустому пространству” – будто тут и не плавает никто.

При этом если для акустики подобная вычислительная задача выглядит разрешимой хотя бы в теории, то в случае электромагнитного излучения ничего не выйдет: понятно, что времени на вычисления не хватит так или иначе.

Давно, раньше радаров, для обнаружения самолётов использовались акустические системы. Этакие огромные “уши”. С помощью нескольких людей-операторов и четырёх (или более) “звукоприёмных рупоров” по звуку моторов вычислялось направление на летящий самолёт. Дальше в работу включался наблюдатель, которого в ночное время “поддерживал” мощный прожектор. Понятно, что подцепленный лучом вражеский самолёт тут же передавался на обслуживание зенитным батареям.

В принципе, по базовой логике работы, всё это очень близко к современным РЛС. Разве что радары работают с использованием радиоволн. Это, кстати, важный момент: радар, то бишь radio detecting and ranging, в переводе означает “радиообнаружение и определение дальности”. Поэтому никаких “акустических радаров” быть не должно.

Теперь обнаруживать в воздухе самолёты по звуку обычно не принято, РЛС справляется с задачей обнаружения несравнимо лучше. Однако акустическая локация и многие связанные с ней области отлично развиваются, находя разнообразные практические применения, в первую очередь – под водой (но не только).

Известно, что использование радиоволн для тех или иных задач под водой сопряжено с очень серьёзными трудностями по сравнению с воздушной средой. А вот звук, напротив, в воде распространяется быстрее и, условно говоря, дальше. Акустические подводные системы во многом похожи на радиосистемы по принципам действия. Это потому, что распространение звуковых волн имеет общие черты с распространением электромагнитных. В частности, математически многие акустические явления хорошо описываются теми же уравнениями, которые моделируют электромагнитное поле.

Так что есть акустические локаторы, использующие звуковые импульсы, например, для обнаружения целей и измерения их параметров – эти активные устройства широко известны и используются даже продвинутыми рыболовами.

Есть пассивные устройства, слушающие подводные акустические шумы. Среди них много интересных. Например, специальные автономные буи, которые сбрасывают в нужном районе океана с самолёта. Плавая в воде, такой буй с помощью электронной системы слушает подводный мир звуков (на предмет прохождения подводных лодок, обычно), а собранную информацию периодически передаёт в некий “центр обработки”. Разбросав множество подобных устройств “по району”, можно реализовать распределённую систему слежения.

Конечно, есть и подводные акустические помехопостановщики, и акустические “ложные цели”. (“Звуковые” помехопостановщики, кстати, весьма широко используются и вне морей-океанов, во вполне “офисной жизни” – для защиты от подслушивающих устройств. Но об этом – в другой раз.)

(Рисунок: Edward L. Cooper)

Но самое интересное в том, что есть и аналог популярной (и, конечно, суперактуальной) сейчас исследовательской темы по полной “электромагнитной невидимости” – акустическая невидимость. Оказывается, что, судя по всему, реализовать невидимость для акустических локаторов (активных, пассивных и “бистатических” – это которые используют разнесённое зондирование) может быть даже проще, чем электромагнитную невидимость. Речь, прежде всего, о невидимых подводных объектах. Нужно ли говорить, насколько важна подобная невидимость на практике?

Правда, понятно, что будут большие проблемы с самодвижущимися подводными объектами. А вот плывущий по течению “подводный контейнер” можно очень эффективно “прикрыть” от звуковых обнаружителей.

А ещё интереснее то, что такой “невидимый для акустики” подводный объект, конечно, будет отлично виден в оптическом диапазоне, то есть с использованием электромагнитных способов обнаружения. (Ну, если для оптической маскировки не принято дополнительных мер.)

Если провести параллель с электромагнитной невидимостью дальше, то легко заметить, что акустические системы локации могут вдруг обрести дополнительную немаленькую популярность и в воздушной среде, так сказать, на берегу. Это произойдёт с приходом невидимых в электромагнитном диапазоне объектов. Ведь совершенно невидимый для электромагнитного поля объект вполне можно обнаружить, скажем, с помощью ультразвукового локатора. А совместить акустическую невидимость с электромагнитной – это уже задача совсем другого порядка сложности.

Такое наблюдение.

Для чего нужны коллективные роботы? Например, для того, чтобы следить за подводными лодками. Вот, допустим, сделали небольшого (подводного, опять же) робота, оснащённого сонаром, а точнее – хитрым оборудованием, следящим, в том числе, за окружающим планктоном (всё для обнаружения субмарин). Автономный робот способен всплывать, погружаться и потихоньку плыть в толще воды.

Сам по себе такой робот не очень интересен. Даже если он умеет всплывать в назначенное время и быстро передавать накопленную информацию через спутник. Даже если этого робота можно сбрасывать в воду в заданном районе с самолёта.

А вот если каждый из роботов умеет ещё обмениваться информацией с другими подобными, плавающими на определённом расстоянии, и при этом “члены группы” умеют координировать свои действия по анализу поступающей информации, используя данные, полученные сразу несколькими роботами – то это уже совсем другое дело. Такая “умная сеть” нужна. Особенно, если её можно “расставить”, выбросив сотню элементов с самолёта – роботы сами разойдутся по глубинам и акватории.

Дело в том, что “наблюдательная информация”, собранная с нескольких точек, с разных глубин, и синхронизированная по времени – гораздо полезнее. И уточнять её прямо в реальном времени – много проще.

Говорят, что именно такими системами теперь занимаются в штатовских профильных институтах.